CN115788679A - 废热回收系统 - Google Patents

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Abstract

提供了具有废热回收系统的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括处于串行流动顺序并且一起限定核心空气流动路径的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段，排气区段包括主排气流动路径和平行于主排气流动路径的废热回收流动路径；以及废热回收系统，废热回收系统包括定位成与废热回收流动路径的第一部分热连通的热源交换器。

Description

废热回收系统
技术领域
本主题大体涉及用于燃气涡轮发动机的废热回收系统及其操作方法。
背景技术
燃气涡轮发动机通常包括风扇和涡轮机。涡轮机通常包括入口、一个或多个压缩机、燃烧器和至少一个涡轮。压缩机压缩空气，空气被引导到燃烧器，在燃烧器中空气与燃料混合。然后点燃混合物以生成热燃烧气体。燃烧气体被引导到涡轮，涡轮从燃烧气体中提取能量，用于为压缩机提供动力，以及用于产生有用的功来推动飞行中的飞行器和/或为负载(例如发电机)提供动力。
在至少某些实施例中，涡轮机和风扇至少部分地被外机舱包围。对于这样的实施例，外机舱与涡轮机限定旁通气流通道。此外，涡轮机由一个或多个出口导向轮叶/支柱相对于外机舱被支撑。
在燃气涡轮发动机的操作期间，通过压缩机的压缩处理和通过燃烧器内的燃烧处理产生相对大量的热能。虽然大部分热能通过一个或多个涡轮提取，但一部分这种热能被排放到大气中。这可能导致燃气涡轮发动机的效率损失。因此，用于以提高燃气涡轮发动机的效率并减少排放到大气的废热量的方式操作燃气涡轮发动机的系统和/或方法将是有用的。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且使能的公开，包括其最佳模式，其中：
图1是根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意横截面视图。
图2是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机和废热回收系统的简化示意图。
图3是根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机和废热回收系统的简化示意图。
图4是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机和废热回收系统的简化示意图。
图5是根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机和废热回收系统的简化示意图。
图6是根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机和废热回收系统的简化示意图。
图7是根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机和废热回收系统的简化示意图。
图8是根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机和废热回收系统的简化示意图。
图9是根据本公开的用于操作包括废热回收系统的燃气涡轮发动机的方法的流程图。
对应的附图标记在几个视图中指示对应的部分。本文列出的示例说明了本公开的示例性实施例，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似部分。
提供以下描述以使本领域技术人员能够制造和使用设想用于实施本公开的所述实施例。然而，对于本领域技术人员来说，各种修改、等同物、变化和替代物将仍然是显而易见的。任何和所有这样的修改、变化、等同物和替代物都旨在落入本公开的范围内。
本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或好于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。
为了下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“侧向”、“纵向”及其派生词应与本公开相关，因为它在附图中被定向。然而，应当理解，本公开可以假定各种替代变型，除非明确指明相反。还应理解，附图中示出的以及在以下说明书中描述的具体装置仅是本公开的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其他物理特性不应被视为限制性的。
如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以使一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，而“下游”是指流体向其流动的方向。
除非本文另有说明，否则术语“联接”、“固定”、“附接到”等既指直接联接、固定或附接，也指通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接。
除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代。
如在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言被应用于修饰可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生改变的任何定量表示。因此，由诸如“约”、“大约”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在10％的裕度内。
在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有说明，否则此类范围被识别并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。
本公开大体涉及燃气涡轮发动机的排气区段，排气区段具有主排气流动路径和平行于主排气流动路径的废热回收流动路径。本公开的燃气涡轮发动机还包括废热回收系统，废热回收系统包括定位成与废热回收流动路径的第一部分热连通(例如定位在废热回收流动路径的第一部分内)的热源交换器。此外，在燃气涡轮发动机的操作期间离开燃气涡轮发动机的涡轮区段的气流的第一部分行进通过主排气流动路径，并且在燃气涡轮发动机的操作期间离开涡轮区段的气流的第二部分被引导至废热回收流动路径。
以这种方式，废热回收流动路径内的气流的第二部分的废热回收压降可以大于主排气流动路径内的气流的第一部分的主排气压降。例如，本公开提供了更有效的废热回收系统，该废热回收系统能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径并通过热源交换器，使通过热源交换器的允许压降大约为5％。这在具有位于主排气流动路径内的热交换器的传统系统中是不可能的，该传统系统被限制为通过热交换器的允许压降大约为2％(例如，出于燃料效率和推力生成的目的)，离开涡轮区段的全部气流行进通过其中。
