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1.本发明属于能源与动力技术领域。
背景技术:
2.冷需求、热需求和动力需求,为人类生活与生产当中所常见;其中,利用热能转换为机械能是获得和提供动力的重要方式。现实中,恒温热源难以保持,即热源的温度常常随着热的释放而降低;在以燃料为源头能源时,热源又常常同时具有高温和变温的双重特点;基于联合循环的蒸汽动力装置,能够适应高温/变温热源;不过,由于回热环节传热温差损失大,这给装置的热变功效率带来不利影响。
3.人们需要简单、主动、安全、高效地利用热能来获得动力,为此,本发明提出了以简单技术手段有效降低回热环节传热温差不可逆损失、热效率高、安全性强、适应高温热源或变温热源和能够应对各种燃料的联合循环蒸汽动力装置。
技术实现要素:
4.本发明主要目的是要提供变压回热蒸汽动力装置,具体
技术实现要素:
分项阐述如下:
5.1.变压回热蒸汽动力装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机、循环泵、扩压管、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和第二蒸发器所组成;冷凝器有循环工质通道经循环泵与蒸发器连通,蒸发器还有循环工质通道经扩压管和第二蒸发器与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道与高温热交换器连通,压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通,高温热交换器还有循环工质通道与第二膨胀机连通,第二膨胀机还有低压循环工质通道经第二蒸发器与蒸发器连通之后分成两路——第一路直接与压缩机连通,第二路经第三膨胀机与冷凝器连通;高温热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,蒸发器或还有热源介质通道与外部连通,第二蒸发器或还有热源介质通道与外部连通,第二膨胀机连接压缩机并传输动力,形成变压回热蒸汽动力装置;其中,或第二膨胀机连接压缩机和循环泵并传输动力。
6.2.变压回热蒸汽动力装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机、循环泵、扩压管、高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器和供热器所组成;冷凝器有循环工质通道经循环泵与蒸发器连通,蒸发器还有循环工质通道经扩压管和第二蒸发器与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道与高温热交换器连通,压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通,高温热交换器还有循环工质通道与第二膨胀机连通,第二膨胀机还有低压循环工质通道与第二蒸发器连通,第二蒸发器还有低压循环工质通道经蒸发器与供热器连通之后分成两路——第一路直接与压缩机连通,第二路经第三膨胀机与冷凝器连通;高温热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,蒸发器或还有热源介质通道与外部连通,第二蒸发器或还有热源介质通道与外部连通,供热器还有被加热介质通道与外部连通,第二膨胀机连接压缩机并传输动力,形成变压回热蒸汽动力装置;其中,或第二膨胀机连接压缩机和循环泵并传输动力。
7.3.变压回热蒸汽动力装置,是在第1或第2项所述的变压回热蒸汽动力装置中,增加高温回热器,将膨胀机有循环工质通道与高温热交换器连通调整为膨胀机有循环工质通道经高温回热器与高温热交换器连通,将压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通调整为压缩机有循环工质通道经高温回热器与高温热交换器连通,将第二膨胀机有低压循环工质通道与第二蒸发器连通调整为第二膨胀机有低压循环工质通道经高温回热器与第二蒸发器连通,形成变压回热蒸汽动力装置。
8.4.变压回热蒸汽动力装置,是在第1或第2项所述的变压回热蒸汽动力装置中,增加高温回热器,将膨胀机有循环工质通道与高温热交换器连通调整为膨胀机有循环工质通道经高温回热器与高温热交换器连通,将压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通调整为压缩机有循环工质通道经高温回热器与高温热交换器连通,将高温热交换器有循环工质通道与第二膨胀机连通调整为高温热交换器有循环工质通道与第二膨胀机连通之后第二膨胀机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通,形成变压回热蒸汽动力装置。
9.5.变压回热蒸汽动力装置,是在第1-4项所述的任一一款变压回热蒸汽动力装置中,增加低温回热器和第二循环泵,将冷凝器有循环工质通道经循环泵与蒸发器连通调整为冷凝器有循环工质通道经循环泵与低温回热器连通,压缩机增设中间抽汽通道与低温回热器连通,低温回热器再有循环工质通道经第二循环泵与蒸发器连通,形成变压回热蒸汽动力装置。
10.6.变压回热蒸汽动力装置,是在第1-5项所述的任一一款变压回热蒸汽动力装置中,增加膨胀增速机并取代第三膨胀机,形成变压回热蒸汽动力装置。
11.7.变压回热蒸汽动力装置,是在第1-5项所述的任一一款变压回热蒸汽动力装置中,增加膨胀增速机并取代第三膨胀机,增加第二扩压管并取代循环泵,形成变压回热蒸汽动力装置。
12.8.变压回热蒸汽动力装置,是在第1-7项所述的任一一款变压回热蒸汽动力装置中,增加双能压缩机并取代压缩机,增加新增膨胀增速机并取代第二膨胀机,形成变压回热蒸汽动力装置。
