一种可提供大过热温度的ORC膨胀机试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可提供大过热温度的ORC膨胀机试验系统，与热源模块中热源换热后的热水通过水泵分别输送到蒸发模块的热水入口和过热模块的热水入口；有机工质液体同时进入蒸发模块，与蒸发模块中的热水换热，形成有机工质气体后进入过热模块中；有机工质气体在过热模块中与过热模块中的热水换热，提升有机工质气体的温度后，经过膨胀机入口处的流量计测量入口流量、温度计测量入口温度、压力计测量入口压力，测定膨胀机入口处的有机工质气体的焓值后进入膨胀机中做功；有机工质气体在膨胀机中做功后，经过膨胀机出口处温度计测量出口温度、压力计测量出口压力，测定膨胀机出口处的有机工质气体的焓值后从膨胀机的出口排出。有机工质气体的焓值后从膨胀机的出口排出。有机工质气体的焓值后从膨胀机的出口排出。

【技术实现步骤摘要】
一种可提供大过热温度的ORC膨胀机试验系统


[0001]本专利技术涉及膨胀机试验
，尤其是一种可提供大过热温度的ORC膨胀机试验系统。

技术介绍

[0002]有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)作为一种能高效、环保实现热能向电能或动力转化的技术，现已成为目前能源利用领域研究的热点。由图4所示，ORC系统主要由蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵四大部件组成，有机工质在蒸发器中从余热流中吸收热量，生成具有一定压力和温度的蒸气；蒸气进入膨胀机进行膨胀做功，从而带动发电机转动或其他动力转化；从透平膨胀机排出的蒸气在凝气器中向冷却水放热，凝结成液态；最后借助工质泵重新回到换热器，如此完成一个循环。而膨胀机作为ORC系统的热功转换核心部件，对膨胀机进行试验，测试膨胀机性能，了解膨胀机的运行效率等参数，对提高整个ORC系统的性能，以及余热资源的回收利用效率，均有极其重要的影响。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种可提供大过热温度的ORC膨胀机试验系统，对膨胀机进行试验，且在膨胀机试验过程中，能够增加有机工质气体的过热温度。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：
[0005]一种可提供大过热温度的ORC膨胀机试验系统，包括：蒸发模块、过热模块、热源模块；
[0006]热源模块中的热源用于换热产生热水，热水通过水泵分别输送至蒸发模块的热水入口和过热模块的热水入口；有机工质液体同时进入蒸发模块，与蒸发模块中的热水换热，形成有机工质气体后进入过热模块中，蒸发模块中与有机工质液体换热后的热水从蒸发模块的热水出口回流至热源模块；有机工质气体在过热模块中与过热模块中的热水换热，提升有机工质气体的温度后进入膨胀机中做功，过热模块中与有机工质气体换热后的热水从过热模块的热水出口流出；有机工质气体在膨胀机中做功后从膨胀机的出口排出。
[0007]优选的，过热模块的热水出口管路通过第一过热调节阀与蒸发模块的热水出口管路相连接后再接入热源模块的热水入口，所述第一过热调节阀为两通调节阀，即过热模块的出水和蒸发模块的出水混合后进入热源模块与热源进行换热，且经热源模块换热后的热水再分别输送到蒸发模块的热水入口和过热模块的热水入口。
[0008]优选的，过热模块的热水出口管路通过第二过热调节阀与蒸发模块的热水入口管路相连接，所述第二过热调节阀为两通调节阀，过热模块的出水输送到蒸发模块的热水入口；蒸发模块的热水出口管路接入热源模块的热水入口，即蒸发模块的出水进入热源模块与热源进行换热，且经热源模块换热后的热水再分别输送到蒸发模块的热水入口和过热模块的热水入口。
[0009]优选的，过热模块的热水出口管路通过第三过热调节阀分别与蒸发模块的热水入口管路、水泵的出口管路相连接，所述第三过热调节阀为三通调节阀，即过热模块的出水与水泵的出水混合后再输送到蒸发模块的热水入口；蒸发模块的热水出口管路接入热源模块的热水入口，即蒸发模块的出水进入热源模块与热源进行换热，且经热源模块换热后的热水再分别输送到蒸发模块的热水入口和过热模块的热水入口。
[0010]优选的，在第三过热调节阀的与蒸发模块热水入口管路相连接的一端和与水泵出口管路相连接的一端设置旁通管路，该旁通管路分别与蒸发模块的热水入口管路和水泵的出口管路相连接。
[0011]优选的，通过调节过热调节阀的开度，控制过热模块中的热水流量，从而调节膨胀机入口处的有机工质气体的温度。
[0012]优选的，过热模块中的换热量小于蒸发模块中的换热量，过热模块的管路管径小于蒸发模块的管路管径。
