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单工质蒸汽联合循环的制作方法

2022-11-02 00:25:28 来源:中国专利 TAG:

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。一般情况下,热源的温度随着热的释放而降低,热源是变温的;在以化石燃料为源头能源时,热源同时具有高温和变温的双重特点,这使得采用单一热力循环理论实现制冷、供热或转化为动时能源利用率不理想。
3.以外燃式蒸汽动力装置为例,其热源属于高温且为变温热源;当以朗肯循环为理论基础,采用水蒸气为循环工质实现热变功时,由于受到材料耐温耐压性能和安全性方面的限制,无论采用何种参数运行,循环工质与热源之间都存在较大的温差损失,不可逆损失大,导致热效率较低。
4.现实中,人们需要简单、主动、高效地利用燃料生成或其它的高温热能来实现制冷、供热或转化为动力,这需要热科学基础理论的支撑;在热科学基础理论体系中,热力循环是热能利用装置的理论基础和能源利用系统的核心;热力循环的创建及发展应用将对能源利用的飞跃起到重大作用,将积极推动社会进步和生产力发展。
5.从简单、主动和高效地实现温差利用的原则出发,针对高温热源或变温热源的动力应用,力求为热动系统的简单化和高效化提供理论支撑,本发明提出了单工质蒸汽联合循环。


技术实现要素:

6.本发明主要目的是要提供单工质蒸汽联合循环,具体

技术实现要素:
分项阐述如下:
7.1.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热汽化过程23,m1千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程74,m2千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,(m1 m2)千克工质降压过程56,(m1 m2)千克工质放热过程67,m1千克工质降压过程78,m1千克工质放热冷凝过程81——组成的闭合过程。
8.2.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十三个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热汽化过程23,m1千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程94,m2千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,x千克工质降压过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压过程67,(m1 m
2-x)千克工质放热过程78,(m1 m2)千克工质放热过程89,m1千克工质降压过程9c,m1千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
9.3.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十三个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热过程2b,(m1 m)千克工质吸热汽化过程b3,(m1 m)千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程7a,m千克工质放热冷凝过程ab,
(m
2-m)千克工质升压过程a4,(m
2-m)千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,(m1 m2)千克工质降压过程56,(m1 m2)千克工质放热过程67,m1千克工质降压过程78,m1千克工质放热冷凝过程81——组成的闭合过程。
10.4.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十六个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热过程2b,(m1 m)千克工质吸热汽化过程b3,(m1 m)千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程9a,m千克工质放热冷凝过程ab,(m
2-m)千克工质升压过程a4,(m
2-m)千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,x千克工质降压过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压过程67,(m1 m
2-x)千克工质放热过程78,(m1 m2)千克工质放热过程89,m1千克工质降压过程9c,m1千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
11.5.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十一个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热汽化过程23,m1千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程74,m2千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,(m1 m2)千克工质降压过程56,(m1 m2)千克工质放热过程67,m1千克工质放热过程78,m1千克工质降压过89,m1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
12.6.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十四个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热汽化过程23,m1千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程94,m2千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,x千克工质降压过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压过程67,(m1 m
2-x)千克工质放热过程78,(m1 m2)千克工质放热过程89,m1千克工质放热过程9c,m1千克工质降压过程cd,m1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
13.7.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十四个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热过程2b,(m1 m)千克工质吸热汽化过程b3,(m1 m)千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程7a,m千克工质放热冷凝过程ab,(m
2-m)千克工质升压过程a4,(m
2-m)千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,(m1 m2)千克工质降压过程56,(m1 m2)千克工质放热过程67,m1千克工质放热过程78,m1千克工质降压过程89,m1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
14.8.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十七个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热过程2b,(m1 m)千克工质吸热汽化过程b3,(m1 m)千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程9a,m千克工质放热冷凝过程ab,(m
2-m)千克工质升压过程a4,(m
2-m)千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,x千克工质降压过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压过程67,(m1 m
2-x)千克工质放热过程78,(m1 m2)千克工质放热过程89,m1千克工质放热过程9c,m1千克工质降压过程cd,m1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
