气闭合氪循环发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种气闭合氪循环发动机，包括压缩机构、内燃燃烧室、做功机构、气液分离器、二氧化碳捕捉单元和液氧源，所述压缩机构的压缩气体出口与所述内燃燃烧室的工质入口连通，所述内燃燃烧室的工质出口与所述做功机构的工质入口连通，所述做功机构的工质出口与所述气液分离器的工质入口连通，所述气液分离器的气体出口与所述压缩机构的气体入口连通，所述液氧源与所述内燃燃烧室连通，所述二氧化碳捕捉单元设置在所述做功机构的工质出口与所述内燃燃烧室的工质入口之间的连通通道上，在所述压缩机构、所述内燃燃烧室、所述做功机构、所述气液分离器和所述二氧化碳捕捉单元构成的回路内充入氪气。本发明专利技术的气闭合氪循环发动机污染少，效率高。

【技术实现步骤摘要】
气闭合氪循环发动机
本专利技术涉及热能与动力领域，尤其是一种气闭合氪循环发动机。
技术介绍
传统容积型发动机均存在着效率低、污染排放严重等问题，因此需要专利技术一种新型的发动机。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出的技术方案如下：方案1，一种气闭合氪循环发动机，包括压缩机构、内燃燃烧室、做功机构、气液分离器、二氧化碳捕捉单元和液氧源，所述压缩机构的压缩气体出口与所述内燃燃烧室的工质入口连通，所述内燃燃烧室的工质出口与所述做功机构的工质入口连通，所述做功机构的工质出口与所述气液分离器的工质入口连通，所述气液分离器的气体出口与所述压缩机构的气体入口连通，所述液氧源与所述内燃燃烧室连通，所述二氧化碳捕捉单元设置在所述做功机构的工质出口与所述内燃燃烧室的工质入口之间的连通通道上，所述二氧化碳捕捉单元捕捉工质内的二氧化碳降低进入所述内燃燃烧室和所述做功机构内的工质的二氧化碳的含量，在所述压缩机构、所述内燃燃烧室、所述做功机构、所述气液分离器和所述二氧化碳捕捉单元构成的回路内充入氪气。方案2，在方案1的基础上，所述内燃燃烧室内氧含量小于80％。方案3，在方案1的基础上，所述气闭合氪循环发动机还包括冷凝冷却器，所述冷凝冷却器设置在所述做功机构的工质出口和所述气液分离器的工质入口之间的连通通道上。方案4，在方案3的基础上，所述气闭合氪循环发动机还包括深度冷凝冷却器，所述深度冷凝冷却器设置在所述冷凝冷却器的流体出口与所述压缩机构的工质入口之间的连通通道上。方案5，在方案1的基础上，所述气闭合氪循环发动机还包括深度膨胀单元，所述深度膨胀单元设置在所述做功机构的工质出口和所述气液分离器的工质入口之间的连通通道上，由所述做功机构的工质出口出来的工质经所述深度膨胀单元膨胀降温后进入所述气液分离器。方案6，在方案3的基础上，所述气闭合氪循环发动机还包括混合式深度冷凝冷却器，所述混合式深度冷凝冷却器设置在所述气液分离器的气体出口与所述压缩机构的工质入口之间，所述液氧源与所述混合式深度冷凝冷却器的冷却流体入口连通，所述液氧源经所述混合式深度冷凝冷却器再经所述压缩机构与所述内燃燃烧室连通，由所述气液分离器的气体出口出来的工质在所述混合式深度冷凝冷却器内与所述液氧源内的液氧和/或氧气混合进一步降温。方案7，在方案1的基础上，在所述气液分离器上设冷凝水出口。方案8，在方案1的基础上，在所述气液分离器上设冷凝二氧化碳出口。方案9，在方案1的基础上，在所述气液分离器上设固体水出口。方案10，在方案1的基础上，在所述气液分离器上设固体二氧化碳出口。方案11，在方案3的基础上，所述液氧源经所述冷凝冷却器的冷却流体通道与所述内燃燃烧室连通。方案12，在方案3的基础上，所述冷凝冷却器设为混合式冷凝冷却器，所述液氧源与所述混合式冷凝冷却器的冷却流体入口连通，所述液氧源经所述混合式冷凝冷却器与所述内燃燃烧室连通。方案13，在方案4的基础上，所述液氧源经所述深度冷凝冷却器的冷却流体通道与所述内燃燃烧室连通。方案14，在方案3的基础上，所述内燃燃烧室使用的燃料设为液化气体燃料，提供所述液化气体燃料的燃料源经所述冷凝冷却器的冷却流体通道与所述内燃燃烧室连通。