[发明专利]非承压壁式热力循环工质加热器

说明书

技术领域

本发明属于能源与动力领域，涉及一种非承压壁式热力循环工质加热器。

背景技术

在至今为止的热动力循环中，按加热方式分，只有两类循环，即内燃加热循环和外燃加热循环，外燃加热循环由于材料等限制，其工质的温度和加热速率严重受限，所以往往会造成功率密度低、设备笨重等情况，而内燃加热循环中，燃烧产物均作为循环工质参与做功过程，而燃烧产物多数为水或二氧化碳或水和二氧化碳以及氮（来自于空气）的混合物，这种工质的绝热指数小，因此，在需要一定温比的前提下，压比必须很大，温度和压力的提高，必然导致循环系统承压能力的提高，然而由于系统结构及其使用材料以及传热方式的限制，使循环系统的承压能力受限，这就对机构提出了难以实现的要求。因此，需要发明一种新型的非承压壁式热力循环工质加热器。

发明内容

方案一：一种非承压壁式热力循环工质加热器，包括内燃燃烧室、承压腔和被加热流体通道，所述内燃燃烧室和所述被加热流体通道设在所述承压腔内，所述内燃燃烧室和氧化剂源连通，所述内燃燃烧室和燃料源连通，在所述承压腔上设排气口，在所述承压腔内设传热液体。

方案二：在方案一的基础上，所述氧化剂源内的氧化剂设为液氧、高压氧气、高压空气或设为双氧水。

方案三：在方案一或二的基础上，所述燃料源内的燃料设为汽油、柴油、煤油、天然气、液化气、煤层气、甲烷、乙烷、甲醇、乙醇或设为氢气。

方案四：在上述任一方案的基础上，所述排气口与做功机构连通。

方案五：一种非承压壁式热力循环工质加热器，包括承压腔、加热流体通道和被加热流体通道，所述加热流体通道和所述被加热流体通道设在所述承压腔内，在所述承压腔内设传热液体。

方案六：在方案五的基础上，所述承压腔经压力平衡管与所述被加热流体通道连通。

方案七：在方案一至六中任一项的基础上，所述传热液体设为熔盐或高温熔盐。

方案八：在方案一至六中任一项的基础上，所述传热液体设为高沸点金属单质。

方案九：在方案一至六中任一项的基础上，所述传热液体设为高沸点非金属单质。

方案十：在方案一至六中任一项的基础上，所述传热液体设为高沸点碱。

方案十一：在方案一至六中任一项的基础上，所述传热液体设为高沸点酸。

方案十二：在上述任一项方案的基础上，本发明中，所述被加热流体通道中的气体工质可以设为氮气、二氧化碳、氢气、氦气、氖气、氩气、氪气或设为氙气。

本发明的原理如下：

所述氧化剂源内的氧化剂和所述燃料源内的燃料分别进入或混合后进入所述燃烧室，在所述燃烧室内发生燃烧化学反应，形成高温气体，此高温气体在所述承压腔内直接对所述传热液体传热（所谓直接对所述传热液体传热是指所述高温气体与所述传热液体直接接触或混合，包括辐射、传导、对流和混合传热），这样，不仅传热速率快，而且，温差损失小，在传热过程中，所述传热液体被加热，被加热的所述传热液体对所述被加热流体通道内的所述气体工质传热，使所述气体工质被加热。所述被加热流体通道内外的压力差较小，因此可以将所述被加热流体通道内的所述气体工质加热到更高的温度，使其具有更高的压力。

本发明中，所谓的“传热液体”是指在常温下是固体或液体，但在工作条件下是液体的物质，可以是金属单质、非金属单质、有机化合物、无机化合物、盐类、酸、碱、氧化物等一切在工作条件的最低温度下是液体状态，在工作条件的最高温度下其蒸汽分压小于0.1MPa的物质。

本发明中，所谓的“传热液体”在常温下可以是液体也可以是固体，只要在工作环境下是液体即可。

本发明中，在具体选择所述传热液体时，应综合考虑所述传热液体的导热系数、流动性、化学稳定性、安全性及腐蚀性等性质而决定。

本发明中，在具体选择所述传热液体时，应根据热力循环过程的压力及温度等因素选择熔点和沸点适合的物质，通常情况下，应选择：在热力循环的最高温度条件下，不应汽化或蒸汽分压可以接受，而在热力循环的最低温度条件下，不应发生固化的液体。

本发明中，在有选择的前提下，所述传热液体熔点越低，沸点越高的物质越为适宜。

本发明中,所述传热液体可以选择熔点高于100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃或选择熔点高于200℃的物质。

本发明中，所述承压腔内的所谓传热液体，可选择性的选择单质或化合物。