CN102918325A - 燃烧器系统和用于提高热交换器效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种燃烧器系统，通过使用受控的连续脉冲爆炸或爆燃而非连续流动从而产生很容易用于提高热交换器效率的脉冲压力波，能够在极高温度下进行流体的“准连续燃烧”。在启动爆炸或爆燃后，通过使用红外辐射来维持爆炸或爆燃。脉冲爆炸或爆燃将其冲击波直接送入热交换器壁上，从而将更大部分的能量导入热交换器壁，这是用任何热交换方法都可能实现的。此外，爆炸或爆燃波中质量块减速产生的动能被添加为导入热交换器壁的额外热量。

Description

燃烧器系统和用于提高热交换器效率的方法

技术领域

本发明涉及燃烧器系统和热交换器领域。特别地，本发明涉及燃烧器的新设计，能够提高由放热反应中产生的热能传递至用于蒸汽生产的热交换器或其它使用热交换器把热能从一种介质交换至另一种介质的系统的热传递性能。

背景技术

出于多种目的，令燃料和空气或其它化合物起反应从而产生热量形式的自由能量。这通常借助燃烧器或燃烧室作为燃烧部分以及热交换器用于得到的热能的使用来实现。作为示例：在许多发电厂中，燃烧燃料并且借助热交换器由该热能生产出热水或蒸汽。整个系统通常称为“锅炉”。随后该蒸汽用于驱动涡轮从而生产电力。这种燃烧器和或锅炉效率的提高——例如用于发电厂——可导致燃料消耗的降低而不降低电量输出。燃烧器效率和/或热交换器效率或这种发电厂的所谓的“系统效率”的增加可节约成本，并且可减少产生的二氧化碳量和产生的多余热量。燃烧器效率、热交换器效率和/或锅炉效率的增加也使得能够使用与普通燃料相比能量值更低的燃料或化合物（通常不正确地称为“低发热量”）并且得到与高内能燃料相同的效率；从而能够使用其它废品作为燃料。

本发明中利用了多种物理效果。这些效果随后用于某些组合中以实现所需的结果。通过首先解释这些物理效果，就更容易理解本发明了。这些效果在下面彼此独立地简要描述。

传播速度和膨胀速度

当两种化合物——例如燃料和空气中的氧气——化学地起反应时，这两种化合物之间的反应具有特定的传播速度。最广为人知的就是形式为气体的氧和辛烷的特定传播速度。已知为辛烷100号，并且用作与其它类似传播速度的对照。用于汽车汽油的辛烷数字系统基于该速度并且从日常生活公知其在加油站的使用。通过增加反应化合物的压力，传播速度增加并且从而完成反应所需的时间减少。传播速度随着压力的增加成指数规律地增加。这样，化合物在反应时的压力至关重要，而供给压力对传播速度没有直接影响。当该压力增加时反应时间相应地减少，在更短的多的时间内释放相同的能量。如果两种化合物的反应发生——例如——0.1秒的时间，那么在该时间内释放能量并且因此产生的化合物或气体的体积在与特定压力和化合物有关的一定特定时间内增加。膨胀所需的时间对于每种混合物和压力也是特定的，并且每当反应发生的压力、反应化合物的量或质量这些参数相同，时间就相同。相同的化合物总是——在相同压力下和相同量时——反应的时间相同。在上述示例中为：0.1秒（该定律的例外是带有极高量非反应化合物的混合物）。

如果燃气和空气的混合物体积在反应期间膨胀——例如从10cm³至1000cm³——它们的特定反应时间内还取决于特定的热容、它们的密度等，当反应中化合物的压力增加时气体将在更短的多的时间内膨胀。因此得到的气体——在化合物反应中形成的——在反应期间和之后膨胀的速度间接地与反应时间成比例并且还直接地与反应期间的化合物压力成比例。

压力的增加将导致在化合物反应期间和之后形成的膨胀气体速度的增加。如果化合物的压力足够高，化合物将反应的如此之快以至于它们爆炸（explosion）或爆燃（detonation）。对于“爆燃”的定义比“爆炸”的定义更普遍。这二者——爆炸和爆燃——指的是反应的膨胀产物的速度超过声速的反应。

火焰前沿传播（Flame Front Propagation）

通常在燃烧过程中，化合物在反应前朝它们反应的点处流动。该点可被视为火焰的源头。如果化合物以同样的速度（以米每秒计）朝火焰的源头流动，随之在反应后离开反应点，人的肉眼看来好像火焰在某个点处静止不动。实际上，化合物沿一个方向持续流动或移动并且火焰前沿沿相反方向持续流动或移动。化合物的每种混合物对于每种混合物的压力都具有其特定的火焰速度。如果火焰朝化合物移动就称为正向，并且如果火焰前沿移动离开化合物被供给的点就称为负向。火焰的负向移动——通常是由于化合物流速的增加——导致火焰的中断。

火焰前沿传播和混合物的反应速度

增加能够和认定起反应的化合物的压力就增加了反应速度。这样火焰传播的速度也增加了。例如甲烷和氧气的混合物随着压力增加反应速度也增加。这种反应速度的增加与反应压力成指数关系。但是，如果反应化合物与其它不或不能参与反应或形成其它反应的化合物进行了混合，那么火焰的传播速度实际上降低了。如果考虑甲烷与氧气之间化学反应的示例，还有其它化合物——例如甲烷是气体混合物的一部分，还含有50%重量比例的二氧化碳，并且氧气是天然空气的一部分，约占23.151%重量比例——那么仅有约25%重量比例的材料形成了进行反应的全部材料量，是能够参与该反应的。其它化合物实际上阻碍了化学反应，因为它们在物理上位于氧气分子和甲烷分子之间，阻止两者彼此接近和起反应。通过增加化合物的压力，这种效果也增强了并且火焰传播速度降低了。还很明显的是，通过增加化合物的压力，缓冲材料的密度增加了从而对于能够起化学反应的化合物来说更不容易透过了。这种效果可与大型建筑物中减缓大火传播速度或甚至阻碍其进一步蔓延的防火门相比。通常根据它们延缓大火蔓延的时间来对这种防火门分类。

