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中间回热气体热升压系统的制作方法

2022-10-22 05:57:21 来源:中国专利 TAG:

1.本发属于热驱动气体升压技术领域。


背景技术:

2.冷需求、热需求和升压需求,为人类生活与生产当中所常见。早期气体热升压系统中,只有在适当条件下——比如,被加压介质流经膨胀机出口时的温度必须要大于压缩机出口的温度,或是有其它特定条件限制而失去回热手段的灵活性——才能够采用回热手段,以提高系统热能利用率和系统安全性;因此,创建更加灵活的回热手段来降低压缩比(同时也能够降低最高压力值)将具有积极意义。
3.本发明提出了中间回热气体热升压系统,其回热技术手段的采用不受制于工作介质膨胀过程末端温度必须超过压缩过程末端温度这样的条件限制,以及不以满足其它特定的条件为前提;回热参数范围宽,能够同时在升压和降压两环节进行回热参数选择;该系统能够灵活降低系统最高压力值和压缩比,并保持能源利用的合理化。


技术实现要素:

4.本发明主要目的是要提供以热能投入为代价,对气体介质进行升压升温的装置——中间回热气体热升压系统,具体

技术实现要素:
分项阐述如下:
5.1.中间回热气体热升压系统,主要由压缩机、膨胀机、回热器和高温热交换器所组成;外部有被加压介质通道与压缩机连通,压缩机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后压缩机再有被加压介质通道与高温热交换器连通,高温热交换器还有被加压介质通道与膨胀机连通,膨胀机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后膨胀机再有被加压介质与外部连通;高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成中间回热气体热升压系统。
6.2.中间回热气体热升压系统,主要由双能压缩机、膨胀机、回热器和高温热交换器所组成;外部有被加压介质通道与双能压缩机连通,双能压缩机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后双能压缩机再有被加压介质通道与高温热交换器连通,高温热交换器还有被加压介质通道与膨胀机连通,膨胀机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后膨胀机再有被加压介质与外部连通;高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机连接双能压缩机并传输动力,形成中间回热气体热升压系统。
7.3.中间回热气体热升压系统,主要由压缩机、膨胀机、回热器和降压吸热器所组成;外部有被加压介质通道与压缩机连通,压缩机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后压缩机再有被加压介质通道与降压吸热器连通,降压吸热器还有被加压介质通道与膨胀机连通,膨胀机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后膨胀机再有被加压介质与外部连通;降压吸热器还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成中间回热气体热升压系统。
8.4.中间回热气体热升压系统,主要由双能压缩机、膨胀机、回热器和降压吸热器所
组成;外部有被加压介质通道与双能压缩机连通,双能压缩机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后双能压缩机再有被加压介质通道与降压吸热器连通,降压吸热器还有被加压介质通道与膨胀机连通,膨胀机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后膨胀机再有被加压介质与外部连通;降压吸热器还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机连接双能压缩机并传输动力,形成中间回热气体热升压系统。
9.5.中间回热气体热升压系统,主要由压缩机、膨胀机、回热器和升压吸热器所组成;外部有被加压介质通道与压缩机连通,压缩机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后压缩机再有被加压介质通道与升压吸热器连通,升压吸热器还有被加压介质通道与膨胀机连通,膨胀机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后膨胀机再有被加压介质与外部连通;升压吸热器还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成中间回热气体热升压系统。
10.6.中间回热气体热升压系统,主要由双升压缩机、膨胀机、回热器和升压吸热器所组成;外部有被加压介质通道与双升压缩机连通,双升压缩机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后双升压缩机再有被加压介质通道与升压吸热器连通,升压吸热器还有被加压介质通道与膨胀机连通,膨胀机还有被加压介质通道经回热器与自身连通之后膨胀机再有被加压介质与外部连通;升压吸热器还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机连接双升压缩机并传输动力,形成中间回热气体热升压系统。
