一种朗肯循环的装置及其方法与流程

本发明涉及发电技术领域，具体为一种朗肯循环的装置及其方法。

背景技术：

朗肯循环是指以水蒸气作为工质的一种理想循环过程，主要包括等熵压缩、等压加热、等熵膨胀、以及一个等压冷凝过程。用于蒸汽装置动力循环，在水泵中水被压缩升压，过程中流经水泵的流量较大，水泵向周围的散热量折合到单位质量工质，可以忽略，可逆绝热压缩过程，即等熵压缩过程，水在锅炉中被加热的过程本来是在外部火焰与工质之间有较大温差的条件下进行的，而且不可避免地工质会有压力损失，是一个不可逆加热过程。我们把它理想化为不计工质压力变化，现有的低温有机朗肯循环发电装置包括依次连通的加热装置、蒸发器、稳压罐、透平、冷凝器、储液罐和工质泵，

目前的朗肯循环装置在对从透平排出的低温气体进行冷凝时，大多是直接使用冷凝器进行冷凝，然而，这样的冷凝效果较差，不能实现对从透平排出的蒸气进行基快速又充分的冷凝，无法避免未冷凝完成的水蒸气排入储液罐内的情况发生，造成整个朗肯循环内气路和液路相互干扰，从而给人们正常的朗肯发电工作到来了极大的不便。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种朗肯循环的装置及其方法，解决了现有的冷凝效果较差，不能实现对从透平排出的蒸气进行基快速又充分的冷凝，无法避免未冷凝完成的水蒸气排入储液罐内的情况发生，造成整个朗肯循环内气路和液路相互干扰的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种朗肯循环的装置，包括锅炉加热器、过热器、透平、储液罐、工质泵和冷却装置，所述锅炉加热器的出气口通过导气管与过热器的进气口连通，且过热器的出气口通过导气管与透平的进气口连通，所述冷凝装置包括底板，所述底板的顶部固定连接有冷凝箱，且冷凝箱内壁的两侧之间通过固定架固定连接有s型冷凝管，所述s型冷凝管的两端分别贯穿冷凝箱的两侧并延伸至冷凝箱的两侧，所述s型冷凝管延伸至冷凝箱一侧的一端通过导气管与透平的出气口连通，所述冷凝箱的顶部从左至右依次固定连接有冷却泵和制冷器，且冷却泵的进液口通过连接管与制冷器的出液口连通，所述冷却泵的出液口通过导液管与冷凝箱一侧的顶部连通，且制冷器的进液口通过导液管与冷凝箱另一侧的底部连通。

优选的，所述s型冷却管延伸至冷凝箱另一侧的一端通过导液管与储液罐的进液口连通，且储液罐的出液口通过导液管与工质泵的进液口连通。

优选的，所述工质泵的出液口通过导液管与过热器的进液口连通，且过热器的出液口通过导液管与锅炉加热器的进液口连通。

优选的，所述s型冷却管靠近透平一端的内壁固定安装有温度传感器，所述温度传感器的输出端与数据比较模块的输入端连接。

优选的，所述数据比较模块的输出端与反馈模块的输入端连接，且反馈模块的输出端与中央处理模块的输入端连接，所述中央处理模块的输入端分别与输入模块和控制界面的输出端连接。

优选的，所述中央处理模块输出端分别与锅炉加热器、过热器、制冷器、冷却泵、工质泵和数据比较器的输入端连接，且中央处理模块的型号为arm9。

优选的，所述中央处理模块的输入端与电源模块的输出端电性连接，且电源模块的输出端分别与温度传感器、控制界面和输入模块的输入端电性连接。

本发明还公开了一种朗肯循环的装置的方法，具体包括以下步骤：

s1、使用前先根据需要启动冷却泵进行大功率工作时所需的最高温度值，判定需要输入标准的温度值，高于标准的温度值为温度报警阈值，然后通过输入模块将温度报警阈值输入中央处理模块，中央处理模块再将温度报警阈值输送至数据比较模块内，作为温度比较值；