取决于其速度的膨胀气体的变换状态

术语：膨胀、爆燃过程（deflagration）、爆炸或爆燃都涉及通常通过化合物的化学或物理反应起反应从而膨胀的气体的状态，与膨胀的速度有关。随着反应和膨胀速度的增加，气体膨胀的方式也随之改变。在相对较低的亚声速下，气体均匀地膨胀。通过爆炸或爆燃形成的气体具有不同的密度分布。在后者的情形下，膨胀体积的较薄的球形或部分球形的外层——通常称为“冲击波”或“爆炸波”——相对爆炸或爆燃的起点测得的密度比它前面特别是后面的气体的密度高的多。在“冲击波”后面的气体一般认为具有低压力或为真空。爆炸或爆燃的波前沿在壁上的压力（当球形或部分球形的波前沿撞击壁并且波前沿的质量块经过减速时）比当反应开始时的时间点这些化合物的平均压力高的多。换句话说：球形或局部球形的膨胀气体内的能量并非贯穿这些气体均匀地分布，而是在外侧的“冲击波前沿”处最高。

气体摩擦或流体阻力及其随速度的增加

摩擦也称为“流体阻力”，当加压气体流经管道或类似于管道的系统时产生。气体摩擦或流体阻力随着压力和速度的增加而增加。气体摩擦直接与流动气体的压力成比例。气体摩擦随着压力成指数规律地增加。这可最好地被理解为流经管道的气体或流体的分子或原子与管道的分子或原子的机械碰撞。碰撞的分子或原子被反射回气流并且因为被干扰自由流动的碰撞所反射回而产生了流动型式直至它们产生障碍。这也可比喻为与多车道高速路和在该高速路上沿同一方向行进的汽车。如果一些汽车偶尔碰撞在外侧车道的障碍物上，它们将被弹回高速路从而导致与后面汽车的更多碰撞。如果速度增加，损失就更是相当大。很明显，以更高速度猛撞在障碍物上的汽车将被进一步弹回车流。此外，当密度——车流——或汽车数目增加，每辆车后面都有更多的汽车，在边界处车流被这种碰撞破坏的更厉害。最终，如果高速路变窄，当碰撞在高速路路边处发生时对自由车流的干涉也增多了。在一定速度下，这对于每种特定气体——蒸汽——根据其组分、温度和压力——都是不同的，气体摩擦和流体阻力如此之高以至于不再有气体能够穿过管道了。随后气体摩擦或流体阻力就阻止了气体的流动。

边界层

在固体表面，能够和即将形成边界层。例如，如果气流流过固体表面，那么最接近固体表面的气体分子将改变它们的流动路径——因为固体材料的表面结构。此外如果热气流过相对较冷的固体表面——不论是紊流还是层流——气体将把自己的部分热能传递至固体表面从而改变其特性，主要是温度其次是密度再次是体积，从而产生具有不同流动特性的层——也称为固体表面与气流主体之间的“边界层”。如果气体必须把热能传递至热交换器中的固体，这些边界层产生——大多数是有害的——在固体壁与气流主体之间的缓冲垫，从而显著降低了热交换率。

此外，如果热气或温气流以紊流或层流的方式在热交换器相对较冷的表面上流动，能量的交换就冷却了该热气从而也改变了它们的流动模式。还产生了这种自然效果：刚刚与热交换器的壁交换了能量的气体的另一侧上的气体现在更热，因此再度加热了刚刚与热交换器壁交换了能量的气体。因而，通过让热气流过相对较冷的热交换器壁上的热交换过程产生了导致能量传递减少的模式。在较冷与较热气体之间能量交换的效果导致层气流和紊气流的热交换率降低，因为产生了温差小于下一层的层。

另一要点在于热气与固体表面之间温差的连续减少。在热气流中部测得的标准温度的热气流与固体表面具有一定温差。该温差越高，可能的热交换率越高。但是，边界层产生了已经与固体表面交换过热量的气体层，并且从而作为更低温度的缓冲垫——就像隔离——在气流的热区域与更冷的固体表面之间。因此热气流与更冷的固体表面之间的温差不能用作热交换，只是边界层的分子——具有比主气流更低温度——与固体表面之间的温差更低的多。

为克服边界层的影响，经常使用热气的紊流——而非层流。热气紊乱地流过并且因此能够交换和取代形成于固体表面的边界处的层。但是，使用热气的紊流而非层流导致需要更多的时间来进行热交换。这就意味着被紊流覆盖的表面大于相同时间内被层流覆盖的表面。因此，热交换发生的有效表面必须大于没有类似边界层这样的影响时所必须的有效表面，并且因此热量在更大的表面上蔓延。因此，直接的后果是现有温度也降低并且相同的能量必须加热更大的表面。虽然用紊流实现的净热交换比使用层流的效率更高，在两者情形下都仅能传递部分热量。

因为这些上述直接描述的效果，通常说燃烧或焚烧产出的气体温度越高，系统的整体效率越高。这不是因为系统依赖于燃烧或焚烧的初始温度，而是因为上述效果使得不可能用依赖于热气在固体表面上的流动——不论层流或紊流的常规热交换器得到更多的热量。

从美国专利US6555727（Michael L.Zettner）可知一种燃烧器原理，其中化合物在压力下被供给并且极其迅速地“像爆炸一样”起反应。在该原理中，火焰不中断，以不连续的方式燃烧，但显然持续地燃烧。在压力下运行的燃烧器不得不面对火焰前沿中断的问题并且已经发明了许多机构来克服该问题。例如，美国专利US5131840（MichaelL.Zettner）提出了一种防止火焰前沿中断的方法。

所谓的“脉冲爆燃发动机（Pulse Detonation Engines）”已经面世70多年了并且有些甚至已被建造和测试过了。最有名的是“Argus AS109-014脉冲喷气式发动机”被用作德国“V1自动飞弹”的发动机。它具有机械阀或闸以防止爆炸或爆燃的变压器向后移动，并且达到了50Hz左右的频率。它既不使用脉冲爆炸或爆燃的热量也不使用其摩擦。更现代的形式是被频繁改良的“Rutan Long”型EZ以及与美国军事工业中的DARPA Falcon项目有关的多个试验。此外这些事例中仅达到了200Hz的频率并且使用机械装置来控制爆燃的频率。

根据出版物如1965年Shchelkin的“燃烧的气体动力学”（GasDynamics of Combustion）或更现代的涉及Shchelkin的出版物如：University of Texas Arlington Panicker的Philip(2007)“ExperimentalInvestigation of DDT Enhancements by Shchelkin Spirals”,以及University of Texas Arlington的Lu,F.K.；Meyers J.M.;Wilson,D.R.(2007),“Experimental study of a pulse detonation rocket withShchelkin Spiral”,已知这些都是在脉冲爆燃发动机中增加气体摩擦或拉力从而减少或最小化波前沿的向后流动的装置。但是这些装置并非被设计为完全阻挡波前沿，并且它们也不是控制爆燃脉冲的装置。Philip Panicker的出版物在幻灯片15/27上示出了用于供给的“三向旋转阀”并且在同一页还示出了用旋转阀弹簧操作的止回阀。极短的时间过后Shchelkin螺旋就瓦解了，因为它必须承受爆炸或爆燃的波前沿的回流并且因此遭受了极大的减速和接收了来自爆炸或爆燃的波前沿的热量。根据Philip Panicker的发现，这些过大的力在运行数秒后就破坏了螺旋，照片已经发表在前述的出版物上。Shchelkin螺旋位于点燃点与出口之间，从而形成了爆炸或爆燃的波前沿的障碍。Shchelkin螺旋的任务绝不是产生脉冲效果或防止爆炸或爆燃的波前沿向后流动。

