液氮液氧發(fā)動機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱能與動力領(lǐng)域，尤其涉及一種液氮液氧發(fā)動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]空分是一個龐大的工業(yè)體系，在這個工業(yè)體系中，最大量的產(chǎn)品液氧和液氮，而現(xiàn)有工業(yè)中液氮量高度過剩。如果能夠發(fā)明一種可高效利用液氮的發(fā)動機(jī)，不僅可以節(jié)能環(huán)保，還可以促進(jìn)空分工業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下:
[0004]方案1:一種液氮液氧發(fā)動機(jī)，包括:液氧源、液氮源、燃料源、燃燒室、膨脹做功機(jī)構(gòu)，其中，所述液氧源、液氮源和燃料源分別與所述燃燒室連通，所述燃燒室的工質(zhì)出口與所述膨脹做功機(jī)構(gòu)的工質(zhì)入口連通。
[0005]方案2:在方案I的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述液氮液氧發(fā)動機(jī)還包括至少一個回?zé)崞?；所述至少一個回?zé)崞鞯谋患訜崃黧w通道的入口與所述液氧源的出口和/或所述液氮源的出口相連通，所述至少一個回?zé)崞鞯谋患訜崃黧w通道的出口與所述燃燒室連通，所述膨脹做功機(jī)構(gòu)的工質(zhì)出口與所述至少一個回?zé)崞鞯募訜崃黧w通道的入口連通。
[0006]方案3:在方案I或2的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述液氮液氧發(fā)動機(jī)還包括核心燃燒室，所述核心燃燒室位于所述燃燒室的中心，所述液氧源和所述燃料源與所述核心燃燒室連通；所述液氮源與所述燃燒室和所述核心燃燒室之間的區(qū)域連通。
[0007]方案4:在方案I至3中任一方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述膨脹做功機(jī)構(gòu)為透平、多級變界流體機(jī)構(gòu)、活塞式做功機(jī)構(gòu)或者羅茨馬達(dá)。
[0008]方案5:在方案I至4中任一方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述燃燒室內(nèi)的工質(zhì)壓力在2MPa 至 20MPa 之間。
[0009]方案6:在方案I至5中任一方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述燃燒室的工質(zhì)出口的溫度在500K至3000K之間。
[0010]本發(fā)明人根據(jù)熱力學(xué)的基本原理以及對宇宙現(xiàn)象的觀察認(rèn)為:在沒有外部因素影響的前提下，熱不可能百分之百的轉(zhuǎn)換成其它任何形式的能量或物質(zhì)。傳統(tǒng)熱力學(xué)第二定律中只闡述了在沒有外部因素影響的前提下，熱不能百分之百的轉(zhuǎn)換成功，這一定律是正確的，但又是片面的?？梢杂猛ㄋ椎恼Z言將熱定義為能量的最低形式，或者簡稱為這是宇宙的垃圾。經(jīng)分析，本發(fā)明人還認(rèn)為:任何生物(動物、植物、微生物、病毒和細(xì)菌)的生長過程都是放熱的。經(jīng)分析，本發(fā)明人還認(rèn)為:任何一個過程或任何一個循環(huán)(不局限于熱力學(xué)過程，例如化學(xué)反應(yīng)過程、生物化學(xué)反應(yīng)過程、光化學(xué)反應(yīng)過程、生物生長過程、植物生長過程都包括在內(nèi))其最大做功能力守恒，本發(fā)明人認(rèn)為沒有光合作用的植物生長過程是不能提高其做功能力的，也就是說，豆芽的做功能力是不可能高于豆子的做功能力加上其吸收的養(yǎng)分的做功能力之和；之所以一棵樹木的做功能力要大于樹苗的做功能力，是因?yàn)殛柟庖怨夂献饔玫男问絽⑴c了由樹苗到樹木的生長過程。
