一種高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開的一種高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機，屬于渦輪發(fā)動機加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，對于燃料發(fā)動機，通過增加空氣量實現(xiàn)增壓節(jié)能這一技術(shù)，已普遍實施，而關(guān)于通過高壓火焰利用水制作高壓水蒸汽來增加發(fā)動機的運轉(zhuǎn)動力，是有待于研發(fā)的新型節(jié)能技術(shù)。而燃料渦輪發(fā)動機，是以燃料混合空氣燃燒產(chǎn)生高壓火焰形成的動壓來驅(qū)動高耐熱風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)獲取旋轉(zhuǎn)力的一種動力設(shè)備，但是由于過去一直以空氣混合燃料壓縮爆炸理論(簡稱燃料爆炸理論)來解釋燃料渦輪發(fā)動機所產(chǎn)生的動力，并沒有將燃料氧化裂解燃燒反應(yīng)形成的自身膨脹力，與燃料燃燒被動性加熱非燃燒材料形成的膨脹力，加以區(qū)別的來掌握被動性加熱產(chǎn)生動力的物理性質(zhì)和基本規(guī)律，故此，在制作這種發(fā)動機方面，圍繞高耐熱風(fēng)扇的研制，要花費很大的成本，甚至，由于一些國家因無能力生產(chǎn)高強度耐熱材料或者無法解決風(fēng)扇受熱變形這方面的技術(shù)問題，一直受燃料爆炸理論的局限，卻生產(chǎn)不出來這種動力設(shè)備。為了打破這種局限，本發(fā)明人在理論研宄領(lǐng)域引出了一個新的學(xué)科，被動性加熱動力學(xué)。
[0003]被動性加熱動力學(xué)，即以通過，像凹陷了的乒乓球，通過被動性加熱鼓了起來，這種對乒乓球內(nèi)的氣體給予被動性加熱它要產(chǎn)生動壓，所說明的被動性加熱產(chǎn)生動力的物理性質(zhì)，來研宄非燃燒液體及氣體材料受熱產(chǎn)生動壓的基本規(guī)律，以此提出燃料發(fā)動機新的研宄方向。
[0004]火箭是以燃料燃燒自身膨脹獲得高壓火焰產(chǎn)生的推動力。然而，通過分析內(nèi)燃機增壓技術(shù)實驗參數(shù)，(-)在發(fā)動機活塞吸入一定量空氣的前提下，增加氧氣量提高的燃料燃燒率所達到的節(jié)能效率不到5%，(二)以高壓電噴供油技術(shù)生產(chǎn)的活塞發(fā)動機，其燃料燃燒率一般不低于98%，㈢增壓后可達到節(jié)能20%以上，即依據(jù)這種超出了實際燃料損耗量的節(jié)能效果，也就說明了，對于內(nèi)燃機通過增加空氣量進行增壓節(jié)能，并不是因增加了氧氣量提高了燃料的燃燒率加大了火焰推力所實現(xiàn)的節(jié)能，主要依靠的是氧化裂解燃燒反應(yīng)被動性加熱高壓充入到活塞缸內(nèi)比靠活塞吸入的空氣量增加三倍以上的非燃燒氣體材料產(chǎn)生的膨脹力，所實現(xiàn)的增壓。進而也說明了。火箭是以燃料燃燒自身膨脹獲得高壓火焰產(chǎn)生的推動力，利用空氣混合燃料經(jīng)過壓縮燃燒產(chǎn)生動力的發(fā)動機(以下簡稱被動性加熱動力發(fā)動機)，除了以燃料燃燒自身膨脹獲得動力之外，主要是通過燃料燃燒被動性加熱非燃燒氣體材料形成膨脹獲得的動力。故此，對于這種發(fā)動機，在運行中被動性加熱非燃燒氣體材料的壓縮比越高，承受的熱量越高、產(chǎn)生的膨脹力越大，獲得動力越大這一規(guī)律(F=K.m.Q.P),本發(fā)明人稱之為被動性加熱動力學(xué)第一定律。通過被動性加熱動力學(xué)第一規(guī)律，也就說明了，被動性加熱動力發(fā)動機，不是單一靠燃料燃燒產(chǎn)生的推動力，主要是通過燃料燃燒被動性加熱非燃燒材料產(chǎn)生體積膨脹所獲得的動力。可以說，內(nèi)燃機沒有非燃燒氣體材料參與其動力運轉(zhuǎn)，單憑純粹的燃料燃燒所產(chǎn)生的推力，不能夠獲得很高的動力，燃料燃燒產(chǎn)生的熱能會很快燒毀掉發(fā)動機，也正是有了非燃燒氣體材料參與的其動力運轉(zhuǎn)，它才能夠獲得很高的動力，從中起到的降溫作用，才使得內(nèi)燃機不會很快的被燒火掉。那么，既然內(nèi)燃機屬于被動性加熱動力發(fā)動機，被動性加熱非燃燒液體材料有優(yōu)勢，還是被動性加熱非燃燒氣體材料有優(yōu)勢，對這個問題，通過掌握非燃燒液體材料(由于非燃燒固體材料在發(fā)動機的動力方面不能夠發(fā)揮作用，這里不來考慮)、氣體材料體積膨脹率的變化規(guī)律，才能夠有個明確的選擇。
[0005]對于液體與氣體材料，那個被動性加熱體積膨脹率具有優(yōu)勢，圍繞這個問題的研宄，本發(fā)明人集中探討了液體與氣體的導(dǎo)熱速度及相關(guān)的各項指標(biāo)，從而認(rèn)識到了利用水實現(xiàn)被動性加熱動力發(fā)動機的增壓節(jié)能相比于空氣具有很大的優(yōu)勢。
