[發(fā)明專利]一種有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811031827.3
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109162779A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 歐陽新萍;白樺;夏榮鑫;侯慶亞;趙加普;李思思
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

根據(jù)本發(fā)明的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、球形滾珠膨脹機、冷凝器、工質(zhì)泵、發(fā)電機。球形滾珠膨脹機包括同心設置的球體、球殼以及兩個滾珠，球體的外表面設有球體T形凸環(huán)和球體矩形凸環(huán)交替連接組成的整體球體凸環(huán)，球殼的內(nèi)表面設有一條內(nèi)凹的球殼T形凹環(huán)和一條內(nèi)凹的球殼環(huán)槽，球殼上分別開設有連通外部與球殼環(huán)槽的進氣通道和排氣通道，球殼T形凹環(huán)與球體凸環(huán)相嵌在一起，球體T形凸環(huán)經(jīng)過進氣通道時,阻斷進氣通道連通外部與球殼環(huán)槽，球體矩形凸環(huán)經(jīng)過進氣通道時,使得進氣通道連通外部與球殼環(huán)槽。本發(fā)明中的球形滾珠膨脹機通過采用球體凸環(huán)來實現(xiàn)進氣閥的功能，節(jié)省了進氣閥，降低了制造成本，具有整機結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低溫余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

有機朗肯循環(huán)采用低沸點有機工質(zhì)，將工業(yè)余熱、地熱、太陽能和生物質(zhì)能等中低溫余熱轉(zhuǎn)化為高品位的電能，在中低溫余熱利用方面有巨大的應用潛力。目前對于有機朗肯循環(huán)的研究集中在有機工質(zhì)的研究、有機朗肯循環(huán)的優(yōu)化以及有機朗肯循環(huán)用膨脹機的研發(fā)等方面。膨脹機是有機朗肯循環(huán)的關(guān)鍵部件，對其系統(tǒng)性能有重要影響。結(jié)構(gòu)上，膨脹機可分為兩類：一類為向心透平式、軸流透平式等速度型膨脹機另一類為渦旋式、活塞式、螺桿式、旋片式等容積型膨脹機。速度型膨脹機是通過工質(zhì)速度的變化來傳遞能量，常見于高轉(zhuǎn)速和大流量的場所；容積型膨脹機則是通過工質(zhì)體積變化引起壓力變化，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化。

利用有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)回收低品位能的功率輸出大概在1-50kW的范圍內(nèi)，一般采用容積型膨脹機。現(xiàn)有的膨脹機大多成本高、體積大而且由于結(jié)構(gòu)設計不完善，導致應用在中低溫熱源的條件下，效率偏低。目前國內(nèi)仍缺乏適合應用在有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的高效率膨脹機，這方面的研究仍然停留在理論和實驗階段，未能進行大規(guī)模的商業(yè)生產(chǎn)。因此，開發(fā)新型的適用于有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的高效膨脹機具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問題，目的之一是提供了運用球形滾珠膨脹機的有機朗肯循環(huán)中低溫地熱發(fā)電系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，具有這樣的特征，包括蒸發(fā)器，用于收集地下水的余熱；以及通過管路順次連通的具有輸出軸的球形滾珠膨脹機、冷凝器、工質(zhì)泵，發(fā)電機具有旋轉(zhuǎn)軸，與輸出軸連接，旋轉(zhuǎn)軸由球形滾珠膨脹機帶動旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，其中，球形滾珠膨脹機具有：同心的球體、球殼以及兩個滾珠，球體的外徑略小于球殼的內(nèi)徑，球體可以在球殼內(nèi)轉(zhuǎn)動，球體的外表面設有一條凸起的球體凸環(huán)和兩條內(nèi)凹的球體弧槽，球體凸環(huán)由兩個球體T形凸環(huán)和兩個球體矩形凸環(huán)交替連接組成整體凸環(huán)，兩條球體弧槽對稱地設置在球體的兩端，分別與球體T形凸環(huán)呈90°夾角相交，球體T形凸環(huán)在兩個相交處各開有一凸環(huán)缺口，球體弧槽的橫截面為半圓形，球殼的內(nèi)表面設有一條內(nèi)凹的球殼T形凹環(huán)和一條內(nèi)凹的球殼環(huán)槽，球殼環(huán)槽與球殼T形凹環(huán)以40°-50°夾角相交，形成兩個球殼環(huán)槽和球殼T形凹環(huán)之間相通的球殼槽交匯處，球殼環(huán)槽的橫截面與球體弧槽的橫截面形狀與尺寸均相同，在球體上設有兩根球體軸，球體軸與球體T形凸環(huán)垂直，球體繞球體軸旋轉(zhuǎn)，在球殼上設有軸孔，軸孔的軸線與球殼T形凹環(huán)垂直，球體軸穿過軸孔與發(fā)電機連接，球體弧槽和球殼環(huán)槽之間有兩個弧環(huán)槽交匯處，每個弧環(huán)槽交匯處均設有一個滾珠，滾珠的半徑與球體弧槽的橫截面半徑一致，位于球殼槽交匯處的兩側(cè)的球殼上分別開設有進氣通道和排氣通道，排氣通道連通外部與球殼環(huán)槽，進氣通道連通外部與球殼環(huán)槽且與球殼T形凹環(huán)相連通，球殼T形凹環(huán)與球體凸環(huán)相嵌在一起，球體T形凸環(huán)經(jīng)過進氣通道時,阻斷進氣通道連通外部與球殼環(huán)槽，球體矩形凸環(huán)經(jīng)過進氣通道時,使得進氣通道連通外部與球殼環(huán)槽。

在本發(fā)明提供的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，凸環(huán)缺口與T形突出部分交替分布，球殼T形凹環(huán)的橫截面的尺寸與T形凸環(huán)的橫截面的尺寸相同。

另外，在本發(fā)明提供的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，球殼環(huán)槽與球殼T形凹環(huán)之間的夾角為45°。