專利名稱：臨界低熵混燃循環熱動力系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及熱能與動力領域，尤其是一種臨界低熵混燃循環熱動力系統。
背景技術：
1769年，外燃機的誕生直接引發了人類的第一次工業革命，也造就了大不列顛這個日不落帝國。1883年汽油機的誕生和1897年柴油機的誕生，標志了人類由外燃時代進入內燃時代的開始。以汽油機和柴油機為代表的內燃機，構筑了現代文明的動力基礎，承載著人類無數夢想。由此可見，無論是外燃機還是內燃機，對人類文明的進程都作出了不可估量的貢獻。時至今日，一個國家的內燃和外燃發動機設計、研發及生產水平是這個國家的綜合國力的基本構成，也是這個國家的工業水平的標志。所有發達國家在內燃和外燃發動機領域里的投入都是十分驚人的。所有能夠代表世界水平的發動機研發制造企業也都隸屬于發達國家。然而，由于外燃機的熱力學循環方式和內燃機的熱力學循環方式的限制，導致了在這兩個循環系統中只有部分熱量參與作功循環而且還導致了外燃循環系統的T1值(即高溫熱源的溫度)低和內燃循環系統的T2值(即排氣溫度)高的問題，更導致了無法解決的污染問題，最終造成無論是外燃機還是內燃機都無法使熱動力系統的熱效率(輸出的功和燃料熱值之比)有本質上的大幅度提高，排放污染問題也無法從根本上解決。事實上目前利用這兩種熱力學循環方式，對化石能源以及生物質能源進行熱功轉換，不僅是對能源的巨大浪費，也是對環境巨大的破壞。由此可見，必須發明一種新的循環方式才能從本質上提高熱動力系統的熱效率和解決排放污染問題。
發明內容
本發明所謂的混燃循環熱動力系統是指燃料燃燒后的所有熱量(或近乎所有熱量)全部參與作功循環的熱動力系統。為了實現燃料燃燒后的所有熱量(或近乎所有熱量)全部參與作功循環，可以采用兩種方式，一是對燃燒室進行絕熱，二是利用原工質在燃燒室內將燃燒室壁上的熱量吸收帶回燃燒室。例如絕熱發動機，聯合循環等都屬于混燃的一種形式。本發明所謂的低熵混燃循環熱動力系統是指燃料燃燒后的所有熱量(或近乎所有熱量)全部參與作功循環，而且燃燒室的最高壓力大幅度高于傳統熱動力系統的燃燒室的最高壓力。這一系統的低溫熱源的溫度T2大幅度低于傳統內燃機的排氣溫度，高溫熱源的溫度T1大幅度高于傳統外燃循環熱動力系統的工質最高溫度，效率明顯高于傳統熱動力系統的效率。這一系統是繼外燃循環熱動力系統和內燃循環熱動力系統之后的第三代熱動力系統(或叫第三代發動機)。所謂臨界低熵混燃循環熱動力系統是指燃燒室內的溫度和壓力接近達到或超過工質的臨界溫度和臨界壓力的低熵混燃熱動力系統。在本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統中，由于原工質(即燃燒前的工質，包括氧化劑、燃料、膨脹劑和氣體液化物)的壓力和溫度以及組分是可以獨立控制的，所以燃燒室最高壓力和最高溫度是可以獨立控制的，也就是說這與傳統熱動力系統中通過氣體壓縮過程建立室內原工質壓力(所謂室內原工質壓力是指將要燃燒時的燃燒室壓力， 這一壓力應達到設計要求)的過程是完全不同的。在傳統的熱動力系統中，原工質的壓力和溫度是相互關聯的，壓力大溫度必然高，而在本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統中燃燒的最高壓力大并不意味著燃燒室的最高溫度高。為此，科學有效地調整燃燒室最高壓力和最高溫度可以制作出低溫熱源的溫度T2很低，甚至大幅度低于環境溫度的熱動力系統。當T2低到一定值時，這種熱動力系統的熱效率會超過100%，這種熱效率超過 100%的熱動力系統在本發明中定義為超低熵混燃循環熱動力系統。所述超低熵混燃循環熱動力系統并不違反能量守恒定律，其原因是一、燃料的熱值是指燃料在標準狀態下燃燒后達到標準狀態(可近視為環境狀態)時所放出的熱量。而所述超臨界低熵混燃循環熱動力系統的低溫熱源溫度T2可接近、低于或大幅度低于環境溫度(也就是近視的標準狀態下的溫度)。當所述低溫熱源溫度T2大幅度低于環境溫度時，也就相當于有更多的熱量參與作功循環，當T2低到一定程度時，這部分多出來的熱量就可以使系統輸出功的量大于燃料的熱值，也就使得熱效率大于100% ；二、所述超低熵混燃循環熱動力系統中在某些情況下存在更低溫度的低溫熱源，例如液態氧、液化燃料、液化膨脹劑(液化二氧化碳)，所謂的更低溫度的低溫熱源中的原工質在循環過程中可以吸收環境中的熱量和/或已經參與作功的排氣中的熱量，并將這些熱量帶入燃燒室參與作功循環，這就使參與作功循環的熱量大于燃料燃燒所放出的熱量，所以可以使系統對外輸出的功大于燃料燃燒所放出的熱量(即燃料的熱值)，也就使所謂的熱效率高于100%。本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統在正常工作的情況下，不從大氣中吸氣。本發明中，圖18是氣體工質的溫度T和壓力P的關系圖，O-A-H所示曲線是通過狀態參數為^SK和0. IMPa的0點的氣體工質絕熱關系曲線；B點為氣體工質的實際狀態點，E-B-D所示曲線是通過B點的絕熱關系曲線，A點和B點的壓力相同；F-G所示曲線是通過2800K和10MPa(即目前內燃機中即將開始作功的氣體工質的狀態點)的工質絕熱關系曲線。本發明中，圖18中的ρ = ^t去中的K是氣體工質絕熱指數，P是氣體工質的壓力， T是氣體工質的溫度，C是常數。本發明中，所謂的類絕熱關系包括下列三種情況1.氣體工質的狀態參數(即工質的溫度和壓力)點在所述工質絕熱關系曲線上，即氣體工質的狀態參數點在圖18中 O-A-H所示曲線上；2.氣體工質的狀態參數(即工質的溫度和壓力)點在所述工質絕熱關系曲線左側，即氣體工質的狀態參數點在圖18中O-A-H所示曲線的左側；3.