11.7.中间回热气体热升压系统,是在第1、3、5项所述的任一一款中间回热气体热升压系统中,增加动力机,动力机连接压缩机并向压缩机提供动力,形成附加外部动力驱动的中间回热气体热升压系统。
12.8.中间回热气体热升压系统,是在第2或第4项所述的中间回热气体热升压系统中,增加动力机,动力机连接双能压缩机并向双能压缩机提供动力,形成附加外部动力驱动的中间回热气体热升压系统。
13.9.中间回热气体热升压系统,是在第6项所述的中间回热气体热升压系统中,增加动力机,动力机连接双升压缩机并向双升压缩机提供动力,形成附加外部动力驱动的中间回热气体热升压系统。
14.10.中间回热气体热升压系统,是在第1-6项所述的任一一款中间回热气体热升压系统中,增加工作机,膨胀机连接工作机并向工作机提供动力,形成附加对外提供动力负荷的中间回热气体热升压系统。
附图说明:
15.图1是依据本发明所提供的中间回热气体热升压系统第1种原则性热力系统图。
16.图2是依据本发明所提供的中间回热气体热升压系统第2种原则性热力系统图。
17.图3是依据本发明所提供的中间回热气体热升压系统第3种原则性热力系统图。
18.图4是依据本发明所提供的中间回热气体热升压系统第4种原则性热力系统图。
19.图5是依据本发明所提供的中间回热气体热升压系统第5种原则性热力系统图。
20.图6是依据本发明所提供的中间回热气体热升压系统第6种原则性热力系统图。
21.图中,1-压缩机,2-膨胀机,3-回热器,4-高温热交换器,5-双能压缩机,6-降压吸热器,7-升压吸热器,8-双升压缩机(升压升速压缩机)。
22.为便于理解,这里给出如下说明:
23.(1)降压吸热器——为变截面热交换器,被加热介质通过流动截面的改变实现压力降低和能量转换,以减小高温热源与被加热介质之间的温差不可逆损失,使高温热源与被加热介质之间能够实现和保持连续性小温差放热,完成降压放热过程;一般地,当被加热介质初始速度为亚声速,而换热过程结束时被加热介质的速度不高于声速时,流动截面为渐缩型变截面;当被加热介质初始速度为超声速,而换热过程结束时被加热介质的速度高于初始速度时,流动截面为渐扩型变截面;当被加热介质初始速度为亚声速,而换热过程结束时被加热介质的速度高于声速时,流动截面为渐缩-渐扩型变截面。
24.(2)升压吸热器——为变截面热交换器,被加热介质通过流动截面的改变实现压力升高和能量转换,以减小高温热源与被加热介质之间的温差不可逆损失,使高温热源与被加热介质之间能够实现和保持连续性小温差放热,完成升压放热过程;一般地,当被加热介质初始速度为亚声速时,流动截面为渐扩型变截面;当被加热介质初始速度为超声速时,流动截面为渐缩型变截面。
具体实施方式:
25.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。
26.图1所示的中间回热气体热升压系统是这样实现的:
27.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、回热器和高温热交换器所组成;外部有被加压介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后压缩机1再有被加压介质通道与高温热交换器4连通,高温热交换器4还有被加压介质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后膨胀机2再有被加压介质与外部连通;高温热交换器4还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
28.(2)流程上,被加压介质进入压缩机1升压升温至一定程度之后流经回热器3吸热升温,之后进入压缩机1继续升压升温;压缩机1排放的被加压介质流经高温热交换器4吸热升温,进入膨胀机2降压作功至一定程度之后流经回热器3并放热,之后进入膨胀机2继续降压作功和对外排放;高温热介质通过高温热交换器4提供驱动热负荷,被加压介质通过进出流程提升压力和温度,膨胀机2输出的功提供给压缩机1作动力,形成中间回热气体热升压系统。
29.图2所示的中间回热气体热升压系统是这样实现的:
30.(1)结构上,它主要由双能压缩机、膨胀机、回热器和高温热交换器所组成;外部有被加压介质通道与双能压缩机5连通,双能压缩机5还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后双能压缩机5再有被加压介质通道与高温热交换器4连通,高温热交换器4还有被加压介质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后膨胀机2再有被加压介质与外部连通;高温热交换器4还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机2连接双能压缩机5并传输动力。
31.(2)流程上,被加压介质进入双能压缩机5升压升温并降速至一定程度之后流经回热器3吸热升温,之后进入双能压缩机5继续升压升温;双能压缩机5排放的被加压介质流经
高温热交换器4吸热升温,进入膨胀机2降压作功至一定程度之后流经回热器3并放热,之后进入膨胀机2继续降压作功和对外排放;高温热介质通过高温热交换器4提供驱动热负荷,被加压介质通过进出流程提升压力和温度,膨胀机2输出的功提供给双能压缩机5作动力,形成中间回热气体热升压系统。
32.图3所示的中间回热气体热升压系统是这样实现的:
