[发明专利]一种用于不依赖空气推进装置的动力循环系统

说明书

本发明公开了一种用于不依赖空气推进装置的动力循环系统，包括燃料罐、燃料预热器、液氧罐、液氧气化器、氧气预热器、燃烧室、高压透平、高温回热器、低温回热器、第一分离器、冷凝器、低压透平和第二分离器；所述燃料预热器的燃料进口与燃料罐的燃料出口相连通；所述液氧气化器的氧气进口与液氧罐的氧气出口相连通，所述液氧气化器的二氧化碳出口与用于存储液体二氧化碳的液体二氧化碳罐的进口相连通。本发明燃烧室中燃料和氧气燃烧产生的热量被超临界二氧化碳工质吸收，可使其达到900℃以上的高温，能够将超临界二氧化碳循环的热效率提高至55％以上。

技术领域

本发明涉及动力循环系统技术领域，特别涉及到一种用于不依赖空气推进装置的动力循环系统。

背景技术

常规潜艇通常由柴油发电机和蓄电池为推进电机提供电力，在水下航行时，因为没有空气，柴油机不能工作，要用蓄电池提供动力，由于蓄电量有限，潜艇需要经常浮出水面用柴油发动机给蓄电池充电，给隐蔽性带来不利影响。为了使潜艇能长期在水面下长期航行而不用浮出水面充电，“不依赖空气推进装置”被装备于常规潜艇，不依赖空气推进装置运行过程中使用艇上携带的氧气，不需要从空气中获得氧气。

目前，不依赖空气推进装置的动力系统主要分为四种，分别为斯特林发动机、燃料电池、闭式循环柴油机以及闭式循环汽轮机等，但是仍然面临潜伏更深、航速更快、更加静音等新的要求，研发高效的不依赖空气推进装置系统任重道远。

近年来，在发电领域出现了先进的超临界二氧化碳循环发电技术，热力循环效率大幅提升。超临界二氧化碳循环采用二氧化碳作为工质，二氧化碳化学性质不活泼，无色无味无毒、安全、价格便宜、易获得，是一种优良的天然工质。当运行于900℃以上温度时，超临界二氧化碳循环的热效率可达55％以上，可以与燃料电池相媲美。因此，将超临界二氧化碳循环用于不依赖空气推进装置的动力循环，对于常规潜艇的发展有重要意义。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明目的提供了一种设计合理、结构简单、燃烧室中燃料和氧气燃烧产生的热量被超临界二氧化碳工质吸收，可使其达到900℃以上的高温，能够将超临界二氧化碳循环的热效率提高至55％以上的用于不依赖空气推进装置的动力循环系统。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案来实现的：

一种用于不依赖空气推进装置的动力循环系统，包括

一用于存储燃料的燃料罐；

一用于对从燃料罐输出的燃料进行预热处理的燃料预热器，所述燃料预热器的燃料进口与燃料罐的燃料出口相连通；

一用于存储液氧的液氧罐；

一用于对从液氧罐内输出的液氧进行气化的液氧气化器，所述液氧气化器的氧气进口与液氧罐的氧气出口相连通，所述液氧气化器的二氧化碳出口与用于存储液体二氧化碳的液体二氧化碳罐的进口相连通；

一用于对从液氧气化器内输出的氧气进行预热处理的氧气预热器，所述氧气预热器的氧气进口与液氧气化器的氧气出口相连通；

一用于燃料和氧气在二氧化碳工质中燃烧的燃烧室，所述燃烧室的燃料进口与燃料预热器的燃料出口相连通，所述燃烧室的氧气进口与氧气预热器的氧气出口相连通；

一用于推动第一发电机产生电力来启动压缩机工作的高压透平，所述高压透平的进气口与燃烧室的出气口相连通，所述高压透平的第一排气口与燃料预热器的进气口相连通；

一用于回收高压透平排出的二氧化碳工质的热量的高温回热器，所述高温回热器的低压侧进口与燃料预热器的出气口相连通，所述高温回热器的高压侧出口与燃烧室的二氧化碳工质进口相连通，所述高温回热器的高压侧进口与压缩机出口相连通；