氣體工質的狀態參數(即工質的溫度和壓力)點在所述工質絕熱關系曲線右側，即氣體工質的狀態參數點在圖18中O-A-H所示曲線的右側，但是氣體工質的溫度不高于由此氣體工質的壓力按絕熱關系計算所得溫度加1000K的和、加950K的和、加900K的和、加850K的和、加800K的和、加750K的和、加700K的和、加650K的和、加600K的和、加550K的和、加500K的和、加 450K的和、加400K的和、加350K的和、加300K的和、加250K的和、加200K的和、加190K 的和、加180K的和、加170K的和、加160K的和、加150K的和、加140K的和、加130K的禾口、 加120K的和、加IlOK的和、加100K的和、加90K的和、加80K的和、加70K的和、加60K的和、加50K的和、加40K的和、加30K的和或不高于加20K的和，即如圖18所示，所述氣體工質的實際狀態點為B點，A點是壓力與B點相同的絕熱關系曲線上的點，A點和B點之間的溫差應小于 1000K、900K、850K、800K、750K、700K、650K、600K、550K、500K、450K、400K、350K、 300Κ、250Κ、200Κ、190Κ、180Κ、170Κ、160Κ、150Κ、140Κ、130Κ、120Κ、110Κ、100K、90K、80K、70K、 60Κ、50Κ、40Κ、30Κ 或小于 20Κ。本發明中，所謂類絕熱關系可以是上述三種情況中的任何一種，也就是指即將開始作功的氣體工質的狀態參數(即氣體工質的溫度和壓力)點在如圖18所示的通過B點的絕熱過程曲線E-B-D的左側區域內。本發明中，所謂的即將開始作功的氣體工質是即將進入所述作功機構的氣體工質。本發明中，將即將開始作功的氣體工質的狀態參數(即氣體工質的溫度和壓力) 符合類絕熱關系的發動機系統(即熱動力系統)定義為低熵發動機。本發明中，調整進入所述連續燃燒室內的原工質的溫度、壓力和流量，調整向所述連續燃燒室導入燃料的量，調整所述連續燃燒室導出氣體工質的量，即將開始作功的氣體工質的溫度和壓力符合類絕熱關系。本發明中，所述燃料可設為乙醇或甲醇，所述膨脹劑設為水，所述燃料源和所述液體膨脹劑源設為混合式原工質儲罐，所述混合式原工質儲罐設為乙醇水溶液或甲醇水溶液儲罐。本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統，由于原工質獨立可控，可以通過電控等手段，不僅可以調節燃料，還可以調節氧化劑和膨脹劑，所以本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統具有更好的負荷響應。本發明中，所述連續燃燒室的最高壓力(燃燒后的壓力)是由燃燒前原工質的組分、總壓力、溫度以及燃燒放熱量決定的。在本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統的連續燃燒室的工質的最高壓力大于15. 5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17. 5MPa、 18MPa、18.5MPa、19MPa、19. 5MPa、20MPa、20. 5MPa、21MPa、21. 5MPa、22MPa、22. 5MPa、 23MPa、23. 5MPa、24MPa、24. 5MPa、25MPa、25. 5MPa、26MPa、26. 5MPa、27MPa、27. 5MPa、28MPa、 28. 5MPa、29MPa、29. 5MPa、30MPa、31MPa、32MPa、33MPa、34MPa、35MPa、36MPa、37MPa、38MPa、 39MPa、40MPa、41MPa、42MPa、43MPa、44MPa、45MPa、46MPa、47MPa、48MPa、49MPa 或 50MPa。為了達到連續燃燒室的設計最高壓力，實現高效、低污染和低熱負荷的目的，應對原工質的組分(調整組分，可以調整熱容量)、壓力、溫度和含氧量(影響放熱量)進行綜合控制。換言之，通過控制原工質的狀態和組分，達到控制燃燒化學反應后的連續燃燒室內的氣體狀態。 連續燃燒室內的最高溫度與連續燃燒室內的最高壓力應當匹配，如果連續燃燒室內的最高溫度過高不能與最高壓力匹配，將造成作功完了后工質的溫度過高，有害而無利。本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統的原理是通過向連續燃燒室內連續導入氧化劑和燃料或連續導入氧化劑、燃料和膨脹劑或連續導入氧化劑、燃料和氣體液化物使燃料在燃燒溫度和燃燒壓力可控的條件下于連續燃燒室內連續燃燒，形成壓力相當高、溫度適中的氣體工質或臨界態氣體工質，所形成的氣體工質或臨界態氣體工質進入作功機構后不再發生燃燒反應或壓縮直接膨脹作功，膨脹作功后的工質經所述作功機構的排氣道排出，所述作功機構對外輸出動力，所述作功機構可以是連續工作的動力透平，所述作功機構也可以是氣缸活塞作功機構；在所述作功機構設為氣缸活塞作功機構的結構中，在所述連續燃燒室和氣缸活塞作功機構之間設工質導入控制閥。本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統中的連續燃燒室的作用相當于外燃熱動力系統的鍋爐，其根本區別在于外燃熱動力系統中的鍋爐是外燃加熱，所以其工質的溫度不可能達到很高的水平，而本發明所公開的連續燃燒室是通過內燃的方式產生氣體工質或臨界態氣體工質，用內燃方式產生的氣體工質或臨界態工質的溫度和壓力均可達到 或超過目前最先進的臨界、超臨界或超超臨界外燃熱動力系統。本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統的具體技術方案如下一種臨界低熵混燃循環熱動力系統，包括作功機構、連續燃燒室、液體氧化劑源和燃料源，所述液體氧化劑源經氧化劑高壓供送系統與所述連續燃燒室連通，所述燃料源經燃料高壓供送系統與所述連續燃燒室連通，所述液體氧化劑源中的氧化劑以高壓液態的形式進入所述連續燃燒室，所述燃料源中的燃料以高壓的形式進入所述連續燃燒室，所述氧化劑高壓供送系統、所述燃料高壓供送系統和所述連續燃燒室的最低承壓能力大于15MPa， 調整所述液體氧化劑源中的液體氧化劑的純度和/或調整所述燃料源中燃料的純度和熱值使所述連續燃燒室內的燃燒溫度高于800K，并使所述連續燃燒室內的燃燒壓力大于 15MPa ；所述連續燃燒室與至少一個所述作功機構連通，所述作功機構對外輸出動力。