废热回收系统技术方案

一种涡轮发动机包括：成串流顺序且一起限定核心空气流径的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段；燃料输送系统，该燃料输送系统用于向燃烧区段提供燃料流；以及废热回收系统。废热回收系统包括：热源交换器，该热源交换器与涡轮区段、排气区段或两者热连通；散热器交换器，该散热器交换器与燃料输送系统、核心空气流径或两者热连通；热传递总线，该热传递总线包括热传递流体且从热源交换器延伸到散热器交换器；以及泵，该泵在热源交换器的下游和散热器交换器的上游与热传递总线流体连通，以用于增加热传递总线中的热传递流体的温度和压力。

Waste heat recovery system

【技术实现步骤摘要】
废热回收系统
本主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的废热回收系统以及用于操作其的方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机典型地包括风扇和涡轮机。涡轮机大体上包括入口、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，该空气被引导到燃烧器，在该处它与燃料混合。混合物然后被点燃以用于生成热燃烧气体。燃烧气体被引导到(一个或多个)涡轮，该(一个或多个)涡轮从燃烧气体提取能量，以用于向(一个或多个)压缩机提供功率以及用于产生有用功来推进飞行中的飞行器和/或向负载(诸如发电机)提供功率。在至少某些实施例中，涡轮机和风扇至少部分地由外机舱包绕。关于此类实施例，外机舱与涡轮机限定旁通空气流通路。另外，涡轮机相对于外机舱由一个或多个出口引导静叶/支柱支承。在燃气涡轮发动机的操作期间，相对大量的热能通过由压缩机的压缩过程以及通过燃烧器内的燃烧过程来生成。虽然热能的相当大的部分通过一个或多个涡轮来提取，此类热能的一部分排出到大气。这样可导致燃气涡轮发动机的效率损失。因此，用于以增加燃气涡轮发动机的效率且减小排出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。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中清楚，或可通过实施本专利技术来学习。在本公开内容的一个示例性实施例中，提供一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括成串流顺序且一起限定核心空气流径的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段，该压缩机区段限定下游端。燃气涡轮发动机还包括：燃料输送系统，该燃料输送系统用于向燃烧区段提供燃料流；以及废热回收系统。废热回收系统包括：热源交换器，该热源交换器与涡轮区段、排气区段或两者热连通；散热器交换器，该散热器交换器与燃料输送系统、在燃烧区段的上游的核心空气流径或两者热连通；热传递总线，该热传递总线包括热传递流体且从热源交换器延伸到散热器交换器；以及泵，该泵在热源交换器的下游和散热器交换器的上游与热传递总线流体连通，以用于增加热传递总线中的热传递流体的温度和压力。在某些示例性实施例中，热传递总线为从散热器交换器进一步往回延伸到热源交换器的闭环热传递总线。例如，在某些示例性实施例中，废热回收系统还包括扩张(expansion)装置，该扩张装置在散热器交换器的下游和热源交换器的上游与热传递总线流体连通。在某些示例性实施例中，散热器交换器在压缩机区段的下游端处与压缩机区段热连通。例如，在某些示例性实施例中，散热器交换器在压缩机区段的HP压缩机的出口处与压缩机区段热连通。在某些示例性实施例中，热源交换器与排气区段热连通。在某些示例性实施例中，散热器交换器在下游端处与压缩机区段热连通，其中压缩机区段的下游端限定在发动机操作速度下的散热器(sink)参考温度，其中热源交换器与排气区段热连通，其中排气区段限定在发动机操作速度下的源参考温度，且其中源参考温度小于散热器参考温度。例如，在某些示例性实施例中，源参考温度比散热器参考温度小至少约百分之五。例如，在某些示例性实施例中，发动机操作速度在发动机的最大额定速度的约百分之七十五与约百分之一百之间。例如，在某些示例性实施例中，散热器交换器在压缩机区段的HP压缩机的出口处与压缩机区段热连通。在某些示例性实施例中，燃气涡轮发动机限定至少约25的总压力比。在本公开内容的另一个示例性实施例中，提供一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括：压缩机区段，该压缩机区段限定下游端，且该下游端限定在发动机操作速度下的散热器参考温度；燃烧区段；涡轮区段；排气区段，该排气区段与压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段成串流顺序布置且与压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段限定核心空气流径，该排气区段进一步限定在发动机操作速度下的源参考温度，该源参考温度小于散热器参考温度；燃料输送系统，该燃料输送系统用于向燃烧区段提供燃料流；以及废热回收系统。废热回收系统包括：热源交换器，该热源交换器与排气区段热连通；散热器交换器，该散热器交换器在燃烧区段的上游与核心空气流径热连通；以及热传递总线，该热传递总线包括热传递流体且从热源交换器延伸到散热器交换器。在某些示例性实施例中，废热回收系统还包括泵，该泵在热源交换器的下游和散热器交换器的上游与热传递总线流体连通，以用于增加热传递总线中的热传递流体的温度和压力。