本发明的目的在于提供一种燃烧器系统，通过使用受控的连续脉冲爆炸或爆燃从而产生很容易用于提高热交换器效率的压力波，能够在极高温度下进行所有种类燃料的“准连续燃烧（quasi continuousburning）”。

本发明的另一目的是提供一种燃烧器系统，其依赖于火焰的中断并且使用喷出火焰的爆炸或爆燃效果从而提高进入热交换器壁的热传递。

本发明的又一目的在于提供一种在没有任何移动部件和或阀的情形下工作的燃烧器系统。

本发明的其它目的和优点将根据下面的描述更为清楚。

发明内容

本发明的第一方面是一种用于使至少两种流体化合物在极高温度下起反应从而产生受控的连续脉冲爆炸或爆燃的燃烧器系统。在启动所述脉冲爆炸或爆燃之后，通过使用定向的和受控的红外辐射来维持它们。

本发明的燃烧器系统包括：

a）两个或更多个入口，适于导入已被预热和加压的至少两种流体化合物；

b）连接于每个所述入口的一个入口腔，每个入口腔适于防止进入的化合物与其它化合物混合；

c）在一个末端处适配的一个小直径的长摩擦通道，以接收来自至少两个所述入口腔的所述化合物；

d）适配在连接于所述摩擦通道第二末端的入口端处的一个反应室，从而接收流经所述摩擦通道的所述化合物；

e）适于连接于所述反应室的出口侧的一个或更多个出口通道，从而引导在爆炸或爆燃中产生的产物离开所述反应室；以及

f）点燃系统，适于启动所述燃烧器系统的运行。

加压化合物的压力以及摩擦通道的内截面面积和内表面的表面特性适于使得所述化合物在压力下快速自由地向前流经所述摩擦通道进入反应室并且适于对所述反应室内发生的爆炸或爆燃的快得多的波前沿产生极高的气体摩擦从而防止所述波前沿向后穿过所述摩擦通道进入所述入口腔。藉此充分地阻挡爆炸或爆燃的波前沿进入所述摩擦通道。这就导致所述加压化合物向前流入反应室的反复中断，从而压力下所述化合物在所述反应室中建立连续重复的脉冲，这样就能在所述反应室中发生连续重复的脉冲爆炸或爆燃。

反应室的内部形状被构造为以一种形状反射和聚焦热辐射，该形状被所述反应室的内表面形状所决定和控制，进入化合物流入所述反应室的路径。这就产生了重叠红外辐射的特定场域，其具有足够的高温以在所述反应室内部的特定点处点燃所述化合物并且从而在特定量的化合物进入所述反应室后启动爆炸或爆燃。

在本发明燃烧器系统的实施例中，反应室的内部形状在进口侧为锥形，在中部基本为圆柱形，并且在出口侧为半球形。

燃烧器系统的实施例包括适配在一级反应室的出口端上的二级反应室。穿过入口和摩擦通道为所述二级反应室提供至少两种预热压缩流体化合物。所述一级反应室和所述二级反应室被如此连接在一起以使进入所述二级反应室的所述化合物被在第一反应中所述第一反应室内形成的热气的波前沿所点燃并且随后爆炸或爆燃。

在燃烧器系统的实施例中，所述系统的外壁在反应室和出口通道之上的至少一部分适用作热交换器，将被发生在反应室内的爆炸或爆燃产生的脉冲压力波的能量加热的介质围绕该热交换器。在所述波与所述反应室内壁的冲击下通过所述热交换器将所述能量传递至所述介质。

本发明的燃烧器系统通过在最后反应室的出口端处适配部分锥形的膨胀室可适于作为直线发动机。所述膨胀室配备有适于穿过通道将流体供至其内的入口并且采用该系统以使发生在反应室内的爆炸或爆燃的能量被用于加热所述蒸发室的壁从而迅速蒸发所述流体。

在本发明的另一方面中，热交换器包括壁，该壁至少限定了根据本发明第一方面的至少一个燃烧器系统的反应室。

本发明的另一方面是一种提高包括壁的热交换器的效率的方法，所述壁限定了用于燃烧反应的反应室。所述方法包括启动和维持至少两种压缩流体化合物在极高温度下受控连续的脉冲爆炸或爆燃。

在本发明方法的实施例中，通过使用红外辐射来维持爆炸或爆燃。

在本发明方法的实施例中，通过调节流体化合物的压力来控制爆炸或爆燃的频率。

在本发明方法的实施例中，通过让所述化合物的压力以及所述化合物穿过其进入所述反应室的通道的内截面面积和内表面的表面特性适于使得所述化合物在压力下快速自由地向前流经所述通道进入所述反应室并且适于对所述反应室内发生的爆炸或爆燃的快得多的波前沿产生极高的气体摩擦从而防止所述波前沿向后穿过所述通道，能够在反应室内在压力下建立化合物的连续重复脉冲。藉此导致所述加压化合物向前流入反应室的连续反复中断，这就足以阻挡爆炸或爆燃的波前沿进入所述通道，从而能在所述反应室中发生连续重复的脉冲爆炸或爆燃。

在本发明方法的实施例中，反应室是根据本发明第一方面的燃烧器系统的一个构件。

在本发明方法的实施例中，反应室是根据本发明第一方面的包括二级反应室的燃烧器系统的一个构件。

本发明的所有上述和其它特征和优点将进一步通过下面参照附图的示例性和非限定性的对实施例的描述得到更深理解。在附图中，相同的附图标记有时用于在不同附图中表示相同的元件。

