CN104832287B - 速容透平发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种速容透平发动机，包括三级以上叶轮压气机、三级以上透平、燃烧室和容积型压缩机构，所述三级以上叶轮压气机的工质出口与所述容积型压缩机构的工质入口相连通，所述容积型压缩机构的工质出口与所述燃烧室的工质入口相连通，所述燃烧室的工质出口与所述三级以上透平的工质入口相连通，所述三级以上叶轮压气机和所述三级以上透平同转轴设置，所述容积型压缩机构与所述转轴联动设置。本发明所述速容透平发动机可使压比变高，增加了效率，且结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其涉及一种速容透平发动机。
背景技术
燃气轮机和涡轮喷气发动机的应用十分广泛，但是由于压比低、效率受限，因此需要发明一种压比高的新型发动机。
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1：一种速容透平发动机，包括三级以上叶轮压气机、三级以上透平、燃烧室和容积型压缩机构，所述三级以上叶轮压气机的工质出口与所述容积型压缩机构的工质入口相连通，所述容积型压缩机构的工质出口与所述燃烧室的工质入口相连通，所述燃烧室的工质出口与所述三级以上透平的工质入口相连通，所述三级以上叶轮压气机和所述三级以上透平同转轴设置，所述容积型压缩机构与所述转轴联动设置。
方案2：一种速容透平发动机，包括三级以上叶轮压气机、三级以上透平、燃烧室、容积型压缩机构和容积型膨胀机构，所述三级以上叶轮压气机的工质出口与所述容积型压缩机构的工质入口相连通，所述容积型压缩机构的工质出口与所述燃烧室的工质入口相连通，所述燃烧室的工质出口与所述容积型膨胀机构的工质入口相连通，所述容积型膨胀机构的工质出口与所述三级以上透平的工质入口相连通，所述三级以上叶轮压气机和所述三级以上透平同转轴设置，所述容积型压缩机构与所述转轴联动设置，所述容积型膨胀机构与所述转轴联动设置。
方案3：一种速容透平发动机，包括三级以上叶轮压气机、三级以上透平和容积型压缩机构、燃烧室与容积型膨胀机构依次连通一体化设置的流体机构，所述三级以上叶轮压气机的工质出口与所述流体机构的工质入口相连通，所述流体机构的工质出口与所述三级以上透平的工质入口相连通，所述三级以上叶轮压气机和所述三级以上透平同转轴设置，所述流体机构与所述转轴联动设置。
方案4：在方案1至方案3中任一方案的基础上，进一步使所述三级以上透平的工质出口与喷管相连通。
方案5：在方案1至方案4中任一方案的基础上，进一步使所述三级以上叶轮压气机的压比大于15、大于16、大于17、大于18、大于19或大于20。
方案6：在方案1至方案5中任一方案的基础上，进一步使所述容积型压缩机构的压比大于2、大于3、大于4或大于5。
方案7：在方案1至方案6中任一方案的基础上，进一步使所述燃烧室为连续燃烧室。
方案8：在方案1至方案7中任一方案的基础上，进一步在所述容积型压缩机构上设置冷却系统。
方案9：在方案1至方案8中任一方案的基础上，进一步在所述容积型膨胀机构上设置冷却系统。
方案10：在方案1至方案9中任一方案的基础上，进一步在所述容积型压缩机构上设置液体冷却系统。
方案11：在方案1至方案10中任一方案的基础上，进一步在所述容积型膨胀机构上设置液体冷却系统。
方案12：在方案1至方案11中任一方案的基础上，进一步使所述的容积型压缩机构为变界容积型流体机构。
方案13：在方案1至方案12中任一方案的基础上，进一步使所述的容积型膨胀机构为变界容积型流体机构。