15.9.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十一个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热汽化过程23,m1千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程84,m2千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,(m1 m2)千克工质降压过程56,(m1 m2)千克工质放热过程67,m2千克工质放热过程78,m1千克工质降压过程79,m1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
16.10.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十四个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热汽化过程23,m1千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程c4,m2千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,x千克工质降压过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压过程67,(m1 m
2-x)千克工质放热过程78,(m1 m2)千克工质放热过程89,m2千克工质放热过程9c,m1千克工质降压过程cd,m1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
17.11.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十四个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热过程2b,(m1 m)千克工质吸热汽化过程b3,(m1 m)千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程8a,m千克工质放热冷凝过程ab,(m
2-m)千克工质升压过程a4,(m
2-m)千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,(m1 m2)千克工质降压过程56,(m1 m2)千克工质放热过程67,m2千克工质放热过程78,m1千克工质降压过程79,m1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
18.12.单工质蒸汽联合循环,是指由m1千克和m2千克组成的工质,分别或共同进行的十七个过程——m1千克工质升压过程12,m1千克工质吸热过程2b,(m1 m)千克工质吸热汽化过程b3,(m1 m)千克工质降压过程3f,m2千克工质升压过程ca,m千克工质放热冷凝过程ab,(m
2-m)千克工质升压过程a4,(m
2-m)千克工质吸热过程4f,(m1 m2)千克工质吸热过程f5,x千克工质降压过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压过程67,(m1 m
2-x)千克工质放热过程78,(m1 m2)千克工质放热过程89,m2千克工质放热过程9c,m1千克工质降压过程9d,m1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
附图说明:
19.图1是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第1种原则性流程示例图。
20.图2是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第2种原则性流程示例图。
21.图3是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第3种原则性流程示例图。
22.图4是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第4种原则性流程示例图。
23.图5是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第5种原则性流程示例图。
24.图6是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第6种原则性流程示例图。
25.图7是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第7种原则性流程示例图。
26.图8是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第8种原则性流程示例图。
27.图9是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第9种原则性流程示例图。
28.图10是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第10种原则性流程示例图。
29.图11是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第11种原则性流程示例图。
30.图12是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第12种原则性流程示例图
具体实施方式:
31.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。
32.图1所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
33.(1)从循环过程上看:
34.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23,m1千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程74,m2千克工质吸热升温过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,(m1 m2)千克工质降压膨胀过程56,(m1 m2)千克工质放热降温过程67,m1千克工质降压膨胀过程78,m1千克工质放热冷凝过程81——共10个过程。
35.(2)从能量转换上看:
36.①
吸热过程——m1千克工质进行23过程、m2千克工质进行4f过程和(m1 m2)千克工质进行f5过程,高温段的吸热一般由外部热源来提供,低温段的吸热由外部热源或由(m1 m2)千克工质进行67过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
37.②
放热过程——(m1 m2)千克工质进行67过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行81过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
38.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程74一般由压缩机来完成;m1千克工质的降压膨胀过程3f,(m1 m2)千克工质的降压膨胀过程56,还有m1千克工质降压膨胀过程78,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸汽联合循环。
39.图2所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
40.(1)从循环过程上看:
41.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23,m1千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程94,m2千克工质吸热升温过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,x千克工质降压膨胀过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热升温过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压膨胀过程67,(m1 m
2-x)千克工质热降温过程78,(m1 m2)千克工质放热降温过程89,m1千克工质降压膨胀过程9c,m1千克工质放热冷凝过程c1——共13个过程。
42.(2)从能量转换上看:
43.①
吸热过程——m1千克工质进行23过程、m2千克工质进行4f过程、(m1 m2)千克工质进行f5过程和(m1 m
2-x)千克进行56过程,其高温段的吸热一般由外部热源来提供;低温段的吸热由外部热源或由(m1 m
2-x)千克工质进行78过程与(m1 m2)千克工质进行89过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
