[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)冷源熱能梯級(jí)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811556998.8
• 申請(qǐng)日: 2018-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109404080A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阮開(kāi)軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 阮開(kāi)軍
• 主分類(lèi)號(hào): F01K25/10
• 分類(lèi)號(hào): F01K25/10;F01K19/10;F01K13/00
• 代理公司: 貴陽(yáng)中新專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 李龍

本發(fā)明提供一種無(wú)冷源熱能梯級(jí)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法，包括膨脹機(jī)、換熱器、工質(zhì)泵、節(jié)流閥、吸熱器和壓縮機(jī)，膨脹機(jī)的工質(zhì)出口經(jīng)管路與換熱器的放熱流體入口相連通，換熱器的放熱流體出口經(jīng)管路與換熱器的吸熱流體入口相連，工質(zhì)泵和節(jié)流閥在管路上沿?fù)Q熱器的放熱流體出口至換熱器的吸熱流體入口的方向依次設(shè)置，換熱器的吸熱流體出口經(jīng)管路與膨脹機(jī)的工質(zhì)入口相連，所述壓縮機(jī)吸熱器用于為管路內(nèi)工質(zhì)補(bǔ)償熱能。本發(fā)明屬于發(fā)電領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法，屬于發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，火力發(fā)電仍然是我國(guó)電力的主要來(lái)源之一，特別是燃煤發(fā)電，不僅污染環(huán)境，而且還要消耗大量的水資源或其他冷卻介質(zhì)對(duì)工質(zhì)進(jìn)行冷卻，且冷卻工質(zhì)的過(guò)程中帶走大量熱源，造成極大浪費(fèi)，也會(huì)面臨資源枯竭等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種無(wú)冷源熱能梯級(jí)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有火力發(fā)電及其它熱能(電)轉(zhuǎn)換中需要例如水等冷卻介質(zhì)對(duì)工質(zhì)進(jìn)行冷卻，需要消耗大量冷卻介質(zhì)，尤其是水資源，且冷卻工質(zhì)的過(guò)程中帶走大量熱源，造成能源大量浪費(fèi)的問(wèn)題，以解決將來(lái)能源枯竭的問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，提供一種無(wú)冷源熱能梯級(jí)轉(zhuǎn)換方法，該方法將在膨脹機(jī)A 內(nèi)第一次做功后的氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)管路引入換熱器A的放熱部分放熱，形成一級(jí)熱能轉(zhuǎn)換，放熱后的氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)管路引出再進(jìn)入膨脹機(jī)B內(nèi)第二次做功，做功后的氣態(tài)工質(zhì)再經(jīng)管路引入換熱器B的放熱部分內(nèi)放熱，形成二級(jí)熱能轉(zhuǎn)換，氣態(tài)工質(zhì)在換熱器B的放熱部分內(nèi)放熱后降溫成液態(tài)，可增加膨脹機(jī)和換熱器放熱部分?jǐn)?shù)量來(lái)增加熱能轉(zhuǎn)換的級(jí)數(shù)，液態(tài)工質(zhì)經(jīng)管路引出并依次經(jīng)工質(zhì)泵和節(jié)流閥后，又先后進(jìn)入換熱器B的吸熱部分、換熱器A的吸熱部分內(nèi)吸熱后再次進(jìn)入膨脹機(jī)A 內(nèi)做功，節(jié)流閥下游與膨脹機(jī)A之間的管路上還設(shè)置有吸熱器和壓縮機(jī)，吸熱器用于為工質(zhì)補(bǔ)償損耗的熱量，通過(guò)壓縮機(jī)為節(jié)流閥與壓縮機(jī)之間管路內(nèi)的工質(zhì)抽相對(duì)負(fù)壓，促使工質(zhì)汽化、升溫，汽化、升溫的過(guò)程中通過(guò)換熱器B的吸熱部分、換熱器A的吸熱部分從換熱器B的放熱部分內(nèi)和換熱器A的放熱部分內(nèi)吸收熱量，使換熱器A的放熱部分、換熱器B的放熱部分內(nèi)氣態(tài)工質(zhì)降溫、液化，汽化、升溫后的工質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)抽取、壓縮后再次進(jìn)入膨脹機(jī)A內(nèi)做功，如此往復(fù)循環(huán)，使膨脹機(jī)A和膨脹機(jī)B向外界輸出動(dòng)能。

前述方法中，所述膨脹機(jī)A、換熱器A放熱部分組成一級(jí)熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，膨脹機(jī)B、換熱器B放熱部分組成二級(jí)熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，據(jù)此，工質(zhì)泵進(jìn)口端管路中可有多個(gè)級(jí)數(shù)的熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)串聯(lián)連接。

前述方法中，所述壓縮機(jī)設(shè)置于換熱器A的吸熱部分與膨脹機(jī)A之間的管路上。

本發(fā)明還提供了一種無(wú)冷源熱能梯級(jí)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括膨脹機(jī)A、膨脹機(jī)B、換熱器A、換熱器B、工質(zhì)泵、節(jié)流閥、吸熱器和壓縮機(jī)，膨脹機(jī)A的工質(zhì)出口經(jīng)第一管路與換熱器A的放熱流體入口相連通，換熱器A的放熱流體出口經(jīng)第二管路與換熱器B的放熱流體入口相連，所述膨脹機(jī)B設(shè)置于第二管路上，換熱器B的放熱流體出口經(jīng)第三管路與換熱器B的吸熱流體入口相連，工質(zhì)泵和節(jié)流閥在第三管路上沿?fù)Q熱器B的放熱流體出口至換熱器B的吸熱流體入口的方向依次設(shè)置，換熱器B的吸熱流體出口經(jīng)第四管路與換熱器A的吸熱流體入口相連，換熱器A的吸熱流體出口經(jīng)第五管路與膨脹機(jī)A的工質(zhì)入口相連，所述壓縮機(jī)設(shè)置于第五管路上，用于為管路內(nèi)工質(zhì)補(bǔ)償損耗的熱能的吸熱器設(shè)置于第三管路或第四管路或第五管路上，或者在第三管路上、第四管路上、第五管路上同時(shí)設(shè)置有吸熱器。

前述系統(tǒng)中，所述膨脹機(jī)為內(nèi)置渦輪機(jī)葉輪的管路，且膨脹機(jī)A和膨脹機(jī)B 內(nèi)的渦輪機(jī)葉輪同軸傳動(dòng)連接；

前述系統(tǒng)中，所述壓縮機(jī)替換為氣泵。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在運(yùn)行時(shí)不需要外界介質(zhì)對(duì)工質(zhì)進(jìn)行冷卻，即不需要空氣或水來(lái)冷卻工質(zhì)，通過(guò)循環(huán)工質(zhì)的汽化吸熱即可實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)的冷卻，這樣熱能不會(huì)被冷卻介質(zhì)帶走浪費(fèi)，極大地提高了能源的利用率，同時(shí)，節(jié)約了大量的水資源，減少了對(duì)空氣的污染，具有極高的實(shí)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明