[发明专利]冷源做功叶轮热气机

说明书

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种冷源做功叶轮热气机。

背景技术

传统热气机压缩比非常低(目前世界上最好的斯特林发动机的压缩比仅为2左右)，严重影响着发动机的效率，因此需要发明一种新型热气机，用于提高热气机的效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

方案1，一种冷源做功叶轮热气机，包括叶轮压气机、涡轮动力机构、附属涡轮动力机构、附属叶轮压气机、外燃加热器和冷却器；所述叶轮压气机、所述涡轮动力机构、所述附属涡轮动力机构与所述附属叶轮压气机依次相互连通形成工质闭合回路；所述外燃加热器设置在所述叶轮压气机的工质出口和所述涡轮动力机构的工质入口之间的连通通道上；所述冷却器设置在所述附属涡轮动力机构的工质出口和所述附属叶轮压气机的工质入口之间的连通通道上；所述冷源做功叶轮热气机的循环工质为氩。

方案2，一种冷源做功叶轮热气机，包括叶轮压气机、涡轮动力机构、附属涡轮动力机构、附属叶轮压气机、内燃燃烧室和冷却器；所述叶轮压气机、所述涡轮动力机构、所述附属涡轮动力机构与所述附属叶轮压气机依次相互连通形成工质闭合回路；所述内燃燃烧室设置在所述叶轮压气机的工质出口和所述涡轮动力机构的工质入口之间的连通通道内；所述冷却器设置在所述附属涡轮动力机构的工质出口和所述附属叶轮压气机的工质入口之间的连通通道上；在所述工质闭合回路上设置工质导出口；所述冷源做功叶轮热气机的循环工质为氩。

方案3，一种冷源做功叶轮热气机，包括叶轮压气机、涡轮动力机构、附属涡轮动力机构、附属叶轮压气机、外燃加热器、冷却器和往复连通通道；所述叶轮压气机的工质出口与所述涡轮动力机构的工质入口连通，所述附属涡轮动力机构的工质出口与所述附属叶轮压气机的工质入口连通，所述叶轮压气机的工质入口和所述涡轮动力机构的工质出口分别经控制阀与所述往复连通通道的一端连通，所述附属涡轮动力机构的工质入口和所述附属叶轮压气机的工质出口分别经控制阀与所述往复连通通道的另一端连通，形成工质闭合回路；所述加热器设置在所述叶轮压气机的工质出口和所述涡轮动力机构的工质入口之间的连通通道上；所述冷却器设置在所述附属涡轮动力机构的工质出口和所述附属叶轮压气机的工质入口之间的连通通道上；所述冷源做功叶轮热气机的循环工质为氩。

方案4，一种冷源做功叶轮热气机，包括叶轮压气机、涡轮动力机构、附属涡轮动力机构、附属叶轮压气机、内燃燃烧室、冷却器和往复连通通道；所述叶轮压气机的工质出口与所述涡轮动力机构的工质入口连通，所述附属涡轮动力机构的工质出口与所述附属叶轮压气机的工质入口连通，所述叶轮压气机的工质入口和所述涡轮动力机构的工质出口分别经控制阀与所述往复连通通道的一端连通，所述附属涡轮动力机构的工质入口和所述附属叶轮压气机的工质出口分别经控制阀与所述往复连通通道的另一端连通，形成工质闭合回路；所述内燃燃烧室设置在所述叶轮压气机的工质出口和所述涡轮动力机构的工质入口之间的连通通道内；所述冷却器设置在所述附属涡轮动力机构的工质出口和所述附属叶轮压气机的工质入口之间的连通通道上；在所述工质闭合回路上设置工质导出口；所述冷源做功叶轮热气机的循环工质为氩。

方案5，在方案1至4中任一方案的基础上，所述叶轮压气机、所述涡轮动力机构、所述附属涡轮动力机构与所述附属叶轮压气机中的两个以上共轴设置。

方案6，在方案1或2的基础上，所述冷源做功叶轮热气机还包括热交换器式回热器，所述涡轮动力机构的工质出口经所述热交换器式回热器的被冷却流体通道与所述附属涡轮动力机构的工质入口连通，所述附属叶轮压气机的工质出口经所述热交换器式回热器的被加热流体通道与所述叶轮压气机的工质入口连通。

方案7，在方案3或4的基础上，在所述往复连通通道上设置填料式回热器。

方案8，在方案2或4的基础上，在所述工质导出口处设置控制阀。

方案9，在方案1或3的基础上，所述外燃加热器设为液体金属加热器。

方案10，在方案1至4中任一方案的基础上，所述冷却器设为液体混合冷却器。

方案11，在方案1至4中任一方案的基础上，所述冷源做功叶轮热气机的循环总膨胀比大于2.0。

本发明中，所谓“液体金属加热器”是指用锡和/或低熔点合金对工质进行加热的加热器，即热源首先加热锡或低熔点合金使其升温得到热的金属流体，再用所述热的金属流体加热循环工质的加热器。

本发明中，所谓“液体混合冷却器”是指用冷液体与循环工质混合再将液体导出的冷却器。