附图说明

图1示意性地示出被设计为实施本发明方法的现有技术反应室的基本实施例；

图2示意性地示出本发明的反应室的基本实施例；

图3示意性地示出类似于图2所示的实施例，包括容纳火花塞的额外腔室；

图4示意性地示出包括多个入口、入口腔室和摩擦通道的反应室；

图5示意性地示出类似于图4所示的实施例，演示了来自爆燃或爆炸的冲击波能够向后穿过摩擦通道行进的距离是如何受到限制的；

图6象征性地示出赋予反应室末端的特定形状所导致的影响；

图7示意性地示出反应室的实施例，其中反应室包括若干个小出口通道；

图8是反应室的示意性端部视图，示出图7所示实施例的出口通道；

图9示意性地示出本发明的实施例，其中反应室被构建为热交换器；

图10示意性地示出本发明的实施例，包括后面有二级反应室的第一或一级反应室；以及

图11和图12示意性地示出本发明的实施例，其中图10所示的实施例适于用作发动机。

具体实施方式

本发明涉及一种燃烧、消耗或反应化合物从而在两种或多种化合物如燃料和空气之间达到更高反应温度的方法。同时，本发明涉及一种提高热交换器或系统的效率的方法，所述热交换器或系统连接于燃烧器或其它装置从而用释放的热能加热水、蒸汽或气体材料。本发明主要是为了改进用于蒸汽生产的热交换器，也用于改进使用与放热反应相关的热交换器从而将热能从一个介质交换至其它介质的其它系统。

本发明提供了一种燃烧器系统，通过使用受控的连续脉冲爆炸或爆燃而非连续流动从而产生很容易用于提高热交换器效率的脉冲压力波，其能使流体在极高温度下“准连续燃烧”。本发明实现的燃烧或焚烧脉冲与脉冲爆燃或爆炸无关。天然的燃烧或焚烧脉冲是火焰一个分子接一个分子地蔓延或气体一批接一批的方式的结果。本发明的燃烧器系统与所谓的脉冲-爆燃-发动机（pulse-detonation-engines）的区别在于本发明的系统不包括任何移动部件和或阀。

图1示出之前在US5131840和US6555727中描述的燃烧器系统的基本实施例。沿长度切除燃烧器的四分之一以揭示其内部结构。左端处是用于一种加压化合物（例如燃气）的入口1。紧挨入口1的是用于第二种加压化合物的第二入口2。这两种加压化合物被导入各自的入口腔3和4。连接于入口腔4前面的喷射器针4’将化合物直接引入通道5’并且确保在通道外不发生化合物的混合。化合物在压力下流经通道5’且进入反应室7’，在此它们被位于凹窝13’内的火花塞点燃。加压化合物起反应后它们变成了其它化合物，其穿过反其开口端离开反应室7’并且穿过出口通道9’从燃烧器排出。

图2示出本发明的燃烧器系统的基本实施例。与图1所示的现有技术的燃烧器的主要区别在于摩擦通道5更长并且比通道5’的直径更小，并且反应室7现在是已被赋予极其特定形状的闭合结构。特定地，在连接于摩擦通道5的反应室7入口侧10处，反应室的内壁被有意地赋予圆锥形内部形状，并且在连接于出口通道9的反应室7出口侧11处，反应室7的内表面被赋予半球形形状。这些变化使得两种化合物之间发生的反应为爆炸或爆燃而非现有技术的连续燃烧。另外，在本发明的燃烧器组件中，出口通道9是直径类似于摩擦通道5的细通道。

现有技术与本发明的燃烧器系统之间的另一区别在于：在本发明中，紧随爆燃或爆炸之后，爆炸或爆燃的冲击波前沿部分地向后行进穿过摩擦通道5直至增大的气体（流体）摩擦力终止了爆燃或爆炸的冲击波。在这段极短的时间内，入口腔3,4作用为“气体弹簧”。弹簧作用来自冲击在被挤入入口腔的向前流动化合物上的向后流动气体的相互作用。这些腔室以及被送入系统的化合物的压力和爆炸或爆燃所致的向后压力的设计决定了化合物再次流入反应室并再充填反应室用于下一次爆炸或爆燃所用的时间量，也就是说它们限定了爆炸或爆燃之间的时间并且由此限定了可能的频率。

图3示出的实施例类似于图2所示的。但是它具有额外的腔室12，在此安装火花塞13从而在燃烧器运行的启动期间点燃加压化合物。燃烧室12通过通道14和15连接于反应室7，这样加压化合物也能流入腔室12并且点燃的化合物回到反应室7。该设置或类似设置在本发明的所有实施例中都是必要的从而启动燃烧器的运行；但是为简洁起见在其它附图中未示出。

图4示出的燃烧器的实施例具有图2所示的实施例的基本特征。但是，燃烧器的本实施例具有多个入口、入口腔和摩擦通道。在图4中，可见两组入口1,2、入口腔3,4和摩擦通道。所有摩擦通道都终止于同一反应室7。

图5示出的实施例类似于图4所示的。该附图示出入口腔3,4与摩擦通道5的轴之间的角度是如何限制来自爆燃或爆炸的冲击波穿过摩擦通道5向后行进至相对较小区域18的距离的，在该区域处两个摩擦通道的末端在通往单个反应室7的入口处重叠。这样的原因在于冲击波前沿仅能够直线行进。它不能弯曲并且不能围绕任何曲线行进。

图6象征性地示出赋予反应室末端特定形状所致的影响。黑色的波浪箭头代表从反应室7内壁反射的红外辐射。在入口侧10处，圆锥形表面导致辐射的向前反射。当红外辐射垂直于和沿着反应室7纵向对称轴的方向时反应室的圆柱形周壁20反射热量。在出口侧11处，热量被半球形表面反射至反应室7内纵轴上的焦点。化合物在压力下沿这条集中反射的红外辐射的直线流经摩擦通道5进入反应室直至出口的半球形的中部处的焦点。作为该反射和聚焦的红外辐射的结果，化合物在焦点处被点燃从而开始下一次爆燃或爆炸。

图7示出燃烧器系统的实施例，其中图2的实施例的反应室和出口通道9的单个出口被都连接于独立的出口通道23的若干个更小的出口22所取代；

图8是图7所示实施例的端视图，示出若干个出口通道23的末端；

图9示出本发明的一个实施例，其中反应室7的外侧（注意附图中的反应室是将参照图10描述的实施例）和出口通道形成为热交换器从而加热例如水。螺纹灯结构24使得密封于形成燃烧器组件和热交换器的材料块30末端31的外壳内含有的水流入“螺纹”之间的间隙25内以使水与反应室7的外壁和出口通道相接触。看图9就能明显看出把本发明的燃烧器系统合并入热交换器是多么容易，其中产生热量的整个反应区域被热交换器所覆盖。

图10示出本发明的二级反应室的实施例。入口1,2为导入初始反应室7的摩擦通道5供给原料。反应室7被设计为用于之前描述的实施例并且以相同方式起作用。适配在初始反应室7的出口端上的是二级反应室7’，反应化合物穿过入口1’，2’和摩擦通道5’被送入其中。