33.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、回热器和降压吸热器所组成;外部有被加压介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后压缩机1再有被加压介质通道与降压吸热器6连通,降压吸热器6还有被加压介质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后膨胀机2再有被加压介质与外部连通;降压吸热器6还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
34.(2)流程上,被加压介质进入压缩机1升压升温至一定程度之后流经回热器3吸热升温,之后进入压缩机1继续升压升温;压缩机1排放的被加压介质流经降压吸热器6降压吸热并升温,进入膨胀机2降压作功至一定程度之后流经回热器3并放热,之后进入膨胀机2继续降压作功和对外排放;高温热介质通过降压吸热器6提供驱动热负荷,被加压介质通过进出流程提升压力和温度,膨胀机2输出的功提供给压缩机1作动力,形成中间回热气体热升压系统。
35.图4所示的中间回热气体热升压系统是这样实现的:
36.(1)结构上,它主要由双能压缩机、膨胀机、回热器和降压吸热器所组成;外部有被加压介质通道与双能压缩机5连通,双能压缩机5还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后双能压缩机5再有被加压介质通道与降压吸热器6连通,降压吸热器6还有被加压介质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后膨胀机2再有被加压介质与外部连通;降压吸热器6还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机2连接双能压缩机5并传输动力。
37.(2)流程上,被加压介质进入双能压缩机5升压升温并降速至一定程度之后流经回热器3吸热升温,之后进入双能压缩机5继续升压升温;双能压缩机5排放的被加压介质流经降压吸热器6降压吸热并升温,进入膨胀机2降压作功至一定程度之后流经回热器3并放热,之后进入膨胀机2继续降压作功和对外排放;高温热介质通过降压吸热器6提供驱动热负荷,被加压介质通过进出流程提升压力和温度,膨胀机2输出的功提供给双能压缩机5作动力,形成中间回热气体热升压系统。
38.图5所示的中间回热气体热升压系统是这样实现的:
39.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、回热器和升压吸热器所组成;外部有被加压介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后压缩机1再有被加压介质通道与升压吸热器7连通,升压吸热器7还有被加压介质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后膨胀机2再有被加压介质与外部连通;升压吸热器7还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
40.(2)流程上,被加压介质进入压缩机1升压升温至一定程度之后流经回热器3吸热升温,之后进入压缩机1继续升压升温;压缩机1排放的被加压介质流经升压吸热器7升压吸热并升温,进入膨胀机2降压作功至一定程度之后流经回热器3并放热,之后进入膨胀机2继续降压作功和对外排放;高温热介质通过升压吸热器7提供驱动热负荷,被加压介质通过进
出流程提升压力和温度,膨胀机2输出的功提供给压缩机1作动力,形成中间回热气体热升压系统。
41.图6所示的中间回热气体热升压系统是这样实现的:
42.(1)结构上,它主要由双升压缩机、膨胀机、回热器和升压吸热器所组成;外部有被加压介质通道与双升压缩机8连通,双升压缩机8还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后双升压缩机8再有被加压介质通道与升压吸热器7连通,升压吸热器7还有被加压介质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有被加压介质通道经回热器3与自身连通之后膨胀机2再有被加压介质与外部连通;升压吸热器7还有高温热介质通道与外部连通,膨胀机2连接双升压缩机8并传输动力。
43.(2)流程上,被加压介质进入双升压缩机8升压升温至一定程度之后流经回热器3吸热升温,之后进入双升压缩机8继续升压升温并升速;双升压缩机8排放的被加压介质流经升压吸热器7升压吸热并升温,进入膨胀机2降压作功至一定程度之后流经回热器3并放热,之后进入膨胀机2继续降压作功和对外排放;高温热介质通过升压吸热器7提供驱动热负荷,被加压介质通过进出流程提升压力和温度,膨胀机2输出的功提供给双升压缩机8作动力,形成中间回热气体热升压系统。
44.本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的中间回热气体热升压系统,具有如下效果和优势:
45.(1)回热参数自由度大,能够同时在升压和降压两环节选择回热参数,回热压力和回热温度可选择范围宽。
46.(2)有效降低循环压缩比,有利于适应被加压介质流量和设备选用。
47.(3)有效降低系统最高压力值,提高系统安全性。
48.(4)提供多种技术方案,有利于实现能源合理利用。
49.(5)技术措施简单合理,有利于扩展气体热升压系统的应用范围。
50.(6)在对介质进行升压时,可选择热能与机械能之间的转化,实现热动联供或热动联用。
再多了解一些

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