设想本公开的废热回收系统能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径并通过热源交换器，使通过热源交换器的允许压降大约为0.1％至25％。进一步设想，本公开的废热回收系统能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径并通过热源交换器，使通过热源交换器的允许压降大约为0.1％至20％。进一步设想，本公开的废热回收系统能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径并通过热源交换器，使通过热源交换器的允许压降大约为0.1％至15％。进一步设想，本公开的废热回收系统能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径并通过热源交换器，使通过热源交换器的允许压降大约为0.1％至10％。进一步设想，本公开的废热回收系统能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径并通过热源交换器，使通过热源交换器的允许压降大约为0.1％至8％。设想本公开的废热回收系统能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径并通过热源交换器，使通过热源交换器的允许压降大约为0.1％至6％。还设想本公开的废热回收系统能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径并通过热源交换器，使通过热源交换器的允许压降大约为5％。
现在参考附图，其中相同的数字在所有附图中指示相同的元件，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意横截面视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇喷气发动机10，本文称为“涡轮风扇发动机10”。如图1所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于提供参考的纵向中心线12延伸)和径向方向R。通常，涡轮风扇发动机10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的涡轮机16。
所示的示例性涡轮机16大体包括基本上管状的外壳18，其限定环形入口20。外壳18以串行流动关系包围：压缩机区段，其包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；以及喷射排气喷嘴区段(在本文中也称为排气区段)32。压缩机区段、燃烧区段26、涡轮区段和排气区段32一起至少部分地限定通过涡轮机16的核心空气流动路径37。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。
对于所描绘的实施例，风扇区段14包括可变桨距风扇38，其具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40大致沿径向方向R从盘42向外延伸。借助于风扇叶片40可操作地联接到合适的致动构件44，每个风扇叶片40可相对于盘42绕桨距轴线P旋转，该致动构件44被构造为共同地一致改变风扇叶片40的桨距。风扇叶片40、盘42和致动构件44可通过跨动力齿轮箱46的LP轴36一起绕纵向轴线12旋转。动力齿轮箱46包括多个齿轮，用于将LP轴36的转速降低到更有效的旋转风扇速度。
仍然参考图1的示例性实施例，盘42被可旋转前毂48覆盖，可旋转前毂48在空气动力上成形为促进气流通过多个风扇叶片40。此外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向围绕可变桨距风扇38和/或涡轮机16的至少一部分。外机舱50由多个周向间隔开的出口导向轮叶52相对于涡轮机16被支撑。此外，外机舱50在涡轮机16的外部分上方延伸，以在其间限定旁通气流通道56。
在涡轮风扇发动机10的操作期间，一定体积的空气58通过外机舱50和/或风扇区段14的相关入口60进入涡轮风扇发动机10。当一定体积的空气58穿过风扇叶片40时，如箭头62所示的空气58的第一部分被引导或导向到旁通气流通道56中，并且如箭头64所示的空气58的第二部分被引导或导向到LP压缩机22中。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比通常称为旁通比。
然后，随着第二部分空气64被导向通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧区段26，第二部分空气64的压力增加，在燃烧区段26中第二部分空气64与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。随后，燃烧气体66被导向通过HP涡轮28和LP涡轮30，在此从燃烧气体66中提取一部分热能和/或动能。
燃烧气体66然后被导向通过涡轮机16的喷射排气喷嘴区段32以提供推进推力。同时，随着第一部分空气62在从涡轮风扇发动机10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被导向通过旁通气流通道56，第一部分空气62的压力显著增加，也提供推进推力。
此外，示例性涡轮风扇发动机10包括向涡轮风扇发动机10的燃烧区段26提供燃料流的燃料输送系统80。燃料输送系统80通常包括燃料源82和多个燃料管线84。燃料源82可以是例如定位在机身或包括涡轮风扇发动机10的飞行器的一个或多个机翼内的燃料箱。此外，一个或多个燃料管线84从燃料源82延伸到燃烧区段26内的一个或多个燃料喷嘴(未示出)。
此外，所描绘的示例性涡轮风扇发动机10还包括废热回收系统86。如将在下文更详细解释的，废热回收系统通常可以被构造为从通过排气区段32(和/或通过涡轮区段的区段)的气流中提取热量，并将这种热量提供给燃料输送系统80(例如通过一个或多个燃料管线84的燃料流)、压缩机区段(例如HP压缩机24的下游端)中的一个或两者。
然而，应当理解，图1中描绘的示例性涡轮风扇发动机10仅作为示例，并且在其他示例性实施例中，本公开的方面可以附加地或替代地应用于任何其他合适的燃气涡轮发动机。例如，在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机10可以包括任何合适数量的压缩机、涡轮(例如除了LP和HP涡轮之外的中间涡轮)、轴/线轴(例如，一个线轴、两个线轴、三个线轴)等。此外，在某些示例性实施例中，本公开的方面可以进一步应用于任何其他合适的航空燃气涡轮发动机，例如涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机等。另外，在其他示例性实施例中，示例性涡轮风扇发动机10可以不被构造为航空燃气涡轮发动机，而是可以被构造为工业燃气涡轮发动机(例如，用于发电)、航海燃气涡轮发动机等。
