[发明专利]一种二氧化碳-碳氢燃料循环冷却系统的设计方法

权利要求书

1.一种二氧化碳-碳氢燃料循环冷却系统的设计方法，其特征在于，该方法中，将二氧化碳-碳氢燃料循环冷却系统设计为包括：燃烧室(1)、冷却通道(2)、动力涡轮(3)、换热器(4)、压缩机(5)、燃料箱(6)、燃料供给泵(7)；

其中，所述燃烧室(1)和冷却通道(2)之间连接；吸热后的碳氢燃料喷入燃烧室(1)中与其中的空气混合后燃烧释放热量；燃烧室(1)壁面的冷却通道(2)内流动的CO₂吸收来自燃烧室(1)以热传导的方式传递过来的热量后由温度T1升高到T2；冷却通道(2)和动力涡轮(3)之间连接；冷却通道(2)出口处的CO₂以温度T2、速度V2喷入动力涡轮(3)中，动力涡轮(3)在CO₂驱动下获得膨胀功；动力涡轮(3)和换热器(4)之间连接；CO₂驱动动力涡轮(3)做功后以温度T3、速度V3流入换热器(4)中，CO₂在换热器(4)中将热量传递给碳氢燃料，CO₂温度由T3降至T4，而碳氢燃料温度则由Tf1升高至Tf2；换热器(4)和压缩机(5)之间连接；换热器(4)出口处的CO₂以温度T4和速度V4流入压缩机(5)中，出口处的碳氢燃料以T_f2流入燃烧室(1)中；压缩机(5)和燃烧室(1)之间连接；压缩机(5)对入口处的CO₂进行压缩，将CO₂的压力由P4升高至P1并喷入冷却通道(2)中；

燃料箱(6)和燃料供给泵(7)之间连接，燃料泵(7)和换热器(4)之间也连接；碳氢燃料储存在燃料箱(6)中，通过燃料供给泵(7)增压后喷入换热器(4)中；

三台动设备，即动力涡轮(3)、压缩机(5)、燃料供给泵(7)之间通过同一根主轴连接在一起，动力涡轮(3)获取功后驱动压缩机5和燃料供给泵(7)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧室(1)和冷却通道(2)之间设计为通过固体材料连接。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，冷却通道(2)和动力涡轮(3)之间设计为通过金属管道进行连接。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，动力涡轮(3)和换热器(4)之间设计为通过金属管道进行连接。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，换热器(4)和压缩机(5)之间设计为通过金属管道进行连接。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，压缩机(5)和燃烧室(1)之间设计为通过金属管道进行连接。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，燃料箱(6)和燃料供给泵(7)之间设计为通过金属管道进行连接，燃料泵(7)和换热器(4)之间也通过金属管道进行连接。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，其中，二氧化碳-碳氢燃料的循环参数范围按表1进行选择：

表1 CO₂-碳氢燃料循环冷却参数设置

9.一种利用权利要求1至8中任一项所述的方法设计的二氧化碳-碳氢燃料循环冷却系统。

10.一种如权利要求9所述的系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：CO₂以一定温度T1、压力P1和速度V1喷入燃烧室壁面冷却通道(2)中；吸收来自燃烧室(1)中燃烧传递来的热量后升温至T2，同时速度提高到V2；然后CO₂喷射入动力涡轮(3)中膨胀做功，做完功后的CO₂以温度T3、压力P3和速度V3流入换热器(4)中；经过换热器(4)中的碳氢燃料吸热后CO₂降温至T4，速度降低至V4，并进一步通过压缩机(5)进行压缩，然后再次以温度T1、压力P1和速度V1喷入燃烧室壁面冷却通道(2)中进行冷却；实现了CO₂的循环冷却过程，其中，在CO₂循环冷却过程中，碳氢燃料由燃料箱(6)中流出，经燃料供给泵(7)增压后以温度T_f1和压力P_f1喷入CO₂-碳氢燃料换热器(4)中，吸收来自CO₂放出的热量后升温至T_f2后喷入燃烧室(1)进行燃烧放热。