13.9.变压回热蒸汽动力装置,是在第1-7项所述的任一一款变压回热蒸汽动力装置中,增加双能压缩机并取代压缩机,增加新增膨胀增速机并取代第二膨胀机,增加第二扩压管并取代循环泵,形成变压回热蒸汽动力装置。
14.10.变压回热蒸汽动力装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器和喷管所组成;冷凝器有循环工质通道经循环泵与蒸发器连通,蒸发器还有循环工质通道经喷管和第二蒸发器与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道与高温热交换器连通,压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通,高温热交换器还有循环工质通道与第二膨胀机连通,第二膨胀机还有低压循环工质通道与蒸发器连通,蒸发器还有循环工质通道经第二蒸发器之后分成两路——第一路直接与压缩机连通,第二路经第三膨胀机与冷凝器连通;高温热交换器还有热源介质通道与外部连通,冷凝器还有冷却介质通道与外部连通,蒸发器或还有热源介质通道与外部连通,第二蒸发器或还有热源介质通道与外部连通,第二膨胀机连接压缩机并传输动力,形成变压回热蒸汽动力装置;其中,或第二膨胀机连接压缩机和循环泵并传输动力。
15.11.变压回热蒸汽动力装置,是在第10项所述的变压回热蒸汽动力装置中,增加高
温回热器,将膨胀机有循环工质通道与高温热交换器连通调整为膨胀机有循环工质通道经高温回热器与高温热交换器连通,将压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通调整为压缩机有循环工质通道经高温回热器与高温热交换器连通,将第二膨胀机有低压循环工质通道与蒸发器连通调整为第二膨胀机有低压循环工质通道经高温回热器与蒸发器连通,形成变压回热蒸汽动力装置。
16.12.变压回热蒸汽动力装置,是在第10项所述的变压回热蒸汽动力装置中,增加高温回热器,将膨胀机有循环工质通道与高温热交换器连通调整为膨胀机有循环工质通道经高温回热器与高温热交换器连通,将压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通调整为压缩机有循环工质通道经高温回热器与高温热交换器连通,将高温热交换器有循环工质通道与第二膨胀机连通调整为高温热交换器有循环工质通道与第二膨胀机连通之后第二膨胀机还有循环工质通道经高温回热器与自身连通,形成变压回热蒸汽动力装置。
17.13.变压回热蒸汽动力装置,是在第10项所述的变压回热蒸汽动力装置中,增加高温回热器,将蒸发器有循环工质通道经喷管和第二蒸发器与膨胀机连通调整为蒸发器有循环工质通道经喷管、第二蒸发器和高温回热器与膨胀机连通,将第二膨胀机有低压循环工质通道与蒸发器连通调整为第二膨胀机有低压循环工质通道经高温回热器与蒸发器连通,形成变压回热蒸汽动力装置。
18.14.变压回热蒸汽动力装置,是在第10-13项所述的任一一款变压回热蒸汽动力装置中,增加双能压缩机并取代压缩机,形成变压回热蒸汽动力装置。
附图说明:
19.图1是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第1种原则性热力系统图。
20.图2是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第2种原则性热力系统图。
21.图3是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第3种原则性热力系统图。
22.图4是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第4种原则性热力系统图。
23.图5是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第5种原则性热力系统图。
24.图6是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第6种原则性热力系统图。
25.图7是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第7种原则性热力系统图。
26.图8是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第8种原则性热力系统图。
27.图9是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第9种原则性热力系统图。
28.图10是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第10种原则性热力系统图。
29.图11是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第11种原则性热力系统图。
30.图12是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第12种原则性热力系统图。
31.图13是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第13种原则性热力系统图。
32.图14是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第14种原则性热力系统图。
33.图15是依据本发明所提供的变压回热蒸汽动力装置第15种原则性热力系统图。
