一种实现高效热功转换的方法及应用其的发动机技术

本发明专利技术公开了一种实现高效热功转换的方法，第一步：将液态氧化剂加压到2MPa以上；第二步：将加压后的所述液态氧化剂恒压汽化；第三步：将汽化后的所述液态氧化剂导入内燃燃烧室，使其在所述内燃燃烧室内与燃料发生燃烧化学反应形成高温气体工质；第四步：将所述高温气体工质导入速度型做功机构，所述速度型做功机构对外输出动力。本发明专利技术实现高效热功转换的方法可以很好地解决现有传统内燃机和外燃机的效率低、污染排放严重及燃料多样性差的问题，本发明专利技术的结构简单、功率密度高、效率高、成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种实现高效热功转换的方法及应用其的发动机
本专利技术涉及热能与动力领域，尤其是一种提高发动机效率的实现高效热功转换的方法及应用其的发动机。
技术介绍
传统的内燃机和外燃机的效率低，污染排放严重，燃料多样性差，因此需要专利技术一种能够高效的将燃料的化学能转变成功的高效热功转换的方法。此外，发动机一般包括压气机、燃烧室和做功机构，而且速度型压气机对应速度型做功机构，容积型压气机对应容积型做功机构。速度型压气机尽管采用多级，但仍然很难把气体压缩到较高的程度，发动机的压缩过程中将气体压缩后的压力高低是影响发动机效率的关键因素，压力越高效率越高，因此采用速度型压气机的发动机，因其压缩后的气体的压力很难达到较高水平(例如大于5、6MPa的压力)，因此其效率较低。采用容积型压气机的发动机，压气机可以将气体压缩到很高的压力，原则上可以得到很高的效率，但是由于容积型做功机构的膨胀比有限，而且经过燃烧室后的气体温度较高，仍需要更高的膨胀比才能有效的将气体工质的能量转换成动力，进而提高系统的效率，在膨胀比受限的情况下必将使系统的效率受限，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:方案一:一种实现高效热功转换的方法，第一步:将液态氧化剂加压到2MPa以上；第二步:将加压后的所述液态氧化剂恒压汽化；第三步:将汽化后的所述液态氧化剂导入内燃燃烧室，使其在所述内燃燃烧室内与燃料发生燃烧化学反应形成高温气体工质；第四步:将所述高温气体工质导入速度型做功机构，所述速度型做功机构对外输出动力。方案二:在方案一的基础上，所述内燃燃室设为旋转内燃燃烧室，所述速度型做功机构推动所述旋转内燃燃烧室旋转。方案三:在方案一的基础上，所述速度型做功机构设为喷管或设为透平。方案四:在方案二的基础上，所述速度型做功机构设为喷管或设为透平。方案五:在方案一至方案二任一方案的基础上，所述液态氧化剂设为液氧、或设为含有液氧的液态混合物、或设为过氧化氢、或设为过氧化氢水溶液。方案六:在方案一至方案四任一方案的基础上，所述液态氧化剂设为液化空气、或设为液氧和液氮的混合物、或设为液氧和液体二氧化碳的混合物。方案七:一种实现高效热功转换的方法，第一步:经有容积型气体压缩机参与的压缩过程将空气压缩到20MPa以上，温度在1000K 至 1800K 之间； 第二步:将压缩后的所述空气导入内燃燃烧室，使其在所述内燃燃烧室内与燃料发生燃烧化学反应形成高温气体工质； 第三步:将所述高温气体工质导入速度型做功机构，所述速度型做功机构对外输出动力。方案八:在方案七的基础上，所述容积型气体压缩机设为活塞式空气压缩机。方案九:在方案七的基础上，所述内燃燃室设为旋转内燃燃烧室，所述速度型做功机构推动所述旋转内燃燃烧室旋转。方案十:在方案七、方案八或方案九的基础上，所述速度型做功机构设为喷管或设为透平。方案十一:一种发动机，包括容积型气体压缩机、内燃燃烧室、速度型做功机构，所述容积型气体压缩机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速度型做功机构的工质入口连通，所述容积型气体压缩机的压缩气体出口处的工质的压力大于20MPa，温度在1000K至1800K之间。方案十二:在方案十一的基础上，所述内燃燃烧室的承压能力大于20MPa。方案十三:在方案十一的基础上，所述内燃燃烧室设为连续内燃燃烧室或设为间歇内燃燃烧室。 方案十四:在方案十一的基础上，所述速度型做功机构设为涡轮、透平、喷管、对转涡轮、对转透平、转子喷管、低熵轮机或设为对转体速度型做功机构。方案十五:在方案十四的基础上，所述转子喷管包括沿轴线旋转的转子、设置在所述转子上的喷管，在所述转子上设与所述喷管的工质入口连通的工质通道，所述工质通道与所述内燃燃烧室连通。方案十六:在方案^ 的基础上，所述速度型做功机构设为喷管推进转子做功机构，所述喷管推进转子做功机构包括转子和喷管，所述喷管和所述转子有矩设置，所述内燃燃烧室设置在所述转子上，所述容积型气体压缩机的压缩气体出口经旋转接头与所述内燃燃烧室连通。