现在参考图2，提供了根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机101的简化示意图。图2中描绘的示例性燃气涡轮发动机101可以以与以上参考图1描述的示例性涡轮风扇发动机10基本相同的方式构造。
例如，如图所示，燃气涡轮发动机101通常包括风扇区段14和涡轮机16。涡轮机16以串行流动顺序包括：压缩机区段，其具有LP压缩机22和HP压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括HP涡轮28和LP涡轮30；以及排气区段32。压缩机区段、燃烧区段26、涡轮区段和排气区段32通常限定延伸通过其中的核心空气流动路径37。
还包括燃料输送系统80，用于将燃料流提供给燃气涡轮发动机101的燃烧区段26，并且更具体地，提供给燃烧区段26的燃烧室92。例如，燃料输送系统80通常包括多个燃料管线84和燃料喷嘴90。燃料喷嘴90可以接收来自多个燃料管线84的燃料流，并且还可以接收来自压缩机区段(例如，HP压缩机24)的压缩空气。燃料喷嘴90可以相应地向燃烧室92提供压缩空气和燃料的混合物，其中压缩空气和燃料的这种混合物被燃烧以生成燃烧气体。燃料输送系统80通常还包括与一个或多个燃料管线84流体连通的燃料源82和泵88，泵88被构造用于增加来自燃料源82并通过一个或多个燃料管线84的燃料流的压力。
此外，涡轮机16和风扇区段14至少部分地被外机舱50包围，涡轮机16通过多个出口导向轮叶52相对于外机舱50被支撑。外机舱50与涡轮机16一起限定旁通气流通道56。来自风扇区段14的气流的第一部分62被提供通过旁通气流通道56作为旁通气流，并且来自风扇区段14的气流的第二部分64被提供通过涡轮机16作为核心气流。
此外，示例性燃气涡轮发动机101包括废热回收系统86。示例性废热回收系统86通常被构造为从热源(例如，未充分利用从中提取的热量的热源)提取热量并将这种提取的热量传递到散热器，使得散热器可以更有效利用这种提取的热量。
特别参考图2中描绘的示例性废热回收系统86，废热回收系统86包括主排气流动路径120和平行于主排气流动路径120的废热回收流动路径122。此外，废热回收系统86还包括热源交换器94(即，被构造为从燃气涡轮发动机101的热源为废热回收系统86提取热量的热交换器)、散热器交换器96(即，被构造为将热量从废热回收系统86传递到燃气涡轮发动机101的散热器的热交换器)、热传递总线98和泵100。这些部件中的每一个都将在以下更详细地描述。
对于所示实施例，热源交换器94与热源热连通，热源通常可以是涡轮区段(例如，其可以包括HP涡轮28和LP涡轮30)，以及排气区段32，或两者。例如，对于图2的实施例，热源包括离开涡轮区段(例如，其可以包括HP涡轮28和LP涡轮30)的气流。离开涡轮区段(例如，其可以包括HP涡轮28和LP涡轮30)的气流的第一部分130，行进通过主排气流动路径120，并且离开涡轮区段(例如，其可以包括HP涡轮28和LP涡轮30)的气流的第二部分132被引导至废热回收流动路径122。如图2所示，热源交换器94定位成与废热回收流动路径122热连通，并且更具体地，对于所描绘的实施例，热源交换器94定位在废热回收流动路径122内。例如，热源交换器94可以集成到废热回收流动路径122的一部分中，或者替代地，可以定位在与引导通过废热回收流动路径122的气流热连通的任何其他合适位置处。
此外，对于所描绘的示例性实施例，散热器交换器96与散热器热连通，散热器通常可以是压缩机区段、燃料输送系统80或两者。更具体地，对于所描绘的实施例，散热器交换器96在靠近压缩机区段的下游端的位置处与压缩机区段热连通，或者更具体地，还与靠近压缩机区段的HP压缩机24的下游端的位置热连通。应当理解，如本文所用，关于压缩机区段的术语“靠近下游端”是指比压缩机区段的入口更靠近压缩机区段的出口并且在燃烧室92的上游的位置。类似地，如本文所用，关于HP压缩机24的术语“靠近下游端”是指比HP压缩机24的入口104更靠近HP压缩机24的出口102并且在燃烧室92的上游的位置。例如，在某些实施例中，散热器交换器96可以集成到或联接到定位在压缩机出口102处和燃烧区段26的燃烧室92上游的支柱或导向轮叶，例如扩散器。附加地或替代地，散热器交换器96可以集成到或联接到燃料输送系统80的一个或多个燃料喷嘴90。
更具体地，对于所示实施例，散热器交换器96与燃气涡轮发动机101的HP压缩机24的出口102热连通。“压缩机出口”是指HP压缩机24的出口。以这种方式，散热器交换器96可以在气流进入燃烧室92之前向通过核心空气流动路径37的这种气流添加热量，从而产生更高效的燃气涡轮发动机101。
此外，如上所述，废热回收系统86包括热传递总线98。热传递总线98包括热传递流体，并且从热源交换器94延伸到散热器交换器96。以这种方式，热总线被构造为将热传递流体从热源交换器94传递(其中已经从离开涡轮区段(例如，其可以包括HP涡轮28和LP涡轮30)的一部分气流接收热量的热传递流体被引导至废热回收流动路径122)到散热器交换器96(其中，对于所示实施例，热传递流体将热量传递到通过HP压缩机24的压缩机出口102或燃烧室92上游的其他位置的气流)。热传递总线98可以包括以串行、并行或其某种组合布置的一个或多个管、导管等。
值得注意的是，在至少某些示例性实施例中，燃气涡轮发动机101可以限定相对高的总压力比。如本文所用，术语总压力比是指通过涡轮机16的空气在压缩机区段的出口(即，对于所示实施例，HP压缩机24的出口102)处的压力与通过涡轮机16的空气在压缩机区段的入口(即，对于所示实施例，LP压缩机22的入口106)处的压力之比。在至少某些示例性实施例中，图2中描绘的燃气涡轮发动机101的总压力比可以是至少约25。例如，在某些示例性实施例中，图2中描绘的燃气涡轮发动机101的总压力比可以是至少约28，例如至少约30，例如至少约32，例如高达约75。鉴于所描绘的示例性燃气涡轮发动机101的相对高的总压力比，将理解的是，通过燃气涡轮发动机101的排气区段32的气流的温度可以低于通过压缩机区段的下游端(例如HP压缩机24的下游端(例如HP压缩机24的压缩机出口102))的气流的温度。
在示例性实施例中，为了允许图2中描绘的示例性废热回收系统86将热量从热源/热源交换器94传递到散热器/散热器交换器96，示例性废热回收系统86还包括与热源交换器94下游和散热器交换器96上游的热传递总线98流体连通的泵100，用于提高热传递总线98中的热传递流体的温度和压力。例如，在某些示例性实施例中，泵100可以被构造为在通过热传递总线98的热传递流体中提供至少约二十五磅/平方英寸(“psi”)的压力上升(例如至少约五十psi的压力上升，例如至少约一百psi的压力上升，例如高达约五千psi的压力上升)，并且类似地可以被构造为在通过热传递总线98的热传递流体中提供至少约一百五十(150)摄氏度的温度上升(例如至少约两百五十(250)摄氏度的温度上升，以及高达约一千(1,000)摄氏度的温度上升)。泵100可以通过例如燃气涡轮发动机101的一个或多个轴或线轴中提供动力，或者替代地，可以由电动机、液压马达、气动马达或任何其他合适的动力源提供动力。然而，将理解的是，在其他示例性实施例中，泵100可以具有任何其他合适的构造。例如，在其他实施例中，泵100可以被构造为产生任何其他合适的温度和/或压力上升，或者可以提供一些其他合适的装置或构造来增加通过热传递总线98的热流体的温度和/或压力，并提供通过热传递总线98的热流体流。还设想本公开的废热回收系统可以包括其他流体动力装置、气体动力装置或可用于代替泵的其他类似流动部件，例如压缩机等。