方案15，在方案3的基础上，所述冷凝冷却器设为混合式冷凝冷却器，所述内燃燃烧室使用的燃料设为液化气体燃料，提供所述液化气体燃料的燃料源与所述混合式冷凝冷却器的冷却流体入口连通，提供所述液化气体燃料的燃料源经所述混合式冷凝冷却器与所述内燃燃烧室连通。方案16，在方案4的基础上，所述内燃燃烧室使用的燃料设为液化气体燃料，提供所述液化气体燃料的燃料源经所述深度冷凝冷却器的冷却流体通道与所述内燃燃烧室连通。方案17，在方案4的基础上，所述深度冷凝冷却器设为混合式深度冷凝冷却器，所述内燃燃烧室使用的燃料设为液化气体燃料，提供所述液化气体燃料的燃料源与所述混合式深度冷凝冷却器的冷却流体入口连通，提供所述液化气体燃料的燃料源经所述混合式深度冷凝冷却器与所述内燃燃烧室连通。方案18，在方案1的基础上，所述做功机构设为速度型做功机构。方案19，在方案1的基础上，所述做功机构设为包括旋转体和喷管的机构，所述喷管与所述旋转体有矩设置，所述内燃燃烧室的工质出口经旋转接头与所述喷管的工质入口连通。方案20，在方案1的基础上，所述做功机构设为包括旋转体和喷管的机构，所述喷管与所述旋转体有矩设置，所述内燃燃烧室设置在所述旋转体上，所述压缩机构的工质出口经旋转接头与所述内燃燃烧室的工质入口连通，所述内燃燃烧室的工质出口与所述喷管的工质入口连通。方案21，在方案1的基础上，所述二氧化碳捕捉单元设为氢氧化钠与二氧化碳反应器，所述反应器内的氢氧化钠和/或氢氧化钠水溶液与二氧化碳发生化学方应，实现捕捉二氧化碳降低工质中二氧化碳含量的目的。方案22，在方案1的基础上，所述内燃燃烧室设为非正时燃烧室。本专利技术的专利技术原理：惰性气体的绝热指数较大，按相同容积比进行压缩或膨胀，其温比大，从这个意义上讲，在一定温比的条件下，以惰性气体为工质或以惰性气体含量较高的气体为工质的热动力系统均具有体积功率高的优势，但是在速度型机构中，其压力变化情况受工质的分子量影响很大，因此，利用分子量小的惰性气体，例如氦，作为工质的速度型热动力系统需要许多级，这样就严重影响了系统的体积功率。因此，本专利技术中采用氪气作为工质，既利用了氪气的高绝热指数属性，又利用了氪气的重分子属性，因此可以有效提高速度型机构的提及功率，简化系统的复杂性。本专利技术中，所谓的所述液氧源与所述内燃燃烧室连通是指所述液氧源与所述回路连通，例如，所述液氧源直接与所述内燃燃烧室连通，或所述液氧源与所述回路中所述内燃燃烧室以外的其他部件或部件中的连通通道连通。本专利技术中，所谓的“深度膨胀单元”是指使工质进一步膨胀降温和/或进一步膨胀做功降温的单元、装置或部件，例如透平、节流膨胀器或喷管等。本专利技术中，设置所述深度膨胀单元的目的是为了使工质内的水份进一步凝结以实现从工质中排除多余水份的目的。本专利技术中，所谓的“二氧化碳捕捉单元”是指将二氧化碳从工质中分离出来的单元，包括采用化学方法捕捉二氧化碳和/或用物理方法捕捉二氧化碳的装置，也包括能够分离二氧化碳的制冷分离单元，所谓的物理方法包括吸收和吸附。本专利技术中，设置所述二氧化碳捕捉单元的目的是将工质中的二氧化碳加以捕捉固定减少工质中二氧化碳的含量。本专利技术中，“所述喷管与所述旋转体有矩设置”是指所述喷管喷射时所受到的反作用力对所述旋转体的旋转轴线产生扭矩的设置方式。本专利技术中，所谓A和B连通是指A与B之间工质发生流动，包括工质从A流到B或者从B流到A，或者工质先从A流到B再从B流到A。所谓的“连通”包括直接连通、间接连通和经操作单元连通，所述操作单元包括阀、控制机构、供送机构(泵)和热交换器等。本专利技术中，所谓的“非正时燃烧室”是指燃烧时长超过工质经历发动机一个工作循环所需时长的燃烧室。本专利技术中，所谓的“冷凝冷却器”是指能够使水发生冷凝的冷凝冷却器，或者能够使水和二氧化碳发生冷凝的冷凝冷却器。本专利技术中，所谓的“深度冷凝冷却器”是指比本专利技术中所述冷凝冷却器的冷凝冷却温度更低的冷凝冷却器，所述深度冷凝冷却器可以进一步使二氧化碳发生液化或固化。