图11和图12示意性地示出本发明的实施例，其中图10所示的实施例适用作发动机。额外的部分锥形的腔室28适配在二级局部反应室7’的出口端上。入口30适于穿过通道31将流体如水供至腔室28。

操作方法

独立地压缩至少两种化合物——例如燃气和氧气或空气。这些化合物随后被独立地预热以使它们稍后能够在燃烧器系统的反应室7内点燃。之后化合物通过独立的入口1和2被导入被称为入口腔3的腔室内。化合物从入口腔3(在该处化合物仍然处于高压下)被高压强制穿过小内径的长导管，此处称为摩擦通道5。摩擦通道5是具有任何形状或几何图形的横截面的空管或通道。根据燃烧器系统的制造方法，它可形成为穿过金属块的圆形和直线的管子或圆形和直线的孔洞。在摩擦通道5内，两种化合物混合但不起反应。化合物穿过摩擦通道5的速度必须足够高，从而避免可能的过早反应。通常地，超过60米/秒的流速就足够了，因为火焰前沿行进的速度不超过该值，这样火焰前沿就不可能向后行进穿过摩擦通道5。必须正确地选择加压化合物的压力、摩擦通道5的几何图形特别是截面面积及其内表面的特性，这样才能最优化快速自由流在压力下进入反应室7的效果同时通过使用更快的前行波前沿的高气体摩擦以使火焰前沿不能向后行进从而避免化合物向后穿行进入入口腔3。反应室7在摩擦通道5的出口侧处，其比摩擦通道的内径更大并且长度更短。在反应室7内，混合物被点燃并且起反应。在燃烧器的正常运行期间，通过红外辐射启动该点燃。在刚开始运行时为防止红外辐射点燃失败，使用参考文献所述的更复杂的点燃系统。化合物被预热并且在压力下彼此迅速起反应以使它们在反应室内爆炸或爆燃同时其爆燃速度取决于反应室7内化合物的压力。从反应的中心点开始，爆炸或爆燃波向外传播。大多数波前沿将撞击反应室7的周壁20。这是因为反应室内侧的几何形状。极少部分的爆炸或爆燃波将冲击摩擦通道5的出口并且迎着化合物从入口腔3被推入摩擦通道的方向移入摩擦通道。如前所述，摩擦通道5的横截面远远小于反应室7或入口腔3的横截面。摩擦通道5的几何形状被建立成使得加压化合物穿过它而不显著损失摩擦力。但是，爆炸或爆燃前沿的速度比化合物朝反应室流动的速度高得多并且导致如此多的流体摩擦以使爆炸或爆燃前沿不能到达摩擦通道5的另一侧而是停在路上。通过使用曲线几何形状的摩擦通道，能够增强该效果。

由于其极高的速度，爆炸或爆燃的波前沿仅能直线移动。通过极快地从反应室7向后移至摩擦通道5，爆炸或爆破波中断了加压化合物在摩擦通道5内朝反应室7前进的流动。当爆炸或爆燃的波前沿对阻挡化合物朝反应室7流动的影响逐渐减弱时，在摩擦通道5内和反应室7内就留下了低压区域，因为爆炸或爆燃的前沿具有极高的密度，在其后会有真空状低压区域。爆炸或爆燃的波前沿产生了高密热量和压力的场域。该热量和压力被限制于波前沿的球形外侧处的质量（mass）。换句话说：化合物反应形成的能量不是均匀地分布在爆炸或爆燃形成的气体体积内，而是几乎全部集中在爆炸或爆燃的波前沿。如果具有一个化合物反应要达到的平均温度，它也不是平均分布的。爆炸或爆燃的波前沿处的温度要高的多，而在波前沿后面的膨胀气体的球形体积内的温度低于平均温度。因此，爆炸或爆燃还作为把能量集中在波前沿并且提高此处温度的微型热泵。该效果就在反应室7的周壁20与波前沿表面之间形成了人为的高温度差。因此，因为波前沿与壁20之间的温度差，大部分热能被迅速传递至反应室7的周壁20内。由于热量已被传递至反应室的壁，这就导致化合物的化学反应期间形成的气体内的热能减少。因此，由于与反应室7的固定体积相等的形成气体量保持恒定，爆炸或爆燃残余的气体内的压力进一步下降。该压降导致摩擦通道5内来自入口腔3的加压化合物与反应室7内残余气体之间的压差。

在大部分产生的能量被传递至反应室7的外壁20内之后产生的低压体积现在将之前被摩擦通道5内波前沿所阻挡的新化合物吸入反应室内。因此，产生了泵或脉冲机构。化合物在压力下连续地被供至摩擦通道5前面的入口腔3,4内。入口腔内的气体体积作为气体弹簧并且持续地被爆燃压缩和被随后的低压膨胀。

在反应室7与摩擦通道5的出口相反的一侧处是反应室7的出口通道9。反应室内反应产生的气体将出口通道9作为其离开反应室7的唯一出路。出口通道9的几何形状基本被设计为类似摩擦通道5。它又长又窄从而在出口通道9内产生充分的气体摩擦或拉力以减速气体。根据气体摩擦的相同物理效果，这种设计还将确保爆炸或爆燃的波前沿的高速产生如此多的气体摩擦以使爆炸或爆燃期间气体不能穿过出口通道9流动。

因为反应室7的开口很小并且不能让冲击波离开反应室7，化学反应的最大部分能量不得不留在反应室7内。因此温度和压力就达到极高值。这种产生人为提高压力从而提高爆炸或爆燃的行为在德语里称为“

”。接近于英语的翻译为：“自我封装”。这是用于爆炸领域的一种公知的现象。爆炸或爆燃的冲击波的物理性质就是几乎所有质量从而能量都位于波前沿处，同时扩展波的中心区域内几乎没有质量因而仅有很低的能量。

当冲击波行进进入摩擦通道5时，由于爆炸或爆燃其具有极高的速度。速度的特定值取决于化合物反应的压力和化合物的材料特性以及反应室7的精确几何形状和尺寸。2000米每秒至6000米每秒之间的速度是可能的并且很容易达到。从爆炸的时刻起算，冲击波前沿开始沿包括接入摩擦通道5的任何方向球面地移动。自此直到冲击波前沿停止的时间极其短。如果摩擦通道5为了容易理解例如具有100mm的长度，反应室7具有30mm的长度并且爆炸速度是相对较低的1900米每秒，那么波前沿需要大约0.0000526秒来达到摩擦通道5内的停止点，在此因为气体摩擦的建立波前沿失去了如此之多的能量以至于不能进一步前进。除了拉力或气体或流体摩擦力之外，由于与摩擦通道5壁的热交换导致的能量损失也显著减慢了波前沿的速度。波前沿含有极高的质量密度、高压和高温。与摩擦通道5壁相接触的后果是——其中该通道相对冲击波前沿的温度已经被预热和加压化合物朝反应室的流动所冷却——波前沿更热的质量冷却了从而损失能量，并且体积、压力和速度都减小了。在摩擦通道5内的停止点，波前沿过冷而不能点燃沿相反方向进入的压缩和预热的化合物。实际上，将通过反复试验来确定个别应用中最适合的摩擦通道的长度和直径。

