一种分流储热式转子发动机-氨水联合动力系统及方法
本发明提供一种分流储热式转子发动机‑氨水联合动力系统及方法，包括采用掺氢燃料的X型转子发动机以及采用氨水混合物为循环工质的蒸汽循环系统，蒸汽循环系统包括过热器、蒸发器、分离器、输出电机，X型转子发动机的高温排气出气口与过热器的热源进口连通，过热器的热源出口与蒸发器的热源进口连通，蒸发器的热源出口与大气连通；工质泵的工质出口与蒸发器的工质进口连通，蒸发器的工质出口与分离器的工质进口连通，分离器的富氨蒸汽出口与过热器的工质进口连通，过热器的工质出口与透平发电机的工质进口连通进行发电，透平发电机与输出电机连接；本发明系统能够储存转子发动机排气余热，并利用排气余热进行发电，从而提高热效率。
发明专利
CN202311630002.4
2023-11-30
CN117627778A
2024-03-01
F02B53/04(2006.01)
西安交通大学
杜洋;张泽奇;何光宇;王瑞;高旭;厚宇;陈硕
710049 陕西省西安市碑林区咸宁西路28号
西安通大专利代理有限责任公司
张宇鸽
陕西;61
1.一种分流储热式转子发动机-氨水联合动力系统，其特征在于，包括采用掺氢燃料的X型转子发动机(1)以及采用氨水混合物为循环工质的蒸汽循环系统，其中，蒸汽循环系统包括过热器(6)、蒸发器(7)、分离器(8)、输出电机(13)，X型转子发动机(1)的高温排气出气口与过热器(6)的热源进口连通，过热器(6)的热源出口与蒸发器(7)的热源进口连通，蒸发器(7)的热源出口与大气连通；工质泵(11)的工质出口与蒸发器(7)的工质进口连通，蒸发器(7)的工质出口与分离器(8)的工质进口连通，分离器(8)的富氨蒸汽出口与过热器(6)的工质进口连通，过热器(6)的工质出口与透平发电机的工质进口连通进行发电，透平发电机与输出电机(13)连接。 2.根据权利要求1所述的一种分流储热式转子发动机-氨水联合动力系统，其特征在于，所述X型转子发动机(1)为反三角结构，采用(8)字型转子型线，以外旋轮线作为转子型线，外包络线作为缸体型线。 3.根据权利要求1所述的一种分流储热式转子发动机-氨水联合动力系统，其特征在于，分离器(8)的贫氨蒸汽出口与节流阀(9)的进口连通，节流阀(9)的出口与冷凝器(10)的入口连通，冷凝器(10)的出口与工质泵(11)的进口连通。 4.根据权利要求1所述的一种分流储热式转子发动机-氨水联合动力系统，其特征在于，还包括回热器(12)，工质泵(11)的工质出口与回热器(12)的工质入口连通，回热器(12)的工质出口与蒸发器(7)的工质进口连通；透平发电机的工质出口与回热器(12)的热源进口连通，回热器(12)的热源出口与冷凝器(10)的入口连通，冷凝器(10)的出口与工质泵(11)的进口连通。 5.根据权利要求1所述的一种分流储热式转子发动机-氨水联合动力系统，其特征在于，还包括分流阀(5)、一级储热再热器(3)、二级储热再热器(4)，X型转子发动机(1)的高温排气出气口与分流阀(5)的进气口连通，分流阀(5)的第一出气口与一级储热再热器(3)的热源进口连通，一级储热再热器(3)的热源出口与二级储热再热器(4)的热源进口连通，二级储热再热器(4)的热源出口与过热器(6)的热源进口连通，过热器(6)的热源出口与蒸发器(7)的热源进口连通，蒸发器(7)的热源出口与大气连通；分流阀(5)的第二出气口与过热器(6)的热源进口连通。 6.根据权利要求5所述的一种分流储热式转子发动机-氨水联合动力系统，其特征在于，透平发电机包括高压级透平(14)，中压级透平(15)和低压级透平(16)，过热器(6)的工质出口与高压级透平(14)的工质进口连通，高压级透平(14)的工质出口通过开关阀一(17)与中压级透平(15)的工质进口连通，中压级透平(15)的工质出口通过开关阀二(18)与低压级透平(16)的工质进口连通，低压级透平(16)的工质出口与回热器(12)的热源进口连通，回热器(12)的热源出口与冷凝器(10)的入口连通。 7.根据权利要求6所述的一种分流储热式转子发动机-氨水联合动力系统，其特征在于，处于低功率负荷工况情况下，开关阀一(17)和开关阀二(18)开启；处于高功率负载工况情况下，开关阀一(17)和开关阀二(18)关闭。 8.根据权利要求5所述的一种分流储热式转子发动机-氨水联合动力系统，其特征在于，透平发电机包括高压级透平(14)，中压级透平(15)和低压级透平(16)，过热器(6)的工质出口与高压级透平(14)的工质进口连通，高压级透平(14)的出口通过开关阀三(19)与一级储热再热器(3)的工质进口连通，一级储热再热器(3)的工质出口与中压级透平(15)的工质进口连通，中压级透平(15)的工质出口通过开关阀四(20)与二级储热再热器(4)的工质入口连通，二级储热再热器(4)的工质出口与低压级透平(16)的工质进口连通，低压级透平(16)的工质出口与回热器(12)的热源进口连通，回热器(12)的热源出口与冷凝器(10)的入口连通。 9.根据权利要求7所述的一种分流储热式转子发动机-氨水联合动力系统，其特征在于，处于低功率负荷工况情况下，开关阀三(19)和开关阀四(20)关闭；处于高功率负载工况情况下，开关阀一(17)和开关阀二(18)开启。 10.权利要求1-9中任一项所述的一种分流储热式转子发动机-氨水联合动力系统的运行方法，其特征在于，具体步骤如下： S1以氢气、空气混合气体为助燃剂，向X型转子发动机(1)中通入助燃剂，X型转子发动机(1)内燃料与助燃剂充分燃烧产生的高温排气； S2将高温排气通入蒸汽循环系统的过热器(6)、蒸发器(7)热源侧；蒸汽循环系统中，工质泵(11)将氨水混合物通入蒸发器(7)的工质侧吸收高温排气的热量得到氨水蒸汽，氨水蒸汽通入分离器(8)中得到富氨蒸汽，富氨蒸汽通入过热器(6)的工质侧吸收高温排气的热量后通入透平发电机中做功发电。