一種臨界低熵混燃循環熱動力系統，包括作功機構、連續燃燒室、液體氧化劑源、 燃料源和液體膨脹劑源，所述液體氧化劑源經氧化劑高壓供送系統再經氧化劑吸熱熱交換器與所述連續燃燒室連通，所述燃料源經燃料高壓供送系統與所述連續燃燒室連通，所述液體氧化劑源中的氧化劑在所述氧化劑吸熱熱交換器中吸熱氣化后以高壓氣態或臨界態的形式進入所述連續燃燒室，所述燃料源中的燃料以高壓的形式進入所述連續燃燒室，所述液體膨脹劑源經膨脹劑高壓供送系統與所述連續燃燒室連通，所述液體膨脹劑源中的膨脹劑以高壓液態的形式進入所述連續燃燒室，所述氧化劑高壓供送系統、所述燃料高壓供送系統、所述膨脹劑高壓供送系統和所述連續燃燒室的最低承壓能力大于15MPa，調整所述液體氧化劑源中的液體氧化劑的純度和/或調整所述燃料源中的燃料的純度和熱值和/或調整所述液體膨脹劑源中的膨脹劑導入所述連續燃燒室的量使所述連續燃燒室內的燃燒溫度高于800K，并使所述連續燃燒室內的燃燒壓力大于15MPa ；所述連續燃燒室與至少一個所述作功機構連通，所述作功機構對外輸出動力。一種臨界低熵混燃循環熱動力系統，包括作功機構、連續燃燒室、液體氧化劑源、 燃料源和氣體液化物源，所述液體氧化劑源經氧化劑高壓供送系統直接或再經氧化劑吸熱熱交換器與所述連續燃燒室連通，所述燃料源經燃料高壓供送系統與所述連續燃燒室連通，所述液體氧化劑源中的氧化劑以高壓液態的形式或在所述氧化劑吸熱熱交換器中吸熱氣化后以高壓氣態的形式進入所述連續燃燒室，所述燃料源中的燃料以高壓的形式進入所述連續燃燒室，所述氣體液化物源經氣體液化物高壓供送系統再經氣體液化物吸熱熱交換器與所述連續燃燒室連通，所述氣體液化物源中的氣體液化物以高壓氣態的形式或臨界態的形式進入所述連續燃燒室，所述氧化劑高壓供送系統、所述燃料高壓供送系統、所述氣體液化物高壓供送系統和所述連續燃燒室的最低承壓能力大于15MPa，調整所述液體氧化劑源中的液體氧化劑的純度和/或調整所述燃料源中的燃料的純度和熱值和/或調整所述氣體液化物源中的氣體液化物導入所述連續燃燒室的量使所述連續燃燒室內的燃燒溫度高于800K，并使所述連續燃燒室內的燃燒壓力大于15MPa ；所述連續燃燒室與至少一個所述作功機構連通，所述作功機構對外輸出動力。所述臨界低熵混燃循環熱動力系統還包括液體膨脹劑源，所述液體膨脹劑源經膨脹劑高壓供送系統與所述連續燃燒室連通，所述液體膨脹劑源中的膨脹劑以高壓液態的形式進入所述連續燃燒室，所述膨脹劑高壓供送系統最低承壓能力大于15MPa。在設有所述氧化劑高壓供送系統、所述燃料高壓供送系統和所述膨脹劑高壓供送系統的結構中，調整所述氧化劑高壓供送系統、所述燃料高壓供送系統和所述膨脹劑高壓供送系統的供送量以及每個供送量之間的比例使所述液體膨脹劑源內的膨脹劑在所述連續燃燒室內處于臨界狀態；在設有所述氧化劑高壓供送系統、所述燃料高壓供送系統和所述氣體液化物高壓供送系統的結構中，調整所述氧化劑高壓供送系統、所述燃料高壓供送系統和所述氣體液化物高壓供送系統的供送量以及每個供送量之間的比例使所述氣體液化物源內的氣體液化物在所述連續燃燒室內處于臨界狀態。所述液體膨脹劑源內的膨脹劑設為水、液氮、液體二氧化碳或液氦。所述液體氧化劑源中的氧化劑設為純液氧、含氧氣體液化物、過氧化氫或過氧化氫水溶液。所述燃料源中的燃料設為氫氣、可燃碳氫化物、可燃碳氫氧化合物或可燃醇水溶液。所述液體膨脹劑源內的膨脹劑設為水，所述連續燃燒室內的燃燒溫度高于647K， 所述連續燃燒室內的燃燒壓力大于22MPa。所述連續燃燒室設為絕熱連續燃燒室。所述作功機構設為氣缸活塞作功機構，在所述連續燃燒室和所述氣缸活塞作功機構之間設工質導入控制閥，在所述連續燃燒室內產生的高溫高壓工質經所述工質導入控制閥按正時關系定量導入所述氣缸活塞作功機構內膨脹作功，膨脹作功后的工質經所述氣缸活塞作功機構的排氣門排出。所述作功機構設為氣缸活塞作功機構，所述氣缸氣缸活塞作功機構設為自絕熱式作功機構。所述臨界低熵混燃循環熱動力系統還包括開放燃燒包絡，所述開放燃燒包絡設置在所述連續燃燒室內并且與所述連續燃燒室連通，所述液體氧化劑源經氧化劑高壓供送系統與所述開放燃燒包絡連通，所述燃料源經燃料高壓供送系統與所述開放燃燒包絡連通， 在包括所述液體膨脹劑源的結構中，所述液體膨脹劑源經膨脹劑高壓供送系統與所述連續燃燒室連通，所述液體膨脹劑源內的膨脹劑被導入所述開放燃燒包絡和所述連續燃燒室之間的空間內，以形成高壓氣態膨脹劑對燃燒火焰的懸浮作用進而改善燃燒環境降低燃燒對所述連續燃燒室的連續燃燒室壁的熱負荷要求；在包括所述氣體液化物源的結構中，所述氣體液化物源經氣體液化物高壓供送系統與所述連續燃燒室連通，所述氣體液化物源內的氣體液化物被導入所述開放燃燒包絡和所述連續燃燒室之間的空間內，以形成高壓氣態氣體液化物對燃燒火焰的懸浮作用進而改善燃燒環境降低燃燒對所述連續燃燒室的連續燃燒室壁的熱負荷要求。所述臨界低熵混燃循環熱動力系統還包括流體預混室，在包括所述液體氧化劑源、所述燃料源和所述液體膨脹劑源的結構中，所述液體氧化劑源、所述燃料源和所述液體膨脹劑源中的任意兩個或共同與流體預混室連通，所述流體預混室與所述連續燃燒室連通；在包括所述液體氧化劑源、所述燃料源和所述氣體液化物源的結構中，所述液體氧化劑源、所述燃料源和所述氣體液化物源中的任意兩個或共同與流體預混室連通，所述流體預混室與所述連續燃燒室連通。在所述作功機構的排氣道上設氣液分離器。 在所述作功機構的排氣道上設氣液分離器，所述氣液分離器的液體出口設為所述液體膨脹劑源，所述氣液分離器內的液體作為所述液體膨脹劑循環使用。在所述作功機構的排氣道上設排氣冷卻器。所述作功機構設為動力透平。即將開始作功的氣體工質的溫度和壓力符合類絕熱關系。本發明所謂的活塞作功結構是指一切利用氣體工質推動活塞作功的機構，包括氣缸活塞機構和其他形式的活塞機構，如三角活塞作功結構等；所謂動力透平是指一切利用氣體工質推動葉輪、渦輪作功的機構。 所述發動機和所述熱動力系統是等同的。