[發明專利]外置超臨界二氧化碳大溫差混合器及控制調節方法

有效

• 申請號: 202110380432.X
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113280649B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 浙江態能動力技術有限公司;浙江高晟光熱發電技術研究院有限公司
• 主分類號: F28D7/02
• 分類號: F28D7/02;F28F27/02
• 代理公司: 青島仟航知識產權代理事務所(普通合伙) 37289
• 代理人: 紀尚旭

本發明提供一種外置超臨界二氧化碳大溫差混合換熱器及控制調節方法，包括依次連接的熱管線、漸擴管、混合管和漸縮管，熱管線和漸擴管之間設置有熱調閥，混合管外側設置有冷管線和外套管，混合管內部設置有螺旋管，冷管線與外套管連接，穿過混合管的外套管與螺旋管連接，冷管線上設置有冷調閥，外套管通過法蘭與所述混合管連接。外套管采用螺旋纏繞的方式貼在混合管的外圍，且從一側逐步延伸至另一側。本發明提供的外置超臨界二氧化碳大溫差混合器及控制調節方法，能夠實現在大溫差條件下實現溫度調節的技術效果，減少了熱膨脹應力和熱疲勞，提高了控溫過程的可靠性。

技術領域

本發明屬于換熱器領域，具體說是涉及一種外置超臨界二氧化碳大溫差混合換熱器及控制調節方法。

背景技術

換熱器被廣泛應用于化工、石油、制冷、核能和動力等工業，由于世界性的能源危機，為了降低能耗，工業生產中對換熱器的需求量也越來越多，對換熱器的質量要求也越來越高。近幾十年來，雖然緊湊式換熱器(板式、板翅式、壓焊板式換熱器等)、熱管式換熱器、直接接觸式換熱器等得到了迅速的發展，但由于管殼式換熱器具有高度的可靠性和廣泛的適應性，其仍占據產量和用量的統治地位，據相關統計，目前工業裝置中管殼式換熱器的用量仍占全部換熱器用量的70％左右。

超臨界二氧化碳熱力循環技術是以超臨界二氧化碳為工質構成的新型熱力循環技術，在中高熱源溫度區間相比當前蒸汽朗肯循環技術具有高效率、占地面積小、系統簡單等優點，是未來可以大規模替代當前蒸汽朗肯循環新型發電技術，具有廣闊應用前景。

超臨界二氧化碳熱力系統的熱源出口溫度超過500℃，甚至在某些設計要求中達到 700℃。在熱力系統負荷控制的溫度調節過程中，需要利用低溫二氧化碳與高溫二氧化碳進行混合，達到降低二氧化碳工質溫度的目的。由于二氧化碳溫度很高，要實現溫度的迅速調節，低溫二氧化碳工質的溫度不宜太高；因此在大溫差條件下實現溫度的調節是非常必要的。基于以上背景需求，本發明提出了一種外置超臨界二氧化碳大溫差混合器結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種外置超臨界二氧化碳大溫差混合器及控制調節方法，解決了如何實現在大溫差條件下實現溫度調節的技術問題，減少了熱膨脹應力和熱疲勞，提高了控溫過程的可靠性。

一種外置超臨界二氧化碳大溫差混合器，包括依次連接的熱管線、漸擴管、混合管和漸縮管，所述熱管線和所述漸擴管之間設置有熱調閥，所述混合管外側設置有冷管線和外套管，所述混合管內部設置有螺旋管，所述冷管線與所述外套管連接，穿過所述混合管的外套管與所述螺旋管連接，所述冷管線上設置有冷調閥，所述外套管通過法蘭與所述混合管連接。

所述外套管采用螺旋纏繞的方式貼在所述混合管的外圍，且從一側逐步延伸至另一側。

所述外套管與所述混合管焊接連接，所述外套管采用二分之一半管。

所述外套管螺旋的螺距為管道直徑的2-3倍。

螺距太小會使相鄰兩個管在熱膨脹作用下產生相互擠壓，不利于自由變形；螺距太大不利于利用混合管外部空間進行熱量交換。

所述外套管的材料采用大線膨脹系數的不銹鋼，所述不銹鋼的線膨脹系數不低于14 ×10^-6℃^-1。

所述外套管通過金屬圈滑動密封與所述混合器外壁接觸。

所述外套管通過封閉套管與所述混合器外壁滑動接觸。

本發明達成以下顯著效果：本發明提出一種外置超臨界二氧化碳大溫差混合器結構，可以提高換熱效率，有助于實現在大溫差條件下實現溫度調節，減少熱膨脹應力和熱疲勞，提高控溫過程的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明實施例中大溫差混合器結構的整體示意圖。

圖2是本發明實施例中封閉套管與混合器外壁的接觸結構圖一。