34.图中,1-压缩机,2-膨胀机,3-第二膨胀机,4-第三膨胀机,5-循环泵,6-扩压管,7-高温热交换器,8-冷凝器,9-蒸发器,10-第二蒸发器,11-供热器,12-高温回热器,13-低温回热器,14-第二循环泵,15-膨胀增速机,16-第二扩压管,17-双能压缩机,18-喷管;a-新增膨胀增速机。
具体实施方式:
35.首先要说明的是,在结构和流程的表述上,非必要情况下不重复进行;对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
36.图1所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
37.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机、循环泵、扩压管、高温热交换器、冷凝器、蒸发器和第二蒸发器所组成;冷凝器8有循环工质通道经循环泵5与蒸发器9连通,蒸发器9还有循环工质通道经扩压管6和第二蒸发器10与膨胀机2连通,膨胀机2还有循环工质通道与高温热交换器7连通,压缩机1有循环工质通道与高温热交换器7连通,高温热交换器7还有循环工质通道与第二膨胀机3连通,第二膨胀机3还有低压循环工质通道经第二蒸发器10与蒸发器9连通之后分成两路——第一路直接与压缩机1连通,第二路经第三膨胀机4与冷凝器8连通;高温热交换器7还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,第二膨胀机3连接压缩机1并传输动力。
38.(2)流程上,冷凝器8的冷凝液流经循环泵5升压,流经蒸发器9吸热升温、部分汽化和增速,流经扩压管6降速升压,流经第二蒸发器10吸热汽化并过热,流经膨胀机2降压作功,之后进入高温热交换器7吸热升温,压缩机1排放的蒸汽进入高温热交换器7吸热升温;高温热交换器7排放的蒸汽流经第二膨胀机3降压作功,第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热并降温,之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温,第二路流经第三膨胀机4降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝;热源介质通过高温热交换器7提供驱动热负荷,冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷;膨胀机2、第二膨胀机3和第三膨胀机4向压缩机1和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和第三膨胀机4向压缩机1、循环泵5和外部提供动力,形成变压回热蒸汽动力装置。
39.图2所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
40.在图1所示的变压回热蒸汽动力装置中,蒸发器9和第二蒸发器10增设热源介质通道与外部连通;进入蒸发器9的冷凝液同时获得低压蒸汽和热源介质提供的热负荷之后吸热升温、部分汽化和增速,流经扩压管6降速升压,之后进入第二蒸发器10;进入第二蒸发器10的湿饱和蒸汽同时获得低压蒸汽和热源介质提供的热负荷之后吸热汽化并过热,再之后向膨胀机2提供,形成变压回热蒸汽动力装置。
41.图3所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
42.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机、循环泵、扩压管、高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器和供热器所组成;冷凝器8有循环工质通道经循环泵5与蒸发器9连通,蒸发器9还有循环工质通道经扩压管6和第二蒸发器10与膨胀机2连通,膨胀机2还有循环工质通道与高温热交换器7连通,压缩机1有循环工质通道与高温热交换器7连通,高温热交换器7还有循环工质通道与第二膨胀机3连通,第二膨胀机3还有低压循环工质通道与第二蒸发器10连通,第二蒸发器10还有低压循环工质通道经蒸发器9与供热器11连通之后分成两路——第一路直接与压缩机1连通,第二路经第三膨胀机4与冷凝器8连通;高温热交换器7还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,供热器11还有被加热介质通道与外部连通,第二膨胀机3连接压缩机1并传输动力。
43.(2)流程上,冷凝器8的冷凝液流经循环泵5升压,流经蒸发器9吸热升温、部分汽化和增速,流经扩压管6降速升压,流经第二蒸发器10吸热汽化并过热,流经膨胀机2降压作
功,之后进入高温热交换器7吸热升温,压缩机1排放的蒸汽进入高温热交换器7吸热升温;高温热交换器7排放的蒸汽流经第二膨胀机3降压作功,第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经第二蒸发器10、蒸发器9和供热器11逐步放热并降温,之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温,第二路流经第三膨胀机4降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝;热源介质通过高温热交换器7提供驱动热负荷,冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷,被加热介质通过供热器11带走中温热负荷;膨胀机2、第二膨胀机3和第三膨胀机4向压缩机1和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和第三膨胀机4向压缩机1、循环泵5和外部提供动力,形成变压回热蒸汽动力装置。