本發明中，所謂的臨界狀態包括臨界狀態、超臨界狀態和超超臨界狀態；所謂的超臨界狀態是指；所謂的超超臨界狀態是指本發明中的燃燒方式可以是燃料和氧化劑直接燃燒，也可以是氧化劑、燃料和膨脹劑混合式燃燒，還可以是在連續燃燒室里的膨脹劑中建立核心燃燒區，在該核心燃燒區內氧化劑和燃料直接燃燒后與膨脹劑混合，這樣可以利用膨脹劑將燃料和氧化劑直接燃燒形成的過高溫度的火焰與連續燃燒室壁隔離，從而減少連續燃燒室壁的熱負荷。本發明所謂的開放燃燒包絡是指完全開放的燃燒區域或部分開放的燃燒區域，在這個區域內主要含有氧化劑、燃料及其反應生成物，不含有或只含有少量高壓氣態膨脹劑。 所謂的部分開放的燃燒區域是指以固體(如陶瓷或其它高耐熱材料)形成的非封閉空間。 所謂完全開放的燃燒區域是指通過調整氧化劑和燃料的供給方式，使氧化劑和燃料在與高壓氣態膨脹劑混合前發生燃燒化學反應，即用高壓氣態膨脹劑將氧化劑和燃料燃燒反應時的火焰與連續燃燒室相隔離。設置開放燃燒包絡的目的是在于使燃料與氧更徹底、更容易、 更快速的發生燃燒化學反應，減少一氧化碳和碳氫化合物的排放，而且使燃燒處于高壓氣態膨脹劑包圍的狀態下進行，相當于在連續燃燒室內懸浮設置核心燃燒區，從而形成開放燃燒包絡與連續燃燒室壁的氣體隔離，進而大幅度降低了對連續燃燒室壁熱負荷的要求。在本發明中，開放燃燒包絡的設置是用高壓氣態膨脹劑包圍燃燒所形成的火焰， 避免了連續燃燒室的壁直接接觸火焰，就避免了火焰直接對連續燃燒室的壁發生傳熱，這實質上形成了一種對連續燃燒室壁的新型冷卻方式。也就是說，傳統內燃機(包括燃氣輪機)都是火焰直接接觸連續燃燒室壁再對連續燃燒室壁進行冷卻，這就不可避免的造成了大量的熱能低品質化及能量的浪費。而本發明中的這種結構是使火焰在接觸連續燃燒室壁之前即被膨脹劑冷卻，而且冷卻得到的熱量仍留在工質內，這就提高了能量的利用率，進而提高了熱動力系統的熱效率。本發明所謂的膨脹劑是指不參與燃燒化學反應起冷卻和調整作功工質摩爾數并膨脹作功的工質，可以是水蒸汽、二氧化碳、氦氣、氮氣、液態二氧化碳、液氦或液氮等。所謂的液體膨脹劑源是指提供液體膨脹劑的裝置。
本發明所謂的氧化劑是指純氧或其他成分在熱功轉換過程中不產生有害化合物的含氧氣體，如純氧、過氧化氫或過氧化氫水溶液等。所謂氧化劑源是指一切可以提供氧化劑的裝置、系統或容器，如商用氧源(即高壓儲氧罐或液化氧罐)和在熱動力系統內由現場制氧系統提供的氧(如膜分離制氧系統)等。本發明所謂的供送系統是指按照熱動力系統連續燃燒室燃燒條件的要求將原工質供送給連續燃燒室的系統，包括供送通道，如管道，也可以包括閥門和泵，還可以包括噴射器。供送系統可以連續供送，也可以間歇供送，還可以受控供送，如正時供送，可調流量供在本發明中所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統中，為了大幅度降低T2采用原工質高壓進入連續燃燒室的方式，從而實現連續燃燒室最高壓力大幅度高于傳統內燃機燃燒室的最高壓力，最終實現大幅度降低T2的目的。從熱力學上分析可知，提高燃燒室的最高壓力是降低T2提高效率的關鍵所在，為了實現這一目的，必須將原工質高壓進入燃燒室。絕熱熱動力系統是經過長期研究而沒有現實意義的熱動力系統，目前人們認為這一系統沒有提高熱動力系統效率的可能性。這些研究的結果是如果對熱動力系統的燃燒室進行絕熱，只能增加熱動力系統排氣的溫度并沒有多少潛力可以增加熱動力系統的效率。本發明人詳細分析了這一結論和其原因，得出如下結論一、至今為止，人們所研究的絕熱發動機的燃燒室均是處于傳統燃燒室的壓力范圍，絕熱只增加了燃燒室的溫度，沒有增加燃燒室的壓力，也沒有給出增加燃燒室壓力的方案，所以絕熱的結果是溫度增加而由于壓力不夠高造成膨脹不足(因作功完了時的壓力基本等于或高于環境壓力)，最終結果是排氣溫度高，效率并沒有提高。二、人們有個傳統思想，絕熱就等于高溫，所以傳統絕熱發動機的燃燒室溫度都很高，高溫給絕熱發動機帶來許多麻煩，例如要更換燃燒室的材料等等， 導致發動機成本高，可靠性低。三、幾乎所有至今為止的絕熱發動機的研究都是集中于如何解決燃燒室的材料、潤滑劑等方面，但沒有關于如何增加燃燒室最高壓力的研究。正是因為上述三點，才使得傳統絕熱發動機沒有能夠提高效率。在本發明的方案中，原工質以高壓氣態形式進入燃燒室，而且進入燃燒室的壓力的大小是可以根據設計要求進行調整的，如果把燃燒室設為絕熱，由于其內的壓力可以達到很高的水平，這樣就可以形成很大的膨脹比， 所以即便是燃燒室絕熱，排氣溫度仍然可以達到很低的水平，這就必然使熱效率有很大的提高。不僅如此，在本發明的熱動力系統中的某些方案內設有膨脹劑，可以調節膨脹劑的量控制絕熱燃燒室的溫度，可以使絕熱燃燒室的溫度接近傳統燃燒室的溫度。在本發明所公開的系統中，可使用目前技術成熟的絕熱燃燒室的材料制造絕熱燃燒室。本發明中的所述膨脹劑可以在所述臨界低熵混燃循環熱動力系統中循環使用。在循環使用膨脹劑的結構中，可以將膨脹劑壓縮后進入連續燃燒室。本發明所謂的作功機構是指一切可以將高溫高壓工質的能量轉化為機械功向外輸出的裝置，如活塞曲柄機構、透平和噴管等。本發明所謂的連續燃燒室是指一切可以在其內部發生連續燃燒(劇烈放熱化學反應)的容器。本發明所謂的燃料是指一切化學燃燒意義上能和氧發生劇烈的氧化還原反應的物質，可以是氣體、液體或固體，在這里主要包括汽油、柴油、天然氣、氫氣和煤氣及流化燃料、液化燃料或粉末狀的固體燃料等。所謂的液化燃料是指被液化的在常溫常壓狀態下為氣態的燃料。本發明所公開的臨界低熵混燃熱動力系統，可使用碳氫化合物或碳氫氧化合物作燃料，例如乙醇或乙醇水溶液，使用乙醇水溶液來代替原來的燃料和膨脹劑，不但可以防凍，還可以只用一個乙醇水溶液儲罐來代替原來的燃料儲罐和膨脹劑儲罐，并且通過調整乙醇水溶液的濃度來改變燃料和膨脹劑所需要的比例。在必要的時候，可以用乙醇、水和碳氫化合物的混合溶液來代替本發明中的燃料和膨脹劑，調 節其濃度以滿足本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統的要求。本發明所公開的臨界低熵混燃熱動力系統中，可以用過氧化氫水溶液代替氧化劑和膨脹劑，通過調整過氧化氫水溶液的濃度實現調整氧化劑和膨脹劑的比例，而且可以用一個過氧化氫水溶液儲罐代替氧化劑儲罐和膨脹劑儲罐。