[发明专利]涡扇换能器及其发电系统和发电方法

说明书

本发明公开了一种涡扇换能器及其发电系统和发电方法。涡扇换能器包括壳体、主轴以及涡扇叶片，该涡扇叶片安装于该主轴上并布置在该壳体内，该壳体的内部形成腔室并设有进气口和出气口，该进气口与发动机排气口流体连通，发动机排出的尾气通过该进气口进入该腔室并驱动该涡扇叶片运动，以带动该主轴旋转。本发明能充分利用尾气的尾热和尾压，降低发动机排气温度，转化成高效电能，实现尾气能量的回收。

技术领域

本发明涉及发电领域，具体涉及一种涡扇换能器及其发电系统和发电方法。

背景技术

单一动力车辆一般会采用点燃式汽油发动机或压燃式柴油发动机。通常汽油、柴油发动机热效率只有40-45％，大量燃油做功形成热量随冷却气散掉，大致损失在尾气尾热、尾压上的热能占20-30％。这会造成能源浪费，并造成发动机效率下降，发动机排放污染以及碳消耗增加，燃油经济性差。如果能高效地回收这部分能，使发动机热效率提高10％-20％，将极大改善发动机燃油经济性，也能减少碳排放和污染排放。另外，旋转式涡扇发动机航空发动机也涉及一种发动机。

2016年德国马勒发明了利用酒精或丙烷作为换热媒介，将卡车发动机尾热换出来，通过透平机重新把媒介热冷体积变化转换为轴输出功率，实现驱动和发电。该系统也称作马勒卡车酒精透平换能发电系统。大型卡车安装上这套系统，上坡能发电15KW，下坡或平路发电微弱。系统由换热器、媒介、管路、循环泵、散热器、透平机、发电机、风扇组成；基本构成和发电厂马勒循环系统相同。此种系统实际结构复杂、体积大、换能效率并不高，估算约为20％左右，在车辆上实现困难大。朗肯循环系统也涉及一种发电系统，如图1所示，该发电系统包括余热源ZC41、蒸发器ZC42、膨胀机ZC43、发电机ZC44、冷凝器ZC45、及工质泵ZC46；现有的蒸汽轮机发电系统也是一种发电系统。上述发电系统也存在结构复杂、体积较大、换能效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡扇换能器及其发电系统和发电方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种涡扇换能器，所述涡扇换能器包括壳体、主轴以及涡扇叶片，所述涡扇叶片安装于所述主轴上并布置在所述壳体内，所述壳体的内部形成腔室并设有进气口和出气口，所述进气口与发动机排气口流体连通，发动机排出的尾气通过所述进气口进入所述腔室并驱动所述涡扇叶片运动，以带动所述主轴旋转。

在一个实施例中，所述壳体的内部设有导流部，从进气口进入的尾气沿所述导流部导向后流至所述涡扇叶片。

在一个实施例中，所述壳体的内部设有锥形结构，所述锥形结构与所述壳体的内壁固定连接，以及在所述锥形结构的表面形成所述导流部。

在一个实施例中，所述锥形结构包括锥形件和环形件，所述锥形件的前部形成锥形体，所述锥形件的后部形成环形体，所述锥形体的外表面形成所述导流部，所述环形体与所述环形件的内壁固定连接并在所述环形件的内壁和所述环形体的外壁之间形成气流通道。

在一个实施例中，所述主轴的前端可转动地安装于所述锥形结构内。

在一个实施例中，所述锥形件的后表面设有凹槽，所述凹槽的底部设有轴承安装孔，所述主轴的一端通过轴承可转动地安装于所述轴承安装孔内。

在一个实施例中，所述腔室的前部形成锥形腔室，所述锥形件安装于所述锥形腔室内，所述锥形件的外壁和所述锥形腔室的内壁之间形成气流通道。

在一个实施例中，所述进气口设置于所述壳体的前端并沿所述主轴方向延伸，以及所述出气口设置于所述壳体的侧壁，所述涡扇叶片布置于所述进气口与所述出气口之间。

在一个实施例中，所述涡扇换能器包括至少两个出气口，所述壳体包括沿通过主轴的平面剖开的第一部分和第二部分，所述至少两个出气口设置于所述第一部分或所述第二部分上。

在一个实施例中，所述至少两个出气口沿同一条轴线延伸。