44.图4所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
45.(1)结构上,在图1所示的变压回热蒸汽动力装置中,增加高温回热器,将膨胀机2有循环工质通道与高温热交换器7连通调整为膨胀机2有循环工质通道经高温回热器12与高温热交换器7连通,将压缩机1有循环工质通道与高温热交换器7连通调整为压缩机1有循环工质通道经高温回热器12与高温热交换器7连通,将第二膨胀机3有低压循环工质通道与第二蒸发器10连通调整为第二膨胀机3有低压循环工质通道经高温回热器12与第二蒸发器10连通。
46.(2)流程上,与图1所示的变压回热蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:膨胀机2排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温之后进入高温热交换器7继续吸热升温,压缩机1排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温之后进入高温热交换器7继续吸热升温;高温热交换器7排放的蒸汽流经第二膨胀机3降压作功,第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经高温回热器12、第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热并降温,形成变压回热蒸汽动力装置。
47.图5所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
48.(1)结构上,在图1所示的变压回热蒸汽动力装置中,增加高温回热器,将膨胀机2有循环工质通道与高温热交换器7连通调整为膨胀机2有循环工质通道经高温回热器12与高温热交换器7连通,将压缩机1有循环工质通道与高温热交换器7连通调整为压缩机1有循环工质通道经高温回热器12与高温热交换器7连通,将高温热交换器7有循环工质通道与第二膨胀机3连通调整为高温热交换器7有循环工质通道与第二膨胀机3连通之后第二膨胀机3再有循环工质通道经高温回热器12与自身连通。
49.(2)流程上,与图1所示的变压回热蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:膨胀机2排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温之后进入高温热交换器7继续吸热升温,压缩机1排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温之后进入高温热交换器7继续吸热升温;高温热交换器7排放的蒸汽进入第二膨胀机3降压作功至一定程度之后流经高温回热器12放热降温,进入第二膨胀机3继续降压作功;第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热并降温,形成变压回热蒸汽动力装置。
50.图6所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
51.(1)结构上,在图1所示的变压回热蒸汽动力装置中,增加低温回热器和第二循环泵,将冷凝器8有循环工质通道经循环泵5与蒸发器9连通调整为冷凝器8有循环工质通道经循环泵5与低温回热器13连通,压缩机1增设中间抽汽通道与低温回热器13连通,低温回热器13再有循环工质通道经第二循环泵14与蒸发器9连通。
52.(2)流程上,冷凝器8的冷凝液经循环泵5升压进入低温回热器13,与来自压缩机1
的抽汽混合吸热并升温,抽汽与冷凝液混合之后放热并冷凝;低温回热器13的冷凝液经第二循环泵14升压,流经蒸发器9吸热升温、部分汽化和增速,流经扩压管6降速升压,流经第二蒸发器10吸热汽化并过热,流经膨胀机2降压作功,之后进入高温热交换器7吸热升温,压缩机1排放的蒸汽进入高温热交换器7吸热升温;高温热交换器7排放的蒸汽流经第二膨胀机3降压作功,第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热并降温,之后分成两路——第一路进入压缩机1,第二路流经第三膨胀机4降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝;进入压缩机1的低压蒸汽升压升温到一定程度之后又分成两路——第一路经中间抽汽通道进入低温回热器13,第二路继续升压升温;热源介质通过高温热交换器7提供驱动热负荷,冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷;膨胀机2、第二膨胀机3和第三膨胀机4向压缩机1和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和第三膨胀机4向压缩机1、循环泵5、第二循环泵14和外部提供动力,形成变压回热蒸汽动力装置。
53.图7所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
54.(1)结构上,在图1所示的变压回热蒸汽动力装置中,增加膨胀增速机15并取代第三膨胀机4。
55.(2)流程上,与图1所示的变压回热蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热并降温,之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温,第二路流经膨胀增速机15降压作功并增速之后进入冷凝器8放热并冷凝,形成变压回热蒸汽动力装置。