参考图2，将理解的是，示例性热传递总线98是闭环热传递总线98，进一步从散热器交换器96延伸回到热源交换器94。此外，对于所示实施例，示例性废热回收系统86还包括膨胀装置，膨胀装置与散热器交换器96下游和热源交换器94上游的热传递总线98流体连通。膨胀装置可以是任何合适的膨胀装置。例如，对于所示实施例，膨胀装置被构造为涡轮114，涡轮114与散热器交换器96下游和热源交换器94上游的热传递总线98流体连通。通过这样的实施例，涡轮114可以从热传递流体中提取额外能量，从而提高废热回收系统86和燃气涡轮发动机101的效率。如将理解的，包含膨胀装置通常可以允许将热传递流体的温度降低到相对低的温度，使得热传递流体可以通过热源交换器94接受来自热源的热量。例如，膨胀装置可以将热传递流体的温度降低至少约一百摄氏度，例如至少约一百五十摄氏度，例如高达约1,000摄氏度。
然而，在其他实施例中，膨胀装置可以不被构造为从热传递流体中提取额外功，而是可以简单地被构造为膨胀热传递流体(例如，通过增加的横截面区域)，以降低热传递流体的温度和压力。此外，虽然膨胀装置/涡轮114被示意性地描绘为沿图2的燃气涡轮发动机101的径向方向R在核心空气流动路径37的内侧，但是在其他实施例中，膨胀装置/涡轮114可以替代地定位成沿径向方向R在核心空气流动路径37的外侧，并且在涡轮机16的整流罩180内或其他地方。
在一个或多个这些实施例中，在废热回收系统86的操作期间，热传递流体可以是单相热传递流体。以这种方式，热传递流体可以在操作期间基本上保持液相。或者，在废热回收系统86的操作期间，热传递流体可以是相变热传递流体。例如，废热回收系统86通常可以在制冷循环上操作，使得在废热回收系统86的操作期间热传递流体在液相和气相之间变化，或者作为发电循环的一部分，其中废热回收将热能添加到发电系统，膨胀以产生电力，并且然后通过涡轮机热交换器冷却，并且然后再次泵送通过循环(这种循环也可以取决于温度逆转冷却和膨胀过程)。附加地或替代地，在一种或多种这些构造中，热传递流体可以在一个或多个操作阶段期间或在所有操作期间处于超临界相。例如，在废热回收系统86的某些操作或所有操作期间，热传递流体可以是超临界CO2。
然而，将理解的是，图2中描绘的示例性燃气涡轮发动机101和废热回收系统86仅作为示例提供。在其他实施例中，废热回收系统86可以具有任何其他合适的构造。例如，现在参考图3，描绘了根据本公开的另一个示例性实施例的包括废热回收系统86的燃气涡轮发动机103。图3的示例性燃气涡轮发动机103和废热回收系统86可以以与图2的示例性燃气涡轮发动机101和废热回收系统86基本相同的方式构造。
例如，图3的示例性废热回收系统86包括主排气流动路径120和平行于主排气流动路径120的废热回收流动路径122。另外，废热回收系统86还包括热源交换器94、散热器交换器96、从热源交换器94延伸到散热器交换器96的热传递总线98，以及与热传递总线98流体连通的泵100。
对于所示实施例，热源交换器94与热源热连通，热源通常可以是涡轮区段(例如，其可以包括HP涡轮28和LP涡轮30)，以及排气区段32，或两者。例如，对于图3的实施例，热源包括离开涡轮区段(例如，其可以包括HP涡轮28和LP涡轮30)的气流。离开涡轮区段(例如，其可以包括HP涡轮28和LP涡轮30)的气流的第一部分130行进通过主排气流动路径120，并且离开涡轮区段(例如，其可以包括HP涡轮28和LP涡轮30)的气流的第二部分132被引导至废热回收流动路径122。如图3所示，热源交换器94设置在废热回收流动路径122内并且与废热回收流动路径122热连通。例如，热源交换器94可以集成到废热回收流动路径122的一部分中，或者替代地，可以定位在与引导通过废热回收流动路径122的气流热连通的任何其他合适位置处。然而，对于图3的示例性实施例，散热器交换器96与燃气涡轮发动机103的燃料输送系统80热连通。如本文所用，与热源热连通的热源交换器94被理解为包括所有热传递模式，例如通过对流、热传导和热辐射从发动机区段到废热回收系统86的热量。
值得注意的是，将理解的是，在某些示例性实施例中，燃料输送系统80可以另外用作燃气涡轮发动机103的其他系统的散热器。因此，通过燃料输送系统80(或用作散热器的燃料输送系统80的其他部件)的燃料流可能在与废热回收系统86的散热器交换器96相互作用之前已经处于相对高的温度。以这种方式，将理解的是，在至少某些示例性方面，燃料输送系统80可以限定散热器交换器96热联接到燃料输送系统80的参考点，并且可以进一步在参考点上游或紧邻参考点上游限定汇参考温度。参考点可以在燃料输送系统80的燃料管线84内、在燃料输送系统80的燃料喷嘴90上等。类似地，涡轮区段(例如，其可以包括HP涡轮28和LP涡轮30)可以在热源交换器94热联接到涡轮区段和排气区段32的上游或紧邻其上游的位置(对于所示实施例，LP涡轮30内的位置)处限定源参考温度。图3的实施例的源参考温度和汇参考温度的关系可以类似于以上参考图2描述的实施例的源参考温度和汇参考温度之间的关系。然而，与上述实施例一样，考虑到在热传递总线98中包括泵100，废热回收系统86可能仍然能够从涡轮区段和排气区段32提取热量，并将这种热量传递到可以更有效地利用这种热量的较高温度位置。
还将理解的是，在其他示例性实施例中，可以提供其他合适构造。
现在大体参考图4至图6，提供了根据本公开的各种示例性实施例的燃气涡轮发动机和废热回收系统200的简化示意图。图4至图6的示例性燃气涡轮发动机和废热回收系统200可以以与上面关于图1至图3描述的示例性燃气涡轮发动机和废热回收系统类似的方式构造。
例如，在图4至图6所描绘的示例性实施例中，示例性废热回收系统200包括主排气流动路径220和平行于主排气流动路径220的废热回收流动路径222。如图4至图6所示，废热回收流动路径222均在相应燃气涡轮发动机的径向方向R上在主排气流动路径220的内侧。在示例性实施例中，主排气流动路径220和废热回收流动路径222位于相应燃气涡轮发动机的排气区段32(图1)内，该相应燃气涡轮发动机可以以与图1至图3的示例性涡轮风扇发动机10类似的方式构造。
在示例性实施例中，仍然参考图4至图6，废热回收流动路径222被限定在相应燃气涡轮发动机10(图1)的尾锥区段230内。在这样的实施例中，热源交换器94(即，被构造为从燃气涡轮发动机10的热源提取用于废热回收系统200的热量的热交换器)设置在相应废热回收流动路径222内并与其热连通。
具体参考图4，热源包括离开涡轮区段210的气流。在示例性实施例中，设想涡轮区段210将包括最后一个旋转级212，并且废热回收系统200将在涡轮区段210的最后一个旋转级212的后面/下游。离开涡轮区段210的气流的第一部分270行进通过主排气流动路径220，并且离开涡轮区段210的气流的第二部分272被引导到废热回收流动路径222。如图4所示，热源交换器94设置在废热回收流动路径222内，并且与废热回收流动路径222热连通。例如，热源交换器94可以集成到废热回收流动路径222的一部分中，或者替代地，可以定位在与引导通过废热回收流动路径222的气流热连通的任何其他合适位置处。