在某些示例性实施例中，发动机操作速度在发动机的最大额定速度的约百分之七十五与约百分之一百之间。在某些示例性实施例中，发动机操作速度在巡航发动机操作速度与起飞发动机操作速度之间。在本公开内容的示例性方面，一种方法提供用于操作燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机包括燃料输送系统以及成串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。方法包括：使用燃气涡轮发动机的废热回收系统的热源交换器从排气区段、涡轮区段或两者提取热量；以及将提取的热量通过废热回收系统的热传递总线传递到在压缩机区段、燃料输送系统或两者的下游端附近与压缩机区段热连通的散热器交换器，其中将提取的热量通过热传递总线传递包括使用在热源交换器的下游和散热器交换器的上游的位置处的泵来增加热传递总线内的热传递流体的温度和压力。在某些示例性方面，方法还包括将热量从散热器交换器传递到下游端附近的压缩机区段。例如，在某些示例性方面，使用热源交换器从排气区段、涡轮区段或两者提取热量包括从限定源参考温度的排气区段、涡轮区段或两者内的位置提取热量，其中将热量从散热器交换器传递到下游端附近的压缩机区段包括将热量从散热器交换器传递到限定散热器参考温度的位置，且其中源参考温度小于散热器参考温度。例如，在某些示例性方面，源参考温度比散热器参考温度小至少约百分之五。在某些示例性方面，方法还包括从散热器交换器往回向热源交换器提供热传递流体。技术方案1.一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：成串流顺序且一起限定核心空气流径的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段，所述压缩机区段限定下游端；燃料输送系统，所述燃料输送系统用于向所述燃烧区段提供燃料流；以及废热回收系统，所述废热回收系统包括热源交换器，所述热源交换器与所述涡轮区段、所述排气区段或两者热连通；散热器交换器，所述散热器交换器与所述燃料输送系统、在所述燃烧区段的上游的所述核心空气流径或两者热连通；热传递总线，所述热传递总线包括热传递流体且从所述热源交换器延伸到所述散热器交换器；以及泵，所述泵在所述热源交换器的下游和所述散热器交换器的上游与所述热传递总线流体连通，以用于增加所述热传递总线中的所述热传递流体的温度和压力。技术方案2.根据任意前述技术方案所述的燃气涡轮发动机，其中，所述热传递总线为从所述散热器交换器进一步往回延伸到所述热源交换器的闭环热传递总线。技术方案3.根据任意前述技术方案所述的燃气涡轮发动机，其中，所述废热回收系统还包括扩张装置，所述扩张装置在所述散热器交换器的下游和所述热源交换器的上游与热传递本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：/n成串流顺序且一起限定核心空气流径的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段，所述压缩机区段限定下游端；/n燃料输送系统，所述燃料输送系统用于向所述燃烧区段提供燃料流；以及/n废热回收系统，所述废热回收系统包括/n热源交换器，所述热源交换器与所述涡轮区段、所述排气区段或两者热连通；/n散热器交换器，所述散热器交换器与所述燃料输送系统、在所述燃烧区段的上游的所述核心空气流径或两者热连通；/n热传递总线，所述热传递总线包括热传递流体且从所述热源交换器延伸到所述散热器交换器；以及/n泵，所述泵在所述热源交换器的下游和所述散热器交换器的上游与所述热传递总线流体连通，以用于增加所述热传递总线中的所述热传递流体的温度和压力。/n

【技术特征摘要】
20181128 US 16/2026771.一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：
成串流顺序且一起限定核心空气流径的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段，所述压缩机区段限定下游端；
燃料输送系统，所述燃料输送系统用于向所述燃烧区段提供燃料流；以及
废热回收系统，所述废热回收系统包括
热源交换器，所述热源交换器与所述涡轮区段、所述排气区段或两者热连通；
散热器交换器，所述散热器交换器与所述燃料输送系统、在所述燃烧区段的上游的所述核心空气流径或两者热连通；
热传递总线，所述热传递总线包括热传递流体且从所述热源交换器延伸到所述散热器交换器；以及
泵，所述泵在所述热源交换器的下游和所述散热器交换器的上游与所述热传递总线流体连通，以用于增加所述热传递总线中的所述热传递流体的温度和压力。


2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述热传递总线为从所述散热器交换器进一步往回延伸到所述热源交换器的闭环热传递总线。


3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述废热回收系统还包括扩张装置，所述扩张装置在所述散热器交换器的下游和所述热源交换器的上游与热传递总线流体连通。


4...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP史密斯，BW米勒，TH里普林格，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US