56.图8所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
57.(1)结构上,在图1所示的变压回热蒸汽动力装置中,增加膨胀增速机15并取代第三膨胀机4,增加第二扩压管16并取代循环泵5。
58.(2)流程上,与图1所示的变压回热蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热并降温,之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温,第二路流经膨胀增速机15降压作功并增速之后进入冷凝器8放热并冷凝;冷凝器8的冷凝液流经第二扩压管16降速升压,流经蒸发器9吸热升温、部分汽化和增速,流经扩压管6降速升压,流经第二蒸发器10吸热汽化并过热,之后进入膨胀机2降压作功,形成变压回热蒸汽动力装置。
59.图9所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
60.(1)结构上,在图1所示的变压回热蒸汽动力装置中,增加双能压缩机17并取代压缩机1,增加新增膨胀增速机a并取代第二膨胀机3;将第三膨胀机4变更为第二膨胀机3。
61.(2)流程上,冷凝器8的冷凝液流经循环泵5升压,流经蒸发器9吸热升温、部分汽化和增速,流经扩压管6降速升压,流经第二蒸发器10吸热汽化并过热,流经膨胀机2降压作功,之后进入高温热交换器7吸热升温,压缩机1排放的蒸汽进入高温热交换器7吸热升温;高温热交换器7排放的蒸汽流经新增膨胀增速机a降压作功并增速,新增膨胀增速机a排放的低压蒸汽流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热并降温,之后分成两路——第一路进入双能压缩机17升压升温并降速,第二路流经第二膨胀机3降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝;热源介质通过高温热交换器7提供驱动热负荷,冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷;膨胀机2、第二膨胀机3和新增膨胀增速机a向双能压缩机17和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和新增膨胀增速机a向双能压缩机17、循环泵5和外部提供动力,形成变压回
热蒸汽动力装置。
62.图10所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
63.(1)结构上,在图1所示的变压回热蒸汽动力装置中,增加第二扩压管16并取代循环泵5,增加双能压缩机17并取代压缩机1,增加新增膨胀增速机a并取代第二膨胀机3。
64.(2)流程上,冷凝器8的冷凝液流经第二扩压管16降速升压,流经蒸发器9吸热升温、部分汽化和增速,流经扩压管6降速升压,流经第二蒸发器10吸热汽化并过热,流经膨胀机2降压作功,之后进入高温热交换器7吸热升温,压缩机1排放的蒸汽进入高温热交换器7吸热升温;高温热交换器7排放的蒸汽流经新增膨胀增速机a降压作功并增速,新增膨胀增速机a排放的低压蒸汽流经第二蒸发器10和蒸发器9逐步放热并降温,之后分成两路——第一路进入双能压缩机17升压升温并降速,第二路流经第二膨胀机3降压作功之后进入冷凝器8放热并冷凝;热源介质通过高温热交换器7提供驱动热负荷,冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷;膨胀机2、第二膨胀机3和新增膨胀增速机a向双能压缩机17和外部提供动力,形成变压回热蒸汽动力装置。
65.图11所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
66.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机、循环泵、高温热交换器、冷凝器、蒸发器、第二蒸发器和喷管所组成;冷凝器8有循环工质通道经循环泵5与蒸发器9连通,蒸发器9还有循环工质通道经喷管18和第二蒸发器10与膨胀机2连通,膨胀机2还有循环工质通道与高温热交换器7连通,压缩机1有循环工质通道与高温热交换器7连通,高温热交换器7还有循环工质通道与第二膨胀机3连通,第二膨胀机3还有低压循环工质通道与蒸发器9连通,蒸发器9还有循环工质通道经第二蒸发器10之后分成两路——第一路直接与压缩机1连通,第二路经第三膨胀机4与冷凝器8连通;高温热交换器7还有热源介质通道与外部连通,冷凝器8还有冷却介质通道与外部连通,第二膨胀机3连接压缩机1并传输动力。
67.(2)流程上,冷凝器8的冷凝液流经循环泵5升压,流经蒸发器9吸热升温和部分汽化,流经喷管18降压增速,流经第二蒸发器10吸热汽化并过热,流经膨胀机2降速降压并作功,之后进入高温热交换器7吸热升温,压缩机1排放的蒸汽进入高温热交换器7吸热升温;高温热交换器7排放的蒸汽流经第二膨胀机3降压作功,第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经蒸发器9和第二蒸发器10逐步放热并降温,之后分成两路——第一路进入压缩机1升压升温,第二路流经第三膨胀机4降压作功或降速降压并作功之后进入冷凝器8放热并冷凝;热源介质通过高温热交换器7提供驱动热负荷,冷却介质通过冷凝器8带走低温热负荷;膨胀机2、第二膨胀机3和第三膨胀机4向压缩机1和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和第三膨胀机4向压缩机1、循环泵5和外部提供动力,形成变压回热蒸汽动力装置。
