低温热源的复合利用系统技术方案

本发明专利技术涉及一种低温热源的复合利用系统，包括热交换器、透平机、涡流管、蒸馏器、射流泵以及冷凝器，所述涡流管与所述射流泵相互耦合。所述透平机通过高压工质蒸汽对外做功，然后涡流管将工质进行能量分离，形成低温流体和高温流体，高温流体通过蒸馏器进行海水淡化，从而实现对低温热源的能量的充分利用。另外，由于涡流管与射流泵耦合，射流泵吸入室产生的高真空度低压环境大大降低了涡流管冷端出口与热端出口的背压，能有效提高涡流管的能量分离效应，另一方面也间接的降低了透平机出口的背压，提高了透平机的工作效率。

High efficiency composite utilization system of low temperature heat source

The invention relates to a low-temperature heat efficient composite utilization system, including heat exchanger, turbine, vortex tube, distiller, jet pump and the condenser, the vortex tube and the jet pump coupling. The high pressure refrigerant steam turbine through external work, then the vortex tube and the working substance of energy separation, the formation of low temperature and high temperature fluid fluid, fluid temperature of seawater desalination by distillation, thus realizing the full utilization of low-temperature heat energy. In addition, due to the coupling of vortex tube with jet pump, jet pump suction chamber of high vacuum low pressure environment greatly reduces the back pressure tube cold end and the hot end export export vortex, the vortex tube can effectively improve the energy separation effect, on the other hand also indirectly reduce the export of turbine back pressure, improve the turbine work efficiency.

【技术实现步骤摘要】
低温热源的高效复合利用系统
本专利技术涉及低温热源的利用
，特别是涉及一种低温热源的高效复合利用系统。
技术介绍
海洋轮船在航行过程中，燃料燃烧后的废气一般直接排放，或者进行简单的初步利用，热能的利用效率并不高，十分浪费；并且，在海洋轮船上人们对电能及淡化水的需要求也十分迫切，如果直接使用燃料发电或者进行淡化水，则会造成更多的能源消耗，并且也不环保。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种低温热源的高效复合利用系统，提高对低温热源的利用率，并且实现对低温热源的综合利用。其技术方案如下：一种低温热源的高效复合利用系统，包括：热交换器，以热交换的方式将低温热源的能量传递至工质；透平机，所述透平机的工质入口与所述热交换器的工质出口连接，对外做功；涡流管，所述涡流管包括涡流管入口、热端出口以及冷端出口，所述涡流管入口与所述透平机的出口连接；蒸馏器，所述蒸馏器包括热源入口、热源出口、蒸馏器冷凝液入口、蒸馏器冷凝液出口以及海水入口，所述热源入口与所述热端出口连接；射流泵，所述射流泵包括射流泵入口、射流泵出口以及一级引射入口，所述一级引射入口与所述热源出口连接；冷凝器，所述冷凝器包括冷凝器工质入口以及冷凝器工质出口，所述冷凝器工质入口与所述射流泵出口连接，所述冷凝器工质出口包括第一支路，所述第一支路通过工质泵与所述热交换器的工质入口连接。本专利技术利用低温热源加热工质，通过工质使透平机对外做功，然后利用涡流管进行能量分离，再用蒸馏器进行海水淡化，从而实现对低温热源的能量的充分利用；另外，由于涡流管与射流泵耦合，射流泵吸入室产生的高真空度低压环境大大降低了涡流管冷端出口与热端出口的背压，能有效提高涡流管的能量分离效应，另一方面也间接的降低了透平机出口的背压，提高了透平机的工作效率。下面进一步对技术方案进行说明：在其中一个实施例中，所述冷凝器还包括冷凝器冷凝液入口以及冷凝器冷凝液出口，所述冷凝器冷凝液入口与所述蒸馏器冷凝液出口连接。在其中一个实施例中，所述冷凝液为海水，所述冷凝器冷凝液出口与所述海水入口连接。在其中一个实施例中，所述冷凝器工质出口还包括第二支路，所述第二支路通过供液泵与所述射流泵入口连接。在其中一个实施例中，所述冷凝器工质出口还包括第三支路，所述射流泵还包括二级引射入口，所述第三支路依次通过膨胀阀、蒸发器与所述二级引射入口连通。在其中一个实施例中，所述蒸发器还包括蒸发器制冷液入口及蒸发器制冷液出口，制冷液自蒸发器制冷液入口进入，自蒸发器制冷液出口流出，降低制冷液温度。在其中一个实施例中，所述冷端出口与所述一级引射入口通过冷却器连接，所述冷却器包括冷却器制冷液入口及冷却器制冷液出口，所述冷却器制冷液出口与所述蒸发器制冷液入口连接。在其中一个实施例中，所述冷端出口与所述一级引射入口通过冷却器连接。在其中一个实施例中，所述蒸馏器还包括不凝性气体出口，所述不凝性气体出口与真空泵连接。在其中一个实施例中，所述透平机为膨胀机或汽轮机。附图说明图1为本专利技术所述低温热源的高效复合利用系统的示意图。附图标记说明：1、热交换器，11、工质泵，2、透平机，21、发电机，3、涡流管，31、涡流管入口，32、热端出口，33、冷端出口，4、蒸馏器，41、热源入口，42、热源出口，43、蒸馏器冷凝液入口，44、蒸馏器冷凝液出口，45、海水入口，46、不凝性气体出口，47、真空泵，5、射流泵，51、射流泵入口，52、射流泵出口，53、一级引射入口，54、二级引射入口，6、冷却器，61、冷却器制冷液入口，62、冷却器制冷液出口，7、冷凝器，71、冷凝器工质入口，72、冷凝器工质出口，721、第一支路，722、第二支路，723、第三支路，73、冷凝器冷凝液入口，74、冷凝器冷凝液出口，8、蒸发器，81、蒸发器制冷液入口，82、蒸发器制冷液出口，83、膨胀阀，9、供液泵。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术中所述“第一”、“第二”、“第三”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。如图1所示，本专利技术所述低温热源的高效复合利用系统，包括热交换器1、透平机2、涡流管3、蒸馏器4、射流泵5以及冷凝器7。所述热交换器1将低温热源的能量传递给内部的工质，使工质蒸发，形成高压蒸汽。所述透平机2的工质入口与所述热交换器1的工质出口连接，对外做功。在本实施例中，所述透平机2与发电机21连接，利用高压蒸汽状态的工质进行发电。优选的，所述透平机2为膨胀机或汽轮机，更加适用于海洋轮船废气的能量转化。低温热源的高效复合利用系统工作时，无需额外从透平机2抽取工质，使得全部工质用于做功，做功效果更好。所述涡流管3包括涡流管入口31、热端出口32以及冷端出口33，所述涡流管入口31与所述透平机2的出口连接。进入涡流管3的工质，通过涡流管3的转换，发生能量分离，形成低温流体和高温流体，分别自冷端出口33及热端出口32流出，可以为外界提供冷能量及热能量。涡流管3的使用属于公知技术，在此不再赘述。所述蒸馏器4包括热源入口41、热源出口42、蒸馏器冷凝液入口43、蒸馏器冷凝液出口44以及海水入口45，所述热源入口41与所述热端出口32连接。海水从海水入口45进入蒸馏器4中；工质自蒸馏器4的热源入口41进入，对海水进行加热蒸发后，从热源出口42流出；冷凝液自蒸馏器冷凝液入口43进入，将海水蒸汽冷凝后，从蒸馏器冷凝液出口44流出，然后蒸馏器4将产生出淡水以及浓海水。所述射流泵5包括射流泵入口51、射流泵出口52以及一级引射入口53，所述一级引射入口53与所述热源出口42连接，所述热源出口42流出的工质作为引射流体。由于热端出口32与一级引射入口53的连通，射流泵5吸入室产生的高真空度低压环境，将大大降低涡流管3出口的背压，有效提高涡流管3的能量分离效应，另一方面也间接的降低了透平机2出口的背压，可以在一定程度上提高透平机2的工作效率，从而在整体上提高低温热源的利用效率。射流泵5的使用属于公知技术，在此不再赘述。所述冷凝器7包括冷凝器工质入口71以及冷凝器工质出口72，所述冷凝器工质入口71与所述射流泵出口52连接，所述冷凝器工质出口72包括第一支路721，所述第一支路721通过工质泵11与所述热交换器1的入口连接。自所述射流泵5的射流泵入口51流出的工质，在冷凝器7中放热，变为液态，然后从冷凝器7的冷凝器工质出口72流出，被工质泵11抽入热交换器1中，完成循环。进一步的，所述冷凝器7还包括冷凝器冷凝液入口73及冷凝器冷凝液出口74，所述冷凝器冷凝液入口73与所述蒸馏器冷凝液出口44连接。冷凝液依次经过蒸馏器冷凝液入口43、蒸馏器冷凝液出口44、冷凝器冷凝液入口73及冷凝器冷凝液出口74，在蒸馏器4和冷凝器7中完成两次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温热源的高效复合利用系统，其特征在于，包括：热交换器，以热交换的方式将低温热源的能量传递至工质；透平机，所述透平机的工质入口与所述热交换器的工质出口连接，对外做功；涡流管，所述涡流管包括涡流管入口、热端出口以及冷端出口，所述涡流管入口与所述透平机的出口连接；蒸馏器，所述蒸馏器包括热源入口、热源出口、蒸馏器冷凝液入口、蒸馏器冷凝液出口以及海水入口，所述热源入口与所述热端出口连接；射流泵，所述射流泵包括射流泵入口、射流泵出口以及一级引射入口，所述一级引射入口与所述热源出口连接；冷凝器，所述冷凝器包括冷凝器工质入口以及冷凝器工质出口，所述冷凝器工质入口与所述射流泵出口连接，所述冷凝器工质出口包括第一支路，所述第一支路通过工质泵与所述热交换器的工质入口连接。

