[发明专利]一种超临界循环发电装置及其喷射激波升压装置

说明书

本发明公开了一种超临界循环发电装置及其喷射激波升压装置，喷射激波升压装置包括引射区和流道，引射区包括接收室，接收室的一侧设有高压进气管，上下两侧分别设有引射流体进气管；流道沿流体方向依次包括引射段、收缩段和扩压段，收缩段内设有激波诱导块，激波诱导块沿气流方向设有诱导前缘、斜坡、平台区和诱导后缘，斜坡和平台区相交处形成突变点，收缩段的内壁设有反射曲面，反射曲面的中心与平台区对应设置。本发明，使超音速气流通过激波墙后被迅速提高压力和温度，气流速度大幅降低，从而提高压缩效率，并经过扩压段进一步降低流速和提升压力，实现高压缩比，并且结构简单，加工制造方便，无运动部件，运行更加稳定。

技术领域

本发明涉及超临界循环发电系统，具体涉及一种超临界循环发电装置及其喷射激波升压装置。

背景技术

在动力转换技术领域，超临界CO₂布雷顿循环系统以其高热效率和低运行成本等特点，将逐步取代常规蒸汽朗肯循环成为主流核能转换形式。本系统中压缩机作为系统的核心设备，传统的压缩机通过动能势能的转化来提高压力，不仅运行效率较低，还存在结构复杂，运动元件多，维护成本高，运行范围窄，轴端易泄漏等诸多问题。当系统参数波动时容易导致压缩机出现喘振，从而导致设备破损。

相对于传统的压缩机，激波压缩技术运行效率更高，尤其在单级压比较高的条件具有无法比拟的优越性。但是，当前激波压缩技术依然存在一些问题，例如，设备中依然存在旋转冲压转子，从而导致结构复杂，轴端泄漏无法解决。

有鉴于此，急需对现有的超临界循环发电系统的结构进行改进，以方便操作，提高防泄漏效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的超临界循环发电系统存在的压缩结构复杂和动密封泄漏的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种喷射激波升压装置，包括：

引射区，包括接收室，所述接收室的一侧设有高压进气管，上下两侧分别设有引射流体进气管；

流道，沿流体方向依次包括引射段、收缩段和扩压段，所述引射段的内径逐渐减小，所述收缩段的内径先变小后变大，所述扩压段的内径逐渐增大，所述收缩段内设有激波诱导块，所述激波诱导块沿气流方向设有诱导前缘、斜坡、平台区和诱导后缘，所述斜坡和所述平台区相交处形成突变点，所述收缩段的内壁设有反射曲面，所述反射曲面的中心与所述平台区对应设置；

超音速气流在诱导前缘产生斜激波，该斜激波到达反射曲面形成反射波，反射波经斜坡再次反射到反射曲面，经过多次反射后达到平台区的平面上，反射波在平面处被驻留，斜激波汇集成正激波，其他斜激波如此反复也被驻留在正激波附近，形成一道激波墙；超音速气流通过激波墙被迫降低流速，同时提升压力和温度，经过激波墙提升压力的高压高速气流进入扩压段，提升压力和降低流速。

在另一个优选的实施例中，所述高压进气管的内端依次设有驱动收缩段、喷嘴和驱动扩张段。

在另一个优选的实施例中，所述诱导前缘为一尖端，所述诱导后缘为一钝端。

在另一个优选的实施例中，所述激波诱导块设置在所述流道的中部。

在另一个优选的实施例中，所述斜坡与所述平台区之间的夹角为1～10°。

本发明还提供了一种超临界循环发电装置，包括如权利要求1～5任一项所述的喷射激波升压装置，且所述高压进气管的外端与热源的出口相通，所述扩压段的出气口依次与所述回热器、所述热源的进口连通形成循环回路，所述热源的出口还与透平机连通，所述透平机与电机连通，流体由所述透平机、所述回热器、所述冷却器进入所述引射流体进气管。