[實用新型]一種航空發動機余熱發電系統

有效

• 申請號: 201520187420.5
• 申請日: 2015-03-31
• 公開（公告）號: CN204552947U
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 趙國昌;王永;宋麗萍
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: F02C6/18
• 分類號: F02C6/18;F02C7/047;F01D15/10
• 代理公司: 沈陽火炬專利事務所(普通合伙) 21228
• 代理人: 李福義

技術領域

本發明屬于航空發動機技術領域，特別是涉及一種航空發動機余熱發電系統。

背景技術

隨著人們生活水平的提升，生活質量的提高，人們對節能減排的意識也不斷加強。余熱資源的利用受到越來越多人們的關注，這些熱能種類繁多，?包括太陽能、地熱能等新能源及各種余(?廢?)熱等。中低溫余熱的數量極其龐大，在鋼鐵、水泥、石油化工等行業生產過程中產生的大量中低溫余熱，?包括熱水、低品位煙氣和蒸汽等，這些熱量數量大、品位低，基本不能被生產過程再利用，對這部分余熱的回收再利用，不僅可以減少對環境的污染，更能增加資源的合理利用，達到節能減排的效果。本文提出了一種利用飛機渦輪發動機燃燒后的余熱進行發電的設備。

目前，飛機上的發電設備主要有三個來源：（1）通過發動機來帶動發電機進行發電；（2）在飛機的尾部裝有一個小型的渦輪發動機和發電機，它是輔助動力裝置（APU）。這個小型發動機的作用，只是為了帶動APU發電機，其發電機的功率要比機上其他2臺發電機的功率大；（3）對于現代客機，還設有直流電系統，利用大容量蓄電池在發電機正常工作的情況下，通過變流器為飛機提供直流電，并為蓄電池充電作為備用電池。第三種發電方式只有在以上三種發電機都不能工作的極端情況下才會臨危受命，而且發電量也有限。然而，飛機上眾多的儀表設備及電氣設備所需電量不能僅僅通過蓄電池所能維持的，前兩種發電方式中，在與發動機渦輪軸作機械連接的附件傳動機匣上安裝的帶動發電機的發動機無論工作效率多大，它們都會分擔很大一部分用來推動渦輪的有用功，這就降低了渦輪發動機的效率。

對于渦輪發動機來說，燃燒室的溫度通常很高，可達到1000K以上，即使燃燒室外的溫度也可達600K以上，這部分熱量不僅沒有被充分利用反而被白白浪費掉。燃燒室外溫度過高還會對機匣的材料提出更高的要求，使用壽命大大減少。

發明內容

本實用新型為了克服現有技術存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種航空發動機余熱發電系統，通過對航空發動機余熱的利用及對系統結構的設計，提供一種新型飛機供電方式，使航空發動機效率得到提高，發明中所述的冷凝器是通過改變渦輪發動機進氣口前端導葉柵的結構實現冷凝效果，對發動機材料也起到降溫保護的作用。

本實用新型所采用的技術解決方案是一種航空發動機余熱發電系統，包括蒸發器、膨脹機、冷凝器、工質泵和發電機，所述的蒸發器、膨脹機、冷凝器和工質泵的輸出端和輸入端依次相連接，所述的發電機的輸入端與膨脹機的輸出端相連接，所述的冷凝器為導葉柵，所述的蒸發器采用空冷形式的管式換熱器，設置在機匣與燃燒室之間。

所述的蒸發器、膨脹機、冷凝器和工質泵之間采用耐高溫的金屬管道連接，所述的管道外部設置有保溫層。

所述的導葉柵設置在機匣中渦輪發動機風扇的外側，導葉柵包括葉片、外盤和實心軸，所述的實心軸兩端通過螺栓固定在葉片上，所述的葉片與外盤固定連接，所述的導葉柵外盤與機匣焊接固定在機匣上，所述的葉片內設置有導流板，所述的導流板在葉片內將工質通道呈S型設置。

所述的蒸發器采用一組橢圓形盤管，所述的盤管燃燒室外表面呈螺旋狀沿空氣流動方向排布。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為：利用朗肯循環發電系統將飛機發動機燃燒室外的余熱轉變成電能，減少了從渦輪軸上分擔出來帶動發電機的有用功。與傳統飛機發電裝置設計相比，本設計增加了飛機發動機的做功能力，通過對導葉柵結構的改進，可以對來流空氣進行預熱，還可防止在空氣較低的情況下結冰現象的發生。因此利用余熱發電系統，明顯能夠提高飛機發動機的做功能力，實現能源利用的最大化。本發明所提供的發動機余熱發電系統不僅僅適應于燃氣渦輪發動機，對于其他類型的發動機產生的余熱也可以吸收利用，是一種高效節能的發電系統。

附圖說明????

圖1是本實用新型結構及原理圖；

圖2是航空發動機余熱發電系統剖面圖；

圖3為冷凝器正視圖；

圖4為導葉柵葉片的剖視圖；

圖5為系統蒸發器主視圖；

圖6為系統蒸發器俯視圖；

圖7為系統蒸發器側視圖。

圖中1.導葉柵，2.風扇，3.?齒輪箱，4.?低壓壓縮機，5.?高壓壓縮機，6.?燃燒室，7.?蒸發器盤管，8.?高壓渦輪，9.?低壓渦輪，10.空氣，11.高溫氣體，12.實心軸，13.外盤，14.葉片，15.導流板。

具體實施方式

實施例1：