[實用新型]一種新型蒸汽動力循環(huán)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420210865.6
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN203783658U
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 茍仲武
• 申請（專利權(quán)）人: 茍仲武
• 主分類號: F01K25/00
• 分類號: F01K25/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于蒸汽動力循環(huán)領(lǐng)域，具體涉及一種新型蒸汽動力循環(huán)裝置。

背景技術(shù)

朗肯循環(huán)（英語：Rankine?Cycle）也被稱為蘭金循環(huán)，是一種將熱能轉(zhuǎn)化為功的熱力學(xué)循環(huán)。郎肯循環(huán)從外界吸收熱量，將其閉環(huán)的工質(zhì)（通常使用水）加熱，實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化做功。朗肯循環(huán)理論雖然誕生于19世紀(jì)中期，但即便到了今天，郎肯循環(huán)仍產(chǎn)生世界上90％的電力，包括幾乎所有的太陽能熱能、生物質(zhì)能、煤炭與核能的電站。郎肯循環(huán)是支持蒸汽機的基本熱力學(xué)原理。

因為郎肯循環(huán)誕生的年代也有必然的歷史局限性，那個時代研究熱力學(xué)的機械條件、流體力學(xué)理論和現(xiàn)在差距很大，難免存在一些缺陷和不足。

朗肯循環(huán)實現(xiàn)工質(zhì)水的閉環(huán)循環(huán)，大幅減少水資源的消耗，但是為了實現(xiàn)閉環(huán)，除了將水蒸氣冷凝為水，然后再把幾乎不能被壓縮的液態(tài)工質(zhì)加壓，才能使之進入下一個壓力循環(huán)。對于不可壓縮流體的壓縮過程效率很高，所以整個循環(huán)中水泵的作用至關(guān)重要，但是能耗往往忽略不計。

實現(xiàn)蒸汽直接利用的常用方法是機械再壓縮，由于工作過程中需要消耗機械能，通過直觀的能量守恒定律分析，實際應(yīng)用中均沒有采用這種技術(shù)來實現(xiàn)蒸汽再循環(huán)。

當(dāng)時不考慮熱回收，形成凝汽環(huán)節(jié)的大量熱量必須以低溫形態(tài)散失。另外，水的凝結(jié)熱幾乎是常見工質(zhì)中最大的，工作溫段也偏高，但是綜合考慮當(dāng)時的條件，從成本、安全性、環(huán)保等綜合因素考慮，直到現(xiàn)在，也只有水是最理想的工質(zhì)。

目前傳統(tǒng)朗肯循環(huán)理論應(yīng)用中多用回?zé)帷⒃贌岬雀倪M循環(huán)方式提高效率，還采用增加蒸汽溫度、壓力的臨界、超臨界工作模式來提高效率。這些方法根本的思路都是盡可能提高有效功在全部消耗熱能中的比例。

還有其它的方法主要的出發(fā)點則是設(shè)法采用消耗少量熱能、機械能的方式，直接、間接對排放的低溫廢熱進行再利用，用于工業(yè)熱水制備、生活采暖等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)余熱利用來提高有效功在全部消耗熱能中的比例。

上述兩種方法在成本、安全性、提高比例、應(yīng)用便捷可行性等方面都受到諸多限制，很難實現(xiàn)熱能利用效率的大幅度提高，特別是難以實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換效率的大幅度提高。

流體力學(xué)里面有些基本原理，具有一定的“特殊”功能，在流體流動過程中，作為流體的物質(zhì)屬性本身，也會附帶實現(xiàn)熱傳導(dǎo)交換、物質(zhì)傳輸、物質(zhì)壓縮等效果。唯一的特點，就是幾乎都是在不需要機械裝置運動的情況下，僅僅在空間變化、熱能傳遞、流動過程就能實現(xiàn)。

基于文丘里管原理的射流真空泵是一種具有抽真空、冷凝、排水等三種效能的常用機械裝置。射流真空泵是利用一定壓力的水流通過對稱均布成一定形狀和傾斜度的噴咀噴出。由于噴射水流速度很高，于是周圍形成負(fù)壓使器室內(nèi)產(chǎn)生真空，將外界氣（液）體抽吸進來，共同進入混合管，混合管內(nèi)的水（氣）流互相摩擦，?混合與擠壓，通過擴壓管被排除，使器室內(nèi)形成更高的真空。

如果使用的射流是水，吸入的是低溫、低壓水蒸氣，則蒸汽與噴射水流直接接觸，進行熱交換，絕大部分的蒸汽冷凝成水與原水流混合，體積大大縮小；小量未被凝的蒸汽與不疑結(jié)的氣體亦與高速噴射水流一起從噴口噴出，流體具有動壓。查閱部分射流泵參數(shù)（如石油行業(yè)普遍使用的產(chǎn)品），射流抽取的目標(biāo)介質(zhì)可以達到自身質(zhì)量的80%以上，壓力損失約10%左右。

20世紀(jì)70年代以后，世界各國都在進一步研究有關(guān)射流引流、真空理論，通過對一些細(xì)節(jié)的研究，如噴口形狀、方式、脈動等等因素的研究實踐，取得了一定的成果。比如和人類生活密切相關(guān)的無葉片風(fēng)扇，以及工業(yè)化應(yīng)用的氣體放大器。

氣體放大器原理：當(dāng)高壓氣體通過氣體放大器?0.05～0.1毫米的環(huán)形窄縫后,向一側(cè)噴出，通過科恩達效應(yīng)原理及氣體放大器特殊的幾何形狀，另一側(cè)最大10~100倍的低壓氣體可被吸入，并與原始高壓氣體一起從氣體放大器同側(cè)吹出。近兩年來氣體放大器（空氣放大器）應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴展，常用大比例節(jié)約壓縮空氣，并且利用壓縮空氣實現(xiàn)吹塵、吸塵、物料運送等工業(yè)應(yīng)用。技術(shù)成熟穩(wěn)定。

如果被吸入的氣體是低溫、低壓蒸汽，驅(qū)動氣流是高溫、高壓過熱蒸汽，在高溫蒸汽從環(huán)形噴口噴出時，會膨脹、降溫、降壓，同時與低溫、低壓蒸汽混合，達到熱量、動量平衡，最終氣流是中溫、中壓混合蒸汽，從左側(cè)排出。

在蒸汽流動速度不大的時候，以下定律都適用：

波義耳定律：溫度恒定時，一定量氣體的壓力和它的體積的乘積為恒量。數(shù)學(xué)表達式為：pV?=?恒量（n、T恒定）或p1V1?=?p2V2（n1?=?n2、T1?=?T2）。

查理-蓋呂薩克氣體定律：壓力恒定時，一定量氣體的體積（V）與其溫度（T）成正比。