方案十七:在方案十五或方案十六的基础上，所述喷管设为拉瓦尔喷管，所述拉瓦尔喷管的工质入口与所述内燃燃烧室连通。方案十八:在方案十一的基础上，所述速度型做功机构对所述容积型气体压缩机输出动力。方案十九:在方案十一至方案十八任一方案的基础上，所述容积型气体压缩机设为活塞式气体压缩机、滚动活塞式气体压缩机、滑片式气体压缩机、罗茨式气体压缩机、涡旋式气体压缩机或设为螺杆式气体压缩机。方案二十:在方案^ 至方案十八任一方案的基础上，所述容积型气体压缩机设为包括冷却器的容积型气体压缩机。方案二十一:在方案二十的基础上，所述包括冷却器的容积型气体压缩机设为包括冷却器的活塞式气体压缩机、包括冷却器的罗茨式气体压缩机、包括冷却器的螺杆式气体压缩机或设为包括冷却器的滑片式气体压缩机。方案二十二:在方案十一至方案十八的基础上，所述容积型气体压缩机设为多级容积型气体压缩机。方案二十三:在方案^ 至方案十八任一方案的基础上，在所述容积型气体压缩机的进气道上和/或在所述容积型气体压缩机的压缩气体排气道上设速度型气体压缩机。方案二十四:在方案二十三的基础上，在所述容积型气体压缩机与所述速度型气体压缩机之间的连通通道上或连通通道内设冷却器。本专利技术的工作原理如下:本专利技术中通过将所述液态氧化剂在一定压力下恒压汽化得到压力较高的工质后或通过所述容积型气体压缩机将气体压缩到压力较高的程度后，再在所述内燃燃烧室内与燃料发生燃烧化学反应，产生高温高压工质，此高温高压工质推动所述速度型做功机构对外输出动力，由于进入所述内燃燃烧室的气体的压力可以达到较高的状态，而且所述速度型做功机构可以实现很高的膨胀比，使工质膨胀到接近或等于环境压力的水平，这样既可以使燃烧放热时的工质压力较高，又可以使工质深度膨胀，所以可以获得较高的效率。 本专利技术中，所述液态氧化剂加压后的压力大于2MPa、2.2MPa、2.4MPa、2.6MPa、2.8MPa、3MPa、3.2MPa、3.4MPa、3.6MPa、3.8MPa、4MPa、4.2MPa、4.4MPa、4.6MPa、4.8MPa、5MPa、5.2MPa、5.4MPa、5.6MPa、5.8MPa、6MPa、6.2MPa、6.4MPa、6.6MPa、6.8MPa、7MPa、7.2MPa、7.4MPa、7.6MPa、7.8MPa、8MPa、8.2MPa、8.4MPa、8.6MPa、8.8MPa、9MPa、9.2MPa、9.4MPa、9.6MPa、9.8MPa、lOMPa、10.2MPa、10.4MPa、10.6MPa、10.8MPa、IIMPa、11.2MPa、11.4MPa、ll.6MPa、ll.8MPa、12MPa、12.2MPa、12.4MPa、12.6MPa、12.8MPa、13MPa、13.2MPa、13.4MPa、13.6MPa、13.8MPa、14MPa、14.2MPa、14.4MPa、14.6MPa、14.8MPa、15MPa、15.2MPa、15.4MPa、15.6MPa、15.8MPa、16MPa、16.2MPa、16.4MPa、16.6MPa、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现高效热功转换的方法，其特征在于：第一步：将液态氧化剂加压到2MPa以上；第二步：将加压后的所述液态氧化剂恒压汽化；第三步：将汽化后的所述液态氧化剂导入内燃燃烧室，使其在所述内燃燃烧室内与燃料发生燃烧化学反应形成高温气体工质；第四步：将所述高温气体工质导入速度型做功机构，所述速度型做功机构对外输出动力。

【技术特征摘要】
2013.05.19 CN 201310184178.11.一种实现高效热功转换的方法，其特征在于: 第一步:将液态氧化剂加压到2MPa以上； 第二步:将加压后的所述液态氧化剂恒压汽化； 第三步:将汽化后的所述液态氧化剂导入内燃燃烧室，使其在所述内燃燃烧室内与燃料发生燃烧化学反应形成高温气体工质； 第四步:将所述高温气体工质导入速度型做功机构，所述速度型做功机构对外输出动力。2.如权利要求1所述实现高效热功转换的方法，其特征在于:所述内燃燃室设为旋转内燃燃烧室，所述速度型做功机构推动所述旋转内燃燃烧室旋转。3.如权利要求1所述实现高效热功转换的方法，其特征在于:所述速度型做功机构设为喷管或设为透平。4.如权利要求2所述实现高效热功转换的方法，其特征在于:所述速度型做功机构设为喷管或设为透平。5.如权利要求1至4中任一项所述实现高效热功转换的方法，其特征在于:所述液态氧化剂设为液氧、或设为含有液氧的液态混合...

【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：