[发明专利]极限温比发动机

说明书

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，特别是一种极限温比发动机。

背景技术

在热动力循环中，机构所能承受的最高温度限制了热动力循环的效率，在传统热动力循环的机构中，往往是某一处机构的工作温度达到了机构所能承受的最高温度，而机构的其它部位以及循环的其它部件的工作温度均远低于这一最高温度，如果能够使机构的更多部位或循环中的更多部件中尽可能多的部位工作在温度极限范围内，这样，不仅可以提高热动力循环的效率，还可以提高材料的有效利用率，降低成本。因此，需要发明一种新型发动机。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出的技术方案如下：

 方案1：一种极限温比发动机，包括非放热压缩单元和多级膨胀做功机构，所述非放热压缩单元的工质出口经加热器与所述多级膨胀做功机构的工质入口连通，在所述多级膨胀做功机构的至少一个级间的连通通道上设级间加热器，所述多级膨胀做功机构对所述非放热压缩单元输出动力，所述多级膨胀做功机构对外输出动力。

方案2：在方案1的基础上，所述多级膨胀做功机构的工质出口经压胀排热器与所述非放热压缩单元的工质入口连通。

方案3：在方案1的基础上，所述非放热压缩单元和所述多级膨胀做功机构构成的非闭合循环中的工质设为含氧气体，所述加热器设为主内燃燃烧室，所述级间加热器设为级间内燃燃烧室。

方案4：在方案1或3的基础上，所述非放热压缩单元设为速度型非放热压缩单元，或所述非放热压缩单元设为容积型非放热压缩单元。

方案5：在方案2的基础上，所述非放热压缩单元设为速度型非放热压缩单元，或所述非放热压缩单元设为容积型非放热压缩单元。

方案6：在方案1或3或4的基础上，所述多级膨胀做功机构设为速度型多级膨胀做功机构，或所述多级膨胀做功机构设为容积型多级膨胀做功机构。

方案7：在方案2或5的基础上，所述多级膨胀做功机构设为速度型多级膨胀做功机构，或所述多级膨胀做功机构设为容积型多级膨胀做功机构。

方案8：在方案2或5或7的基础上，所述极限温比发动机的循环工质设为二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气。

方案9：在方案2或5或7的基础上，所述极限温比发动机的循环工质设为二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物和空气中的两种或三种以上物质的混合物。

方案10：在上述任一方案的基础上，所述非放热压缩单元的总压比设为大于5。

本发明中，所谓的“非放热压缩单元”是指在压缩过程中不放热的气体压缩单元，包括单级不放热压缩单元，也包括多级不放热压缩单元，所谓的“不放热压缩单元”是指不设置强制冷却装置或不具有强制冷却功能的压缩单元，例如，无间冷的多级压缩机构等；所述非放热压缩单元不是主观绝热压缩单元，因此，也没有必要对压缩单元进行绝热，所述非放热压缩单元包括速度型非放热压缩单元和容积型非放热压缩单元，例如，轴流式气体压缩机构、径流式气体压缩机构、罗茨式气体压缩机构、螺杆式气体压缩机构、活塞式气体压缩机构等，所谓的“多级”是指两级以上，所谓的“多级非放热压缩单元”是指两个以上压缩级串联设置，而其旋转轴可共轴也可非共轴设置的压缩单元。

本发明中，所谓的“多级膨胀做功机构”是指以输出动力为目的的膨胀做功机构，包括速度型膨胀做功机构和容积型膨胀做功机构，例如轴流透平、径流透平（含涡轮）、活塞式膨胀做功机构、螺杆式膨胀做功机构、罗茨式膨胀做功机构等，所谓的“多级膨胀做功机构”是指两个以上膨胀做功级串联设置，而其旋转轴可共轴也可非共轴设置的膨胀做功机构。

本发明中，所谓的“排热器”是指将气体工质的热量对外排放的装置，可以是散热器，也可以是以降温为目的的热交换器即冷却器等，在需要对外供热时可选择性地采用热交换器的形式。

本发明中，所谓的“压胀排热器”是指设置在膨胀做功机构与压缩机构之间的连通通道上的排热器。

本发明中，所谓的“含氧气体”是指含有氧气的气体。

本发明中，所述加热器和所述级间加热器均是加热器，只是为了对其所在的位置进行区分而定义的。

本发明中，所述主内燃燃烧室和所述级间内燃燃烧室均是内燃燃烧室，只是为了对其所在的位置进行区分而定义的。