[發明專利]一種基于液態金屬工質換熱器的間冷回熱系統

在審

• 申請號: 201911028102.3
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110735716A
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 溫泉;苗輝;魏寬;周琨;王愛峰
• 申請（專利權）人: 中國航空發動機研究院
• 主分類號: F02C7/16
• 分類號: F02C7/16;F02C7/143;F02C7/08
• 代理公司: 11008 中國航空專利中心
• 代理人: 杜永保

本發明屬于間冷回熱技術領域，涉及一種基于液態金屬工質換熱器的間冷回熱系統，間冷系統包含連接成回路的第一電磁泵(3)、設置在內涵道的第一換熱器(1)以及設置在外涵道的第二換熱器(2)；所述第一換熱器(1)和第二換熱器(2)均位于低壓壓氣機(9)和高壓壓氣機(10)之間；回熱系統包含連接成回路的第二電磁泵(7)、設置在發動機尾噴口處的第四換熱器(6)以及設置在高壓壓氣機(10)和燃燒室(11)之間的第三換熱器(5)；間冷系統、回熱系統管路內部充滿液態金屬；采用兩個液態金屬回路形成間冷循環和回熱循環，旨在利用液態金屬的優良換熱性能可以縮小換熱器尺寸，可用于地面燃氣輪機和民用航空發動機。

技術領域

本發明屬于間冷回熱技術領域，具體涉及一種基于液態金屬工質換熱器的間冷回熱系統。

背景技術

間冷回熱機技術本身可以顯著提高發動機的熱效率，目前，該技術已經成功應用到地面燃氣輪機上，可以顯著降低發動機的油耗并增加輸出功。

CN105626265A公開了一種采用間冷熱管和回熱熱管的燃氣輪機間冷回熱系統，結構簡單，無需外部能源而自動實現熱量的遷移。其缺點是熱管的啟動問題，其運行條件苛刻，工程很難可靠運行；另外還受熱管技術本身的諸多限制，如音速極限、攜帶極限等，換熱能力不穩定。

CN105221262A公開了一種間冷回熱循環燃氣輪機系統，該系統與常規的間冷回熱發動機相比，在動力渦輪前增加了一個補燃燃燒室，從而增加了排氣溫度，提高回熱循環的效率。總體來說，設置補燃燃燒室可以增加排氣溫度，即使存在回熱循環，與傳統方案相比排氣的熱損失仍然增大，系統的熱效率有可能不升反降。

CN104110309B公布了一種航空發動機的間冷或間冷回熱循環布局，該布局使用超臨界微小尺度緊湊快速換熱器來作為間冷器與回熱器，可解決傳統間冷器或回熱器尺寸大、換熱相應慢的問題。其缺點是微小尺度換熱器內部流體為超臨界狀態，內部壓力極大，使換熱器的加工難度和運行安全存在較大的風險，可靠性差。

發明內容

本發明的目的是：設計一種基于液態金屬工質換熱器的間冷回熱系統，以解決目前間冷回熱器換熱效率低、尺寸大的問題，以及小尺度換熱器可靠性差的技術問題。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：

一種基于液態金屬工質換熱器的間冷回熱系統，所述的基于液態金屬工質換熱器的間冷回熱系統包含間冷系統和回熱系統；

所述的間冷系統包含通過管路連接成回路的第一電磁泵3、設置在內涵道的第一換熱器1以及設置在外涵道的第二換熱器2；所述第一換熱器1和第二換熱器2均位于低壓壓氣機9和高壓壓氣機10之間；

所述的回熱系統包含通過管路連接成回路的第二電磁泵7、設置在發動機尾噴口處的第四換熱器6以及設置在高壓壓氣機10和燃燒室11之間的第三換熱器5；

所述第一換熱器1、第二換熱器2、第三換熱器5和第四換熱器6均為液態金屬換熱器；所述的間冷系統、回熱系統管路內部充滿液態金屬。

優選地，所述的間冷系統還包括安裝在間冷回路上的第一調節閥4。

優選地，所述的回熱系統還包含安裝在回熱回路上的第二調節閥8。

優選地，所述第四換熱器6通過支架安裝在發動機尾噴口。

所述第二電磁泵7和第二調節閥8設置在所述第三換熱器5和第四換熱器6之間。

優選地，所述第一電磁泵3、第一調節閥4安裝在發動機外部。

優選地，所述第二電磁泵7、第二調節閥8安裝在發動機外部。

所述液態金屬為鎵銦合金或鉀鈉合金。