[發明專利]溫差驅動的用于混合工質組分調節的T形組分調節系統

有效

• 申請號: 201911244540.3
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN111102760B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 趙力;聶顯鏵;鄧帥;張月;盧培;杜振宇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F25B13/00
• 分類號: F25B13/00;F25B41/42;F25B41/20;F25B49/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發明公開了一種溫差驅動的用于混合工質組分調節的T形組分調節系統，由T形管組分分離器和溫差控制系統組成：T形管組分分離器具有1個混合工質入口和2個混合工質出口，在T形管組分分離器的2個混合工質出口的管段上均分別設有對工質的流量進行調節的流量調節閥；溫差控制系統可以是設置在2個混合工質出口管段之間的熱泵系統；或是由兩個換熱器和設置在兩個換熱器之間的溫差生成部件組構成，溫差生成部件組用于在兩個換熱器中產生、并維持恒定溫差。本發明組分調節系統通過溫差控制系統在T形管組分分離器兩出口構建可控的溫差，實現對流入T形管組分分離器的單相、多相混合工質的高效、可控組分調節。

技術領域

本發明屬于熱力循環中混合工質組分調節技術領域，特別涉及基于非共沸工質的高效循環中混合工質組分的高效、可控分離。

背景技術

近年來，隨著能源緊缺、環境惡化等問題的日益凸顯，太陽能、地熱能等可再生能源得到了長足發展，其開發利用的主要技術手段包括以有機朗肯循環為代表的新型動力循環和以蒸汽壓縮逆循環為代表的制冷/熱泵循環。為了實現變工況下各能流的高效轉換，在傳統循環基礎上，眾多學者通過引入非共沸混合工質，經過組分分離調節減小不可逆損失，進而提高熱力系統變工況下的循環性能。中國專利CN201710300817.4《基于非共沸工質的熱力循環升維構建方法》提出了基于非共沸工質的新型熱力循環構建方法以減小能量轉換過程中的損失。在此類基于非共沸工質的新型循環中，非共沸工質的組分調節是關鍵熱力過程。因此，如何實現非共沸工質組分的受控調節，滿足全工況下熱力系統的高效運行，成為熱力循環中亟待解決的問題。

T形組分調節器以其結構簡單、安裝方便、易于維護的優點而被用作非共沸工質的組分調節器，其基于相分離的組分調節性能引起國內外學者的廣泛興趣，當在T形管組分調節器入口通入氣液兩相混合工質，在T形管組分調節器兩出口流出的混合工質組分質量分數是不同的(如文獻Su W.,Hwang Y.,Zheng N.,Deng S.,Zhao L.,Experimental studyon the constituent separation performance of binary zeotropic mixtures inhorizontal branch T-junctions[J],International Journal of Heat and MassTransfer 127,76-87)。此外，中國專利CN201620454560.9《一種用于非共沸工質組分調節的順流式T形管組分調節器》，中國專利CN200910029249.4《一種多相流分離的復合T形管分離器及其分離方法》提出了采用復合型T型分離器提高非共沸工質組分調節性能的思路。

上述研究中，組分調節是基于非共沸工質在T形分離器中的相分離而實現，非共沸工質氣液相平衡時，氣相中含有較多低沸點組元，而液相中含有較多高沸點組元。因此，在T形分離器內發生的組分分離往往是不可控的，僅取決于非共沸工質的種類、入口干度等因素。此外，由于相分離而產生的組分分離效果也往往不顯著。因此，由于存在的上述問題，T形組分調節器在基于非共沸工質的熱力循環系統中的應用受限。

發明內容

針對上述現有的T形管組分調節技術，本發明目的旨在克服現有技術的以下不足：其一，上述現有技術對非共沸工質的組分分離的分離效率較低；其二，組分調節高度依賴入口處工況條件，無法實現非共沸工質的可控調節。本發明以現有T形管組分分離器的優點為基礎，克服上述技術不足，開發一種改進的溫差驅動的T形組分調節系統。