本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統可以制造出排氣溫度接近于環境溫度、低于環境溫度或大幅度低于環境溫度的熱動力系統。在所述作功機構設為氣缸活塞作功機構的結構中，如果排氣溫度低到一定程度，就可以實現熱動力系統的自絕熱。所謂自絕熱是指高溫高壓工質的熱量在燃燒爆炸作功開始時會傳給氣缸壁、活塞頂及氣缸蓋， 而在作功的過程中，由于工質的溫度已經很低，會將作功開始時傳給氣缸壁、活塞頂及氣缸蓋的熱量重新吸收回工質內，減少熱量的損失，實現相當于“絕熱”的功能，在自絕熱的系統中，與工質接觸的所有承壓壁(氣缸壁、活塞頂及氣缸蓋)的外部可以進行絕熱對外并不發生熱量傳遞，也可以根據承壓壁的溫度要求對外發生少量熱量傳遞以降低承壓壁的溫度； 在自絕熱系統中，在所述與工質接觸的承壓壁內或外側可以設液體通道或液體腔，在此液體通道或液體腔內充入液體以保證所述與工質接觸的承壓壁的受熱均勻性并利用液體的蓄熱性優化缸內氣體溫度的變化，在液體通道或液體腔的外側可以設絕熱層，以減少對環境的傳熱。本發明中尤其是在設有開放燃燒包絡的結構中，作功工質溫度可以達到數千度甚至更高，作功工質的壓力可以達到數百個大氣壓甚至更高。本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統作功工質的溫度和壓力可以控制到當作功膨脹到所設定膨脹壓力時，其工質溫度降至相當低的水平，例如接近環境溫度、低于環境溫度或大幅度低于環境溫度。本發明的有益效果如下本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統實現了高效、節能、低排放，是優于外燃循環熱動力系統和內燃循環熱動力系統的新一代熱動力系統。
圖1是本發明實施例1的結構示意圖；圖2是本發明實施例2、5和實施例7的結構示意圖；圖3是本發明實施例3和實施例6的結構示意圖；圖4是本發明實施例4的結構示意圖；圖5是本發明實施例8的結構示意圖；圖6是本發明實施例9的結構示意圖；圖7是本發明實施例10的結構示意圖；圖8、9和10是本發明實施例11的結構示意圖11、12和圖13是本發明實施例12的結構示意圖；圖14和圖15是本發明實施例13的結構示意圖；圖16是本發明實施例14的結構示意圖；圖17是本發明實施例15的結構示意圖；圖18為氣體工質的溫度T和壓力P的關系圖。
具體實施例方式實施例1如圖1所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例1的區別在于包括作功機構1、連續燃燒室2、液體氧化劑源3和燃料源4，所述液體氧化劑源3經氧化劑高壓供送系統301與所述連續燃燒室2連通，所述燃料源4經燃料高壓供送系統401與所述連續燃燒室2連通，所述液體氧化劑源3中的氧化劑以高壓液態的形式進入所述連續燃燒室2，所述燃料源4中的燃料以高壓的形式進入所述連續燃燒室2，所述氧化劑高壓供送系統301、所述燃料高壓供送系統401和所述連續燃燒室2的最低承壓能力大于15MPa，調整所述液體氧化劑源3中的液體氧化劑的純度和/或調整所述燃料源4中燃料的純度和熱值使所述連續燃燒室2內的燃燒溫度高于800K，并使所述連續燃燒室2內的燃燒壓力大于15MPa ；所述連續燃燒室2與至少一個所述作功機構1連通，所述作功機構1對外輸出動力，即將開始作功的氣體工質的溫度和壓力符合類絕熱關系。所述液體氧化劑源3中的氧化劑設為純液氧、 含氧氣體液化物、過氧化氫或過氧化氫水溶液。實施例2如圖2所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，包括作功機構1、連續燃燒室2、液體氧化劑源3、燃料源4和液體膨脹劑源5，所述液體氧化劑源3經氧化劑高壓供送系統301再經氧化劑吸熱熱交換器402與所述連續燃燒室2連通，所述燃料源4經燃料高壓供送系統 401與所述連續燃燒室2連通，所述液體氧化劑源3中的氧化劑在所述氧化劑吸熱熱交換器402中吸熱氣化后以高壓氣態或臨界態的形式進入所述連續燃燒室2，所述燃料源4中的燃料以高壓的形式進入所述連續燃燒室2，所述液體膨脹劑源5經膨脹劑高壓供送系統501 與所述連續燃燒室2連通，所述液體膨脹劑源5中的膨脹劑以高壓液態的形式進入所述連續燃燒室2，所述氧化劑高壓供送系統301、所述燃料高壓供送系統401、所述膨脹劑高壓供送系統501和所述連續燃燒室2的最低承壓能力大于15MPa，調整所述液體氧化劑源3中的液體氧化劑的純度和/或調整所述燃料源4中的燃料的純度和熱值和/或調整所述液體膨脹劑源5中的膨脹劑導入所述連續燃燒室2的量使所述連續燃燒室2內的燃燒溫度高于 800K,并使所述連續燃燒室2內的燃燒壓力大于15MPa ；所述連續燃燒室2與至少一個所述作功機構1連通，所述作功機構1對外輸出動力，即將開始作功的氣體工質的溫度和壓力符合類絕熱關系。所述液體膨脹劑源5內的膨 脹劑設為水、液氮、液體二氧化碳或液氦。實施例3如圖3所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，包括作功機構1、連續燃燒室2、液體氧化劑源3、燃料源4和氣體液化物源6，所述液體氧化劑源3經氧化劑高壓供送系統301直接或再經氧化劑吸熱熱交換器402與所述連續燃燒室2連通，所述燃料源4經燃料高壓供送系統401與所述連續燃燒室2連通，所述液體氧化劑源3中的氧化劑以高壓液態的形式或在所述氧化劑吸熱熱交換器402中吸熱氣化后以高壓氣態的形式進入所述連續燃燒室 2，所述燃料源4中的燃料以高壓的形式進入所述連續燃燒室2，所述氣體液化物源6經氣體液化物高壓供送系統601再經氣體液化物吸熱熱交換器602與所述連續燃燒室2連通，所述氣體液化物源6中的氣體液化物以高壓氣態的形式或臨界態的形式進入所述連續燃燒室2，所述氧化劑高壓供送系統301、所述燃料高壓供送系統401、所述氣體液化物高壓供送系統601和所述連續燃燒室2的最低承壓能力大于15MPa，調整所述液體氧化劑源3中的液體氧化劑的純度和/或調整所述燃料源4中的燃料的純度和熱值和/或調整所述氣體液化物源6中的氣體液化物導入所述連續燃燒室2的量使所述連續燃燒室2內的燃燒溫度高于 800K,并使所述連續燃燒室2內的燃燒壓力大于15MPa ；所述連續燃燒室2與至少一個所述作功機構1連通，所述作功機構1對外輸出動力即將開始作功的氣體工質的溫度和壓力符合類絕熱關系。