44.②
放热过程——(m1 m
2-x)千克工质进行78过程的放热和(m1 m2)千克工质进行89过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行c1过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
45.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程94一般由压缩机来完成;m1千克工质的降压膨胀过程3f,x千克工质的降压膨胀过程58,(m1 m
2-x)千克工质的降压膨胀过程67,还有m1千克工质降压膨胀过程9c,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸汽联合循环。
46.图3所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
47.(1)从循环过程上看:
48.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温过程2b,(m1 m)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3,(m1 m)千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程7a,m千克工质与m1千克工质的混合放热冷凝过程ab,(m
2-m)千克工质升压升温过程a4,(m
2-m)千克工质吸热升温过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,(m1 m2)千克工质降压膨胀过程56,(m1 m2)千克工质放热降温过程67,m1千克工质降压膨胀过程78,m1千克工质放热冷凝过程81——共13个过程。
49.(2)从能量转换上看:
50.①
吸热过程——m1千克工质进行2b过程的吸热来自m千克过热蒸汽的混合放热,m1千克工质进行b3过程、(m
2-m)千克工质进行4f过程和(m1 m2)千克工质进行f5过程,其高温段的吸热一般由外部热源来提供,低温段的吸热由外部热源或由(m1 m2)千克工质进行67过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
51.②
放热过程——(m1 m2)千克工质进行67过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行81过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
52.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程7a和(m
2-m)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成;(m1 m)千克工质的降压膨胀过程3f,(m1 m2)千克工质的降压膨胀过程56,还有m1千克工质降压膨胀过程78,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸汽联合循环。
53.图4所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
54.(1)从循环过程上看:
55.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温过程2b,(m1 m)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3,(m1 m)千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程9a,m千克工质与m1千克工质的混合放热冷凝过程ab,(m
2-m)千克工质升压升温过程a4,(m
2-m)千克工质吸热升温过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,x千克工质降压膨胀过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热升温过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压膨胀过程67,(m1 m
2-x)千克工质放热降温过程78,(m1 m2)千克工质放热降温过程89,m1千克工质降压膨胀过程9c,m1千克工质放热冷凝过程c1——共计16个过程。
56.(2)从能量转换上看:
57.①
吸热过程——m1千克工质进行2b过程的吸热来自m千克过热蒸汽的混合放热,(m1 m)千克工质进行b3过程、(m
2-m)千克工质进行4f过程、(m1 m2)千克工质进行f5过程和(m1 m
2-x)千克进行56过程,其高温段的吸热一般由外部热源来提供;低温段的吸热由外部热源或由(m1 m
2-x)千克工质进行78过程与(m1 m2)千克工质进行89过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
58.②
放热过程——(m1 m
2-x)千克工质进行78过程的放热和(m1 m2)千克工质进行89过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行c1过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
59.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程9a和(m
2-m)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成;(m1 m)千克工质的降压膨胀过程3f,x千克工质的降压过程58,(m1 m
2-x)千克工质的降压过程67,还有m1千克工质降压膨胀过程9c,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸汽联合循环。
60.图5所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
61.(1)从循环过程上看:
62.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23,m1千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程74,m2千克工质吸热升温过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,(m1 m2)千克工质降压膨胀过程56,(m1 m2)千克工质放热降温过程67,m1千克工质放热降温过程78,m1千克工质降压膨胀过89,m1千克工质放热冷凝过程91——共11个过程。
63.(2)从能量转换上看:
64.①
吸热过程——m1千克工质进行23过程、m2千克工质进行4f过程和(m1 m2)千克工质进行f5过程,高温段的吸热一般由外部热源来提供,低温段的吸热由外部热源或由(m1 m2)千克工质进行67过程与m1千克工质进行78过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
65.②
放热过程——(m1 m2)千克工质进行67过程和m1千克工质进行78过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行91过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
66.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程74一般由压缩机来完成;m1千克工质的降压膨胀过程3f,(m1 m2)千克工质的降压膨胀过程56,还有m1千克工质降压膨胀过程89,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸汽联合循环。
67.图6所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
68.(1)从循环过程上看:
69.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23,m1千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程94,m2千克工质吸热升温过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,x千克工质降压膨胀过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热升温过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压膨胀过程67,(m1 m