在波前沿停止后，当压力下从入口腔3，4侧被挤出的混合化合物继续以至少比特定的火焰传播速度或在当前压力下化合物的混合物的火焰前沿速度更快的速度流动时——在上述示例中仅为60米每秒的相对较低速——那么需要小于0.001639秒来到达反应室7的中央。这意味着在新反应开始之前该过程的中断最多在0.001692左右。这就使得该过程如上所述以600Hz以上的频率重复。对于超过一千Hz的频率，摩擦通道5内流动气体的速度——在给定示例中——在100mm以上的距离必须超过100米每秒以上。如果摩擦通道5的直径减小，那么波前沿产生的气体摩擦将进一步呈指数规律地增加。因此，波前沿行进入摩擦通道5的距离也呈指数规律地减少并且波前沿能够得到摩擦通道5内的路途亦如是。如果与上述示例中的数字相同，那么摩擦通道5的直径仅减少约0.1mm的话则摩擦力可能加倍并且波前沿向后行进入摩擦通道5的长度仅为约一半。这样610Hz的频率可增至1230Hz=1.2kHz千赫。

在波前沿停止进一步向后移动进入摩擦通道5时，加压化合物再一次被挤压穿过摩擦通道5且到达反应室7。为了产生重复反应，每次必须以相同的速度点燃化合物，即在进入的化合物到达反应室末端之后。因为它们处于压力下，它们的点燃温度高于同样化合物在低压下的温度。当加压化合物大约到达反应室7的中部而非摩擦通道通向反应室的入口6处时，其必须被点燃，否则只有少量化合物可起反应。因此，点燃的时机必须精确。如果——如上述示例所述——单个循环的时机约为0.001692秒，那么点燃的精确度仅为该时间的一小部分。目前的电子或机械装置都不可能实现精确度小于1毫秒。所以本发明使用红外辐射法用于精确点燃。

反应室7的起始在摩擦通道5的末端处。在摩擦通道5中，压缩的预热化合物迅速地朝反应室7流动。在反应室7中，横截面加宽并且化合物起反应，并且在反应后流经出口9离开。反应室7的横截面大于摩擦通道5的横截面并且也大于出口9的横截面。在摩擦通道5终于此的反应室7入口侧10处，反应室7始于此，并且横截面必须从小直径变为大直径。锥形能够最好地体现直径的增大。在首次的某些反应中，反应室7的壁20将变温随后变热。由于化合物的爆炸或爆燃，到达壁20的能量远远高于相同化合物普通燃烧的能量。因此壁20将变得比仅燃烧相同化合物更热。因此它们还将比普通燃烧期间发出更多的红外辐射。进口区域6的锥形形状导致红外辐射向前反射从反应室7的进口朝反应室7的中部或中心离开，这取决于锥形侧相对轴的角度。此处红外辐射将自然形成聚集的红外辐射区域。当可见光波被成形的镜面所反射时，适用光学物理定律并且红外波与可见光波的表现相同。但是区别点和重点在于产热停止后红外辐射继续作用一定时间。虽然当反射光源关闭时，可见光从镜面的反射也几乎立刻停止（因为光线行进需要时间，不可能完全同时）。即使反应中断或终止，也将继续发出红外辐射。通过仍然发出辐射——反应停止后因为波前沿向后推动进入摩擦通道5从而中断了流动和进一步的反应——在波前沿在摩擦通道5中耗尽能量并且新鲜的化合物到达反应室7之后，红外辐射被反射和聚焦并且因而能够点燃气体。与上述示例一同的是：红外辐射必须桥接摩擦通道5中气体低速下0.001692秒的时间间隙和气体更高速度下小于0.000846秒的时间间隙。这就小于1毫秒。优选地，把反应室7的周壁20设计为聚焦红外辐射从而沿反应室7的中心线形成纵向场域。这样，进入反应室7的预热加压化合物在流入反应室7的同时在中部接收更多的热量。在聚焦的红外辐射场域的末端，来自反应室7的出口侧出口11的反射热量增加了。

反应室7连接于横截面面积比反应室7更小的出口9通道。因此，在反应室7的出口端11处，横截面的面积减小了。如果在出口9处横截面面积减小为半球形形状，就产生了反射离开它的红外辐射的焦点或区域。通过将反应室7设计为第一锥形入口侧10和半球形出口侧11，沿反应室7的中心线具有聚焦红外辐射的纵向场域，所述中心线终止于反射的红外辐射浓度最高的焦点处。该焦点为燃点。因为点燃发生在反应室7的中心，反应前沿均匀地向外移动并且爆炸或爆燃波的始点或中心点位于聚焦的反射的红外辐射的直线上。

通过使用有意反射的红外辐射的效果从而再次点燃爆炸或爆燃，加压化合物被点燃并且在反应室7内选定的点处起反应。因此可能产生高频的脉冲反应。在燃烧室内发生红外辐射的半球形出口侧11和锥形入口侧10的设计只是使用红外辐射点燃爆炸或爆燃的理念的一种可能实现方式。通过改变被挤压穿过摩擦通道的化合物的速度、摩擦通道5的几何形状及其长度，很容易调节利用红外辐射的精确点燃时机。化合物的更高压力将导致摩擦通道5内的更高流速从而导致反应室7内更短的反应时间。因此也可通过增加或减少流经摩擦通道5进入反应室7的加压化合物的压力来调节精确的频率。还可能如此成形反应室7以使红外辐射的焦点处于允许更高填充体积的点处——例如锥形进口和末端10的不同角度。

对于燃烧器组件最先运行的几秒钟来说，聚焦的红外辐射反射不能用于点燃，因为反应室7的壁还没有被充分加热至产生足够用于点燃的向后辐射至反应室7内的红外辐射。在红外辐射能够再次点燃脉冲混合物之前，安装在反应室7内的普通火花塞13在一开始足以点燃预热的加压化合物。但是，如果火花塞13位于反应室7的周壁20内，这部分表面不能用于热交换并且也不能用于红外辐射反射。由于爆炸或爆燃的波前沿的高温，位于反应室7壁内的火花塞13或类似装置很容易被损坏或毁坏。因此，更好的设计是产生小燃烧室12，同时一个或更多个较小通道14，15从腔室12导入反应室7。因此，可在反应室7外侧进行点燃并且可实现和使用所有产生的热量。