所述燃料源4中的燃料設為氫氣、可燃碳氫化物、可燃碳氫氧化合物或可燃醇水溶液實施例4如圖4所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例3的區別在于所述液體氧化劑源3經氧化劑高壓供送系統301再經氧化劑吸熱熱交換器402與所述連續燃燒室2連通，所述液體氧化劑源3中的氧化劑在所述氧化劑吸熱熱交換器402中吸熱氣化后以高壓氣態或臨界態的形式進入所述連續燃燒室2。實施例5如圖2所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例2的區別在于在設有所述氧化劑高壓供送系統301、所述燃料高壓供送系統401和所述膨脹劑高壓供送系統501的結構中，調整所述氧化劑高壓供送系統301、所述燃料高壓供送系統401和所述膨脹劑高壓供送系統501的供送量以及每個供送量之間的比例使所述液體膨脹劑源5內的膨脹劑在所述連續燃燒室2內處于臨界狀態。實施例6如圖3所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例3的區別在于在設有所述氧化劑高壓供送系統301、所述燃料高壓供送系統401和所述氣體液化物高壓供送系統601 的結構中，調整所述氧化劑高壓供送系統301、所述燃料高壓供送系統401和所述氣體液化物高壓供送系統601的供送量以及每個供送量之間的比例使所述氣體液化物源6內的氣體液化物在所述連續燃燒室2內處于臨界狀態。實施例7如圖2所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例2的區別在于所述液體膨脹劑源5內的膨脹劑設為水，所述連續燃燒室2內的燃燒溫度高于647K，所述連續燃燒室2 內的燃燒壓力大于22MPa。實施例8如圖5所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例1的區別在于所述連續燃燒室2設為絕熱連續燃燒室，所述絕熱連續燃燒室與三個所述作功機構1連通，所述作功機構1對外輸出動力。實施例9如圖6所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例1的區別在于所述臨界低熵混燃循環熱動力系統還包括液 體膨脹劑源5，所述液體膨脹劑源5經膨脹劑高壓供送系統501與所述連續燃燒室2連通，所述液體膨脹劑源5中的膨脹劑以高壓液態的形式進入所述連續燃燒室2，所述膨脹劑高壓供送系統501最低承壓能力大于15MPa。所述連續燃燒室2設為絕熱連續燃燒室，所述絕熱連續燃燒室與三個所述作功機構1連通，所述作功機構 1對外輸出動力。實施例10如圖7所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例1的區別在于所述作功機構1設為氣缸活塞作功機構111，在所述連續燃燒室2和所述氣缸活塞作功機構111之間設工質導入控制閥112，在所述連續燃燒室2內產生的高溫高壓工質經所述工質導入控制閥112按正時關系定量導入所述氣缸活塞作功機構111內膨脹作功，膨脹作功后的工質經所述氣缸活塞作功機構111的排氣門113排出。實施例11如圖8、9和圖10所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例2的區別在于 在所述作功機構1的排氣道11上設氣液分離器1100，所述氣液分離器1100的液體出口設為所述液體膨脹劑源5，所述氣液分離器1100內的液體作為所述液體膨脹劑循環使用。其中，圖8中所述作功機構1設為氣缸活塞作功機構111，所述氣缸氣缸活塞作功機構111設為自絕熱式作功機構101 ；圖9中所述作功機構1設為氣缸活塞作功機構111，所述連續燃燒室2與兩個所述氣缸活塞作功機構111連通；圖10中在所述作功機構1的排氣道11上設排氣冷卻器110。實施例12如圖11、12和圖13所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例2和實施例3 的區別在于所述臨界低熵混燃循環熱動力系統還包括開放燃燒包絡2001，所述開放燃燒包絡2001設置在所述連續燃燒室2內并且與所述連續燃燒室2連通，所述液體氧化劑源3 經氧化劑高壓供送系統301與所述開放燃燒包絡2001連通，所述燃料源4經燃料高壓供送系統401與所述開放燃燒包絡2001連通，在包括所述液體膨脹劑源5的結構中，所述液體膨脹劑源5經膨脹劑高壓供送系統501與所述連續燃燒室2連通，所述液體膨脹劑源5內的膨脹劑被導入所述開放燃燒包絡2001和所述連續燃燒室2之間的空間內，以形成高壓氣態膨脹劑對燃燒火焰的懸浮作用進而改善燃燒環境降低燃燒對所述連續燃燒室2的連續燃燒室壁22的熱負荷要求；在包括所述氣體液化物源6的結構中，所述氣體液化物源6經氣體液化物高壓供送系統601與所述連續燃燒室2連通，所述氣體液化物源6內的氣體液化物被導入所述開放燃燒包絡2001和所述連續燃燒室2之間的空間內，以形成高壓氣態氣體液化物對燃燒火焰的懸浮作用進而改善燃燒環境降低燃燒對所述連續燃燒室2的連續燃燒室壁22的熱負荷要求。實施例13如圖14和圖15所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例2和實施例3的區別在于所述臨界低熵混燃循環熱動力系統還包括流體預混室400，在包括所述液體氧化劑源3、所述燃料源4和所述液體膨脹劑源5的結構中，所述液體氧化劑源3、所述燃料源 4和所述液體膨脹劑源5中的任意兩個或共同與流體預混室400連通，所述流體預混室400 與所述連續燃燒室2連通(如圖14所示)；在包括所述液體氧化劑源3、所述燃料源4和所述氣體液化物源6的結構中，所述液體氧化劑源3、所述燃料源4和所述氣體液化物源6中的任意兩個或共同與流體預混室400連通，所述流體預混室400與所述連續燃燒室2連通 (如圖15所示)。