[0011]本發(fā)明人認(rèn)為:熱機(jī)工作的基本邏輯是收斂-受熱-發(fā)散。所謂收斂是工質(zhì)的密度的增加過程，例如冷凝、壓縮均屬收斂過程，在同樣的壓力下，溫度低的工質(zhì)收斂程度大；所謂受熱就是工質(zhì)的吸熱過程；所謂發(fā)散是指工質(zhì)的密度降低的過程，例如膨脹或噴射。任何一個發(fā)散過程都會形成做功能力的降低，例如，氣態(tài)的空氣的做功能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于液態(tài)空氣的做功能力；甲醇加水加中等溫度的熱生成一氧化碳和氫氣，雖然所生成的一氧化碳和氫氣的燃燒熱大于甲醇的燃燒熱20%左右，但其做功能力大于甲醇的做功能力的比例則微乎其微，其原因在于這一過程雖然吸了 20%左右的熱，但是生成物一氧化碳和氫氣的發(fā)散程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲醇。因此，利用溫度不高的熱參加化學(xué)反應(yīng)是沒有辦法有效提高生成物的做功能力的。
[0012]本發(fā)明人認(rèn)為:距離增加是熵增加的過程，冷熱源之間的距離也影響效率，距離小效率高，距離大效率低。
[0013]本發(fā)明中，應(yīng)根據(jù)熱能與動力領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)置必要的部件、單元或系統(tǒng)等。
[0014]本發(fā)明中，所謂“多級”是指兩級以上。
[0015]本發(fā)明中，某個數(shù)值A(chǔ)以上和某個數(shù)值A(chǔ)以下均包括:本數(shù)A。
[0016]本發(fā)明中，所謂的“變界流體機(jī)構(gòu)”是指一切流體進(jìn)入?yún)^(qū)內(nèi)的運(yùn)動件的表面和流體流出區(qū)內(nèi)的運(yùn)動件的表面不同的容積型流體機(jī)構(gòu)，也就是說，所謂的“變界流體機(jī)構(gòu)”是由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動件形成容積變化的一切容積型流體機(jī)構(gòu)，例如，滑片泵、滑片式機(jī)構(gòu)(例如，滑片式膨脹機(jī))、偏心轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)(例如，偏心轉(zhuǎn)子膨脹機(jī))、液環(huán)式機(jī)構(gòu)(例如，液環(huán)式膨脹機(jī))、羅茨式機(jī)構(gòu)(例如，羅茨式膨脹機(jī))、螺桿式機(jī)構(gòu)(例如，螺桿式膨脹機(jī))、旋轉(zhuǎn)活塞式機(jī)構(gòu)(例如，旋轉(zhuǎn)活塞式膨脹機(jī))、滾動活塞式機(jī)構(gòu)(例如，滾動活塞式膨脹機(jī))、擺動轉(zhuǎn)子式機(jī)構(gòu)(例如，擺動轉(zhuǎn)子式膨脹機(jī))、單工作腔滑片式機(jī)構(gòu)(例如，單工作腔滑片式膨脹機(jī))、雙工作腔滑片式機(jī)構(gòu)(例如，雙工作腔滑片式膨脹機(jī))、貫穿滑片式機(jī)構(gòu)(例如，貫穿滑片式膨脹機(jī))、齒輪流體機(jī)構(gòu)(例如，齒輪膨脹機(jī))和轉(zhuǎn)缸滾動活塞機(jī)構(gòu)(例如，轉(zhuǎn)缸滾動活塞膨脹機(jī))等。所述變界機(jī)構(gòu)可選擇性地選擇包括氣缸、隔離體和缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)體，且由所述氣缸、所述隔離體和所述缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)體三者相互配合形成容積變化的機(jī)構(gòu)。
