CN104279075B - 一种单旋式旋风余热利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单旋式旋风余热利用装置，包括空气压缩装置、向心式切向进气装置、第一管道、第二管道、废热气进气管道、气体涡轮；所述空气压缩装置的出气口管道连接向心式切向进气装置的进气口，向心式切向进气装置的出气口连接第一管道一端，第一管道另一端插入第二管道进气口并延伸至第二管道腔体内；第二管道于插有第一管道的一端连接有废热气进气管道、另一端连接气体涡轮。通过第一管道和第二管道将废热气包在形成旋涡的冷空气的外围，从而产生龙卷风效应，使气流旋转速度增加，最后气流传送至气体涡轮，通过气体涡轮获取轴功率，从而实现废气热能的再利用。

Description

一种单旋式旋风余热利用装置
技术领域
本发明涉及废热气再利用装置，具体的涉及一种单旋式旋风余热利用装置。
背景技术
现有的发动机工作时，往往产生大量的废热气，这些带有大量热能的废气排放到大气中，浪费资源。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种单旋式旋风余热利用装置，通过第一管道和第二管道将废热气包在形成旋涡的冷空气的外围，从而产生龙卷风效应，使气流旋转速度增加，最后气流传送至气体涡轮，通过气体涡轮获取轴功率，从而实现废气热能的再利用。
本发明的技术方案是：一种单旋式旋风余热利用装置，包括空气压缩装置、向心式切向进气装置、第一管道、第二管道、废热气进气管道、气体涡轮；所述空气压缩装置的出气口管道连接向心式切向进气装置的进气口，向心式切向进气装置的出气口连接第一管道一端，第一管道另一端插入第二管道进气口并延伸至第二管道腔体内；第二管道于插有第一管道的一端连接有废热气进气管道、另一端连接气体涡轮。
进一步的，所述向心式切向进气装置包括蜗牛式外壳、蜗牛式外壳头部的进气口、蜗牛式外壳侧面的出气口、壳体内部中心圆，若干个设置于中心圆外表面的叶片，所述叶片带有将中心圆外部气流导向中心圆的弧形结构，所述弧形结构与中心圆相切；所述中心圆外侧为出气口；每两个叶片之间的最小间隙为1-3mm。
进一步的，每两个叶片之间的最小间隙为1.5-2mm。既不会太大影响加速效果，又不会因为太小而无法工作，从而使气体旋涡强度更大。
进一步的，蜗牛式外壳于出气口对称的侧面开有一个小孔，小孔的直径为5-15mm。使得经向心式切向进气装置后的旋涡中心冷气排出一部分，旋涡强度更大。
进一步的，所述第一管道插入第二管道进气口一端的端部呈锥形收缩，收缩后口径为第一管道直径的2/3到3/4。收缩后口径后，能够使的旋涡形成更大密度梯度，最外围线速度更大。
本发明有益效果是：空气压缩装置将空气压缩形成高压空气，并将高压空气通入向心式切向进气装置，通过向心式切向进气装置中切向放置的静止的叶片的导流作用，使气体高速旋转，在内管中形成旋涡，此旋涡的特点是从旋涡中心到外围旋转的线速度逐渐增大，只在最外围很薄的一层由于气体旋涡与管壁接触(摩擦、气体粘滞效应等)，使气体旋转的线速度有所减小。
旋涡通过第一管道输送至第二管道内部，同时，发动机产生的废热气通过废热气进气管道输送至第二管道内，废热气包在形成旋涡的冷空气的外围，从而产生龙卷风效应，使气流旋转速度增加。最后气流传送至气体涡轮，通过气体涡轮获取轴功率，从而实现废气热能的再利用。
附图说明
图1为向心式切向进气装置；
图2为单旋式旋风余热利用装置的结构示意图；
图3为优选的单旋式旋风余热利用装置的结构示意图；
