一种燃气涡轮发动机循环系统及循环方法技术方案

本发明专利技术公开了一种带间冷和/或回热的燃气涡轮发动机循环系统及循环方法。系统包括解耦的燃气涡轮主循环子系统和超临界二氧化碳外循环子系统。超临界二氧化碳外循环子系统包括形成循环回路的二氧化碳压缩机和二氧化碳透平以及至少一个换热器和至少一个排热器。燃气涡轮主循环子系统设有工质通道与换热器连通，工质通道设置在低压压气机、高压压气机之间和/或连接在涡轮之后，使主循环子系统与外循环子系统能够通过换热器进行热交换。本发明专利技术外循环系统利用超临界二氧化碳跟主循环进行换热发电，能够充分利用主循环的热量，同时又避免了系统的庞大臃肿；采用相互独立的两个子循环系统，使得外循环跟主循环解耦，具有热效率高且运行更灵活等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气涡轮发动机循环系统及循环方法
本专利技术涉及一种燃气涡轮发动机循环系统及循环方法，特别是一种带间冷和/或回热的燃气涡轮发动机循环系统及循环方法，属于燃气涡轮发动机

技术介绍
燃气涡轮发动机是广泛应用于飞机、舰船、发电等领域的高效动力装置。为进一步提高效率、降低油耗，国际上正在发展间冷和回热循环。所谓间冷(亦称中冷)，是指将压气机低压段(或中压段)与高压段中间的空气冷却后再送入高压段进行压缩，以减少压气机高压段功耗，提高效率。所谓回热，是指将低压涡轮出口的排气余热回收并加以利用。此外，应用间冷后，压气机高压段空气温度降低，降低了对压气机叶片材料耐高温性能的要求，也避免了因燃烧室来流温度过高而引起的燃烧室预混段回火、烧蚀，以及燃油喷嘴结焦问题。在舰船领域，英国的罗罗公司和日本的川崎重工联合研制成功了WR21型舰用间冷回热循环燃气涡轮发动机。该机型使用海水冷却低压压气机出口的空气，冷却后的空气经高压压气机进一步压缩后，与低压涡轮排出的燃气换热，温度升高后进入燃烧室燃烧。但是，在间冷换热中，海水得到的热量无法有效利用，导致了效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机循环系统，其特征在于，所述系统包括以空气为循环工质的燃气涡轮主循环子系统和以二氧化碳为工质的超临界二氧化碳外循环子系统；所述燃气涡轮主循环子系统包括依次相连的低压压气机(2)、高压压气机(3)、燃烧室(4)和涡轮；所述超临界二氧化碳外循环子系统包括通过二氧化碳压缩机(10)和二氧化碳透平(11)，以及至少一个换热器和至少一个排热器(13)，所述换热器、二氧化碳压缩机(10)、排热器(13)和二氧化碳透平(11)之间彼此相连且形成循环回路；所述燃气涡轮主循环子系统设有工质通道与所述换热器连通，所述工质通道设置在所述低压压气机(2)、高压压气机(3)之间和/或连接在所述涡轮之...

【技术特征摘要】
20190624 CN 20191054993581.一种燃气涡轮发动机循环系统，其特征在于，所述系统包括以空气为循环工质的燃气涡轮主循环子系统和以二氧化碳为工质的超临界二氧化碳外循环子系统；所述燃气涡轮主循环子系统包括依次相连的低压压气机(2)、高压压气机(3)、燃烧室(4)和涡轮；所述超临界二氧化碳外循环子系统包括通过二氧化碳压缩机(10)和二氧化碳透平(11)，以及至少一个换热器和至少一个排热器(13)，所述换热器、二氧化碳压缩机(10)、排热器(13)和二氧化碳透平(11)之间彼此相连且形成循环回路；所述燃气涡轮主循环子系统设有工质通道与所述换热器连通，所述工质通道设置在所述低压压气机(2)、高压压气机(3)之间和/或连接在所述涡轮之后，使得所述燃气涡轮主循环子系统与所述超临界二氧化碳外循环子系统能够通过所述换热器进行热交换。


2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机循环系统，其特征在于，所述换热器为间冷换热器(7)，所述工质通道设置在所述燃气涡轮主循环子系统的低压压气机(2)与高压压气机(3)之间，使得所述低压压气机(2)与间冷换热器(7)、高压压气机(3)依次通过所述工质通道相连。


3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机循环系统，其特征在于，所述换热器为回热换热器(8)，所述燃气涡轮主循环子系统的涡轮通过工质通道与所述回热换热器(8)相连。


4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机循环系统，其特征在于，所述换热器设置两个，包括间冷换热器(7)和回热换热器(8)；所述工质通道包括第一工质通道和第二工质通道，所述第一工质通道设置在所述燃气涡轮主循环子系统的低压压气机(2)与高压压气机(3)之间，所述第二工质通道设置所述涡轮之后，使得所述低压压气机(2)与间冷换热器(7)、高压压气机(3)依次通过所述第一工质通道相连，且所述涡轮通过第二工质通道与所述回热换热器(8)相连。


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【专利技术属性】
技术研发人员：李苏辉，刘栩，朱民，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11