[实用新型]一种航空发动机余热回收热电联供系统

说明书

技术领域

本实用新型属于航空发动机技术领域，特别是涉及一种航空发动机余热回收热电联供系统。

背景技术

随着人们生活水平的提升，生活质量的提高，人们对节能减排的意识也不断加强。余热资源的利用受到越来越多人们的关注，这些热能种类繁多， 包括太阳能、地热能等新能源及各种余( 废 )热等。中低温余热的数量极其庞大，在钢铁、水泥、石油化工等行业生产过程中产生的大量中低温余热， 包括热水、低品位烟气和蒸汽等，这些热量数量大、品位低，基本不能被生产过程再利用，对这部分余热的回收再利用，不仅可以减少对环境的污染，更能增加资源的合理利用，达到节能减排的效果。本文提出了一种利用飞机涡轮发动机燃烧后的余热进行回收利用的热电联供设备。

目前，飞机上的发电设备主要有三个来源：（1）通过发动机来带动发电机进行发电；（2）在飞机的尾部装有一个小型的涡轮发动机和发电机，它是辅助动力装置（APU）。这个小型发动机的作用，只是为了带动APU发电机，其发电机的功率要比机上其他2台发电机的功率大；（3）对于现代客机，还设有直流电系统，利用大容量蓄电池在发电机正常工作的情况下，通过变流器为飞机提供直流电，并为蓄电池充电作为备用电池。第三种发电方式只有在以上三种发电机都不能工作的极端情况下才会临危受命，而且发电量也有限。

目前，飞机上热水及加热食物的方式为电加热器或微波炉等电气设备。飞机上众多的仪表设备及电气设备所需电量是不能仅仅通过蓄电池所能维持的，上述前两种发电方式中，在与发动机涡轮轴作机械连接的附件传动机匣上安装的带动发电机的发动机无论工作效率多大，它们都会分担很大一部分用来推动涡轮的有用功，这就降低了涡轮发动机的效率降低了飞机燃油的经济性。

对于涡轮发动机来说，燃烧室的温度通常很高，可达到1000K以上，即使燃烧室外的温度也可达600K以上，这部分热量不仅没有被充分利用反而被白白浪费掉。燃烧室外温度过高还会对机匣的材料提出更高的要求，使用寿命大大减少，本设计就是通过利用这部分余热对外输出热能和电能并通过对发动及结构的设计提高发动机性能。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种航空发动机效率得到提高，对发动机材料也起到降温保护的作用的航空发动机余热回收热电联供系统。

本实用新型所采用的技术解决方案是一种航空发动机余热回收热电联供系统，包括第一蒸发器、第二蒸发器、膨胀机、冷凝器、工质泵、发电机、储液罐、供水箱和蒸汽箱，所述的第一蒸发器、第二蒸发器设置在飞机发动机内，所述的第一蒸发器的有机工质输出端与膨胀机的输入端相连接，所述的膨胀机的有机工质输出端与冷凝器的输入端相连接，冷凝器的输出端与储液罐的输入端相连接，储液罐通过工质泵将有机工质输入给第一蒸发器的有机工质输入端；所述的发电机的输入端与膨胀机的输出端相连接，所述的第二蒸发器的工质输入端与蒸汽箱的输出端相连接，所述的蒸汽箱的蒸汽输入端与第二蒸发器的工质输出端相连接，所述的供水箱的冷水输出端与蒸汽箱的进水端相连接；所述的冷凝器为导叶栅，所述的第一蒸发器、第二蒸发器采用空冷形式的管式换热器，设置在机匣与燃烧室之间。

所述的蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵之间采用耐高温的金属管道连接，所述的管道外部设置有保温层。

所述的导叶栅设置在机匣中涡轮发动机风扇的外侧，导叶栅包括叶片、外盘和实心轴，所述的实心轴两端通过螺栓固定在叶片上，所述的叶片与外盘固定连接，所述的导叶栅外盘与机匣焊接固定在机匣上，所述的叶片内设置有导流板，所述的导流板在叶片内将工质通道呈S型设置。

所述的蒸发器采用一组椭圆形盘管，所述的盘管燃烧室外表面呈螺旋状沿空气流动方向排布。

所述的供水箱、蒸汽箱和第二蒸发器之间还包括输气管、回水管、第一控制阀、第二控制阀、水位计导管、开水箱、安全阀、密封盖、温度计导管、泄气阀、进水阀、冷水阀、开水阀，所述的蒸汽箱上部与供水箱连接处设有第二控制阀，蒸汽箱内部设有开水箱，开水箱上方与供水箱连接处设有进水阀，开水箱上方还设置有安全阀和泄气阀，在安全阀一侧设有温度计导管，所述的温度计导管与开水箱顶部连接处设置有密封盖，开水箱底部设有疏水管道连接饮水器的开水阀，回水管设置在蒸汽箱的底部，所述的蒸汽箱的回水管与第三换热器的输入端相连接，所述的输气管设在蒸发器的底部，所述的蒸汽箱的输气管与第三换热器的输出端相连接，所述的输气管内设置有第一控制阀，所述的蒸汽箱内设置有水位计导管。