CN104265457A - 液体氧化剂透平发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液体氧化剂透平发动机，包括液体氧化剂源、液体泵、燃烧室和透平，所述液体氧化剂源经所述液体泵与所述燃烧室连通，所述燃烧室的工质出口与所述透平的工质入口连通，所述透平对外输出动力。本发明所公开的液体氧化剂透平发动机清洁、高效，可以使用汽油、柴油、甲醇、乙醇、天然气等任何种类的气体或液体燃料。

Description

液体氧化剂透平发动机
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种液体氧化剂透平发动机。
背景技术
奥托循环发动机或狄赛尔循环发动机进行热功转换的效率低、污染排放严重，蒸汽轮机和燃气轮机级数多、体积庞大、造价高。因此，需要发明一种新型发动机。
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1，一种液体氧化剂透平发动机，包括液体氧化剂源、液体泵、燃烧室和透平，所述液体氧化剂源经所述液体泵与所述燃烧室连通，所述燃烧室的工质出口与所述透平的工质入口连通，所述透平对外输出动力。
方案2，一种液体氧化剂透平发动机，包括液体氧化剂源、汽化增压器、燃烧室和透平，所述液体氧化剂源经所述汽化增压器与所述燃烧室连通，所述燃烧室的工质出口与所述透平的工质入口连通，所述透平对外输出动力。
方案3，在方案1或2的基础上，所述燃烧室的承压能力大于5MPa。
方案4，在方案1或2的基础上，所述透平设为向心径流涡轮。
方案5，在方案1或2的基础上，所述透平设为离心径流涡轮。
方案6，在方案1或2的基础上，所述透平设为轴流涡轮。
方案7，在方案1至6中任一方案的基础上，所述液体氧化剂源内的液体氧化剂设为液化空气、液氧或设为过氧化氢水溶液。
方案8，在方案1至6中任一方案的基础上，在所述液体氧化剂源和所述燃烧室之间设余热加热器。
方案9，一种液体氧化剂透平发动机，包括高压液体氧化剂源、燃烧室和透平，所述高压液体氧化剂源与所述燃烧室连通，所述燃烧室的工质出口与所述透平的工质入口连通，所述透平对外输出动力。
方案10，在方案9的基础上，所述燃烧室的承压能力大于5MPa。
方案11，在方案9或10的基础上，所述透平设为向心径流涡轮。
方案12，在方案9或10的基础上，所述透平设为离心径流涡轮。
方案13，在方案9或10的基础上，所述透平设为轴流涡轮。
方案14，在方案9至13中任一方案的基础上，所述高压液体氧化剂源内的液体氧化剂设为液化空气、液氧或设为过氧化氢水溶液。
方案15，在方案9至13中任一方案的基础上，在所述高压液体氧化剂源和所述燃烧室之间设余热加热器。
方案16，在方案1至6中任一方案的基础上，所述透平设为多级透平。
方案17，在方案9至13中任一方案的基础上，所述透平设为多级透平。
本发明中，所谓的“液体氧化剂源”是指能够提供液体氧化剂的单元、系统或储罐，其内的氧化剂可以是液化空气或其他含氧气体的液化物、液氧、液体过氧化氢或过氧化氢水溶液等。
本发明中，所谓的“汽化增压器”是指液体入口具有液体控制阀的汽化器，将液体氧化剂导入所述汽化器后关闭所述液体控制阀，使液体氧化剂在所述汽化器内汽化形成高压工质。
本发明中，所谓的“余热加热器”是指利用余热或大气对所述液体氧化剂加热的热交换器。
本发明中，所谓的“高压液体氧化剂源”是指可以提供压力与所述燃烧室的承压能力相当的液体氧化剂的氧化剂源。
本发明中，所述透平可为多级透平。
本发明中，所述燃烧室的承压能力大于5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa或大于30MPa。
本发明中，所述燃烧室内的工质压力与所述燃烧室的承压能力相匹配，即所述燃烧室内的最高工质压力达到所述燃烧室的承压能力。
本发明中，应根据公知技术，使所述液体泵的出口处的工质压力与所述燃烧室的承压能力相匹配。
本发明中，应根据公知技术，使所述汽化增压器的出口处的工质压力与所述燃烧室的承压能力相匹配。
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:本发明所公开的液体氧化剂透平发动机清洁、高效，可以使用汽油、柴油、甲醇、乙醇、天然气等任何种类的气体或液体燃料。
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6所示的是本发明实施例6的结构示意图；
图中：
1液体氧化剂源、10余热加热器、11高压液体氧化剂源、2液体泵、21汽化增压器、3燃烧室和4透平。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的液体氧化剂透平发动机，包括液体氧化剂源1、液体泵2、燃烧室3和透平4，所述液体氧化剂源1经所述液体泵2与所述燃烧室3连通，所述燃烧室3的工质出口与所述透平4的工质入口连通，所述透平4对外输出动力。
本实施例中，所述燃烧室3的承压能力大于5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa或大于30MPa。
液体氧化剂源1中的液体氧化剂经液体泵2升压后输送至所述燃烧室3中，所述液体氧化剂在所述燃烧室3中进行燃烧化学反应后，通过燃烧室3的工质出口进入透平4中，推动透平4做功对外输出动力。
本实施例中的液体氧化剂在燃烧室3中进行氧化还原反应，可以产生较高的温度和压力，从而提高系统的效率，不仅如此，本系统中没有压缩过程，所用的液体氧化剂可以由不稳定电源，例如风电、太阳能电等制得，因此，本系统有助于扩大风电、太阳能电等的利用范围，有助于同步系统电网的优化。
实施例2
如图2所示的液体氧化剂透平发动机，本实施例与实施例1的区别在于：将所述液体泵2改设为汽化增压器21，所述液体氧化剂源1经所述汽化增压器21与所述燃烧室3连通，所述燃烧室3的工质出口与所述透平4的工质入口连通，所述透平4对外输出动力。
实施例3
如图3所示的液体氧化剂透平发动机，本实施例与实施例1或2的区别在于：在所述液体氧化剂源1和所述燃烧室3之间设余热加热器10。
具体实施时，所述余热加热器10可选择地设在所述液体氧化剂源1和所述液体泵2之间，也可选择地设在所述液体泵2和所述燃烧室3之间。
实施例4
如图4所示的液体氧化剂透平发动机，包括高压液体氧化剂源11、燃烧室3和透平4，所述高压液体氧化剂源11与所述燃烧室3连通，所述燃烧室3的工质出口与所述透平4的工质入口连通，所述透平4对外输出动力。
本实施例中，所述燃烧室3的承压能力大于5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa或大于30MPa。
实施例5
如图5所示的液体氧化剂透平发动机，本实施例与实施例4的区别在于：在所述高压液体氧化剂源11和所述燃烧室3之间设余热加热器10。
实施例6
如图6所示的液体氧化剂透平发动机，本实施例与实施例4或5的区别在于：所述透平4设为多级透平。
具体实施时，本发明以上所有实施例，可选择地，所述透平4均可设为向心径流涡轮、离心径流涡轮、轴流涡轮、多级透平；所述液体氧化剂源1或高压液体氧化剂源11内的液体氧化剂可设为液化空气、液氧或设为过氧化氢水溶液。
本发明以上所有实施例，所述燃烧室3的承压能力大于5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa或大于30MPa。
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 (10)

