有机朗肯循环系统的制作方法

1.本技术涉及有机朗肯循环系统技术领域，例如涉及一种有机朗肯循环系统。


背景技术：

2.有机朗肯循环是一种可以发电的动力循环，为了通过有机朗肯循环系统发电，相关技术公开了一种有机朗肯循环系统，结合图1所示，高温高压的有机工质饱和蒸汽从蒸发器01流出进入到膨胀机02中等熵膨胀对外做功，驱动膨胀机02带动发电机03发电。等熵膨胀后的有机工质变为低温低压的具有一定湿度的湿蒸汽从膨胀机02流出进入至冷凝器04中进行等温放热，有机工质冷凝成低温低压的饱和液。采用电机05驱动工质泵06，低温低压的饱和液通过工质泵06绝热压缩变为低温高压的过冷液输送至蒸发器01中。在蒸发器01中有机工质经过等压吸热，工质蒸发成高温高压的饱和蒸汽后再次进入膨胀机02中做功，重复上述过程，形成有机朗肯循环。
3.在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：
4.工质泵采用电机驱动，电机的电能需要消耗掉一部分发电机发出的电能，其转化过程为：热能——机械能——电能——机械能，需要3次能量转化，每次能量转化过程，能量都会产生损耗，整个系统的热效率并不高。
5.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
7.本公开实施例提供一种有机朗肯循环系统，以解决有机朗肯循环系统热效率低的问题。
8.在一些实施例中，有机朗肯循环系统包括第一回路和第二膨胀机，第一回路包括首尾依次相连的蒸发器、第一膨胀机、冷凝器和工质泵，所述蒸发器的出口端连接所述第一膨胀机的入口端，所述第一膨胀机的出口端连接所述冷凝器的入口端，所述冷凝器的出口端连接所述工质泵的入口端，所述工质泵的出口端连接所述蒸发器的入口端；第二膨胀机的出口端连接所述冷凝器的入口端，入口端连接所述蒸发器的出口端，所述第二膨胀机与所述工质泵相连接。
9.在一些实施例中，有机朗肯循环系统还包括发电机，与所述第一膨胀机同轴连接。
10.在一些实施例中，所述蒸发器的出口端和所述第一膨胀机的入口端通过第一进气管路相连接，所述第一进气管路上设置有第一进气调节阀。
11.在一些实施例中，有机朗肯循环系统，还包括第一并联支路，与所述第一进气调节阀和所述第一膨胀机所在的串联结构并联，所述第一并联支路的第一端与所述第一进气调
节阀背离所述第一膨胀机的一端连接，所述第一并联支路的第二端与所述第一膨胀机背离所述第一进气调节阀的一端连接，所述第一并联支路上设置有旁通调节阀。
12.在一些实施例中，所述第一并联支路包括旁通管路，所述旁通调节阀设置于所述旁通管路。
13.在一些实施例中，所述蒸发器的出口端和所述第二膨胀机的入口端通过第二进气管路相连接，所述第二进气管路上设置有第二进气调节阀。
14.在一些实施例中，有机朗肯循环系统还包括第二并联支路，并联于所述工质泵，所述第二并联支路上设置有回流控制阀。
15.在一些实施例中，所述第二并联支路包括回流管路，所述回流管路的两端口分别连接于所述工质泵的出口端和入口端，所述回流控制阀设置于所述回流管路。
16.在一些实施例中，所述第二膨胀机与所述工质泵同轴连接。
17.在一些实施例中，所述第二膨胀机通过驱动连接装置与所述工质泵相连接。
18.本公开实施例提供的有机朗肯循环系统，可以实现以下的技术效果：
19.本实用新型的有机朗肯循环系统，在传统的有机朗肯循环四大部件——蒸发器、第一膨胀机、冷凝器和工质泵的基础上，增设第二膨胀机，第二膨胀机的出口端连接冷凝器的入口端，入口端连接蒸发器的出口端，并且第二膨胀机与工质泵相连接，这样，通过第二膨胀机直接驱动工质泵运转，能量转化过程为热能转化为机械能，只需要1次能量转化，与传统的有机朗肯系统相比，少了2次能量转化过程，整个系统的热效率相对较高。
20.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
21.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
22.图1是现有技术提供的一个有机朗肯循环系统的结构示意图；
23.图2是本公开实施例提供的一个有机朗肯循环系统的结构示意图；
24.图3是图2中a处的放大图；
25.图4是图2中b处的放大图；
26.图5是图2中c处的放大图；
27.图6是图2中d处的放大图。
28.附图标记：
29.01：蒸发器；02：膨胀机；03：发电机；04：冷凝器；05：电机；06：工质泵；
30.1：蒸发器；2：第一膨胀机；3：冷凝器；4：工质泵；5：第二膨胀机；6：发电机；7：第一进气管路；8：第一进气调节阀；9：第一并联支路；901：旁通管路；10：旁通调节阀；11：第二进气管路；12：第二进气调节阀；13：第二并联支路；1301：回流管路；14：回流控制阀；15：第一排气管路；16：工质供给管路；17：第二排气管路。
具体实施方式