重复爆炸能够将大量能量传递至反应室7的壁20内，这样就可能进行相同化合物的焚烧或燃烧。考虑到当代对于通过对流进行热交换的物理解释，很明显爆炸或爆燃形成的波具有非常密集的爆炸或爆燃波前沿。通过用波前沿碰撞壁，可越过任何类型的边界层或局部气流或漩涡并且波仅直接地被反应室7自身的壁所阻挡。当这些波碰撞反应室7的壁20时，它们不仅从热反应直接传热，而且通过用波前沿的质量块冲击壁20来产生热能，这些质量块含有几乎全部爆炸或爆燃的质量。极其快速气体的该质量块的减速直接变为反应室7阻挡爆炸或爆燃波的壁20表面上的热量。

如果反应室7的外壁20也是热交换器的内壁，那么燃烧器系统可具有极高的效率或物理上最高可能达到的热交换率。

这种关联性对于具有较低内能的化合物来说是极好的。当使用本发明时，低内能化合物能够达到高温。例如：一氧化碳也能够用作燃料从而达到与普通高能燃料具有可比性的经济效率。本发明将热泵合并在其方法中，使得末端温度和热交换器效率受到被送入燃烧器系统内的加压化合物压力的控制。

一旦具有低内能的化合物被用于产生蒸汽或热水或其它形式的传热介质，在普通燃烧器内可用常规大气燃烧得到的温度远远低于用能量丰富的燃料。如果例如一氧化碳和空气被用作低内能燃料，那么使用普通大气燃烧器的结果不仅是更低热能的产出（以MJ/kg计）而且还有更低温度（以K计）。很难利用该更低温度，因为一氧化碳的化学反应期间产生的热气和燃烧器或反应室内侧上的空气与热交换器壁的另一侧上的水或蒸汽之间的温差远远低于在同样情形下用能量丰富的燃料所得到的温差。使用本发明，现在就可能使用低内能燃料并且在产生蒸汽、热水或气体形式的热传递介质方面得到相同和更好的结果。

如果本发明的燃烧器系统与热交换器结合使用，非常优选使用单件导热材料如金属从而在金属片材内部形成入口腔3,4、摩擦通道5、反应室7和出口通道9，并且使用该金属的外侧作为热交换器24的壁。那么反应室7就构成了热交换器的内部并且外表面被将被加热的介质所围绕。

为了与交换器一同使用，从比图2所示的简单开口更优选的反应室7形成出口的方式是从许多开口22形成出口，这些开口大致平行并且增加了气体离开反应室的表面，如图7和图8所示。因此，还可能使用排出的气体来加热热交换器介质。

在出口通道9,23的末端处增加额外的热交换步骤从而在化合物进入入口腔3,4之前预热化合物，这是上述讨论内容的逻辑外延。如果例如一种气体被用作燃料并且在压力下储存该气体，该气体通常是冷的并且能够吸收来自排出气体的热量从而将更多的能量保存在该系统内并且进一步增加系统效率。如果加压化合物的压力被选择为使它们反应后仍留下足够穿过出口通道的压力，排出气体能够克服拉力或气体摩擦的阻力。

摩擦通道5和反应室7相对较小。为增加燃烧器的容量，添加更多相同尺寸的摩擦通道17和反应室比增大摩擦通道5要好，因为流速、压力和气体摩擦的综合效果改变了并且本发明实现的效果丢失了。表面积与内容物的比值也改变了并且随着摩擦通道或反应室的横截面面积的线性增加而呈指数规律地降低。不增大摩擦通道或反应室的尺寸，而是优选平行设置彼此相邻、位于之上或围绕的多个燃烧器系统，例如使得在垂直于其纵轴的横截面内燃烧器系统位于圆或椭圆的周缘周围。这样，所有燃烧器系统排成行并且终止于相同的排出端。

提高装置容量的另一个方法是在反应室的末端处合并一个或更多个额外的燃烧阶段。图10示意性地示出这样的一个实施例。入口1，2为摩擦通道5供给原料，后者导入初始反应室7。反应室7被设计为用于之前所述的实施例并且作用方式相同。二级反应室7’适配在初始反应室7的出口端上，反应化合物穿过入口1’，2’和摩擦通道5’被供至二级反应室。进入二级反应室7’的预热加压化合物被初始反应中形成于初始反应室7内热气的波前沿所点燃并且随后在初始爆炸或爆燃之后爆炸或爆燃。

二级反应室7’与初始反应室7有几个不同点。初始反应室7内的反应取决于在精确的时间和精确的地点进行点燃的红外辐射。因此，在初始反应室7内用于初始反应的摩擦通道5必须被如此定位和定向以使预热加压化合物流经反射的红外辐射从而点燃。实际上这是最容易实现的，让气体沿反应室中部的对称轴流动即可。因为摩擦通道5与该轴排在一起以使预热加压化合物进入反射的红外辐射的场域用于点燃，初始反应的随后爆炸或爆燃能够导致波前沿向后移动进入摩擦通道5。二级反应室7’内的二级反应随后被离开初始反应室7进入二级反应室7’的初始反应的膨胀波前沿所引发。如果例如初始反应室7具有20mm的直径和30mm的长度，根据此处示例的带有1900米每秒相对较低速度的波前沿将在初始反应后的0.00001秒或0.01毫秒之后引发和开始二级反应。在本示例中，选定的速度很低。这些速度很容易更高。在这种情形下，初始反应与二级反应之间的时间差远远短于0.01毫秒。通向二级局部反应室7’的摩擦通道5’可被设置为远离二级反应的爆炸或爆燃中心。这样，用于二级反应的预热加压化合物可与其燃烧点成角度地进入二级反应室7’。因此，二级反应产生的波前沿不能深入摩擦通道5’或通道。因此通向二级反应室7’的摩擦通道5’可被保持的更短并且具有比通向初始反应室7的摩擦通道5更大的直径。这样，穿过二级反应室7’的摩擦通道5’的化合物比穿过初始反应室7的摩擦通道5的化合物量更大。

在本发明的实施例中，在初始反应燃烧器7中使用例如定义明确的“标准”燃料发生的初始反应可被用作“引燃火焰”从而在二级反应室7’中具有不同特性或组分的化合物之间引发二级反应。

本发明的其它实施例包括两个以上阶段或将多个多阶段反应室合并为成排、圆形或其它构型。燃烧器装置的设计选择取决于应用。如果例如必须使用具有低内能的低标准燃料来产生蒸汽，那么带有使用标准燃料作为“引火火焰”的初始反应和具有低内能的非标准燃料用于第二阶段的相对简单的二阶段燃烧器装置将给出最好的结果，将安全操作与用于热交换器（在此产生蒸汽）的表面积与反应室体积的最大比值组合起来。