1.一种液体氧化剂透平发动机，包括液体氧化剂源(1)、液体泵(2)、燃烧室(3)和透平(4)，其特征在于：所述液体氧化剂源(1)经所述液体泵(2)与所述燃烧室(3)连通，所述燃烧室(3)的工质出口与所述透平(4)的工质入口连通，所述透平(4)对外输出动力。
2.一种液体氧化剂透平发动机，包括液体氧化剂源(1)、汽化增压器(21)、燃烧室(3)和透平(4)，其特征在于：所述液体氧化剂源(1)经所述汽化增压器(21)与所述燃烧室(3)连通，所述燃烧室(3)的工质出口与所述透平(4)的工质入口连通，所述透平(4)对外输出动力。
3.如权利要求1或2所述液体氧化剂透平发动机，其特征在于：所述燃烧室(3)的承压能力大于5MPa。
4.如权利要求1或2所述液体氧化剂透平发动机，其特征在于：所述透平(4)设为向心径流涡轮。
5.如权利要求1或2所述液体氧化剂透平发动机，其特征在于：所述透平(4)设为离心径流涡轮。
6.如权利要求1或2所述液体氧化剂透平发动机，其特征在于：所述透平(4)设为轴流涡轮。
7.如权利要求1至6中任意一项所述液体氧化剂透平发动机，其特征在于：所述液体氧化剂源(1)内的液体氧化剂设为液化空气、液氧或设为过氧化氢水溶液。
8.如权利要求1至6中任意一项所述液体氧化剂透平发动机，其特征在于：在所述液体氧化剂源(1)和所述燃烧室(3)之间设余热加热器(10)。
9.一种液体氧化剂透平发动机，包括高压液体氧化剂源(11)、燃烧室(3)和透平(4)，其特征在于：所述高压液体氧化剂源(11)与所述燃烧室(3)连通，所述燃烧室(3)的工质出口与所述透平(4)的工质入口连通，所述透平(4)对外输出动力。
10.如权利要求9所述液体氧化剂透平发动机，其特征在于：所述燃烧室(3)的承压能力大于5MPa。
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