31.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公
开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。
32.在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
33.本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
34.本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。
35.另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。
36.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
37.本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
38.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.结合图2至图5所示，本公开实施例提供一种有机朗肯循环系统，包括第一回路和第二膨胀机5，第一回路包括首尾依次相连的蒸发器1、第一膨胀机2、冷凝器3和工质泵4，蒸发器1的出口端连接第一膨胀机2的入口端，第一膨胀机2的出口端连接冷凝器3的入口端，冷凝器3的出口端连接工质泵4的入口端，工质泵4的出口端连接蒸发器1的入口端；第二膨胀机5的出口端连接冷凝器3的入口端，入口端连接蒸发器1的出口端，第二膨胀机5与工质泵4相连接。
41.高温高压的有机工质饱和蒸汽从蒸发器1流出进入到第一膨胀机2中等熵膨胀对外做功，驱动第一膨胀机2带动发电机6或拖动其它动力机械，等熵膨胀后的有机工质变为低温低压的具有一定湿度的湿蒸汽从第一膨胀机2流出通过第一排气管路15进入到冷凝器3中进行等温放热，有机工质冷凝成低温低压的饱和液，低温低压的饱和液通过工质供给管路16进入工质泵4绝热压缩变为低温高压的过冷液输送至蒸发器1中，在蒸发器1中有机工质经过等压吸热，工质蒸发成高温高压的饱和蒸汽后再次进入第一膨胀机2中做功，循环重复。
42.增设第二膨胀机5，用做驱动工质泵4运转，第二膨胀机5的入口端连接蒸发器1的
出口端，出口端通过第二排气管路17连接冷凝器3的入口端，并且第二膨胀机5与工质泵4相连接，很小一部分高温高压的有机工质饱和蒸汽从蒸发器1流出进入到第二膨胀机5中等熵膨胀对外做功，驱动工质泵4运转，做完功的有机工质变为低温低压的湿蒸汽从第二膨胀机5排出通过第二排气管路17排至冷凝器3中与第一膨胀机2排出的工质一起冷凝。
43.采用本公开实施例提供的有机朗肯循环系统，在传统的有机朗肯循环四大部件——蒸发器1、第一膨胀机2、冷凝器3和工质泵4的基础上，增设第二膨胀机5，第二膨胀机5的出口端连接冷凝器3的入口端，入口端连接蒸发器1的出口端，并且第二膨胀机5与工质泵4相连接，这样，通过第二膨胀机5直接驱动工质泵4运转，能量转化过程为热能转化为机械能，只需要1次能量转化，与传统的有机朗肯系统相比，少了2次能量转化过程，整个系统的热效率相对较高。
44.可选地，结合图2和图3所示，有机朗肯循环系统还包括发电机6，发电机6与第一膨胀机2同轴连接。
45.第一膨胀机2和发电机6同轴设置并且可以通过法兰连接在一起。高温高压的有机工质饱和蒸汽从蒸发器1流出后进入到第一膨胀机2中等熵膨胀对外做功，驱动第一膨胀机2带动发电机6发电。
46.可选地，结合图2和图4所示，蒸发器1的出口端和第一膨胀机2的入口端通过第一进气管路7相连接，第一进气管路7上设置有第一进气调节阀8。
47.高温高压的有机工质饱和蒸汽从蒸发器1流出后经过第一进气管路7进入到第一膨胀机2中，在第一进气管路7上设置第一进气调节阀8，通过控制第一进气调节阀8可以控制从蒸发器1进入到第一膨胀机2的蒸汽量，进而在一定范围内控制第一膨胀机2的转速或者转矩，从而对应控制与第一膨胀机2相连接的发电机6输出的电频率或者电功率，也可同时控制第一膨胀机2的转速和转矩，从而控制发电机6输出的电频率和电功率。
48.可选地，结合图2和图4所示，有机朗肯循环系统还包括第一并联支路9，与所述第一进气调节阀8和所述第一膨胀机2所在的串联结构并联，所述第一并联支路9的第一端与所述第一进气调节阀8背离所述第一膨胀机2的一端连接，所述第一并联支路9的第二端与所述第一膨胀机2背离所述第一进气调节阀8的一端连接，所述第一并联支路9上设置有旁通调节阀10。
49.高温高压的有机工质饱和蒸汽从蒸发器1流出进入到第一膨胀机2中等熵膨胀对外做功，等熵膨胀后的有机工质变为低温低压的具有一定湿度的湿蒸汽从第一膨胀机2流出进入到冷凝器3中。增设旁通调节阀10，通过控制旁通调节阀10可以在更大范围内控制进入第一膨胀机2的蒸汽量，进而控制第一膨胀机2的转速和/或转矩，从而控制发电机6输出的电频率和/或电功率。
