[實用新型]使用混合有機工質的內置熱泵的有機朗肯循環系統

有效

• 申請號: 201420342589.9
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN204002958U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 李惟毅;徐博睿
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F01K25/08
• 分類號: F01K25/08;F25B29/00;F25B41/06;F25B41/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本實用新型涉及一種有機朗肯循環系統。特別是涉及一種使用混合有機工質的內置熱泵的有機朗肯循環系統。

背景技術

隨著能源與環境壓力日益凸顯，低品位的工業生活余熱、廢熱及可再生熱能因其總量巨大而逐漸被人們所關注。有機朗肯循環(Organic Rankine Cycle，ORC)系統作為一項能夠高效、環保地將低品位熱能轉化為電能的技術，已成為低品位能源利用研究的熱點。

熱泵是一項高效的供熱、制冷技術，使用熱泵技術，往往能產生數倍于輸入能量的熱量或冷量。在合適的條件下，將熱泵和有機朗肯循環技術結合，進行熱電冷聯產，在滿足用戶需求的同時，能夠彌補單純使用有機朗肯循環發電的總能源利用率較低的缺陷。

不同于純工質，非共沸混合有機工質具有變溫相變的特性，吸熱過程中與熱源更為匹配，可減少因溫差變化而引起的火用損失。混合有機工質的組分濃度變化時，其熱力性能會隨之變化而可以適合不同的熱源。

洪光，張新銘，李建軍，內置熱泵的熱電冷聯合有機朗肯循環能效分析，合肥工業大學學報(自然科學版)，Vol.35，No.10，pp.1297-1301，2012。提出了一種在中低溫熱能利用方面更加高效，且具有熱電聯產和冷電聯產兩種運行模式的內置熱泵的有機朗肯循環。但是將混合有機工質應用到該系統時，該系統不能靈活地調節混合有機工質的組分濃度，使之分別適應系統中熱量轉移循環和動力產生循環的特性。同時，在生活和生產過程中，用戶往往有供熱和供冷同時進行的需求，例如同時有室內冷氣和生活熱水需求，已有的系統往往無法滿足這種需求。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種能夠充分發揮混合有機工質的特點，實現在同一系統中調節混合有機工質的組分濃度，使之分別適應系統中熱量轉移循環和動力產生循環，可有效減少系統的火用損失，提高能源利用效率的使用混合有機工質的內置熱泵的有機朗肯循環系統。

本實用新型所采用的技術方案是：一種使用混合有機工質的內置熱泵的有機朗肯循環系統，包括有動力輸出端與發電機相連的膨脹機，所述膨脹機的混合有機工質輸入端通過管路連接用于對高溫高壓的混合有機工質與低溫低壓的混合有機工質混流引射的引射器的輸出端，所述膨脹機的混合有機工質輸出端通過管路連接ORC冷凝器混合有機工質管的輸入端，ORC冷凝器混合有機工質管的輸出端通過管路連接氣液分離器的輸入端，所述氣液分離器的液相輸出端通過管路連接工質泵的輸入端，所述工質泵的輸出端通過管路連接高溫蒸發器混合有機工質管的輸入端，所述氣液分離器的氣相輸出端通過管路連接四通閥的第三端口，四通閥的第一端口通過管路連接所述引射器的輸入端，四通閥的第二端口通過管路連接熱泵冷凝器混合有機工質管的一端，四通閥的第四端口通過管路連接低溫蒸發器混合有機工質管的一端，所述高溫蒸發器混合有機工質管的輸出端通過管路連接所述引射器的輸入端，所述低溫蒸發器混合有機工質管的另一端通過管路連接所述熱泵冷凝器混合有機工質管的另一端。

在所述低溫蒸發器混合有機工質管與所述熱泵冷凝器混合有機工質管之間相連的管路上設置有節流閥。

在熱電聯產模式下，所述四通閥的第四端口與第一端口相連通，第三端口與第二端口相連通，而第一端口第二端口之間不導通，第三端口與第四端口之間不導通。

在冷熱電聯產模式下，所述四通閥的第一端口與第二端口相連通，第三端口與第四端口相連通，而第一端口與第四端口之間不導通，第二端口與第三端口之間不導通。

本實用新型涉及的使用混合有機工質的內置熱泵的有機朗肯循環系統，能夠充分發揮混合有機工質的特點，實現在同一系統中調節混合有機工質的組分濃度，使之分別適應系統中熱量轉移循環和動力產生循環，可有效減少系統的火用損失，提高能源的利用效率，還能夠根據需要，具有同時供應冷、熱、電的能力。具本實用新型有如下有益效果：

1、本實用新型實現了可以利用低品位熱能，采用一套系統進行熱電冷聯產，而無需額外供電；

2、本實用新型通過部分冷凝、氣液分離的方法，改變、調節系統中各子循環的中混合有機工質的組分濃度，使從各個熱源吸熱的工質與其對應的熱源更加匹配，減小系統的換熱損失，提高系統的能源利用率；

3、本實用新型有熱電聯產和冷熱電聯產兩種運行模式，改進了現有一些基于有機朗肯循環的冷熱電聯產系統不能同時供熱和供冷的不足；

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構示意圖。

圖中

F1：高溫蒸發器的熱源管道F2：低溫蒸發器的熱源管道