本发明中，所谓的“变界容积型流体机构”是指一切流体进入区内的运动件的表面和流体流出区内的运动件的表面不同的容积型流体机构，也就是说，所谓的“变界容积型流体机构”是由旋转运动件形成容积变化的一切容积型流体机构，例如，滑片泵、滑片式机构(例如，滑片式压缩机或滑片式膨胀机)、偏心转子机构(例如，偏心转子压缩机或偏心转子膨胀机)、液环式机构(例如，液环式压缩机或液环式膨胀机)、罗茨式机构(例如，罗茨式压缩机或罗茨式膨胀机)、螺杆式机构(例如，螺杆式压缩机或螺杆式膨胀机)、旋转活塞式机构(例如，旋转活塞式压缩机或旋转活塞式膨胀机)、滚动活塞式机构(例如，滚动活塞式压缩机或滚动活塞式膨胀机)、摆动转子式机构(例如，摆动转子式压缩机或摆动转子式膨胀机)、单工作腔滑片式机构(例如，单工作腔滑片式压缩机或单工作腔滑片式膨胀机)、双工作腔滑片式机构(例如，双工作腔滑片式压缩机或双工作腔滑片式膨胀机)、贯穿滑片式机构(例如，贯穿滑片式压缩机或贯穿滑片式膨胀机)、齿轮流体机构(例如，齿轮压缩机或齿轮膨胀机)和转缸滚动活塞机构(例如，转缸滚动活塞压缩机或转缸滚动活塞膨胀机)等。所述变界机构可选择性地选择包括气缸、隔离体和缸内旋转体，且由所述气缸、所述隔离体和所述缸内旋转体三者相互配合形成容积变化的机构。
本发明中，所谓的“A与B联动设置”是指A与B相互有驱动作用的设置方式，包括共轴设置方式。
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，但又是片面的。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：本发明所述速容透平发动机使压比变高，增加了效率，且结构简单。
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。
具体实施方式
实施例1
如图1所述速容透平发动机包括三级以上叶轮压气机1、三级以上透平2、燃烧室3和容积型压缩机构4，所述三级以上叶轮压气机1的工质出口与所述容积型压缩机构4的工质入口相连通，所述容积型压缩机构4的工质出口与所述燃烧室3的工质入口相连通，所述燃烧室3的工质出口与所述三级以上透平2的工质入口相连通，所述三级以上叶轮压气机1和所述三级以上透平2同转轴设置，所述容积型压缩机构4与所述转轴联动设置。
实施例2
如图2所示的速容透平发动机，其在实施例1的基础上将所述三级以上透平2工质出口与喷管7相连通。
实施例3
如图3所述速容透平发动机，包括三级以上叶轮压气机1、三级以上透平2、燃烧室3、容积型压缩机构4和容积型膨胀机构5，所述三级以上叶轮压气机1的工质出口与所述容积型压缩机构4的工质入口相连通，所述容积型压缩机构4的工质出口与所述燃烧室3的工质入口相连通，所述燃烧室3的工质出口与所述容积型膨胀机构5的工质入口相连通，所述容积型膨胀机构5的工质出口与所述三级以上透平2的工质入口相连通，所述三级以上叶轮压气机1和所述三级以上透平2同转轴设置，所述容积型压缩机构4与所述转轴联动设置，所述容积型膨胀机构5所述转轴联动设置。
实施例4
如图4所示的速容透平发动机，其在实施例3的基础上将所述三级以上透平2工质出口与喷管7相连通。
实施例5
如图5所示的速容透平发动机，包括三级以上叶轮压气机1、三级以上透平2和容积型压缩机构、燃烧室3与容积型膨胀机构依次连通一体化设置的流体机构6，所述三级以上叶轮压气机1的工质出口与所述流体机构6的工质入口相连通，所述流体机构6的工质出口与所述三级以上透平2的工质入口相连通，所述三级以上叶轮压气机1和所述三级以上透平2同转轴设置，所述流体机构6与所述转轴联动设置。
实施例6
如图6所示的速容透平发动机，其在实施例5的基础上将所述三级以上透平2工质出口与喷管7相连通。
作为可以变换的实施方式,本发明的所有实施方式均可选择性的使所述三级以上叶轮压气机1的压比大于15、大于16、大于17、大于18、大于19或大于20。
作为可以变换的实施方式,本发明的所有实施方式均可选择性的使所述容积型压缩机构的压比大于2、大于3、大于4或大于5。
作为可以变换的实施方式,本发明的所有实施方式均可选择性的使所述燃烧室3为连续燃烧室。
作为可以变换的实施方式,本发明的所有实施方式均可选择性的使所述容积型压缩机构4和/或所述容积型膨胀机构5设置冷却系统。
作为可以变换的实施方式,本发明的所有实施方式均可进一步选择性的使所述容积型压缩机构4和/或所述容积型膨胀机构5设置液体冷却系统。
作为可以变换的实施方式,本发明的所有实施方式均可选择性的使所述的容积型压缩机构4设为变界容积型流体机构。
作为可以变换的实施方式,本发明的所有实施方式均可选择性的使所述的容积型膨胀机构5设为为变界容积型流体机构。