2-x)千克工质热降温过程78,(m1 m2)千克工质放热降温过程89,m1千克工质放热降温过程9c,m1千克工质降压膨胀过程cd,m1千克工质放热冷凝过程d1——共14个过程。
70.(2)从能量转换上看:
71.①
吸热过程——m1千克工质进行23过程、m2千克工质进行4f过程、(m1 m2)千克工质进行f5过程和(m1 m
2-x)千克进行56过程,其高温段的吸热一般由外部热源来提供;低温段的吸热由外部热源或由(m1 m
2-x)千克工质进行78过程、(m1 m2)千克工质进行89过程与m1千克工质进行9c过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
72.②
放热过程——(m1 m
2-x)千克工质进行78过程的放热、(m1 m2)千克工质进行89
过程和m1千克工质进行9c过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行d1过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
73.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程94一般由压缩机来完成;m1千克工质的降压膨胀过程3f,x千克工质的降压膨胀过程58,(m1 m
2-x)千克工质的降压膨胀过程67,还有m1千克工质降压膨胀过程cd,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸汽联合循环。
74.图7所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
75.(1)从循环过程上看:
76.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温过程2b,(m1 m)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3,(m1 m)千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程7a,m千克工质与m1千克工质的混合放热冷凝过程ab,(m
2-m)千克工质升压升温过程a4,(m
2-m)千克工质吸热升温过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,(m1 m2)千克工质降压膨胀过程56,(m1 m2)千克工质放热降温过程67,m1千克工质放热降温过程78,m1千克工质降压膨胀过程89,m1千克工质放热冷凝过程91——共14个过程。
77.(2)从能量转换上看:
78.①
吸热过程——m1千克工质进行2b过程的吸热来自m千克过热蒸汽的混合放热,m1千克工质进行b3过程、(m
2-m)千克工质进行4f过程和(m1 m2)千克工质进行f5过程,其高温段的吸热一般由外部热源来提供,低温段的吸热由外部热源或由(m1 m2)千克工质进行67过程与m1千克工质进行78过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
79.②
放热过程——(m1 m2)千克工质进行67过程和m1千克工质进行78过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行91过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
80.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程7a和(m
2-m)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成;(m1 m)千克工质的降压膨胀过程3f,(m1 m2)千克工质的降压膨胀过程56,还有m1千克工质降压膨胀过程89,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸汽联合循环。
81.图8所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
82.(1)从循环过程上看:
83.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温过程2b,(m1 m)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3,(m1 m)千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程9a,m千克工质与m1千克工质的混合放热冷凝过程ab,(m
2-m)千克工质升压升温过程a4,(m
2-m)千克工质吸热升温过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,x千克工质降压膨胀过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热升温过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压膨胀过程67,(m1 m
2-x)千克工质放热降温过程78,(m1 m2)千克工质放热降温过程89,m1千克工质放热降温过程9c,m1千克工质降压膨胀过程cd,m1千克工质放热冷凝过程d1——共计17个过程。
84.(2)从能量转换上看:
85.①
吸热过程——m1千克工质进行2b过程的吸热来自m千克过热蒸汽的混合放热,(m1 m)千克工质进行b3过程、(m
2-m)千克工质进行4f过程、(m1 m2)千克工质进行f5过程和(m1 m
2-x)千克进行56过程,其高温段的吸热一般由外部热源来提供;低温段的吸热由外部热源或由(m1 m
2-x)千克工质进行78过程、(m1 m2)千克工质进行89过程与m1千克工质进行9c过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
86.②
放热过程——(m1 m
2-x)千克工质进行78过程的放热、(m1 m2)千克工质进行89过程的放热和m1千克工质进行9c过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行d1过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
87.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程9a和(m
2-m)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成;(m1 m)千克工质的降压膨胀过程3f,x千克工质的降压过程58,(m1 m
2-x)千克工质的降压过程67,还有m1千克工质降压膨胀过程cd,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸汽联合循环。
88.图9所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
89.(1)从循环过程上看:
90.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23,m1千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程84,m2千克工质吸热升温过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,(m1 m2)千克工质降压膨胀过程56,(m1 m2)千克工质放热降温过程67,m2千克工质放热降温过程78,m1千克工质降压膨胀过程79,m1千克工质放热冷凝过程91——共11个过程。
91.(2)从能量转换上看:
92.①
吸热过程——m1千克工质进行23过程、m2千克工质进行4f过程和(m1 m2)千克工质进行f5过程,高温段的吸热一般由外部热源来提供,低温段的吸热由外部热源或由(m1 m2)千克工质进行67过程与m2千克工质进行78过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
93.②
放热过程——(m1 m2)千克工质进行67过程和m2千克工质进行78过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行91过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
94.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程84一般由压缩机来完成;m1千克工质的降压膨胀过程3f,(m1 m2)千克工质的降压膨胀过程56,还有m1千克工质降压膨胀过程79,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸汽联合循环。
