[发明专利]一种涡轮叶片的高效冷却系统

说明书

本发明公开了一种涡轮叶片的高效冷却系统，属涡轮发动机制造领域。系统以冷水为冷却工质，包括喷水器、流量阀、高压水泵和水箱；喷水器有两个，固定在涡轮室内壁上，由圆环、喷嘴组成：圆环中间有空腔，通过高压水管穿过涡轮室壁与流量阀和高压水泵出口连接，高压水泵进口与水箱连接；圆环上均匀地安装了众多喷嘴，喷嘴喷射冷水至涡轮叶片上，对叶片进行冷却；冷水在高温下吸收大量热量后分解爆燃，产生更大的能量，增加了发动机的推力。

技术领域

本发明涉及自由能源及环保领域，具体涉及涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机和涡桨发动机，也包括燃气轮机的制造技术领域。

背景技术

氢弹需要原子弹爆炸产生的数百万度高温点燃，再释放出比原子弹更大的能量。

水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，具有和氢弹相似的性质，本身就含有一种能量，它拥有许多不为人知的怪异性质。

在生活中，经常会碰到这样的事：在使用煤炉或煤气灶的时候，如果不小心，将水洒在煤炉上，这时火焰不但没有变小，反而猛地变成了一个火团向上蹿。

消防车灭火时，第一束水柱喷向大火，火势为之一滞，却又迅速反弹，燃烧得更加猛烈。

某型液体火箭的燃料和氧化剂均含有水分，飞行试验表明，氧化剂的水分可以达到4％，丝毫不影响飞行动力。

科学实验证明：向液体燃料油中喷水，使油雾化后燃烧，可使火焰更旺，而掺入的水量竟然可达三分之一。

汽车在下雨天行驶，司机会感觉动力比平时更加强劲。

布朗气体有一个只有华氏130°(水的沸点为华氏212°)的冷焰，可是同样的火焰却可以蒸发钨，这需要超过华氏10000°，而燃烧氢气将永远无法达到这个温度。

布朗气体可以大大减少放射性物质的辐射，而燃烧氢气则不能做到这一点。

在高科技实验室内分析布朗气体时，几乎找不到氢，反而存在带有多余电子的水气团(带电水气团)。

超声波在水中可产生空化气泡，大量的气泡爆裂会产生显著的气蚀作用，船用螺旋桨就因制造空化气泡而受损，桨叶表面布满大量微观弹坑。

上述表明，水可以在高温、电解、超声波和微波等条件下吸收能量，并释放出更多的能量，可用来解决当前涡轮发动机和燃气轮机存在的冷却问题。

涡轮风扇发动机的工作原理是，燃油在燃烧室燃烧产生的燃气冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，并带动同轴的压气机和风扇转动。旋转的风扇将大量空气吸入，并经过多级压气机的压缩送往燃烧室，压缩后的空气和燃油一起燃烧，产生高压高速气流，再次冲击涡轮叶片，加速涡轮的旋转。经过涡轮室的燃气进入加力燃烧室后从喷管排出，对发动机产生一个向前的反作用力，即推力。

燃气轮机和涡轮风扇发动机作为大型动力系统，其主要性能指标为系统循环热效率和输出功率，均随涡轮转子燃气进口温度的增加而增加。

根据计算，涡轮进口燃气温度RIT每提高55℃，在发动机尺寸不变的条件下，发动机推力约可提高10％。这也是为什么涡轮前温度成为衡量发动机好坏的一项重要指标。

但是，RIT远高于涡轮叶片金属材料的熔点，所以冷却必不可少。

在航空发动机领域，先后发展出了对流冷却、冲击式冷却、气膜冷却、发散冷却等方式，冷却的目的就是提高涡轮前温度以提高发动机性能，使得叶片内的温度场分布均匀，减小热应力。

近年来，随着大型燃气轮机性能的不断提高，为进一步减少有效气体的消耗，提出了汽雾两相流冷却方案，即涡轮叶片由空气冷却逐渐转向空气和蒸汽双工质冷却，现已日益成为研究的热点。大量研究表明，汽雾冷却具有冷却快、冷效高、流阻小和结构简单等优点，将在下一代高性能燃气轮机的涡轮叶片冷却中发挥重要作用。