[0017]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明通過引入燃燒室的液氧和燃料燃燒后產(chǎn)生的工質(zhì)與氮?dú)饣旌虾髮ν庾龉?，不僅能夠使本發(fā)明具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，而且極大程度地提高了發(fā)動機(jī)的做功能力。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]一種液氮液氧發(fā)動機(jī)，如圖1所示，包括:液氧源1、液氮源2、燃料源3、燃燒室4和膨脹做功機(jī)構(gòu)5，所述液氧源1、液氮源2和燃料源3分別與所述燃燒室4連通，所述燃燒室4的工質(zhì)出口與所述膨脹做功機(jī)構(gòu)5的工質(zhì)入口連通。
[0020]實(shí)施例2
[0021]一種液氮液氧發(fā)動機(jī)，如圖2所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述液氮液氧發(fā)動機(jī)還包括一個回?zé)崞? ;所述回?zé)崞?的被加熱流體通道的入口與所述液氧源I的出口相連通，所述回?zé)崞?的被加熱流體通道的出口與所述燃燒室4連通，所述膨脹做功機(jī)構(gòu)5的工質(zhì)出口與所述回?zé)崞?的加熱流體通道的入口連通。
[0022]實(shí)施例3
[0023]一種液氮液氧發(fā)動機(jī)，如圖3所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述液氮液氧發(fā)動機(jī)還包括一個回?zé)崞? ;所述回?zé)崞?的被加熱流體通道的入口與所述液氮源2的出口相連通，所述回?zé)崞?的被加熱流體通道的出口與所述燃燒室4連通，所述膨脹做功機(jī)構(gòu)5的工質(zhì)出口與所述回?zé)崞?的加熱流體通道的入口連通。
[0024]實(shí)施例4
[0025]一種液氮液氧發(fā)動機(jī)，如圖4所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述液氮液氧發(fā)動機(jī)還包括兩個回?zé)崞? 個所述回?zé)崞?的被加熱流體通道的入口與所述液氧源I的出口相連通，另一個所述回?zé)崞?的被加熱流體通道的入口與所述液氮源2的出口相連通，兩個所述回?zé)崞?的被加熱流體通道的出口均與所述燃燒室4連通，所述膨脹做功機(jī)構(gòu)5的工質(zhì)出口與所述的兩個回?zé)崞?的加熱流體通道的入口連通。
[0026]實(shí)施例5
[0027]一種液氮液氧發(fā)動機(jī)，如圖5所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述液氮液氧發(fā)動機(jī)還包括核心燃燒室41，所述核心燃燒室41位于所述燃燒室4的中心，所述液氧源I和所述燃料源3與所述核心燃燒室41連通；所述液氮源2與所述燃燒室4和所述核心燃燒室41之間的區(qū)域連通。
[0028]作為可變換的實(shí)施方式，實(shí)施例1至4及其可變換的實(shí)施方案均可進(jìn)一步使所述液氮液氧發(fā)動機(jī)還包括核心燃燒室41，所述核心燃燒室41位于所述燃燒室4的中心，所述液氧源I和所述燃料源3與所述核心燃燒室41連通；所述液氮源2與所述燃燒室4和所述核心燃燒室41之間的區(qū)域連通。
[0029]作為可變換的實(shí)施方式，本發(fā)明的上述實(shí)施例及其可變換的實(shí)施方式中所述膨脹做功機(jī)構(gòu)5可選擇性地設(shè)為透平、多級變界流體機(jī)構(gòu)、活塞式做功機(jī)構(gòu)或者羅茨馬達(dá)。
[0030]作為可變換的實(shí)施方式，本發(fā)明的上述實(shí)施例及其可變換的實(shí)施方式中均可進(jìn)一步使所述燃燒室4內(nèi)的工質(zhì)壓力在2MPa至20MPa之間。
[0031]作為可變換的實(shí)施方式，本發(fā)明的所有實(shí)施例及其可變換的實(shí)施方式中均可進(jìn)一步使所述燃燒室4的工質(zhì)出口的溫度在500K至3000K之間。