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 (22)
1.一种速容透平发动机，包括三级以上叶轮压气机(1)、三级以上透平(2)、燃烧室(3)、容积型压缩机构(4)和容积型膨胀机构(5)，其特征在于：所述三级以上叶轮压气机(1)的工质出口与所述容积型压缩机构(4)的工质入口相连通，所述容积型压缩机构(4)的工质出口与所述燃烧室(3)的工质入口相连通，所述燃烧室(3)的工质出口与所述容积型膨胀机构(5)的工质入口相连通，所述容积型膨胀机构(5)的工质出口与所述三级以上透平(2)的工质入口相连通，所述三级以上叶轮压气机(1)和所述三级以上透平(2)同转轴设置，所述容积型压缩机构(4)与所述转轴联动设置，所述容积型膨胀机构(5)与所述转轴联动设置。
2.如权利要求1所述速容透平发动机，其特征在于：所述燃烧室(3)为连续燃烧室。
3.一种速容透平发动机，包括三级以上叶轮压气机(1)、三级以上透平(2)和容积型压缩机构(4)、燃烧室(3)与容积型膨胀机构依次连通一体化设置的流体机构(6)，其特征在于：所述三级以上叶轮压气机(1)的工质出口与所述流体机构(6)的工质入口相连通，所述流体机构(6)的工质出口与所述三级以上透平(2)的工质入口相连通，所述三级以上叶轮压气机(1)和所述三级以上透平(2)同转轴设置，所述流体机构(6)与所述转轴联动设置。
4.如权利要求3所述速容透平发动机，其特征在于：所述燃烧室(3)为连续燃烧室。
5.如权利要求1至4中任一项所述速容透平发动机，其特征在于：所述三级以上透平(2)的工质出口与喷管(7)相连通。
6.如权利要求1至4中任一项所述速容透平发动机，其特征在于：所述三级以上叶轮压气机(1)的压比大于15。
7.如权利要求5所述速容透平发动机，其特征在于：所述三级以上叶轮压气机(1)的压比大于15。
8.如权利要求1至4中任一项所述速容透平发动机，其特征在于：所述容积型压缩机构的压比大于2。
9.如权利要求5所述速容透平发动机，其特征在于：所述容积型压缩机构的压比大于2。
10.如权利要求6所述速容透平发动机，其特征在于：所述容积型压缩机构的压比大于2。
11.如权利要求1至4中任一项所述速容透平发动机，其特征在于：在所述容积型压缩机构(4)上和/或在所述容积型膨胀机构(5)上设置冷却系统。
12.如权利要求5所述速容透平发动机，其特征在于：在所述容积型压缩机构(4)上和/或在所述容积型膨胀机构(5)上设置冷却系统。
13.如权利要求6所述速容透平发动机，其特征在于：在所述容积型压缩机构(4)上和/或在所述容积型膨胀机构(5)上设置冷却系统。
14.如权利要求7、9或10所述速容透平发动机，其特征在于：在所述容积型压缩机构(4)上和/或在所述容积型膨胀机构(5)上设置冷却系统。
15.如权利要求1至4中任一项所述速容透平发动机，其特征在于：在所述容积型压缩机构(4)上和/或在所述容积型膨胀机构(5)上设置液体冷却系统。
16.如权利要求5所述速容透平发动机，其特征在于：在所述容积型压缩机构(4)上和/或在所述容积型膨胀机构(5)上设置液体冷却系统。
17.如权利要求6所述速容透平发动机，其特征在于：在所述容积型压缩机构(4)上和/或在所述容积型膨胀机构(5)上设置液体冷却系统。
18.如权利要求7、9、10、12或13所述速容透平发动机，其特征在于：在所述容积型压缩机构(4)上和/或在所述容积型膨胀机构(5)上设置液体冷却系统。
19.如权利要求1至4中任一项所述速容透平发动机，其特征在于：所述的容积型压缩机构(4)和/或所述的容积型膨胀机构(5)为变界容积型流体机构。
20.如权利要求5所述速容透平发动机，其特征在于：所述的容积型压缩机构(4)和/或所述的容积型膨胀机构(5)为变界容积型流体机构。
21.如权利要求6所述速容透平发动机，其特征在于：所述的容积型压缩机构(4)和/或所述的容积型膨胀机构(5)为变界容积型流体机构。
22.如权利要求7、9、10、12、13、16或17所述速容透平发动机，其特征在于：所述的容积型压缩机构(4)和/或所述的容积型膨胀机构(5)为变界容积型流体机构。
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