[發(fā)明專利]一種高效汽車高壓空氣渦輪發(fā)電裝置

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• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108343477A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設計）人: 焦大梅;徐偉祖;鐘文榮
• 申請（專利權(quán)）人: 南京普國科技有限公司
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F01D25/12
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 楊春女

本發(fā)明公開了一種高效汽車高壓空氣渦輪發(fā)電裝置，解決了現(xiàn)有渦輪發(fā)電裝置效率不高的技術(shù)問題，其技術(shù)方案要點是：包括高壓空氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)，所述高壓空氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)包括高壓氣罐以及與高壓氣罐相連的渦輪，所述高壓空氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)連接有對進入渦輪內(nèi)的高壓氣體進行加熱的空調(diào)制熱系統(tǒng)，所述空調(diào)制熱系統(tǒng)連接在高壓氣罐與渦輪之間。在高壓氣罐和渦輪之間設置了空調(diào)制熱系統(tǒng)，對進入渦輪的高壓氣體進行加熱，空調(diào)制熱系統(tǒng)從環(huán)境中吸熱，為高壓空氣加熱，提高進入渦輪的高壓空氣的溫度，高壓空氣溫度升高之后，流速加快，這樣傳遞給渦輪的動能也就越多，渦輪的轉(zhuǎn)速提高，進而可以提高渦輪的功率。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種新能源汽車渦輪發(fā)發(fā)電技術(shù)，更具體地說，它涉及一種高效汽車高壓空氣渦輪發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

高壓空氣驅(qū)動渦輪發(fā)電是新能源汽車的一種動力方式。目前的汽車高壓空氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)由高壓空氣罐、渦輪和發(fā)電機組成。

公告號為CN2516731Y的實用新型專利提供了一種高壓空氣流發(fā)電機，將高壓空氣通入葉輪機內(nèi)，實現(xiàn)了葉輪機的轉(zhuǎn)動，驅(qū)動葉輪機發(fā)電。一般高壓空氣罐可以存儲超過300個大氣壓的常溫高壓空氣，空氣密度超過了330kg/m3，因此高壓空氣罐可以在較小的體積下裝載可觀的高壓空氣。高壓空氣通過節(jié)流限壓后驅(qū)動渦輪高速旋轉(zhuǎn)，渦輪通過軸帶動發(fā)電機發(fā)電，為汽車提供電能。這種汽車動力方式具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低和充氣快速的優(yōu)點，具有一定的發(fā)展前景。

但是在實際工作時，汽車高壓空氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率較低，研究表明，其主要制約因素是渦輪進出口溫度。渦輪進口溫度為常溫，以15℃計算，出口溫度以-35℃計算，出口溫度更低會導致結(jié)冰嚴重。渦輪進出口溫差為50℃，單位空氣流量的渦輪功率為50kW左右，發(fā)電機效率以0.95計算，單位空氣流量的發(fā)電功率為47.5kW，發(fā)電效率較低。進而導致汽車行駛里程較短。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高效汽車高壓空氣渦輪發(fā)電裝置，在保持渦輪出口溫度不變的情況下，增加渦輪進出口溫差，提高單位空氣流量的渦輪功率，從而提高汽車高壓空氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率，延長汽車行駛里程。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：一種高效汽車高壓空氣渦輪發(fā)電裝置，包括高壓空氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)，所述高壓空氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)包括高壓氣罐以及與高壓氣罐相連的渦輪，所述高壓空氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)連接有對進入渦輪內(nèi)的高壓氣體進行加熱的空調(diào)制熱系統(tǒng)，所述空調(diào)制熱系統(tǒng)連接在高壓氣罐與渦輪之間。

通過采用上述技術(shù)方案：在高壓氣罐和渦輪之間設置了空調(diào)制熱系統(tǒng)，對進入渦輪的高壓氣體進行加熱，空調(diào)制熱系統(tǒng)從環(huán)境中吸熱，為高壓空氣加熱，提高進入渦輪的高壓空氣的溫度，高壓空氣溫度升高之后，流速加快，這樣傳遞給渦輪的動能也就越多，渦輪的轉(zhuǎn)速提高，進而可以提高渦輪的功率。

作為優(yōu)選，所述空調(diào)制熱系統(tǒng)包括設置在高壓氣罐與渦輪之間的熱轉(zhuǎn)換器，所述空調(diào)制熱系統(tǒng)還包括兩端與熱轉(zhuǎn)換器相連的管路以及在管路和熱轉(zhuǎn)換器內(nèi)循環(huán)的冷卻劑，所述管路內(nèi)連接有將進入熱轉(zhuǎn)換器內(nèi)的冷卻劑加熱成高溫氣態(tài)的加熱部件。

通過采用上述技術(shù)方案：工作時，加熱部件對冷卻劑進行升溫，冷卻劑經(jīng)過加熱部件的升溫后變成高溫氣態(tài)的，高溫氣態(tài)的冷卻劑進入到熱轉(zhuǎn)換器內(nèi)，當高壓氣管內(nèi)的高壓氣體經(jīng)過熱轉(zhuǎn)換器內(nèi)的時候，高壓氣體吸收熱轉(zhuǎn)換器的熱量，即可實現(xiàn)高壓氣體的加熱效果，結(jié)構(gòu)簡單，熱傳遞效率高。

作為優(yōu)選，所述加熱部件包括連接在循環(huán)管路內(nèi)的壓縮機。

通過采用上述技術(shù)方案：空氣壓縮機對低溫氣態(tài)的冷卻劑進行壓縮，當冷卻劑受壓縮之后，體積減小，壓力變大，溫度上升。采用壓縮機對冷卻劑進行加熱，壓縮機不僅可以作為加熱部件，還可以作為整個空調(diào)制熱系統(tǒng)的動力源，使冷卻劑在空調(diào)制熱系統(tǒng)內(nèi)流動起來，簡化了系統(tǒng)構(gòu)件，降低能耗。