[0032]顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，根據(jù)本領(lǐng)域的公知技術(shù)和本發(fā)明所公開的技術(shù)方案，可以推導(dǎo)出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種液氮液氧發(fā)動機(jī)，其特征在于:包括:液氧源(I)、液氮源(2)、燃料源(3)、燃燒室(4)和膨脹做功機(jī)構(gòu)(5)，所述液氧源(1)、液氮源(2)和燃料源(3)分別與所述燃燒室(4)連通，所述燃燒室(4)的工質(zhì)出口與所述膨脹做功機(jī)構(gòu)(5)的工質(zhì)入口連通。
2.如權(quán)利要求1所述液氮液氧發(fā)動機(jī)，其特征在于:所述液氮液氧發(fā)動機(jī)還包括至少一個回?zé)崞?6);所述至少一個回?zé)崞?6)的被加熱流體通道的入口與所述液氧源(I)的出口和/或所述液氮源(2)的出口相連通，所述至少一個回?zé)崞鳌?的被加熱流體通道的出口與所述燃燒室(4)連通，所述膨脹做功機(jī)構(gòu)(5)的工質(zhì)出口與所述至少一個回?zé)崞?6)的加熱流體通道的入口連通。
3.如權(quán)利要求1或2所述液氮液氧發(fā)動機(jī)，其特征在于:所述液氮液氧發(fā)動機(jī)還包括核心燃燒室(41)，所述核心燃燒室(41)位于所述燃燒室(4)的中心，所述液氧源(I)和所述燃料源(3)與所述核心燃燒室(41)連通；所述液氮源(2)與所述燃燒室(4)和所述核心燃燒室(41)之間的區(qū)域連通。
4.如權(quán)利要求1或2所述液氮液氧發(fā)動機(jī)，其特征在于:所述膨脹做功機(jī)構(gòu)(5)為透平、多級變界流體機(jī)構(gòu)、活塞式做功機(jī)構(gòu)或者羅茨馬達(dá)。
5.如權(quán)利要求3所述液氮液氧發(fā)動機(jī)，其特征在于:所述膨脹做功機(jī)構(gòu)(5)為透平、多級變界流體機(jī)構(gòu)、活塞式做功機(jī)構(gòu)或者羅茨馬達(dá)。
6.如權(quán)利要求1或2所述液氮液氧發(fā)動機(jī)，其特征在于:所述燃燒室(4)內(nèi)的工質(zhì)壓力在2MPa至2OMPa之間。
7.如權(quán)利要求3所述液氮液氧發(fā)動機(jī)，其特征在于:所述燃燒室(4)內(nèi)的工質(zhì)壓力在2MPa 至 20MPa 之間。
8.如權(quán)利要求4所述液氮液氧發(fā)動機(jī)，其特征在于:所述燃燒室(4)內(nèi)的工質(zhì)壓力在2MPa 至 20MPa 之間。
9.如權(quán)利要求1或2所述液氮液氧發(fā)動機(jī)，其特征在于:所述燃燒室(4)的工質(zhì)出口的溫度在500K至3000K之間。
10.如權(quán)利要求3所述液氮液氧發(fā)動機(jī)，其特征在于:所述燃燒室(4)的工質(zhì)出口的溫度在500K至3000K之間。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液氮液氧發(fā)動機(jī)，包括：液氧源、液氮源、燃料源、燃燒室和膨脹做功機(jī)構(gòu)，其中，所述液氧源、液氮源和燃料源分別與所述燃燒室連通，所述燃燒室的工質(zhì)出口與所述膨脹做功機(jī)構(gòu)的工質(zhì)入口連通。本發(fā)明通過引入燃燒室的液氧和燃料燃燒后產(chǎn)生的工質(zhì)與氮?dú)饣旌虾髮ν庾龉?，不僅能夠使本發(fā)明具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，而且極大程度地提高了發(fā)動機(jī)的做功能力。
【IPC分類】F02C3-22, F02C7-08, F02G1-02
【公開號】CN104832288
【申請?zhí)枴緾N201510106949
【發(fā)明人】靳北彪
【申請人】摩爾動力(北京)技術(shù)股份有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月11日