50.可选地，结合图2和图4所示，第一并联支路9包括旁通管路901，旁通调节阀10设置于旁通管路901。
51.通过控制旁通调节阀10可以控制从蒸发器1流出的高温高压的有机工质饱和蒸汽通过旁通管路901流向冷凝器3，可以大范围控制进入第一膨胀机2的蒸汽量，进而控制第一膨胀机2的转速和/或转矩。
52.可选地，结合图2所示，蒸发器1的出口端和第二膨胀机5的入口端通过第二进气管路11相连接，第二进气管路11上设置有第二进气调节阀12。
53.蒸发器1的出口端连接两条支路，第一条为蒸发器1的出口端通过第一进气管路7连接第一膨胀机2的入口端，第一膨胀机2的出口端连接冷凝器3的入口端，冷凝器3的出口端连接工质泵4的入口端，工质泵4的出口端连接蒸发器1的入口端。第二条为蒸发器1的出口端通过第二进气管路11连接第二膨胀机5的入口端，第二膨胀机5的出口端连接冷凝器3的入口端且第二膨胀机5和工质泵4相连接，冷凝器3的出口端连接工质泵4的入口端，工质泵4的出口端连接蒸发器1的入口端。在蒸发器1的出口端连接的第二条支路上引出旁通管路901，旁通管路901的两端分别与蒸发器1的出口端和冷凝器3的入口端相连接。
54.大部分高温高压的有机工质饱和蒸汽从蒸发器1流出后经过第一进气管路7进入到第一膨胀机2中，小部分高温高压的有机工质饱和蒸汽从蒸发器1流出后经过第二进气管路11进入到第二膨胀机5中，在第二进气管路11上设置第二进气调节阀12，可以控制从蒸发器1进入到第二膨胀机5的蒸汽量，由于第二膨胀机5与工质泵4相连接，故而控制蒸汽量可以调节工质泵4的转速进而调节流量。
55.可选地，结合图2和图5所示，有机朗肯循环系统还包括第二并联支路13，第二并联支路13并联于工质泵4，第二并联支路13上设置有回流控制阀14。
56.冷凝器3中流出的低温低压的饱和液通过工质泵4绝热压缩变为低温高压的过冷液流向蒸发器1中，在工质泵4的出口端和入口端并联一个回流控制阀14，通过控制回流控制阀14可以在不改变工质泵4的转速的条件下控制工质泵4的流量。
57.可选地，结合图2和图5所示，第二并联支路13包括回流管路1301，回流管路1301的两端口分别连接于工质泵4的出口端和入口端，回流控制阀14设置于回流管路1301。
58.从工质泵4流出的低温高压的过冷液，通过回流管路1301流回工质泵4，通过控制回流控制阀14可以在不改变工质泵4的转速的条件下控制工质泵4的流量。
59.可选地，结合图2和图6所示，第二膨胀机5与工质泵4同轴连接。
60.第二膨胀机5与工质泵4同轴连接，第二膨胀机5设有第一叶轮，工质泵4设有第二叶轮，第一叶轮和第二叶轮同轴，高温高压的有机工质饱和蒸汽在第一叶轮中膨胀做功驱动轴转动，轴的转动带动第二叶轮转动，以此驱动工质泵4运转。
61.可选地，第二膨胀机5通过驱动连接装置与工质泵4相连接。
62.驱动连接装置可以为联轴器、变速齿轮箱、液力变矩器或者液力耦合器等，不设限制，只要第二膨胀机5对外做功通过此驱动连接装置可以驱动工质泵4运转即可。
63.前述实施例中的有机朗肯循环系统，在实际工作的过程中，高温高压的有机工质饱和蒸汽从蒸发器1流出经过第一进气管路7上的第一进气调节阀8进入到第一膨胀机2中等熵膨胀对外做功，驱动第一膨胀机2带动发电机6发电。等熵膨胀后的有机工质变为低温低压的具有一定湿度的湿蒸汽从第一膨胀机2流出通过第一排气管路15进入到冷凝器3中进行等温放热，有机工质冷凝成低温低压的饱和液。低温低压的饱和液通过工质供给管路16进入工质泵4绝热压缩变为低温高压的过冷液输送至蒸发器1中。在蒸发器1中有机工质经过等压吸热，工质蒸发成高温高压的饱和蒸汽后再次进入第一膨胀机2中做功，重复循环上述过程。
64.从第一进气管路7分出第二进气管路11，一部分高温高压的有机工质饱和蒸汽经过第二进气管路11上的第二进气调节阀12进入第二膨胀机5中等熵膨胀对外做功，驱动工质泵4运转。做完功的有机工质变为低温低压的湿蒸汽从第二膨胀机5排出通过第二排气管
路17排至冷凝器3中与第一膨胀机2排出的工质一起冷凝。
65.通过控制第一进气调节阀8可以控制进入第一膨胀机2的蒸汽量，进而在一定范围内控制第一膨胀机2的转速和/或转矩，从而控制发电机6输出的电频率和/或电功率。
66.通过控制回流控制阀14可以在不改变工质泵4转速的条件下控制工质泵4的流量。
67.通过控制第二进气调节阀12可以控制进入第二膨胀机5的蒸汽量，进而调节工质泵4的转速进而调节流量。
68.通过控制旁通调节阀10可以在更大范围内控制进入第一膨胀机2的蒸汽量，进而控制第一膨胀机2的转速或/和转矩。
69.以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。
70.实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。
