一种基于热管结构的紧凑式回热型微型燃气轮机

本发明涉及一种基于热管结构的紧凑式回热型微型燃气轮机，涉及微型燃气轮机领域。

背景技术：

1、微型燃气轮机是一种以燃料和空气为介质的旋转式热力发动机，基本技术特征是采用径流式叶轮机械(向心式透平和离心式压气机)以及回热循环。据认为，微型燃气轮机发电技术有可能掀起“电源小型分散化”的技术革新热潮，从而成为21世纪能源技术的主流。

2、对于微型燃气轮机形式，通常包括简单循环微型燃气轮机与回热循环微型燃气轮机，与无回热循环相比，回热循环微型燃气轮机可以大大减少燃料的消耗。对于回热循环微型燃气轮机装置，其结构通常包含进气道、压气机、回热器、燃烧室、涡轮、尾喷管等，其中回热器是指将透平机械出口的高温气体与压气机出口气体进行热交换的装置。空气经压气机增压后进入回热器，吸收做功后燃气的部分废热，然后与燃料在燃烧室燃烧，产生的高温高压燃气推动涡轮做功、带动发电机发电。排出的具有较高温度的燃气再进入回热器，用来加热压气机出来的冷空气，从而降低燃气排气温度和提高微型燃气轮机的发电效率。由于回热器中是气体与气体之间的换热，气体的密度和热导率较低，导致换热效率较差，同时压气机出口气体通过回热器后压力损失较为严重，极大的影响微型燃气轮机热效率，此外，传统回热器的结构形式也较为复杂。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于热管结构的紧凑式回热型微型燃气轮机用来克服现有技术中回热器的换热效率较差，结构形式也较为复杂的缺陷。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明公开了一种基于热管结构的紧凑式回热型微型燃气轮机，包括外机匣，所述外机匣腔内的中部呈共轴相背布置有离心压气机与向心涡轮，靠近所述向心涡轮一侧外机匣的内壁处设有环形燃烧室，所述离心压气机与向心涡轮之间设有热管回热器，所述热管回热器两端的外壁上均安装有翅片，所述外机匣的另一侧设有进气道，其上部开设有尾气喷口，所述尾气喷口的后方安装有与环形燃烧室连通的燃油喷嘴。

4、进一步的，所述燃油喷嘴用于向环形燃烧室内通入燃油。

5、进一步的，所述环形燃烧室为燃油与通过热管回热器换热后的较高温空气进行混合燃烧，燃烧后的高温燃气进入向心涡轮，带动向心涡轮旋转做功。

6、进一步的，所述尾气喷口为经过热管回热器与离心压气机出口高压低温气体进行热交换后的乏气排放。

7、进一步的，所述外机匣为金属外壳。

8、进一步的，所述翅片的形式可为纵齿、环齿或螺旋形齿。

9、本发明所达到的有益效果是：离心压气机与向心涡轮背靠背布置，保证了较小的轴向长度，同时以带有外翅片的热管结构替代传统的微型燃气轮机回热器作为回热装置，降低了结构的复杂性，保证了整机结构的紧凑性，同时通过回热的方式提高了整机的热效率。

技术特征：

1.一种基于热管结构的紧凑式回热型微型燃气轮机，其特征在于，包括外机匣，所述外机匣腔内的中部呈共轴相背布置有离心压气机与向心涡轮，靠近所述向心涡轮一侧外机匣的内壁处设有环形燃烧室，所述离心压气机与向心涡轮之间设有热管回热器，所述热管回热器两端的外壁上均安装有翅片，所述外机匣的另一侧设有进气道，其上部开设有尾气喷口，所述尾气喷口的后方安装有与环形燃烧室连通的燃油喷嘴。

2.根据权利要求1所述的基于热管结构的紧凑式回热型微型燃气轮机，其特征在于，所述燃油喷嘴用于向环形燃烧室内通入燃油。

3.根据权利要求1所述的基于热管结构的紧凑式回热型微型燃气轮机，其特征在于，所述环形燃烧室为燃油与通过热管回热器换热后的较高温空气进行混合燃烧，燃烧后的高温燃气进入向心涡轮，带动向心涡轮旋转做功。

4.根据权利要求1所述的基于热管结构的紧凑式回热型微型燃气轮机，其特征在于，所述尾气喷口为经过热管回热器与离心压气机出口高压低温气体进行热交换后的乏气排放。

5.根据权利要求1所述的基于热管结构的紧凑式回热型微型燃气轮机，其特征在于，所述外机匣为金属外壳。

6.根据权利要求1所述的基于热管结构的紧凑式回热型微型燃气轮机，其特征在于，所述翅片的形式可为纵齿、环齿或螺旋形齿。

技术总结
本发明公开了一种基于热管结构的紧凑式回热型微型燃气轮机，包括外机匣，所述外机匣腔内的中部呈共轴相背布置有离心压气机与向心涡轮，靠近所述向心涡轮一侧外机匣的内壁处设有环形燃烧室，所述离心压气机与向心涡轮之间设有热管回热器，所述热管回热器两端的外壁上均安装有翅片，所述外机匣的另一侧设有进气道，其上部开设有尾气喷口，所述尾气喷口的后方安装有与环形燃烧室连通的燃油喷嘴；离心压气机与向心涡轮背靠背布置，保证了较小的轴向长度，同时以带有外翅片的热管结构替代传统的微型燃气轮机回热器作为回热装置，降低了结构的复杂性，保证了整机结构的紧凑性，同时通过回热的方式提高了整机的热效率。

技术研发人员：董苯思,徐国强,胡海龙,赵广龙,王永杰,闻洁,全永凯
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12