[發(fā)明專利]一種蒸汽循環(huán)輔助的飛機發(fā)動機燃氣循環(huán)系統(tǒng)設計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810213358.0
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN108547668A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 吳謙
• 申請（專利權）人: 吳謙
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18;F01K21/04;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明在保留現(xiàn)代軍機發(fā)動機原有的燃氣循環(huán)的基礎上增加了利用廢熱的水蒸汽循環(huán)。它是從高壓壓氣機中抽氣，利用該壓力推動水通過噴嘴噴入隔熱擋板和高壓透平之間。把原有的隔熱擋板設計成一個離心壓縮機葉輪。水在離心壓縮機的作用下擠入葉片的根部。水在高溫葉片中受熱蒸發(fā)并在葉片的出氣邊順著出去邊的角度噴出。高溫葉片的降溫，噴射出去的水蒸汽的反作用力，增加了的混合工質(zhì)密度都增加了發(fā)動機的推力。這個水蒸汽循環(huán)有獨立的工質(zhì)，有獨立的熱源，有獨立的壓氣機，獨立的靜葉，和燃氣循環(huán)分享的動葉。它幾乎沒有增加重量，沒有占用的空間的。解決了軍用飛機發(fā)動機在起飛加力的時候動力不足，疲勞壽命短的問題，提高了熱效率。

技術領域

本發(fā)明屬于飛機發(fā)動機和飛機發(fā)動機衍生的燃氣輪機技術領域，特別涉及一種新的蒸汽循環(huán)輔助的飛機發(fā)動機燃氣循環(huán)系統(tǒng)設計方法。

背景技術

1.蒸汽輪機主要包括鍋爐，汽輪機和冷凝器三個部分。它是燃料在鍋爐燃燒室中燃燒，把鍋爐中的水變?yōu)橐欢▔毫蜏囟鹊乃羝Ｕ羝ㄟ^管道進入汽輪機，膨脹做功推動汽輪機轉(zhuǎn)動做功后的蒸汽回到冷凝器被冷卻成水再送回鍋爐進行下一個循環(huán)。

2.燃氣輪機也是三個部分，壓氣機，燃燒室和燃氣渦輪。它是空氣從空氣入口進入燃氣輪機，高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機把空氣壓縮為高壓空氣后送入燃燒室，燃料在燃燒室燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃氣，高溫高壓燃氣在渦輪機中膨脹做功推動渦輪做功

3.航空燃氣渦輪發(fā)動機改型的地面燃氣輪機。

地面燃氣輪機大體可以分為兩類：一類是工業(yè)型，一類是航機改裝型.工業(yè)型是按地面要求而設計的，主要的要求是壽命長，能長期安全運行，少用貴重金屬材料。航空發(fā)動機改裝的燃氣輪機，主要是去掉尾噴管并適當改進后，加裝動力渦輪；對渦輪風扇發(fā)動機，去掉或改變前面的風扇部分，適當變更渦輪，去掉尾噴管，加裝動力渦輪。航空燃氣渦輪發(fā)動機改型主要特點是：體積小重量輕，單位重量發(fā)出的功率大。

4.燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)

燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)是指將燃氣輪機和蒸汽輪機組合起來的一種發(fā)電方式，主要由燃氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽輪機三部分構成。把燃氣輪機和蒸汽動力裝置聯(lián)合成為一個整體的裝置。根據(jù)熱力學第二定律，對任何一種熱力發(fā)動機，循環(huán)工作介質(zhì)的加熱溫度越高、放熱溫度越低，熱效率就越高。20世紀70年代末，燃氣輪機中的燃氣初溫已過1200℃，加熱溫度是很高的，但它的放熱溫度也高，約為450～550 ℃，不少熱量隨排氣進入大氣，故熱效率最高只達38％。現(xiàn)代的大型蒸汽動力裝置因受結(jié)構和材料的限制，新蒸汽溫度一般不超過600℃，但它的放熱溫度也較低，熱效率最高只達38～39％。燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置(簡稱聯(lián)合循環(huán)裝置)能把兩者的優(yōu)點結(jié)合起來。它的循環(huán)既具有燃氣輪機的加熱高溫，又具有蒸汽動力裝置的放熱低溫，從而有較高的熱效率。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率近57-58％.

5.現(xiàn)代燃氣輪機技術被認為是高效潔凈利用化石資源的很好技術，尤其是濕空氣透平循環(huán)被譽為21世紀的新型動力循環(huán)。濕空氣透平循環(huán)的工質(zhì)是在傳統(tǒng)工質(zhì)中注入水或水蒸氣，水蒸氣比熱容大，傳熱好，有良好的膨脹和載熱性能，濕化后可以提高循環(huán)的效率。