s2、通过电源模块分别使中央处理模块、控制界面和输入模块通电，当人们需要使用整个朗肯循环装置时，使用者可先操作控制界面使中央处理模块控制工质泵开始工作，工质泵会将储液罐内的水泵入过热器内；

s3、过热器可将s1中工质泵泵入的水通入锅炉加热器内进行加热，加热成水蒸气，然后将加热后的水蒸气通入过热器内，将水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸气，之后过热器将相应压力下的过热水蒸气通入透平内进行利用，可将水蒸气的内能转化成机械能；

s4、从透平排出的低温气体会通过导液管进入冷却装置内的s型冷却管内，此时设置于s型冷却管内的温度传感器会对通入s型冷却管内气体的温度进行检测，温度传感器将检测的温度值传输至数据比较模块，在数据比较模块内温度传感器检测的温度值与温度报警阈值进行比较，当检测到温度较低时，中央处理模块会控制冷却泵进行第功率工作，若比较的结果高于温度报警阈值，表示通入s型冷却管内气体的温度过高，数据比较模块将温度报警阈值经反馈模块反馈至中央处理模块，中央处理模块会分别控制冷却泵和制冷器开始工作，并控制冷却泵进行大功率工作，将制冷剂很好的泵入冷凝箱内，并将冷凝箱的内的制冷剂通入制冷器内进行制冷，从而实现对s型冷却管内的气体进行快速冷却；

s5、冷却完成后的液体会被工质泵泵入储液罐内，以备再次使用，这样即可实现一个完整的朗肯循环。

(三)有益效果

本发明提供了一种朗肯循环的装置及其方法。具备以下有益效果：

(1)、该朗肯循环的装置及其方法，通过在锅炉加热器的出气口通过导气管与过热器的进气口连通，且过热器的出气口通过导气管与透平的进气口连通，再分别通过工质泵、冷却装置、冷凝箱、s型冷凝管、冷却泵和制冷器的配合设置，可实现对从透平排出的水蒸气进行充分的冷凝，这样大大增强了冷凝效果，实现了对从透平排出的蒸气进行基快速又充分的冷凝，很好的避免了未冷凝完成的水蒸气排入储液罐内的情况发生，防止造成整个朗肯循环内气路和液路相互干扰，从而大大方便了人们正常的朗肯发电工作。

(2)、该朗肯循环的装置及其方法，通过在s型冷却管靠近透平一端的内壁固定安装有温度传感器，且温度传感器的输出端与数据比较模块的输入端连接，再分别通过反馈模块、输入模块和中央处理模块的配合设置，可实现对从透平排出的气体温度进行检测，并实现自动控制冷却泵的工作功率，从而大大节省了电能，从而很好的避免电力资源的浪费。

(3)、该朗肯循环的装置及其方法，通过在s型冷却管延伸至冷凝箱另一侧的一端通过导液管与储液罐的进液口连通，再通过在储液罐的出液口通过导液管与工质泵的进液口连通，可实现对冷却后的液体进行集中储存，实现对工质泵的工作进行缓冲，从而保证了正常了朗肯循环。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明冷凝装置的结构示意图；