在示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径222的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的1％和50％之间。在示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径222的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的1％和40％之间。在示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径222的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的1％和30％之间。在示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径222的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的1％和25％之间。在某些示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径222的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的5％和20％之间。在某些示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径222的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的5％和15％之间。在某些示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径222的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的5％和10％之间。
以这种方式，废热回收流动路径222内的气流的第二部分的废热回收压降大于主排气流动路径220内的气流的第一部分的主排气压降。例如，本公开提供了更有效的废热回收系统，该废热回收系统能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分272)引导到废热回收流动路径222，通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为5％。更具体地，通过将离开涡轮区段210的气流分成两条平行路径(一条通过主排气流动路径220，一条通过废热回收流动路径222)，通过废热回收流动路径222的气流的允许压降可以相对较高(允许废热回收流动路径222内更有效的热传递)，而不将离开涡轮区段210的气流的总压降增加到超过允许水平。
设想本公开的废热回收系统200能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分272)引导到废热回收流动路径222并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至25％。进一步设想本公开的废热回收系统200能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分272)引导到废热回收流动路径222并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至20％。进一步设想本公开的废热回收系统200能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分272)引导到废热回收流动路径222并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至15％。进一步设想本公开的废热回收系统200能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分272)引导到废热回收流动路径222并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至10％。进一步设想本公开的废热回收系统200能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分272)引导到废热回收流动路径222并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至8％。设想本公开的废热回收系统200能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分272)引导到废热回收流动路径222并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至6％。还设想本公开的废热回收系统200能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分272)引导到废热回收流动路径222并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为5％。
将离开涡轮区段210的总气流的一部分引导到设置在废热回收流动路径222内并与废热回收流动路径222热连通的热源交换器94的另一个优点包括用于热源交换器94的更大区域。例如，参考图5，废热回收流动路径222的区域大于主排气流动路径220的区域。废热回收流动路径222中增加的区域还导致离开涡轮区段210并被引导通过废热回收流动路径222和热源交换器94的气流的第二部分减速，这也提高了废热回收系统200的效率。
在图4中描绘的示例性实施例中，热源交换器94包括环形环热交换器232(例如，在周向方向C上基本连续地延伸)。
如上文参考图3和现在还参考图4所述，废热回收系统200与燃料输送系统80连通，用于经由燃料管线84将燃料流提供到燃烧区段26(图3)。例如，废热回收系统86包括如上所述的热传递总线98，其具有热传递流体并且经由散热器交换器96从热源交换器94延伸到燃料输送系统80。
在示例性实施例中，废热回收系统200的热源交换器94的热容比大于0.2。废热回收系统200的热源交换器94的热容比由Cmin/Cmax确定，其中Cmin是m*cp的较低值，Cmax是两个流之间的m*cp的较大值(其中m是流体的质量流率，cp是流体比热容)。热容比可以在发动机的操作条件下(例如在巡航时)限定。
在某些示例性实施例中，废热回收系统200的热源交换器94的热容比大于0.2且小于1.0。在某些示例性实施例中，废热回收系统200的热源交换器94的热容比大于0.2且小于0.95。在某些示例性实施例中，废热回收系统200的热源交换器94的热容比大于0.5且小于1.0。在某些示例性实施例中，废热回收系统200的热源交换器94的热容比大于0.5且小于0.95。