71.一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本技术中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本技术中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。
72.另外，当用于本技术中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
73.本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。
74.本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种有机朗肯循环系统，其特征在于，包括：第一回路，包括首尾依次相连的蒸发器(1)、第一膨胀机(2)、冷凝器(3)和工质泵(4)，所述蒸发器(1)的出口端连接所述第一膨胀机(2)的入口端，所述第一膨胀机(2)的出口端连接所述冷凝器(3)的入口端，所述冷凝器(3)的出口端连接所述工质泵(4)的入口端，所述工质泵(4)的出口端连接所述蒸发器(1)的入口端；第二膨胀机(5)，出口端连接所述冷凝器(3)的入口端，入口端连接所述蒸发器(1)的出口端，所述第二膨胀机(5)与所述工质泵(4)相连接。2.根据权利要求1所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，还包括：发电机(6)，与所述第一膨胀机(2)同轴连接。3.根据权利要求1所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述蒸发器(1)的出口端和所述第一膨胀机(2)的入口端通过第一进气管路(7)相连接，所述第一进气管路(7)上设置有第一进气调节阀(8)。4.根据权利要求3所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，还包括：第一并联支路(9)，与所述第一进气调节阀(8)和所述第一膨胀机(2)所在的串联结构并联，所述第一并联支路(9)的第一端与所述第一进气调节阀(8)背离所述第一膨胀机(2)的一端连接，所述第一并联支路(9)的第二端与所述第一膨胀机(2)背离所述第一进气调节阀(8)的一端连接，所述第一并联支路(9)上设置有旁通调节阀(10)。5.根据权利要求4所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述第一并联支路(9)包括旁通管路(901)，所述旁通调节阀(10)设置于所述旁通管路(901)。6.根据权利要求1至5任一项所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述蒸发器(1)的出口端和所述第二膨胀机(5)的入口端通过第二进气管路(11)相连接，所述第二进气管路(11)上设置有第二进气调节阀(12)。7.根据权利要求1至5任一项所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，还包括：第二并联支路(13)，并联于所述工质泵(4)，所述第二并联支路(13)上设置有回流控制阀(14)。8.根据权利要求7所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述第二并联支路(13)包括回流管路(1301)，所述回流管路(1301)的两端口分别连接于所述工质泵(4)的出口端和入口端，所述回流控制阀(14)设置于所述回流管路(1301)。9.根据权利要求1至5任一项所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述第二膨胀机(5)与所述工质泵(4)同轴连接。10.根据权利要求1至5任一项所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述第二膨胀机(5)通过驱动连接装置与所述工质泵(4)相连接。

技术总结
本申请涉及有机朗肯循环系统技术领域，公开一种有机朗肯循环系统，包括第一回路和第二膨胀机，第一回路包括首尾依次相连的蒸发器、第一膨胀机、冷凝器和工质泵，蒸发器出口端连接第一膨胀机入口端，第一膨胀机出口端连接冷凝器入口端，冷凝器出口端连接工质泵入口端，工质泵出口端连接蒸发器入口端；第二膨胀机出口端连接冷凝器入口端，入口端连接蒸发器出口端，第二膨胀机与工质泵相连接。在传统有机朗肯循环四大部件基础上增设第二膨胀机，第二膨胀机出口端连接冷凝器入口端，入口端连接蒸发器出口端，并且第二膨胀机与工质泵连接，第二膨胀机直接驱动工质泵运转，能量转化过程为热能转化为机械能，只需1次能量转化，整个系统的热效率较高。热效率较高。热效率较高。


技术研发人员：韩振宇 张捷 郑修新 王铁伟
受保护的技术使用者：青岛海尔空调电子有限公司
技术研发日：2023.01.31
技术公布日：2023/6/20