68.图12所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
69.(1)结构上,在图11所示的变压回热蒸汽动力装置中,增加高温回热器,将膨胀机2有循环工质通道与高温热交换器7连通调整为膨胀机2有循环工质通道经高温回热器12与高温热交换器7连通,将压缩机1有循环工质通道与高温热交换器7连通调整为压缩机1有循环工质通道经高温回热器12与高温热交换器7连通,将第二膨胀机3有低压循环工质通道与蒸发器9连通调整为第二膨胀机3有低压循环工质通道经高温回热器12与蒸发器9连通。
70.(2)流程上,与图11所示的变压回热蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:膨胀机2
排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温之后进入高温热交换器7继续吸热升温,压缩机1排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温之后进入高温热交换器7继续吸热升温;高温热交换器7排放的蒸汽流经第二膨胀机3降压作功,第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经高温回热器12、蒸发器9和第二蒸发器10逐步放热并降温,形成变压回热蒸汽动力装置。
71.图13所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
72.(1)结构上,在图11所示的变压回热蒸汽动力装置中,增加高温回热器,将膨胀机2有循环工质通道与高温热交换器7连通调整为膨胀机2有循环工质通道经高温回热器12与高温热交换器7连通,将压缩机1有循环工质通道与高温热交换器7连通调整为压缩机1有循环工质通道经高温回热器12与高温热交换器7连通,将高温热交换器7有循环工质通道与第二膨胀机3连通调整为高温热交换器7有循环工质通道与第二膨胀机3连通之后第二膨胀机3还有循环工质通道经高温回热器12与自身连通。
73.(2)流程上,与图11所示的变压回热蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:膨胀机2排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温之后进入高温热交换器7继续吸热升温,压缩机1排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温之后进入高温热交换器7继续吸热升温;高温热交换器7排放的蒸汽进入第二膨胀机3降压作功至一定程度之后流经高温回热器12放热降温,进入第二膨胀机3继续降压作功,第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经蒸发器9和第二蒸发器10逐步放热并降温,形成变压回热蒸汽动力装置。
74.图14所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
75.(1)结构上,在图11所示的变压回热蒸汽动力装置中,增加高温回热器,将蒸发器9有循环工质通道经喷管18和第二蒸发器10与膨胀机2连通调整为蒸发器9有循环工质通道经喷管18、第二蒸发器10和高温回热器12与膨胀机2连通,将第二膨胀机3有低压循环工质通道与蒸发器9连通调整为第二膨胀机3有低压循环工质通道经高温回热器12与蒸发器9连通。
76.(2)流程上,与图11所示的变压回热蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:第二蒸发器10排放的蒸汽流经高温回热器12吸热升温,之后进入膨胀机2降压作功;第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经高温回热器12、蒸发器9和第二蒸发器10逐步放热并降温,形成变压回热蒸汽动力装置。
77.图15所示的变压回热蒸汽动力装置是这样实现的:
78.(1)结构上,在图11所示的变压回热蒸汽动力装置中,增加双能压缩机17并取代压缩机1。
79.(2)流程上,与图11所示的变压回热蒸汽动力装置相比较,不同之处在于:冷凝器8的冷凝液流经循环泵5升压,流经蒸发器9吸热升温和部分汽化,流经喷管18降压增速,流经第二蒸发器10吸热汽化并过热,流经膨胀机2降压作功,之后进入高温热交换器7吸热升温,双能压缩机17排放的蒸汽进入高温热交换器7吸热升温;高温热交换器7排放的蒸汽流经第二膨胀机3降压作功,第二膨胀机3排放的低压蒸汽流经蒸发器9和第二蒸发器10逐步放热降温之后分成两路——第一路进入双能压缩机17降速升压,第二路进入冷凝器8放热冷凝,形成变压回热蒸汽动力装置。
80.本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的变压回热蒸汽动力装置,具有如下效果和优势:
81.(1)利用工质特性,采用简单技术手段提升回热过程温差利用水平,有效提高热效率。
82.(2)利用扩压管或喷管完成变压过程,过程可逆化程度高,有效降低过程不可逆损失。
83.(3)技术手段简单可靠,有效提高装置安全性,有效降低装置制造成本。
84.(4)高温吸热在低压下进行,可实现小温差吸热,有效提高系统热效率和安全性。
85.(5)冷凝相变过程实现低温放热,温差损失可控,有利于提高热效率。
86.(6)提供多种技术方案,适应多种热源与燃料;适用范围广泛,有力提升能源利用率。