[發明專利]一種渦輪葉片的高效冷卻系統

在審

• 申請號: 202011264794.4
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112343664A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 周彥輝
• 申請（專利權）人: 周彥輝
• 主分類號: F01D5/08
• 分類號: F01D5/08;F01D25/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種渦輪葉片的高效冷卻系統，屬渦輪發動機制造領域。系統以冷水為冷卻工質，包括噴水器、流量閥、高壓水泵和水箱；噴水器有兩個，固定在渦輪室內壁上，由圓環、噴嘴組成：圓環中間有空腔，通過高壓水管穿過渦輪室壁與流量閥和高壓水泵出口連接，高壓水泵進口與水箱連接；圓環上均勻地安裝了眾多噴嘴，噴嘴噴射冷水至渦輪葉片上，對葉片進行冷卻；冷水在高溫下吸收大量熱量后分解爆燃，產生更大的能量，增加了發動機的推力。

技術領域

本發明涉及自由能源及環保領域，具體涉及渦輪風扇發動機、渦輪噴氣發動機和渦槳發動機，也包括燃氣輪機的制造技術領域。

背景技術

氫彈需要原子彈爆炸產生的數百萬度高溫點燃，再釋放出比原子彈更大的能量。

水分子由兩個氫原子和一個氧原子構成，具有和氫彈相似的性質，本身就含有一種能量，它擁有許多不為人知的怪異性質。

在生活中，經常會碰到這樣的事：在使用煤爐或煤氣灶的時候，如果不小心，將水灑在煤爐上，這時火焰不但沒有變小，反而猛地變成了一個火團向上躥。

消防車滅火時，第一束水柱噴向大火，火勢為之一滯，卻又迅速反彈，燃燒得更加猛烈。

某型液體火箭的燃料和氧化劑均含有水分，飛行試驗表明，氧化劑的水分可以達到4％，絲毫不影響飛行動力。

科學實驗證明：向液體燃料油中噴水，使油霧化后燃燒，可使火焰更旺，而摻入的水量竟然可達三分之一。

汽車在下雨天行駛，司機會感覺動力比平時更加強勁。

布朗氣體有一個只有華氏130°(水的沸點為華氏212°)的冷焰，可是同樣的火焰卻可以蒸發鎢，這需要超過華氏10000°，而燃燒氫氣將永遠無法達到這個溫度。

布朗氣體可以大大減少放射性物質的輻射，而燃燒氫氣則不能做到這一點。

在高科技實驗室內分析布朗氣體時，幾乎找不到氫，反而存在帶有多余電子的水氣團(帶電水氣團)。

超聲波在水中可產生空化氣泡，大量的氣泡爆裂會產生顯著的氣蝕作用，船用螺旋槳就因制造空化氣泡而受損，槳葉表面布滿大量微觀彈坑。

上述表明，水可以在高溫、電解、超聲波和微波等條件下吸收能量，并釋放出更多的能量，可用來解決當前渦輪發動機和燃氣輪機存在的冷卻問題。

渦輪風扇發動機的工作原理是，燃油在燃燒室燃燒產生的燃氣沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉，并帶動同軸的壓氣機和風扇轉動。旋轉的風扇將大量空氣吸入，并經過多級壓氣機的壓縮送往燃燒室，壓縮后的空氣和燃油一起燃燒，產生高壓高速氣流，再次沖擊渦輪葉片，加速渦輪的旋轉。經過渦輪室的燃氣進入加力燃燒室后從噴管排出，對發動機產生一個向前的反作用力，即推力。

燃氣輪機和渦輪風扇發動機作為大型動力系統，其主要性能指標為系統循環熱效率和輸出功率，均隨渦輪轉子燃氣進口溫度的增加而增加。

根據計算，渦輪進口燃氣溫度RIT每提高55℃，在發動機尺寸不變的條件下，發動機推力約可提高10％。這也是為什么渦輪前溫度成為衡量發動機好壞的一項重要指標。

但是，RIT遠高于渦輪葉片金屬材料的熔點，所以冷卻必不可少。

在航空發動機領域，先后發展出了對流冷卻、沖擊式冷卻、氣膜冷卻、發散冷卻等方式，冷卻的目的就是提高渦輪前溫度以提高發動機性能，使得葉片內的溫度場分布均勻，減小熱應力。

近年來，隨著大型燃氣輪機性能的不斷提高，為進一步減少有效氣體的消耗，提出了汽霧兩相流冷卻方案，即渦輪葉片由空氣冷卻逐漸轉向空氣和蒸汽雙工質冷卻，現已日益成為研究的熱點。大量研究表明，汽霧冷卻具有冷卻快、冷效高、流阻小和結構簡單等優點，將在下一代高性能燃氣輪機的渦輪葉片冷卻中發揮重要作用。