现在参考图5，提供了根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机10的简化示意图。图5中描绘的示例性废热回收系统200可以以与上面参考图4描述的示例性废热回收系统200基本相同的方式构造。
在图5所描绘的示例性实施例中，热源交换器94包括块式热交换器234。在如图5所示的这种实施例中，热源交换器94在废热回收流动路径222内具有更大的区域以定位到其中，并因此尺寸更大的热源交换器94可以在废热回收流动路径222内使用。在其他示例性实施例中，还设想热源交换器94可以包括多个块式热交换器。
仍然参考图5，在示例性实施例中，尾锥区段230包括用于稳定尾锥区段230的导向轮叶240。设想导向轮叶240可以在打开和关闭位置之间旋转，以控制离开涡轮区段210并被引导到废热回收流动路径222的气流的第二部分的流动。因此，废热回收系统200包括阀242，阀242设置在废热回收流动路径222的第二部分内，与包含热源交换器94的废热回收流动路径222的第一部分隔开。阀242可在气流的第二部分通过废热回收流动路径222流到热源交换器94的打开位置和气流的第二部分被限制离开热源交换器94的关闭位置之间转换。例如，当阀242处于关闭位置时，来自涡轮区段的气流的第二部分的质量流率可以在当阀242处于打开位置时的来自涡轮区段的气流的第二部分的质量流率的1％和60％之间(例如小于50％，例如小于40％，例如小于30％，例如小于20％，例如小于10％)。设想阀242可以是可旋转导向轮叶、径向致动门或调整平行流入口流动区域的平移滑板。
如所述，在示例性实施例中，阀242是可旋转导向轮叶240。还设想其他阀系统可用于控制离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径222的气流的第二部分的流动。
尽管图5仅示出了流动路径，但可以理解的是，示例性废热回收系统200还可以包括诸如在通过热交换器94的中心线上或周围延伸并在出口下游的的中心通风管的部件。
现在参考图6，提供了根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机10的简化示意图。图6中描绘的示例性废热回收系统200可以以与上面参考图4描述的示例性废热回收系统200基本相同的方式构造。
在图6所描绘的示例性实施例中，废热回收系统200包括位于尾锥区段230的出口端252处的出口部分250。在示例性实施例中，出口部分250可包括限定开口的多个翼型件，气流在尾锥区段230的出口端252处通过该开口流出。出口部分250允许离开热源交换器94的部分或全部气流排出尾锥区段230的出口端252。在其他示例性实施例中，还设想出口部分250可以限定具有空气动力学形状的入口区段和导流区段的孔，类似于翼型件冷却膜孔，以与外部表面大致相切地排出空气。
现在大体参考图7和图8，在本公开的示例性实施例中，示例性废热回收系统300包括主排气流动路径320和平行于主排气流动路径320的废热回收流动路径322。如图7和图8所示，废热回收流动路径322由在径向方向R上位于主排气流动路径320外侧的排气区段32的外带区段330限定。
特别地，对于所描绘的实施例，分隔壁350设置在主排气流动路径320与废热回收流动路径322之间并将其隔开，并且外壁355在径向方向上设置在分隔壁350的外侧。在示例性实施例中，分隔壁350和外壁355大致沿轴向方向A延伸。废热回收流动路径322限定在外壁355和分隔壁350之间。在示例性实施例中，热源交换器94可以联接到这些壁350、355中的一个或两者。
在这样的实施例中，热源交换器94(即，被构造为从燃气涡轮发动机10的热源提取用于废热回收系统300的热量的热交换器)设置在废热回收流动路径322内并与废热回收流动路径322热连通。热源包括离开涡轮区段210的气流，如上面参考图4详细讨论的。图7和图8中描绘的示例性废热回收系统300的其他方面可以以与上面参考图4描述的示例性废热回收系统200基本相同的方式构造。
参考图7和图8，在示例性实施例中，设想涡轮区段210将包括最后一个旋转级212，并且废热回收系统300将在涡轮区段210的最后一个旋转级212的后面。离开涡轮区段210的气流的第一部分行进通过主排气流动路径320，并且离开涡轮区段210的气流的第二部分被引导到废热回收流动路径322。
如图7和图8所示，热源交换器94设置在废热回收流动路径322内并与废热回收流动路径322热连通。例如，热源交换器94可以集成到废热回收流动路径322的一部分中，或者替代地，可以定位在与引导通过废热回收流动路径322的气流热连通的任何其他合适位置处。
现在特别参考图8，提供了根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机10的简化示意图。在图8所描绘的示例性实施例中，废热回收流动路径322的一部分由废热回收喷嘴340限定。在某些示例性实施例中，废热回收喷嘴340和离开涡轮区段210的被引导至废热回收流动路径322的气流的第二部分可以与下罩冷却通风流(未描绘)集成。
参考图8，在示例性实施例中，废热回收喷嘴340延伸360度。在其他示例性实施例中，废热回收喷嘴340延伸小于360度。在一些示例性实施例中，废热回收喷嘴340针对推力矢量是倾斜的(例如，通过废热回收喷嘴340的平均流动方向可以不平行于涡轮风扇发动机10的中心线轴线)。
参考图7，在示例性实施例中，两个流(即，主排气流动路径320和废热回收流动路径322)在离开单个喷嘴之前混合在一起。在这样的实施例中，主排气流动路径320与废热回收流动路径322在分隔壁350的端部下游的混合区域中混合。在这样的实施例中，分隔壁350在主排气流动路径320与废热回收流动路径322混合的混合区域之前终止，如图7所示。
参考图8，在另一个示例性实施例中，两个流(即，主排气流动路径320和废热回收流动路径322)不混合在一起，并且每个流经由单独的喷嘴离开。在这样的实施例中，主排气流动路径320离开第一喷嘴，并且废热回收流动路径322离开单独的第二喷嘴。在这样的实施例中，分隔壁350一直延伸到出口喷嘴以保持流分开。
仍然参考图8，在其他示例性实施例中，设想废热回收系统300可以包括或可以不包括通风口，例如，下罩冷却通风流可以混入或可以不混入。还设想在核心罩的上游，另一个喷嘴或通风口可以包括在废热回收系统300中。