本专利技术中，所谓的“混合式冷凝冷却器”是指冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气闭合氪循环发动机，包括压缩机构(1)、内燃燃烧室(2)、做功机构(3)、气液分离器(4)、二氧化碳捕捉单元(5)和液氧源(6)，其特征在于：所述压缩机构(1)的压缩气体出口与所述内燃燃烧室(2)的工质入口连通，所述内燃燃烧室(2)的工质出口与所述做功机构(3)的工质入口连通，所述做功机构(3)的工质出口与所述气液分离器(4)的工质入口连通，所述气液分离器(4)的气体出口与所述压缩机构(1)的气体入口连通，所述液氧源(6)与所述内燃燃烧室(2)连通，所述二氧化碳捕捉单元(5)设置在所述做功机构(3)的工质出口与所述内燃燃烧室(2)的工质入口之间的连通通道上，所述二氧化碳捕捉单元(5)捕捉工质内的二氧化碳降低进入所述内燃燃烧室(2)和所述做功机构(3)内的工质的二氧化碳的含量，在所述压缩机构(1)、所述内燃燃烧室(2)、所述做功机构(3)、所述气液分离器(4)和所述二氧化碳捕捉单元(5)构成的回路内充入氪气。

【技术特征摘要】
2013.09.13 CN 201310417369.81.一种气闭合氪循环发动机，包括压缩机构(1)、内燃燃烧室(2)、做功机构(3)、气液分离器(4)、二氧化碳捕捉单元(5)和液氧源(6)，其特征在于：所述压缩机构(1)的压缩气体出口与所述内燃燃烧室(2)的工质入口连通，所述内燃燃烧室(2)的工质出口与所述做功机构(3)的工质入口连通，所述做功机构(3)的工质出口与所述气液分离器(4)的工质入口连通，所述气液分离器(4)的气体出口与所述压缩机构(1)的气体入口连通，所述液氧源(6)与所述内燃燃烧室(2)连通，所述二氧化碳捕捉单元(5)设置在所述做功机构(3)的工质出口与所述内燃燃烧室(2)的工质入口之间的连通通道上，所述二氧化碳捕捉单元(5)捕捉工质内的二氧化碳降低进入所述内燃燃烧室(2)和所述做功机构(3)内的工质的二氧化碳的含量，在所述压缩机构(1)、所述内燃燃烧室(2)、所述做功机构(3)、所述气液分离器(4)和所述二氧化碳捕捉单元(5)构成的回路内充入氪气。2.如权利要求1所述气闭合氪循环发动机，其特征在于：所述内燃燃烧室(2)内氧含量小于80％。3.如权利要求1所述气闭合氪循环发动机，其特征在于：所述气闭合氪循环发动机还包括冷凝冷却器(8)，所述冷凝冷却器(8)设置在所述做功机构(3)的工质出口和所述气液分离器(4)的工质入口之间的连通通道上。4.如权利要求3所述气闭合氪循环发动机，其特征在于：所述气闭合氪循环发动机还包括深度冷凝冷却器(9)，所述深度冷凝冷却器(9)设置在所述冷凝冷却器(8)的流体出口与所述压缩机构(1)的工质入口之间的连通通道上。5.如权利要求1所述气闭合氪循环发动机，其特征在于：所述气闭合氪循环发动机还包括深度膨胀单元(10)，所述深度膨胀单元(10)设置在所述做功机构(3)的工质出口和所述气液分离器(4)的工质入口之间的连通通道上，由所述做功机构(3)的工质出口出来的工质经所述深度膨胀单元(10)膨胀降温后进入所述气液分离器(4)。6.如权利要求3所述气闭合氪循环发动机，其特征在于：所述气闭合氪循环发动机还包括混合式深度冷凝冷却器，所述混合式深度冷凝冷却器设置在所述气液分离器(4)的气体出口与所述压缩机构(1)的工质入口之间，所述液氧源(6)与所述混合式深度冷凝冷却器的冷却流体入口连通，所述液氧源(6)经所述混合式深度冷凝冷却器再经所述压缩机构(1)与所述内燃燃烧室(2)连通，由所述气液分离器(4)的气体出口出来的工质在所述混合式深度冷凝冷却器内与所述液氧源(6)内的液氧和/或氧气混合进一步降温。7.如权利要求1所述气闭合氪循环发动机，其特征在于：在所述气液分离器上设冷凝水出口(11)。8.如权利要求1所述气闭合氪循环发动机，其特征在于：在所述气液分离器上设冷凝二氧化碳出口。9.如权利要求1所述气闭合氪循环发动机，其特征在于：在所述气液分离器上设固体水出口。10.如权利要求1所述气闭合氪循环发动机，其特征在于：在所述气液分离器上设固体二氧化碳出口。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳北彪，
申请(专利权)人：摩尔动力北京技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11