實施例14如圖16所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例1的區別在于所述作功機構1設為動力透平12。實施例15如圖17所示臨界低熵混燃循環熱動力系統，其與實施例2的區別在于所述作功機構1設為動力透平12，在所述作功機構1的排氣道11上設氣液分離器1100，所述氣液分離器1100的液體出口設為所述液體膨脹劑源5，所述氣液分離器1100內的液體作為所述液體膨 脹劑循環使用。顯然，本發明不限于以上實施例，根據本領域的公知技術和本發明所公開的技術方案，可以推導出或聯想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應認為是本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種臨界低熵混燃循環熱動力系統，包括作功機構(1)、連續燃燒室O)、液體氧化劑源C3)和燃料源G)，其特征在于所述液體氧化劑源C3)經氧化劑高壓供送系統(301) 與所述連續燃燒室( 連通，所述燃料源(4)經燃料高壓供送系統G01)與所述連續燃燒室( 連通，所述液體氧化劑源(3)中的氧化劑以高壓液態的形式進入所述連續燃燒室 O)，所述燃料源中的燃料以高壓的形式進入所述連續燃燒室O)，所述氧化劑高壓供送系統(301)、所述燃料高壓供送系統(401)和所述連續燃燒室O)的最低承壓能力大于 15MPa，調整所述液體氧化劑源C3)中的液體氧化劑的純度和/或調整所述燃料源(4)中燃料的純度和熱值使所述連續燃燒室O)內的燃燒溫度高于800K，并使所述連續燃燒室(2) 內的燃燒壓力大于15MPa ；所述連續燃燒室(2)與至少一個所述作功機構⑴連通，所述作功機構(1)對外輸出動力。
2.一種臨界低熵混燃循環熱動力系統，包括作功機構(1)、連續燃燒室O)、液體氧化劑源( 、燃料源(4)和液體膨脹劑源(5)，其特征在于所述液體氧化劑源( 經氧化劑高壓供送系統(301)再經氧化劑吸熱熱交換器(40 與所述連續燃燒室( 連通，所述燃料源(4)經燃料高壓供送系統G01)與所述連續燃燒室( 連通，所述液體氧化劑源(3)中的氧化劑在所述氧化劑吸熱熱交換器G02)中吸熱氣化后以高壓氣態或臨界態的形式進入所述連續燃燒室O)，所述燃料源中的燃料以高壓的形式進入所述連續燃燒室0)， 所述液體膨脹劑源( 經膨脹劑高壓供送系統(501)與所述連續燃燒室( 連通，所述液體膨脹劑源(5)中的膨脹劑以高壓液態的形式進入所述連續燃燒室O)，所述氧化劑高壓供送系統(301)、所述燃料高壓供送系統001)、所述膨脹劑高壓供送系統(501)和所述連續燃燒室( 的最低承壓能力大于15MPa，調整所述液體氧化劑源C3)中的液體氧化劑的純度和/或調整所述燃料源(4)中的燃料的純度和熱值和/或調整所述液體膨脹劑源(5)中的膨脹劑導入所述連續燃燒室O)的量使所述連續燃燒室O)內的燃燒溫度高于800K，并使所述連續燃燒室O)內的燃燒壓力大于15MPa ；所述連續燃燒室(2)與至少一個所述作功機構(1)連通，所述作功機構(1)對外輸出動力。
3 一種臨界低熵混燃循環熱動力系統，包括作功機構(1)、連續燃燒室O)、液體氧化劑源( 、燃料源(4)和氣體液化物源(6)，其特征在于所述液體氧化劑源( 經氧化劑高壓供送系統(301直接或再經氧化劑吸熱熱交換器40 與所述連續燃燒室( 連通，所述燃料源(4)經燃料高壓供送系統GOl與所述連續燃燒室( 連通，所述液體氧化劑源(3) 中的氧化劑以高壓液態的形式或在所述氧化劑吸熱熱交換器G02中吸熱氣化后以高壓氣態的形式進入所述連續燃燒室O)，所述燃料源中的燃料以高壓的形式進入所述連續燃燒室O)，所述氣體液化物源(6)經氣體液化物高壓供送系統(601再經氣體液化物吸熱熱交換器60 與所述連續燃燒室( 連通，所述氣體液化物源(6)中的氣體液化物以高壓氣態的形式或臨界態的形式進入所述連續燃燒室O)，所述氧化劑高壓供送系統(301)、所述燃料高壓供送系統(401、所述氣體液化物高壓供送系統(601)和所述連續燃燒室O)的最低承壓能力大于15MPa，調整所述液體氧化劑源(3)中的液體氧化劑的純度和/或調整所述燃料源(4)中的燃料的純度和熱值和/或調整所述氣體液化物源(6)中的氣體液化物導入所述連續燃燒室O)的量使所述連續燃燒室O)內的燃燒溫度高于800K，并使所述連續燃燒室O)內的燃燒壓力大于15MPa ；所述連續燃燒室(2)與至少一個所述作功機構(1) 連通，所述作功機構(1)對外輸出動力。
4.如權利要求1所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于所述臨界低熵混燃循環熱動力系統還包括液體膨脹劑源(5)，所述液體膨脹劑源( 經膨脹劑高壓供送系統 (501與所述連續燃燒室( 連通，所述液體膨脹劑源(5)中的膨脹劑以高壓液態的形式進入所述連續燃燒室O)，所述膨脹劑高壓供送系統(501)最低承壓能力大于15MPa。
5.如權利要求2、3或4所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于在設有所述氧化劑高壓供送系統(301、所述燃料高壓供送系統(401)和所述膨脹劑高壓供送系統(501 的結構中，調整所述氧化劑高壓供送系統(301)、所述燃料高壓供送系統(401)和所述膨脹劑高壓供送系統(501)的供送量以及每個供送量之間的比例使所述液體膨脹劑源(5)內的膨脹劑在所述連續燃燒室O)內處于臨界狀態；在設有所述氧化劑高壓供送系統(301)、所述燃料高壓供送系統(401)和所述氣體液化物高壓供送系統(601)的結構中，調整所述氧化劑高壓供送系統(301)、所述燃料高壓供送系統(401)和所述氣體液化物高壓供送系統 (601)的供送量以及每個供送量之間的比例使所述氣體液化物源(6)內的氣體液化物在所述連續燃燒室O)內處于臨界狀態。
6.如權利要求2或4所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于所述液體膨脹劑源(5)內的膨脹劑設為水、液氮、液體二氧化碳或液氦。