在示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径322的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的1％和50％之间。在示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径322的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的1％和40％之间。在示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径322的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的1％和30％之间。在示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径322的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的1％和25％之间。在某些示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径322的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的5％和20％之间。在某些示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径322的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的5％和15％之间。在某些示例性实施例中，离开涡轮区段210并被引导至废热回收流动路径322的气流的第二部分在离开涡轮区段210的总气流的5％和10％之间。
以这种方式，废热回收流动路径322内的气流的第二部分的废热回收压降大于主排气流动路径320内的气流的第一部分的主排气压降。例如，本公开提供了更有效的废热回收系统，该废热回收系统能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径322，通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为5％。
设想本公开的废热回收系统300能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径322并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至25％。进一步设想，本公开的废热回收系统300能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径322并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至20％。进一步设想，本公开的废热回收系统300能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径322并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至15％。进一步设想，本公开的废热回收系统300能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径322并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至10％。进一步设想，本公开的废热回收系统300能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径322并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至8％。设想本公开的废热回收系统300能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径322并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为0.1％至6％。还设想本公开的废热回收系统300能够通过将平行流(例如，离开涡轮区段210的气流的第二部分)引导到废热回收流动路径322并通过热源交换器94，使通过热源交换器94的允许压降大约为5％。
现在参考图9，提供了根据本公开的示例性方面的用于操作燃气涡轮发动机的废热回收系统的方法400，该燃气涡轮发动机具有处于串行流动顺序并且一起限定核心空气流动路径的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在某些示例性方面，方法400可以与上述示例性燃气涡轮发动机中的一个或多个一起使用。
方法400包括在(402)处，将离开涡轮区段的气流的第一部分引导通过排气区段的主排气流动路径，如上面参考图1至图8详细描述的。
方法400进一步包括在(404)处，将离开涡轮区段的气流的第二部分引导到平行于主排气流动路径的废热回收流动路径和设置在废热回收流动路径内的热源交换器，如上面参考图1至图8详细描述的。
对于所描绘的示例性方面，方法400进一步包括在(406)处，将离开涡轮区段的气流的第二部分引导到平行于主排气流动路径的废热回收流动路径包括将高达离开涡轮区段的总气流的25％引导到废热回收流动路径，如上文参考图1至图8详细描述的。
对于所描绘的示例性方面，方法400进一步包括在(408)处，将离开涡轮区段的气流的第二部分引导到平行于主排气流动路径的废热回收流动路径包括生成废热回收压降，并且其中将离开涡轮区段的气流的第一部分引导通过主排气流动路径包括生成主排气压降，其中废热回收压降大于主排气压降，如上文参考图1至图8详细描述的。
包括根据这些实施例中的一个或多个的废热回收系统通常可以允许更高效的燃气涡轮发动机。更具体地，包括根据这些实施例中的一个或多个的废热回收系统通常可以允许利用“废热”(即，未被用于为发动机提供功或未被有效用于为发动机提供功的热量)，以提高发动机的效率。例如，包括根据这些实施例中的一个或多个的废热回收系统可以允许在气流或燃料被燃烧之前，利用例如发动机排气中剩余的任何热量的至少一部分来加热提供给燃烧室的这种气流或燃料。这通常可以导致通过这种燃烧处理生成更大量的能量，这可以允许发动机通过燃烧处理提取更多的功(导致更有效地使用这种提取的热能，以及更有效的燃气涡轮发动机)。
本公开的进一步方面由以下条项的主题提供：
一种燃气涡轮发动机，包括：处于串行流动顺序并且一起限定核心空气流动路径的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段，所述排气区段包括主排气流动路径和平行于所述主排气流动路径的废热回收流动路径；以及废热回收系统，所述废热回收系统包括定位成与所述废热回收流动路径的第一部分热连通的热源交换器。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，在所述燃气涡轮发动机的操作期间离开所述涡轮区段的气流的第一部分行进通过所述主排气流动路径。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，在所述燃气涡轮发动机的操作期间离开所述涡轮区段的所述气流的第二部分被引导至所述废热回收流动路径。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述废热回收流动路径在径向方向上位于所述主排气流动路径的内侧。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，离开所述涡轮区段并被引导至所述废热回收流动路径的所述气流的所述第二部分高达离开所述涡轮区段的总气流的25％。