CN104279076B - 一种双旋式旋风余热利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双旋式旋风余热利用装置，包括空气压缩装置、第一向心式切向进气装置、第二向心式进气装置、第一管道、第二管道、废热气进气管道、气体涡轮；所述第二向心式进气装置于出气口对称的侧面开有第二进气口；所述空气压缩装置的出气口管道连接第一向心式切向进气装置的进气口，第一向心式切向进气装置的出气口连接第一管道一端，第一管道另一端连接第二向心式进气装置的第二进气口，第二向心式进气装置的出气口连接第二管道一端；第二管道于连接有第二向心式进气装置出气口的一端连接有废热气进气管道、另一端连接气体涡轮。整体装置将废气热能转化为气体动能，再通过气体涡轮获取轴功率，从而实现废气热能的再利用。

Description

一种双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，具体的涉及一种双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，本发明提供一种双旋式旋风余热利用装置，通过两个向心式进气装置将形成旋转后的废热气包在形成旋涡的温度较低的空气的外围，从而产生龙卷风效应，使气流加速旋转，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：一种双旋式旋风余热利用装置，包括空气压缩装置、第一向心式切向进气装置、第二向心式进气装置、第一管道、第二管道、废热气进气管道、气体涡轮；所述第二向心式进气装置于出气口对称的侧面开有第二进气口；
所述空气压缩装置的出气口管道连接第一向心式切向进气装置的进气口，第一向心式切向进气装置的出气口连接第一管道一端，第一管道另一端连接第二向心式进气装置的第二进气口，第二向心式进气装置的出气口连接第二管道一端；第二管道于连接有第二向心式进气装置出气口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，所述第一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。
进一步的，所述第二向心式进气装置包括蜗牛式外壳、蜗牛式外壳头部的进气口、蜗牛式外壳一侧面的出气口和另一侧面的第二进气口、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；所述中心圆外侧为出气口。
进一步的，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。
进一步的，所述第一向心式切向进气装置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。使得经第一向心式切向进气装置形成的旋涡中心气体排出一部分，旋涡强度更大。
进一步的，所述第一管道连接第二向心式进气装置的第二进气口的端部呈锥形收缩，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，并将高压空气通入第一向心式切向进气装置，第一向心式切向进气装置通过叶片导流作用在第一管道中形成温度较低的气体旋涡，废热气经过第二向心式进气装置形成旋转，并包在温度较低的气体旋涡的外围，从而产生龙卷风效应，使气体旋转速度增加，再经过气体涡轮，通过气体涡轮获取轴功率，从而使废气的热能得到利用。(相较于单旋式旋风余热利用装置，双旋式旋风余热利用装置从一开始就利用第二向心式进气装置将废热气旋转着包在温度较低的气体旋涡外围，可以产生更强的龙卷风效应，废气热能的利用率更高)。
附图说明
图1为向心式切向进气装置；
图2为双旋式旋风余热利用装置的结构示意图；
图3为优选的双旋式旋风余热利用装置的结构示意图；
图中，1为第一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为第二向心式进气装置、11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，第一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进入第一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，经过第一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。
第二向心式进气装置包括最大外径为80mm的蜗牛式外壳、蜗牛式外壳头部的进气口、蜗牛式外壳一侧面的直径为32mm的出气口和另一侧面的直径为17mm的第二进气口、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(直板形结构亦可)；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32mm，每两个叶片之间的间隙为1.5mm。气体通过进气口进入第二向心式进气装置内部，沿静止叶片旋转、并通过叶片之间的间隙进入中心圆内旋转，经过第二向心式切向进气装置后的旋转气流通过出气口传送至外部设备。
如图2所示，一种双旋式旋风余热利用装置，包括空气压缩装置4、第一向心式切向进气装置1、第二向心式进气装置10、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。第二向心式进气装置于出气口对称的侧面开有第二进气口；空气压缩装置的出气口管道连接第一向心式切向进气装置的进气口，第一向心式切向进气装置的出气口连接第一管道一端，第一管道另一端连接第二向心式进气装置的第二进气口，第二向心式进气装置的出气口连接第二管道一端；第二管道于连接有第二向心式进气装置出气口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，并将高压空气通入第一向心式切向进气装置，第一向心式切向进气装置通过叶片导流作用在第一管道中形成温度较低的气体旋涡，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。废热气经过第二向心式进气装置形成旋转，并包在温度较低的气体旋涡的外围，从而产生龙卷风效应，使气体旋转速度增加，再经过气体涡轮，通过气体涡轮获取轴功率，从而使废气的热能得到利用。(相较于单旋式旋风余热利用装置，双旋式旋风余热利用装置从一开始就利用第二向心式进气装置将废热气旋转着包在温度较低的气体旋涡外围，可以产生更强的龙卷风效应，废气热能的利用率更高)。
如图3所示，作为优选的方案，第一向心式切向进气装置的蜗牛式外壳于出气口对称的侧面开有一个小孔11，小孔的直径为7mm。使得经第一向心式切向进气装置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，所述第一管道连接第二向心式进气装置的第二进气口的端部呈锥形收缩，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 (8)

1.一种双旋式旋风余热利用装置，其特征在于：包括空气压缩装置(4)、第一向心式切向进气装置(1)、第二向心式进气装置(10)、第一管道(5)、第二管道(7)、废热气进气管道(6)、气体涡轮(8)；所述第二向心式进气装置(10)于出气口对称的侧面开有第二进气口；
所述空气压缩装置(4)的出气口管道连接第一向心式切向进气装置(1)的进气口，第一向心式切向进气装置(1)的出气口连接第一管道(3)一端，第一管道(3)另一端连接第二向心式进气装置(10)的第二进气口，第二向心式进气装置(10)的出气口连接第二管道(7)一端；第二管道(7)于连接有第二向心式进气装置(10)出气口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所述的一种双旋式旋风余热利用装置，其特征在于：所述第一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所述的一种双旋式旋风余热利用装置，其特征在于：所述第一向心式切向进气装置(1)的蜗牛式外壳于出气口对称的侧面开有一个小孔(11)，小孔的直径为5-15mm。
4.根据权利要求1所述的一种双旋式旋风余热利用装置，其特征在于：所述第二向心式进气装置(10)包括蜗牛式外壳、蜗牛式外壳头部的进气口、蜗牛式外壳一侧面的出气口和另一侧面的第二进气口、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；所述中心圆外侧为出气口。
5.根据权利要求2或4所述的一种双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。
6.根据权利要求5所述的一种双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。
7.根据权利要求1所述的一种双旋式旋风余热利用装置，其特征在于：所述第一管道(3)连接第二向心式进气装置(10)的第二进气口的端部呈锥形收缩。
8.根据权利要求7所述的一种双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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