95.图10所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
96.(1)从循环过程上看:
97.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23,m1千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程c4,m2千克工质吸热升温
过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,x千克工质降压膨胀过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热升温过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压膨胀过程67,(m1 m
2-x)千克工质热降温过程78,(m1 m2)千克工质放热降温过程89,m2千克工质放热降温过程9c,m1千克工质降压膨胀过程9d,m1千克工质放热冷凝过程d1——共14个过程。
98.(2)从能量转换上看:
99.①
吸热过程——m1千克工质进行23过程、m2千克工质进行4f过程、(m1 m2)千克工质进行f5过程和(m1 m
2-x)千克进行56过程,其高温段的吸热一般由外部热源来提供;低温段的吸热由外部热源或由(m1 m
2-x)千克工质进行78过程、(m1 m2)千克工质进行89过程与m2千克工质进行9c过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
100.②
放热过程——(m1 m
2-x)千克工质进行78过程的放热、(m1 m2)千克工质进行89过程的放热和m2千克工质进行9c过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行d1过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
101.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程c4一般由压缩机来完成;m1千克工质的降压膨胀过程3f,x千克工质的降压膨胀过程58,(m1 m
2-x)千克工质的降压膨胀过程67,还有m1千克工质降压膨胀过程9d,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸汽联合循环。
102.图11所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
103.(1)从循环过程上看:
104.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温过程2b,(m1 m)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3,(m1 m)千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程8a,m千克工质与m1千克工质的混合放热冷凝过程ab,(m
2-m)千克工质升压升温过程a4,(m
2-m)千克工质吸热升温过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,(m1 m2)千克工质降压膨胀过程56,(m1 m2)千克工质放热降温过程67,m2千克工质放热降温过程78,m1千克工质降压膨胀过程79,m1千克工质放热冷凝过程91——共14个过程。
105.(2)从能量转换上看:
106.①
吸热过程——m1千克工质进行2b过程的吸热来自m千克过热蒸汽的混合放热,m1千克工质进行b3过程、(m
2-m)千克工质进行4f过程和(m1 m2)千克工质进行f5过程,其高温段的吸热一般由外部热源来提供,低温段的吸热由外部热源或由(m1 m2)千克工质进行67过程与m2千克工质进行78过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
107.②
放热过程——(m1 m2)千克工质进行67过程和m2千克工质进行78过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行91过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
108.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程8a和(m
2-m)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成;(m1 m)千克工质的降压膨胀过程3f,(m1 m2)千克工质的降压膨胀过程56,还有m1千克工质降压膨胀过程79,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸
汽联合循环。
109.图12所示t-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的:
110.(1)从循环过程上看:
111.工作介质进行——m1千克工质冷凝液升压过程12,m1千克工质吸热升温过程2b,(m1 m)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3,(m1 m)千克工质降压膨胀过程3f,m2千克工质升压升温过程ca,m千克工质与m1千克工质的混合放热冷凝过程ab,(m
2-m)千克工质升压升温过程a4,(m
2-m)千克工质吸热升温过程4f,(m1 m2)千克工质吸热升温过程f5,x千克工质降压膨胀过程58,(m1 m
2-x)千克工质吸热升温过程56,(m1 m
2-x)千克工质降压膨胀过程67,(m1 m
2-x)千克工质放热降温过程78,(m1 m2)千克工质放热降温过程89,m2千克工质放热降温过程9c,m1千克工质降压膨胀过程9d,m1千克工质放热冷凝过程d1——共计17个过程。
112.(2)从能量转换上看:
113.①
吸热过程——m1千克工质进行2b过程的吸热来自m千克过热蒸汽的混合放热,(m1 m)千克工质进行b3过程、(m
2-m)千克工质进行4f过程、(m1 m2)千克工质进行f5过程和(m1 m
2-x)千克进行56过程,其高温段的吸热一般由外部热源来提供;低温段的吸热由外部热源或由(m1 m
2-x)千克工质进行78过程、(m1 m2)千克工质进行89过程与m2千克工质进行9c过程的放热(回热)来提供,或由外部热源和工质回热共同来提供。
114.②
放热过程——(m1 m
2-x)千克工质进行78过程的放热、(m1 m2)千克工质进行89过程的放热和m2千克工质进行9c过程的放热,可对外提供满足相应热需求,或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求,无用部分向低温热源(如环境)释放;m1千克工质进行d1过程的放热,一般向低温热源释放,热动联供时向热用户提供。
115.③
能量转换过程——m1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成,m2千克工质的升压过程ca和(m
2-m)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成;(m1 m)千克工质的降压膨胀过程3f,x千克工质的降压过程58,(m1 m
2-x)千克工质的降压过程67,还有m1千克工质降压膨胀过程9d,一般由膨胀机来完成;膨胀作功大于升压耗功,完成热变功并对外提供循环净功,形成单工质蒸汽联合循环。
116.本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的单工质蒸汽联合循环,具有如下效果和优势:
117.(1)创建热能(温差)利用基础理论。
118.(2)较大幅度减少相变吸热过程的热负荷,相对增加高温段吸热负荷,热效率高。
119.(3)方法简单,流程合理,适用性好,是实现温差有效利用的共性技术。
120.(4)单一工质,有利于生产和储存;降低运行成本,提高循环调节的灵活性
121.(5)过程共用,提高热效率,并为减少设备投资提供理论基础。
122.(6)在高温区或变温区阶段,循环介质与热源介质同为气体,循环工质自热源吸热环节有利于降低温差传热损失,提高热效率。
123.(7)在高温区采取低压高温运行方式,解决传统蒸汽动力装置中热效率、循环介质参数与管材耐压耐温性能之间难以调和的矛盾。
124.(8)在实现高热效率前提下,可选择低压运行,为提高装置运行的安全性提供理论支撑。
125.(9)工质适用范围广,能够很好地适应供能需求,工质与工作参数之间匹配灵活。
126.(10)扩展了实现温差利用的热力循环范围,有利于更好地实现高温热源和变温热源的高效动力利用。
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