CN103867335A - 外燃工质加热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外燃工质加热器，包括设有空气入口、燃料入口和烟气出口的燃烧室和工质加热流体通道，所述燃烧室对所述工质加热流体通道传热设置，在所述空气入口和所述烟气出口之间设回流通道。本发明的所述外燃工质加热器能够降低所述燃烧室的温度，结构简单，易实现。

Description

外燃工质加热器

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种外燃工质加热器。

背景技术

 在发动机领域中，如果采用外燃形式对工质进行加热，可以大大改善燃料多样性，降低污染排放，但是如果使空气中的氧全部烧尽，就会使燃烧温度过高，从而使燃烧室和加热工质的通道的材料难以承受，如果使空气中的氧只有一部分参与燃烧反应，这样一定使烟气流量加大，从而增大热量损失。因此，需要发明一种新型外燃工质加热器。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

方案一：一种外燃工质加热器，包括设有空气入口、燃料入口和烟气出口的燃烧室和工质加热流体通道，所述燃烧室对所述工质加热流体通道传热设置，在所述空气入口和所述烟气出口之间设回流通道。

方案二：在方案一的基础上，所述燃烧室对所述工质加热流体通道对流传热设置。

方案三：在方案一或二的基础上，所述空气入口与进气道连通，所述烟气出口与排气道连通，在所述进气道上设回流气体入口，在所述排气道上设回流气体出口，所述回流通道连通所述回流气体入口和所述回流气体出口。

方案四：在方案三的基础上，在所述进气道和所述排气道之间设回热器。

方案五：在方案一或二的基础上，所述空气入口与进气道连通，所述烟气出口与排气道连通，在所述进气道和所述排气道之间设回热器。

方案六：在上述任一方案的基础上，所述空气入口与压气机的工质出口连通，所述烟气出口与涡轮的工质入口连通。

方案七：在方案六的基础上，所述涡轮对所述压气机输出动力。

本发明中，所谓的“传热设置”是指所述工质加热流体通道是所述燃烧室的壁的一部分，所述工质加热流体通道可以贯穿所述燃烧室，所述燃烧室也可以设置在所述工质加热流体通道内。

本发明中，所述涡轮可以只对外输出动力，也可以只对所述压气机输出动力，还可以在对所述压气机输出动力的同时对外也输出动力。

本发明中，某个数值A以上和某个数值A以下均包括本数A。

本发明人根据热力学的基本原理以及对宇宙现象的观察认为：在没有外部因素影响的前提下，热不可能百分之百的转换成其它任何形式的能量或物质。传统热力学第二定律中只阐述了在没有外部因素影响的前提下，热不能百分之百的转换成功，这一定律是正确的，但是是片面的。可以用通俗的语言将热定义为能量的最低形式，或者简称为这是宇宙的垃圾。经分析，本发明人还认为：任何生物（动物、植物、微生物、病毒和细菌）的生长过程都是放热的。经分析，本发明人还认为：任何一个过程或任何一个循环(不局限于热力学过程，例如化学反应过程、生物化学反应过程、光化学反应过程、生物生长过程、植物生长过程都包括在内)其最大做功能力守恒，本发明人认为没有光合作用的植物生长过程是不能提高其做功能力的，也就是说，豆芽的做功能力是不可能高于豆子的做功能力加上其吸收的养分的做功能力之和；之所以一棵树木的做功能力要大于树苗的做功能力，是因为阳光以光合作用的形式参与了由树苗到树木的生长过程。

本发明人认为：热机工作的基本逻辑是收敛-受热-发散。所谓收敛是工质的密度的增加过程，例如冷凝、压缩均属收敛过程，在同样的压力下，温度低的工质收敛程度大；所谓受热就是工质的吸热过程；所谓发散是指工质的密度降低的过程，例如膨胀或喷射。任何一个发散过程都会形成做功能力的降低，例如，气态的空气的做功能力要远远低于液态空气的做功能力；甲醇加水加中等温度的热生成一氧化碳和氢气，虽然所生成的一氧化碳和氢气的燃烧热大于甲醇的燃烧热20%左右，但其做功能力大于甲醇的做功能力的比例则微乎其微，其原因在于这一过程虽然吸了20%左右的热，但是生成物一氧化碳和氢气的发散程度远远大于甲醇。因此，利用温度不高的热参加化学反应是没有办法有效提高生成物的做功能力的。