图中，1为向心式切向进气装置、2为出气口、3为静止的叶片、4为空气压缩装置、5为第一管道、6为废热气进气管道、7为第二管道、8为气体涡轮、9为进气口、10为小孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种向心式切向进气装置包括最大外径为70mm的蜗牛式外壳、蜗牛式外壳头部的进气口9、蜗牛式外壳侧面的出气口2、壳体内部中心圆(所述中心圆为方便描述假想出来的)，若干个设置于中心圆外表面的静止的叶片3，所述叶片带有将中心圆外部气流导向中心圆的弧形结构(直板形结构亦可)，所述弧形结构与中心圆相切；所述中心圆外侧为出气口，中心圆大小与出气口相同或者略大于出气口。出气口直径均为17mm，每两个叶片之间的间隙为1.5mm。气体通过进气口9进入向心式切向进气装置内部，沿静止叶片旋转、并通过叶片之间的间隙进入中心圆内，形成旋涡，经过向心式切向进气装置后的旋涡通过出气口传送至外部设备。
如图2所示，一种单旋式旋风余热利用装置，包括空气压缩装置4、向心式切向进气装置1、直径为17mm的第一管道5、直径为32mm的第二管道7、废热气进气管道6、气体涡轮8。空气压缩装置的出气口管道连接向心式切向进气装置的进气口，向心式切向进气装置的出气口连接第一管道一端，第一管道另一端插入第二管道进气口并延伸至第二管道腔体内；第二管道于插有第一管道的一端连接有废热气进气管道、另一端连接气体涡轮。
工作时，空气压缩装置将空气压缩形成高压空气，并将高压空气通入向心式切向进气装置，通过向心式切向进气装置中切向放置的静止的叶片的导流作用，使气体高速旋转，在内管中形成旋涡，此旋涡的特点是从旋涡中心到外围旋转的线速度逐渐增大，只在最外围很薄的一层由于气体旋涡与管壁接触(摩擦、气体粘滞效应等)，使气体旋转的线速度有所减小。旋涡通过第一管道输送至第二管道内部，同时，发动机产生的废热气通过废热气进气管道输送至第二管道内，废热气包在形成旋涡的冷空气的外围，从而产生龙卷风效应，使气流旋转速度增加。最后气流传送至气体涡轮，通过气体涡轮获取轴功率，从而实现废气热能的再利用。
如图3所示，作为优选的方案，蜗牛式外壳于出气口对称的侧面开有一个小孔10，小孔的直径为7mm。使得经向心式切向进气装置后形成的旋涡中心气体排出一部分，旋涡强度更大。
作为优选的方案，所述第一管道插入第二管道进气口一端的端部呈锥形收缩，收缩后口径为12mm。收缩后口径后，能够使的旋涡形成更大密度梯度，最外围线速度更大。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更改和润饰。因此，本发明的保护范围，当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.一种单旋式旋风余热利用装置，其特征在于：包括空气压缩装置(4)、向心式切向进气装置(1)、第一管道(5)、第二管道(7)、废热气进气管道(6)、气体涡轮(8)；所述空气压缩装置(4)的出气口管道连接向心式切向进气装置(1)的进气口，向心式切向进气装置(1)的出气口连接第一管道(5)一端，第一管道(5)另一端插入第二管道(7)进气口并延伸至第二管道(7)腔体内；第二管道(7)于插有第一管道的一端连接有废热气进气管道(6)、另一端连接气体涡轮。
2.根据权利要求1所述的一种单旋式旋风余热利用装置，其特征在于：所述向心式切向进气装置(1)包括蜗牛式外壳、蜗牛式外壳头部的进气口(9)、蜗牛式外壳侧面的出气口(2)、壳体内部中心圆、若干个设置于中心圆外表面的叶片(3)，所述叶片带有将中心圆外部气流导向中心圆的弧形结构，所述弧形结构与中心圆相切；所述中心圆外侧为出气口。
3.根据权利要求2所述的一种单旋式旋风余热利用装置，其特征在于：每两个叶片之间的最小间隙为1-3mm。
4.根据权利要求3所述的一种单旋式旋风余热利用装置，其特征在于：每两个叶片之间的最小间隙为1.5-2mm。
5.根据权利要求2所述的一种单旋式旋风余热利用装置，其特征在于：蜗牛式外壳于出气口(2)对称的侧面开有一个小孔(10)，小孔的直径为5-15mm。
6.根据权利要求1所述的一种单旋式旋风余热利用装置，其特征在于：所述第一管道(5)插入第二管道(7)进气口一端的端部呈锥形收缩。
7.根据权利要求6所述的一种单旋式旋风余热利用装置，其特征在于：收缩后口径为第一管道直径的2/3到3/4。
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