【技术特征摘要】
1.一种低温热源的高效复合利用系统，其特征在于，包括：热交换器，以热交换的方式将低温热源的能量传递至工质；透平机，所述透平机的工质入口与所述热交换器的工质出口连接，对外做功；涡流管，所述涡流管包括涡流管入口、热端出口以及冷端出口，所述涡流管入口与所述透平机的出口连接；蒸馏器，所述蒸馏器包括热源入口、热源出口、蒸馏器冷凝液入口、蒸馏器冷凝液出口以及海水入口，所述热源入口与所述热端出口连接；射流泵，所述射流泵包括射流泵入口、射流泵出口以及一级引射入口，所述一级引射入口与所述热源出口连接；冷凝器，所述冷凝器包括冷凝器工质入口以及冷凝器工质出口，所述冷凝器工质入口与所述射流泵出口连接，所述冷凝器工质出口包括第一支路，所述第一支路通过工质泵与所述热交换器的工质入口连接。2.根据权利要求1所述的低温热源的高效复合利用系统，其特征在于，所述冷凝器还包括冷凝器冷凝液入口以及冷凝器冷凝液出口，所述冷凝器冷凝液入口与所述蒸馏器冷凝液出口连接。3.根据权利要求2所述的低温热源的高效复合利用系统，其特征在于，所述冷凝液为海水，所述冷凝器冷凝液出口与所述海水入口连接。4.根据权利要求1所述的低温热源的高效复合利用系...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏闯建，
申请(专利权)人：广州中国科学院先进技术研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44