本发明人认为：距离增加是熵增加的过程，冷热源之间的距离也影响效率，距离小效率高，距离大效率低。

本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。

本发明的有益效果如下:

本发明的所述外燃工质加热器能够在降低所述燃烧室的温度的同时降低热量损失，本发明的所述外燃工质加热器结构简单，易实现。

附图说明

图1所示的是本发明实施例1的结构示意图；

图2所示的是本发明实施例2的结构示意图；

图3所示的是本发明实施例3的结构示意图；

图4所示的是本发明实施例4的结构示意图；

图5所示的是本发明实施例5的结构示意图；

图中：

1燃烧室、2工质加热流体通道、3空气入口、4燃料入口、5烟气出口、6回流通道、7进气道、71回流气体入口、8排气道、81回流气体出口、9回热器、10压气机、11涡轮。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的外燃工质加热器，包括设有空气入口3、燃料入口4和烟气出口5的燃烧室1和工质加热流体通道2，所述燃烧室1对所述工质加热流体通道2传热设置，在所述空气入口3和所述烟气出口5之间设回流通道6，所述燃烧室1对所述工质加热流体通道2对流传热设置。

实施例2

如图2所示的外然工质加热器，其与实施例1的基础上：将所述空气入口3与进气道7连通，所述烟气出口5与排气道8连通，在所述进气道7和所述排气道8之间设回热器9。

实施例3

如图3所示的外然工质加热器，其与实施例1的区别在于：所述空气入口3与进气道7连通，所述烟气出口5与排气道8连通，在所述进气道7上设回流气体入口71，在所述排气道8上设回流气体出口81，所述回流通道6连通所述回流气体入口71和所述回流气体出口81。

实施例4

如图4所示的外燃工质加热器，其与实施例3的基础上：在所述进气道7和所述排气道8之间增设回热器9。

实施例5

如图5所示的外燃工质加热器，其与实施例3的基础上：将所述空气入口3与压气机10的工质出口连通，将所述烟气出口5与涡轮11的工质入口连通。

具体实施例时，可以使所述涡轮11只对所述压气机10输出动力，也可以使所述涡轮11只对外输出动力，还可以使所述涡轮11在对所述压气机10输出动力的同时对外输出动力。

作为可以变换的实施方式，本发明的所有实施方式中，都可以选择性地参考本实施例设置所述涡轮11和所述压气机10。

作为可以变换的实施方式，上述所有实施方式中，所述燃烧室1和所述工质加热流体通道2可以不采用对流传热设置的方式，而是采用其他传热设置方式。

显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1. 一种外燃工质加热器，包括设有空气入口（3）、燃料入口（4）和烟气出口（5）的燃烧室（1）和工质加热流体通道（2），其特征在于：所述燃烧室（1）对所述工质加热流体通道（2）传热设置，在所述空气入口（3）和所述烟气出口（5）之间设回流通道（6）。

2. 如权利要求1所述外燃工质加热器，其特征在于：所述燃烧室（1）对所述工质加热流体通道（2）对流传热设置。

3. 如权利要求1所述外燃工质加热器，其特征在于：所述空气入口（3）与进气道（7）连通，所述烟气出口（5）与排气道（8）连通，在所述进气道（7）上设回流气体入口（71），在所述排气道（8）上设回流气体出口（81），所述回流通道（6）连通所述回流气体入口（71）和所述回流气体出口（81）。

4. 如权利要求3所述外燃工质加热器，其特征在于：在所述进气道（7）和所述排气道（8）之间设回热器（9）。

5. 如权利要求1所述外燃工质加热器，其特征在于：所述空气入口（3）与进气道（7）连通，所述烟气出口（5）与排气道（8）连通，在所述进气道（7）和所述排气道（8）之间设回热器（9）。

6. 如权利要求1至5中任一项所述外燃工质加热器，其特征在于：所述空气入口（3）与压气机（10）的工质出口连通，所述烟气出口（5）与涡轮（11）的工质入口连通。

7. 如权利要求6所述外燃工质加热器，其特征在于：所述涡轮（11）对所述压气机（10）输出动力。

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