在燃烧器系统的设计中，必须考虑频率和热交换率的关联。许多小爆炸或爆燃将导致比单个的大爆炸或爆燃更高的热交换。单次爆炸的质量越小，壁表面的质量与爆炸或爆燃的波前沿表面的质量之间的比值就越大；因而增加了热交换率。由于每次爆炸或爆燃的小质量，所有位于波前沿的质量块都碰撞热交换器的固体表面并且这里没有不能到达固体表面的“第二排”波前沿。当然，还有一些极限值，超过该极限的爆炸或爆燃的过小质量块不能再增加热交换率了。

图11和图12示意性地示出本发明的实施例，其中图10所示的实施例适用作直线发动机。在本实施例中，额外的局部锥形膨胀室28适配在二级局部反应室7’的出口端上。入口30适于穿过通道29将流体如水供至腔室28。本实施例的主要目的是推进器而非之前所述实施例的固定热交换器。本实施例中，在反应室7和反应室7’中发生的初始和二级反应的能量被用于加热腔室28的壁并且藉此迅速蒸发进入腔室28的水或类似化合物或流体混合物。因此，出口的蒸汽体积增加了——在采用水的示例中该倍数超过1600。在本实施例中，出口通道必须足够大，以使来自初始和二级反应室的反应产物以及在膨胀室28内产生的气体或蒸汽的组合体积能够逸出。

要注意，发明者考虑到了在此处描述的实施例的多种变型。例如，可设置两个以上的入口1,2和入口腔3,4以使三个或更多化合物可被导入反应室7,7’并且一种以上类型的化合物能够穿过入口31被导入膨胀室28。

虽然已经借助图示描述了本发明的实施例，但是要了解，可对本发明进行多种变型、改进和改变而不超出权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种用于使至少两种流体化合物在极高温度下起反应从而产生受控的连续脉冲爆炸或爆燃的燃烧器系统，其中在启动所述脉冲爆炸或爆燃之后，通过使用定向的和受控的红外辐射来维持它们。

2.根据权利要求1的燃烧器系统，包括：

a）两个或更多个入口，适于导入已被预热和加压的至少两种流体化合物；

b）连接于每个所述入口的一个入口腔，每个入口腔适于防止进入的化合物与其它化合物混合；

c）一个小直径的长摩擦通道，在一个末端处接收来自至少两个所述入口腔的所述化合物；

d）一个反应室，在入口端与所述摩擦通道的第二末端相连接以接收流经所述摩擦通道的所述化合物；

e）适于连接于所述反应室的出口侧的一个或更多个出口通道，从而引导在爆炸或爆燃中产生的产物离开所述反应室；以及

f）点燃系统，适于启动所述燃烧器系统的运行。

3.根据权利要求2的燃烧器系统，其中所述加压化合物的压力以及摩擦通道的内截面面积和内表面的表面特性适于使得所述化合物在压力下快速自由地向前流经所述摩擦通道进入反应室并且适于对所述反应室内发生的爆炸或爆燃的快得多的波前沿产生高的气体摩擦从而防止所述波前沿向后穿过所述摩擦通道进入所述入口腔；藉此充分地阻挡爆炸或爆燃的波前沿进入所述摩擦通道；藉此使得所述加压化合物向前流入反应室的流动连续重复中断，从而允许所述化合物在所述反应室中在压力下建立连续重复的脉冲，这样就能在所述反应室中发生连续重复的脉冲爆炸或爆燃。

4.根据权利要求3的燃烧器系统，其中反应室的内部形状被构造为以一种由所述反应室的内表面形状所决定并因此控制的形式将热辐射反射和聚焦进入化合物流入所述反应室的路径，藉此产生重叠红外辐射的特定场域，其具有足够的高温以在所述反应室内部的特定点处点燃所述化合物并且从而在特定量的化合物进入所述反应室后启动爆炸或爆燃。

5.根据权利要求3的燃烧器系统，其中反应室的内部形状在进口侧为锥形，在中部基本为圆柱形，并且在出口侧为半球形。

6.根据权利要求1的燃烧器系统，包括适配在一级反应室的出口端上的二级反应室，通过入口和摩擦通道为所述二级反应室提供至少两种预热和加压的流体化合物，其中所述一级反应室和所述二级反应室被如此连接在一起以使进入所述二级反应室的所述化合物被在第一反应中所述第一反应室内形成的热气的波前沿所点燃并且随后爆炸或爆燃。

7.根据权利要求2或6的燃烧器系统，其中所述系统的外壁在反应室和出口通道之上的至少一部分适用作热交换器，将被发生在反应室内的爆炸或爆燃产生的脉冲压力波的能量加热的介质围绕该热交换器，在所述波与所述反应室内壁的冲击下通过所述热交换器将所述能量传递至所述介质。

8.根据权利要求2或6的燃烧器系统，适于通过在最后反应室的出口端处适配部分锥形的膨胀室而作为直线发动机；所述膨胀室配备有适于穿过通道将流体供至其内的入口并且该系统适于使发生在反应室内的爆炸或爆燃的能量被用于加热所述蒸发室的壁从而迅速蒸发所述流体。

9.一种热交换器，其包括壁，该壁至少限定了根据权利要求1的至少一个燃烧器系统的反应室。

10.一种提高热交换器的效率的方法，所述热交换器包括限定了用于燃烧反应的反应室的壁，所述方法包括启动和维持至少两种压缩流体化合物在极高温度下的受控的连续脉冲爆炸或爆燃。

11.根据权利要求10的方法，其中通过使用红外辐射来维持爆炸或爆燃。

12.根据权利要求10的方法，其中通过调节流体化合物的压力来控制爆炸或爆燃的频率。

13.根据权利要求10的方法，其中通过让所述化合物的压力以及供所述化合物穿过以进入所述反应室的通道的内截面面积和内表面的表面特性适于使得所述化合物在压力下快速自由地向前流经所述通道进入所述反应室并且适于对所述反应室内发生的爆炸或爆燃的快得多的波前沿产生高气体摩擦从而防止所述波前沿向后穿过所述通道，能够在反应室内在压力下建立化合物的连续重复脉冲；藉此使得所述加压化合物向前流入反应室的连续反复中断，这就足以阻挡爆炸或爆燃的波前沿进入所述通道，从而能在所述反应室中发生连续重复的脉冲爆炸或爆燃。

14.根据权利要求10的方法，其中反应室是权利要求2或6的燃烧器系统的一个构件。

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