[发明专利]用于提高能量提取系统效率的装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及能量提取系统，更特别地涉及用于提高能量提取系统效率的装置。

背景技术

各种能量提取系统是公知的且在使用中。例如，燃气轮机从燃气流中提取能量，且使用在例如发电，船舶推进，气体压缩，废热发电，海上平台发电等等应用领域中。类似地，风力涡轮机将风的动能转换成机械功，应用到例如发电中。进一步地，用于车辆的内燃机产生动能用于驱动车辆。

某些能量提取系统采用布雷顿循环(Brayton cycle)，空气通过压缩机被压缩，然后压缩空气和燃料一起在燃烧室燃烧。进一步地，来自燃烧室的热气通过一台涡轮机或者一连串的涡轮机膨胀以产生机械功。通常地，基于布雷顿循环的这些系统通过涡轮机使得热气膨胀，任何余热将没有得到利用而损失在环境中。在某些系统中，采用大的且昂贵的能量回收器来回收余热。然而，采用这种能量回收器来回收较小系统的这种热量是相对昂贵的。

因而，这里需要一种能量提取系统，该系统由于具有很低的排热损失而具有高的效率。进一步地，期望提供一种装置，能够与现有的能量提取系统相结合，用于将热损失减至最低和提高这种装置的效率。

发明内容

简要地，根据一个实施例来提供一种装置。该装置构造成沿着柯安达轮廓(Coanda profile)引导加压流和夹带附加流体流，从而产生高速流体流；其中高速流体流通过与装置流连通的流动路径，引入到末端使用系统中。

在另一个实施例中，提供了风力涡轮机系统。该系统包括装置，该装置包括构造成引导废气到装置中的气室，和构造成引导空气到装置中的空气入口。进一步地至少装置的一个表面包括柯安达轮廓，其中柯安达轮廓构造成有助于废气贴附在该轮廓上来形成边界层和夹带进入空气，从而产生人造风用于驱动风力涡轮机。该系统还包括与风力涡轮机相连的发电机用于产生电能。

在另一个实施例中，提供燃气轮机系统。系统包括构造成压缩环境空气的压缩机和与压缩机相连通的燃烧器，该燃烧器构造成接收来自压缩机组件的空气和燃烧燃料流来产生废气流。系统还包括位于燃烧器下游且构造成使废气流膨胀的涡轮机，和与涡轮机相连、且构造成通过废气流夹带附加空气从而通过高速空气流来产生机械功的装置。装置包括至少一个具有柯安达轮廓的装置表面，其中柯安达轮廓构造成有助于废气流贴附于该轮廓上来形成边界层和夹带进入空气，从而产生高速空气流。

在另一个实施例中，提供利用加压流来提高能量提取系统效率的方法。该方法包括引导加压流到柯安达轮廓上来形成边界层和通过边界层夹带附加流体流，从而产生高速流体流。该方法还包括通过高速流体流产生机械功。

附图说明

当参考附图，阅读接下来的详细描述，本发明的这些和其它的特征，方面和益处将变得更加易懂，其中在所有的附图中，类似的标记表示类似的部件，其中：

图1是根据本发明方面的，具有从系统回收热量的装置的能量提取系统的示意图；

图2是根据本发明方面的，图1中的装置的示例性结构的示意图；

图3是根据本发明方面的，具有图2所示装置的风力涡轮机系统的示例性结构的示意图；

图4是根据本发明方面的，具有用于从涡轮机排出废气中回收热量的装置的燃气轮机的示意图；

图5是根据本发明方面的，具有装置的涡轮盘的示意图，该装置用于图4所示的燃气轮机；

图6是根据本发明方面的，用于图5中涡轮盘的装置的示意图；

图7是根据本发明方面的，在图6所示的装置中空气和废气的流动分布示意图；

图8是根据本发明方面的，依据柯安达效应(Coanda effect)，在图6所示的装置中接近轮廓的边界层的形成示意图；

图9是根据本发明方面的，具有装置的混合动力车辆的示意图，该装置用于回收从内燃机排出的热气；

图10是根据本发明方面的，在图9所示的混合动力车辆中采用的装置的示意图。

具体实施方式

如下面详细描述的，本发明的实施例通过将来自这些系统的热损失减至最低，起到提高某些能量提取系统例如燃气轮机和风力涡轮机系统效率的作用。特别地，本发明利用工作流体和环境空气的结合来产生机械功和动力。现在回到附图且首先参考图1，示出了具有装置12的能量提取系统10，该装置用于回收来自系统10的热量。在示出的实施例中，装置12构造成可接收来自能量提取系统10的加压流14，且可沿装置12的柯安达轮廓引导加压流。这里所采用的，术语“柯安达轮廓”指一个轮廓，其构造成使流体流易于贴附在邻近的表面上，甚至当表面远离流体移动的原始方向弯曲时仍保持贴附。