7.如權利要求1、2或3所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于所述液體氧化劑源(3)中的氧化劑設為純液氧、含氧氣體液化物、過氧化氫或過氧化氫水溶液。
8.如權利要求1、2或3所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于所述燃料源 (4)中的燃料設為氫氣、可燃碳氫化物、可燃碳氫氧化合物或可燃醇水溶液。
9.如權利要求2或4所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于所述液體膨脹劑源( 內的膨脹劑設為水，所述連續燃燒室( 內的燃燒溫度高于647K，所述連續燃燒室 ⑵內的燃燒壓力大于22MPa。
10.如權利要求1、2或3所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于所述連續燃燒室( 設為絕熱連續燃燒室。
11.如權利要求1、2或3所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于所述作功機構(1)設為氣缸活塞作功機構(111)，在所述連續燃燒室(2)和所述氣缸活塞作功機構 (111)之間設工質導入控制閥(112)，在所述連續燃燒室O)內產生的高溫高壓工質經所述工質導入控制閥(112)按正時關系定量導入所述氣缸活塞作功機構(111)內膨脹作功，膨脹作功后的工質經所述氣缸活塞作功機構(111)的排氣門(113)排出。
12.如權利要求1、2或3所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于所述作功機構(1)設為氣缸活塞作功機構(111)，所述氣缸氣缸活塞作功機構(111)設為自絕熱式作功機構(101)。
13.如權利要求2、3或4所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于所述臨界低熵混燃循環熱動力系統還包括開放燃燒包絡(2001)，所述開放燃燒包絡Q001)設置在所述連續燃燒室O)內并且與所述連續燃燒室( 連通，所述液體氧化劑源( 經氧化劑高壓供送系統(301)與所述開放燃燒包絡O001)連通，所述燃料源(4)經燃料高壓供送系統 (401)與所述開放燃燒包絡O001)連通，在包括所述液體膨脹劑源(5)的結構中，所述液體膨脹劑源( 經膨脹劑高壓供送系統(501)與所述連續燃燒室( 連通，所述液體膨脹劑源(5)內的膨脹劑被導入所述開放燃燒包絡O001)和所述連續燃燒室( 之間的空間內，以形成高壓氣態膨脹劑對燃燒火焰的懸浮作用進而改善燃燒環境降低燃燒對所述連續燃燒室O)的連續燃燒室壁02)的熱負荷要求；在包括所述氣體液化物源(6)的結構中， 所述氣體液化物源(6)經氣體液化物高壓供送系統(601)與所述連續燃燒室( 連通，所述氣體液化物源(6)內的氣體液化物被導入所述開放燃燒包絡O001)和所述連續燃燒室 (2)之間的空間內，以形成高壓氣態氣體液化物對燃燒火焰的懸浮作用進而改善燃燒環境降低燃燒對所述連續燃燒室O)的連續燃燒室壁0 的熱負荷要求。
14.如權利要求2、3或4所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于所述臨界低熵混燃循環熱動力系統還包括流體預混室G00)，在包括所述液體氧化劑源(3)、所述燃料源(4)和所述液體膨脹劑源(5)的結構中，所述液體氧化劑源(3)、所述燃料源(4)和所述液體膨脹劑源(5)中的任意兩個或共同與流體預混室(400)連通，所述流體預混室(400) 與所述連續燃燒室( 連通；在包括所述液體氧化劑源(3)、所述燃料源(4)和所述氣體液化物源(6)的結構中，所述液體氧化劑源(3)、所述燃料源(4)和所述氣體液化物源(6)中的任意兩個或共同與流體預混室(400)連通，所述流體預混室(400)與所述連續燃燒室(2) 連通。
15.如權利要求1、2或3所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于在所述作功機構(1)的排氣道(11)上設氣液分離器(1100)。
16.如權利要求2或4所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于在所述作功機構(1)的排氣道(11)上設氣液分離器(1100)，所述氣液分離器(1100)的液體出口設為所述液體膨脹劑源(5)，所述氣液分離器(1100)內的液體作為所述液體膨脹劑循環使用。
17.如權利要求1、2或3所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于在所述作功機構(1)的排氣道(11)上設排氣冷卻器(110)。
18.如權利要求1、2或3所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于所述作功機構(1)設為動力透平(12)。
19.如權利要求1、2、3或4或所述臨界低熵混燃循環熱動力系統，其特征在于即將開始作功的氣體工質的溫度和壓力符合類絕熱關系。
全文摘要
本發明公開了一種臨界低熵混燃循環熱動力系統，包括作功機構、連續燃燒室、液體氧化劑源和燃料源，液體氧化劑源經氧化劑高壓供送系統與連續燃燒室連通，燃料源經燃料高壓供送系統與連續燃燒室連通，液體氧化劑源中的氧化劑以高壓液態的形式進入連續燃燒室，燃料源中的燃料以高壓的形式進入連續燃燒室，氧化劑高壓供送系統、燃料高壓供送系統和連續燃燒室的最低承壓能力大于15MPa；連續燃燒室與至少一個作功機構連通，作功機構對外輸出動力。本發明所公開的臨界低熵混燃循環熱動力系統實現了高效、節能、低排放，是優于外燃循環熱動力系統和內燃循環熱動力系統的新一代熱動力系統。
文檔編號F02B23/00GK102312725SQ20111010185
公開日2012年1月11日 申請日期2011年4月22日 優先權日2010年5月14日
發明者靳北彪 申請人:靳北彪