图3为本发明s型冷却管结构的剖视图；

图4为本发明系统的结构原理框图。

图中，1锅炉加热器、2过热器、3透平、4电源模块、5储液罐、6工质泵、7冷却装置、71底板、72冷凝箱、73s型冷凝管、74冷却泵、75制冷器、8温度传感器、9数据比较模块、10反馈模块、11中央处理模块、12输入模块、13控制界面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明实施例提供一种技术方案：一种朗肯循环的装置，包括锅炉加热器1、过热器2、透平3、储液罐5、工质泵6和冷却装置7，透平3可将水蒸气内的内能转化成机械能，工质泵6的出液口通过导液管与过热器2的进液口连通，且过热器2的出液口通过导液管与锅炉加热器1的进液口连通，锅炉加热器1的出气口通过导气管与过热器2的进气口连通，且过热器2的出气口通过导气管与透平3的进气口连通，冷凝装置7包括底板71，底板71的顶部固定连接有冷凝箱72，且冷凝箱72内壁的两侧之间通过固定架固定连接有s型冷凝管73，s型冷凝管73的两端分别贯穿冷凝箱72的两侧并延伸至冷凝箱72的两侧，s型冷凝管73延伸至冷凝箱72一侧的一端通过导气管与透平3的出气口连通，冷凝箱72的顶部从左至右依次固定连接有冷却泵74和制冷器75，且冷却泵74的进液口通过连接管与制冷器75的出液口连通，冷却泵74的出液口通过导液管与冷凝箱72一侧的顶部连通，且制冷器75的进液口通过导液管与冷凝箱72另一侧的底部连通，s型冷却管73延伸至冷凝箱72另一侧的一端通过导液管与储液罐5的进液口连通，且储液罐5的出液口通过导液管与工质泵6的进液口连通，s型冷却管83靠近透平3一端的内壁固定安装有温度传感器8，温度传感器8的输出端与数据比较模块9的输入端连接，数据比较模块9的输出端与反馈模块10的输入端连接，且反馈模块10的输出端与中央处理模块11的输入端连接，中央处理模块11的输入端分别与输入模块12和控制界面13的输出端连接，中央处理模块11输出端分别与锅炉加热器1、过热器2、制冷器75、冷却泵74、工质泵6和数据比较器9的输入端连接，且中央处理模块11的型号为arm9，中央处理模块11的输入端与电源模块4的输出端电性连接，且电源模块4的输出端分别与温度传感器8、控制界面13和输入模块12的输入端电性连接。

本发明还公开了一种朗肯循环的装置的方法，具体包括以下步骤：

s1、使用前先根据需要启动冷却泵74进行大功率工作时所需的最高温度值，判定需要输入标准的温度值，高于标准的温度值为温度报警阈值，然后通过输入模块12将温度报警阈值输入中央处理模块11，中央处理模块11再将温度报警阈值输送至数据比较模块9内，作为温度比较值；

s2、通过电源模块4分别使中央处理模块11、控制界面13和输入模块12通电，当人们需要使用整个朗肯循环装置时，使用者可先操作控制界面13使中央处理模块11控制工质泵6开始工作，工质泵6会将储液罐5内的水泵入过热器2内；

s3、过热器2可将s1中工质泵6泵入的水通入锅炉加热器1内进行加热，加热成水蒸气，然后将加热后的水蒸气通入过热器2内，将水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸气，之后过热器2将相应压力下的过热水蒸气通入透平3内进行利用，可将水蒸气的内能转化成机械能；

s4、从透平3排出的低温气体会通过导液管进入冷却装置7内的s型冷却管73内，此时设置于s型冷却管73内的温度传感器8会对通入s型冷却管73内气体的温度进行检测，温度传感器8将检测的温度值传输至数据比较模块9，在数据比较模块9内温度传感器8检测的温度值与温度报警阈值进行比较，当检测到温度较低时，中央处理模块11会控制冷却泵74进行第功率工作，若比较的结果高于温度报警阈值，表示通入s型冷却管73内气体的温度过高，数据比较模块9将温度报警阈值经反馈模块10反馈至中央处理模块11，中央处理模块11会分别控制冷却泵74和制冷器75开始工作，并控制冷却泵74进行大功率工作，将制冷剂很好的泵入冷凝箱72内，并将冷凝箱72的内的制冷剂通入制冷器75内进行制冷，从而实现对s型冷却管73内的气体进行快速冷却；

s5、冷却完成后的液体会被工质泵5泵入储液罐5内，以备再次使用，这样即可实现一个完整的朗肯循环。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。