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述废热回收流动路径内的所述气流的所述第二部分的废热回收压降大于所述主排气流动路径内的所述气流的所述第一部分的主排气压降。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述废热回收系统进一步包括设置在所述废热回收流动路径的第二部分内的阀，其中所述阀能够在所述气流的所述第二部分流到所述热源交换器的打开位置和所述气流的所述第二部分被限制离开所述热源交换器的关闭位置之间转换。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述阀包括可旋转导向轮叶。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，在所述燃气涡轮发动机的操作条件期间，所述废热回收系统的热容比大于0.2。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述废热回收流动路径部分地由所述燃气涡轮发动机的尾锥区段限定。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述热源交换器包括环形环热交换器。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述热源交换器包括块式热交换器。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述废热回收流动路径至少部分地由在径向方向上位于所述主排气流动路径外侧的所述排气区段的外带区段限定。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述废热回收系统位于所述涡轮区段的最后一个旋转级的后面。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述热源交换器定位在所述废热回收流动路径的所述第一部分内。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括用于向所述燃烧区段提供燃料流的燃料输送系统，其中所述废热回收系统进一步包括热传递总线，所述热传递总线包括热传递流体并且从所述热源交换器延伸到所述燃料输送系统。
根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述废热回收系统进一步包括在所述热源交换器下游与所述热传递总线流体连通的泵，用于提高所述热传递总线中的所述热传递流体的温度和压力。
一种用于操作燃气涡轮发动机的废热回收系统的方法，所述燃气涡轮发动机具有处于串行流动顺序并且一起限定核心空气流动路径的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段，所述方法包括：将离开所述涡轮区段的气流的第一部分引导通过所述排气区段的主排气流动路径；以及将离开所述涡轮区段的所述气流的第二部分引导到平行于所述主排气流动路径的废热回收流动路径和设置在所述废热回收流动路径内的热源交换器。
根据任何前述条项所述的方法，其中，将离开所述涡轮区段的所述气流的所述第二部分引导到平行于所述主排气流动路径的所述废热回收流动路径包括将高达离开所述涡轮区段的总气流的25％引导到所述废热回收流动路径。
根据任何前述条项所述的方法，其中，将离开所述涡轮区段的所述气流的所述第二部分引导到平行于所述主排气流动路径的所述废热回收流动路径包括生成废热回收压降，并且其中将离开所述涡轮区段的所述气流的所述第一部分引导通过所述主排气流动路径包括生成主排气压降，其中所述废热回收压降大于所述主排气压降。
该书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及进行任何结合的方法。本公开的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求书的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求书的范围内。
虽然本公开已被描述为具有示例性设计，但本公开可在本公开的范围内进一步修改。因此，本申请旨在覆盖使用其一般原理的本公开的任何变化、使用或改编。此外，本申请旨在覆盖属于本公开所属领域的已知或惯常实践并且落入所附权利要求的限制内的与本公开的这种偏离。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括：
处于串行流动顺序并且一起限定核心空气流动路径的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段，所述排气区段包括主排气流动路径和平行于所述主排气流动路径的废热回收流动路径；以及
废热回收系统，所述废热回收系统包括定位成与所述废热回收流动路径的第一部分热连通的热源交换器。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，在所述燃气涡轮发动机的操作期间离开所述涡轮区段的气流的第一部分行进通过所述主排气流动路径。
3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，在所述燃气涡轮发动机的操作期间离开所述涡轮区段的所述气流的第二部分被引导至所述废热回收流动路径。
4.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述废热回收流动路径在径向方向上位于所述主排气流动路径的内侧。
5.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，离开所述涡轮区段并被引导至所述废热回收流动路径的所述气流的所述第二部分高达离开所述涡轮区段的总气流的25％。
6.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述废热回收流动路径内的所述气流的所述第二部分的废热回收压降大于所述主排气流动路径内的所述气流的所述第一部分的主排气压降。
7.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述废热回收系统进一步包括设置在所述废热回收流动路径的第二部分内的阀，其中所述阀能够在所述气流的所述第二部分流到所述热源交换器的打开位置和所述气流的所述第二部分被限制离开所述热源交换器的关闭位置之间转换。
8.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述阀包括可旋转导向轮叶。
9.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，在所述燃气涡轮发动机的操作条件期间，所述废热回收系统的热容比大于0.2。
10.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述废热回收流动路径部分地由所述燃气涡轮发动机的尾锥区段限定。
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