[实用新型]一种原动机的定压加热热力循环系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种原动机，特别是一种原动机的定压加热热力循环系统。

背景技术

提高原动机效率和降低排放对节约资源和保护环境均具有重要的积极作用。通过改进的循环过程和燃烧组织方式，可提升原动机效率和减少有害污染的排放。

典型内燃机的循环一般包括3类热力学循环：1）等容加热循环又叫奥托循环，其燃烧放热过程可以近似看成是等容过程，汽油机一般采用这种循环方式，其循环过程包括等熵压缩过程、等容加热过程、等熵膨胀过程和等容放热过程；2）等压加热循环又叫狄塞尔循环，其燃烧放热过程近似等压过程，高增压柴油机和船用大型柴油机一般采用这种循环方式，其循环过程包括等熵压缩过程、等压加热过程、等熵膨胀过程和等容放热过程；3）混合加热循环又叫做萨巴德循环，它是介于等容加热循环和等压加热循环之间的一种循环，目前高速轻型柴油机一般采用这种循环方式，其循环过程包括等熵压缩过程、等容加热过程、等压加热过程、等熵膨胀过程和等容放热过程。

典型外燃机的循环一般包括2类热力学循环即简单循环和复杂循环。简单循环，其循环过程包括压气过程、燃烧过程和膨胀过程，具体来说是：压气过程从大气环境吸入空气，压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，燃烧产生的高压高温气体进入涡轮机中膨胀做功，从涡轮机排出的废气直接进入大气环境，是一种开式循环系统。为提高效率，提出复杂循环，在简单循环的基础上增加了一些过程，包括压缩之间的冷却过程和排气回热过程，称之为间冷回热循环（ICR），其效率较简单循环燃气轮机有提升。简单循环效率低，但结构简单；复杂循环效率高，但结构复杂。另外，外燃机的循环还包括斯特林循环，它是由等温压缩过程、等容加热过程、等温膨胀过程、等容放热过程组成的循环，工质在等温膨胀过程中从高温热源吸热，而在等温压缩过程中向低温热源放热。

目前已经公开的内燃机和外燃机的热力循环系统中，都没有涉及到稳压调压装置。如在原动机的循环系统中加入稳压调压装置，可以很大程度上保证系统压力和流量的稳定，确保系统持续稳定工作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种可以大幅度提高原动机效率和降低排放的新型热力循环，其压缩后工质压力稳定，等压加热室具有特殊结构，可实现流量稳定和均质超稀薄燃烧。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是提供

一种原动机的定压加热热力循环系统，该系统包括多级压缩中冷装置，稳压调压装置、逆流换热器、等压加热室、燃料喷射器、膨胀装置和输出轴，其特征在于，该热力循环系统工质入口处设置多级压缩中冷装置，工质经压缩冷却后进入稳压调压装置，稳压调压装置排出口与逆流换热器吸热侧的进气口相连，逆流换热器的吸热侧排气口经连接管路与等压加热室相连，等压加热室内设置有燃料喷射器。

等压加热室的排气口经连接管路与膨胀装置相连，膨胀装置的排气口经连接管路与逆流换热器的放热侧相连。

膨胀装置的功率输出部件与原动机的定压加热热力循环系统的输出轴直接或间接相连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1）所述多级适度压缩级间等压冷却过程包括多级适度压缩和级间等压冷却，多级适度压缩的每级增压比在2.0-3.0之间，可以使压缩机在高效率区运行，级间冷却过程降低进入压缩过程的新鲜工质温度，使压缩过程接近等温压缩，减少压缩装置的压缩耗功，并且使通过整个多级适度压缩级间中冷后的新鲜工质温度较低，提升逆流换热装置的换热温差，进而提升能量回收率；

2）所述稳压调压装置稳定和调节工质进入后一级装置的压力，降低了工质压力波动的影响，稳定和调节进入等压加热室的工质流量和压力；

3）所述逆流等压换热过程回收大部分多级充分膨胀后工质的热能，直接收益热量后参与循环，提高了能源利用率，级间冷却散失的热量相比逆流换热直接受益的热量忽略不计；

4）所述等压加热过程的加热室内加格栅和稀薄燃烧，实现低温均质燃烧，所以整个燃烧过程不仅热效率高，而且HC、CO、PM和NOx等有害排放污染物都大幅度降低，实现真正的高效清洁燃烧；

5）所述多级充分绝热膨胀过程由于多级膨胀，燃烧后产生的高温高压工质实现充分膨胀，使膨胀后压力接近环境压力，通过逆流换热过程和充分膨胀，不仅使燃烧后的热能得到充分利用，也使压能得到充分利用，大幅度提高整个循环的热效率；

6）所述燃烧过程燃烧柔和，使机构产生的噪声大大降低；系统所需部件少，各部件体积小，结构紧凑，使实现循环的整个系统寿命长、造价较低。