[0006]水加溫100 °C時的飽和蒸汽壓為1.013Kg/cm2，加溫200°C時的飽和蒸汽壓為15.5536Kg/ cm2，在100°C的基礎(chǔ)上熱量增加I倍，飽和蒸汽壓增加了 15倍，說明了液體承受的壓力越大，導(dǎo)熱的速度越快，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽量越大。其二，水的導(dǎo)熱系數(shù)K=0.54W，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)K=0.023W，說明了水的導(dǎo)熱速度大于空氣20倍以上。所以，氧化裂解燃燒反應(yīng)以同等的熱量被動性加熱非燃燒材料，由于液體導(dǎo)熱的速度大于氣體，又由于氣體傳遞壓力的能力小于液體，則在單位時間內(nèi)被動性加熱液體產(chǎn)生蒸汽增加體積的膨脹率要大于通過大小一致的熱量被動性加熱同等質(zhì)量的氣體增加體積的膨脹率，即'Lv=Lr> Lq。對這一規(guī)律，本發(fā)明人稱之為氣化不對等膨脹規(guī)律或稱之為被動性加熱動力學(xué)第二定律。上式中，Zr為體積不對等膨脹率；為液體體積膨脹率；&為氣體體積膨脹率。其意義說明了，消耗同等數(shù)量的燃料被動性加熱水，單位時間內(nèi)獲得的體積膨脹率大于加熱同等質(zhì)量的空氣。即利用水對高壓火焰給予降溫的同時，以頂替燃料中非燃燒氣體材料的低膨脹率來獲得水氣化后的高膨脹率，可以大幅度增加發(fā)動機的運轉(zhuǎn)動力實現(xiàn)高效節(jié)能。
[0007]靠增加空氣量實現(xiàn)的內(nèi)燃機節(jié)能技術(shù)，其中在壓縮高壓充入空氣時的動力消耗約占總動力消耗的15%，利用水對高壓火焰給予降溫的同時，以頂替燃料中非燃燒氣體材料的低膨脹率來獲得水氣化后的高膨脹率，增加發(fā)動機的運轉(zhuǎn)動力，不需要壓縮水，也就不存在這方面動力消耗。而遵循于被動性加熱動力學(xué)第一定律和第二定律，在渦輪發(fā)動機的技術(shù)改進方面，通過靜、動葉片加入適量的水Sm=R0ZV,水得到被動性加熱氣化后增加發(fā)動機運轉(zhuǎn)動力的節(jié)能不低于30%。上式中，5:為加入的水量；&為活塞缸內(nèi)燃料燃燒的熱值；V為設(shè)定的飽和蒸汽壓的溫度值。另一方面，由于利用水對渦輪發(fā)動機葉片進行冷卻，大大降低了制作發(fā)動機的材料成本?；谏鲜鲅绣常景l(fā)明人經(jīng)過實驗，研制出了高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機，在此提出以下專利申請。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明公開的一種高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機，其目的:遵循于被動性加熱動力學(xué)第一定律和第二定律，對于渦輪發(fā)動機噴射的高壓火焰，以采用對渦輪動、靜葉片冷卻的冷卻水由空腹葉片的頂部噴出或采取其它噴射方式，給予降溫的同時，頂替燃料中非燃燒氣體材料的低膨脹率獲得水氣化后的高膨脹率來增加發(fā)動機的運轉(zhuǎn)動力，依此制成高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機。
[0009]本發(fā)明公開的一種高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機，其創(chuàng)新性和實用性在于:利用水對高壓火焰降溫獲得高壓水蒸汽增加發(fā)動機的運轉(zhuǎn)動力，不僅降低了制作燃?xì)饣蛉加蜏u輪發(fā)動機的技術(shù)門檻，并且有利于節(jié)能減排。
【附圖說明】
[0010]附圖1為本發(fā)明公開的一種高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機實施例產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為附圖1的K部放大示意圖；
附圖3為本發(fā)明公開的一種高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機實施例涉及到的動葉片骨架產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖4為附圖3的左視圖；
附圖5為本發(fā)明公開的一種高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機實施例涉及到的或?qū)印㈧o葉片制成三角內(nèi)凹空腹型的產(chǎn)品橫斷面示意圖；
附圖6為本發(fā)明公開的一種高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機實施例涉及到的靜葉片骨架產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖7為附圖6的左視圖；
附圖8本發(fā)明公開的一種高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機實施例涉及到的過渡法蘭套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖9為附圖8的左視圖；
附圖10本發(fā)明公開的一種高壓火焰水降溫氣化增壓渦輪發(fā)動機實施例涉及到的改進后生產(chǎn)的高壓蒸氣發(fā)生器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]在附圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10中，I為燃燒器接口 ；2為點火器；3為高火焰腔固定殼；4為水套；5為高壓火焰腔；6為導(dǎo)熱片；7為聯(lián)接法蘭螺栓；8為靜葉片法蘭套；9為過渡法蘭套；10為水冷卻外接法蘭管接頭；11為固定動葉片法蘭套螺栓或鉚釘；12為尾氣排放殼；13為軸輸水器；14為A端軸承；15為軸承盒固定螺栓；16為軸承盒；17為主軸；18為B端軸承及軸