[0013]优选的，通过控制有机工质液体进入蒸发模块的流量，维持蒸发模块的液位，使得蒸发模块输出的有机工质气体的质量流量等于蒸发模块进入的有机工质液体的质量流量，且等于膨胀机入口处的有机工质气体的质量流量。
[0014]优选的，热源模块的热源入口处设有热源调节阀，通过调节热源调节阀的开度，控制与热源模块中热源换热后的热水的温度，从而调节膨胀机入口处的有机工质气体的压力。
[0015]优选的，膨胀机入口处和出口处均分别设有温度计、压力计，分别用于测量膨胀机入口处和出口处的有机工质气体的温度、压力，从而分别测定膨胀机入口处和出口处的有机工质气体的焓值；膨胀机入口处还设有流量计，用于测量膨胀机入口处的有机工质气体的质量流量；从而用于计算膨胀机的热能参数。
[0016]本专利技术的优点在于：
[0017](1)本专利技术先利用蒸发模块对有机工质液体进行换热产生有机工质气体后，再利用过热模块对机工质气体的温度进一步提供，从而增加有机工质气体的过热温度。
[0018](2)本专利技术通过在过热模块的出口设置过热调节阀，通过调节过热调节阀的开度，控制过热模块中的热水流量，从而调节膨胀机入口处的有机工质气体的温度。
[0019](3)本专利技术通过将过热模块出口处的过热调节阀的出口接入蒸发器模块的热水入口，利用热水在过热模块中换热后的余热，继续进入蒸发模块给有机工质液体加热，最大利用了能源，使热源模块的换热效果得到加强。
[0020](4)本专利技术通过在过热模块的出口设置三通调节阀作为过热调节阀，将过热模块的出口管路通过三通调节阀分别与蒸发模块的入口管路、水泵的出口管路相连接，并且在三通调节阀的两端设置旁通管路，该旁通管路分别与蒸发模块的入口管路和水泵的出口管路相连接，既能够利用热水在过热模块换热后的余热，继续给进入蒸发模块的有机工质液体加热，同时使得水泵的出口压力不会因为调节阀门的开度变化而发生改变，水泵运行状态更为稳定。
[0021](5)本专利技术利用了蒸发模块中的液位平衡，测量了通过蒸发模块的有机工质气体的质量流量。
[0022](6)本专利技术在膨胀机入口处和出口处均分别设有温度计、压力计，分别测量膨胀机
入口处和出口处的有机工质气体的温度、压力，从而分别测定膨胀机入口处和出口处的有机工质气体的焓值，且膨胀机入口处还设有流量计，用于测量膨胀机入口处的有机工质气体的质量流量，根据根据膨胀机的入口温度和入口压力，膨胀机的出口温度和出口压力，以及膨胀机的入口流量，可以算出膨胀机的热能参数。
附图说明
[0023]图1a为实施例一的ORC膨胀机试验系统的结构示意图一。
[0024]图1b为实施例一的ORC膨胀机试验系统的结构示意图二。
[0025]图2a为实施例二的ORC膨胀机试验系统的结构示意图一。
[0026]图2b为实施例二的ORC膨胀机试验系统的结构示意图二。
[0027]图3a为实施例三的ORC膨胀机试验系统的结构示意图一。
[0028]图3b为实施例三的ORC膨胀机试验系统的结构示意图二。
[0029]图4为ORC系统的结构示意图。
[0030]附图标记及附图中的英文释义：
[0031]1‑
蒸发模块，2
‑
过热模块，3
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可提供大过热温度的ORC膨胀机试验系统，其特征在于，包括：蒸发模块(1)、过热模块(2)、热源模块(3)；热源模块(3)中的热源用于换热产生热水，热水通过水泵(5)分别输送至蒸发模块(1)的热水入口和过热模块(2)的热水入口；有机工质液体同时进入蒸发模块(1)，与蒸发模块(1)中的热水换热，形成有机工质气体后进入过热模块(2)中，蒸发模块(1)中与有机工质液体换热后的热水从蒸发模块(1)的热水出口回流至热源模块(3)；有机工质气体在过热模块(2)中与过热模块(2)中的热水换热，提升有机工质气体的温度后进入膨胀机(4)中做功，过热模块(2)中与有机工质气体换热后的热水从过热模块(2)的热水出口流出；有机工质气体在膨胀机(4)中做功后从膨胀机(4)的出口排出。2.根据权利要求1所述的一种可提供大过热温度的ORC膨胀机试验系统，其特征在于，过热模块(2)的热水出口管路通过第一过热调节阀与蒸发模块(1)的热水出口管路相连接后再接入热源模块(3)的热水入口，所述第一过热调节阀为两通调节阀，即过热模块(2)的出水和蒸发模块(1)的出水混合后进入热源模块(3)与热源进行换热，且经热源模块(3)换热后的热水再分别输送到蒸发模块(1)的热水入口和过热模块(2)的热水入口。3.根据权利要求1所述的一种可提供大过热温度的ORC膨胀机试验系统，其特征在于，过热模块(2)的热水出口管路通过第二过热调节阀与蒸发模块(1)的热水入口管路相连接，所述第二过热调节阀为两通调节阀，过热模块(2)的出水输送到蒸发模块(1)的热水入口；蒸发模块(1)的热水出口管路接入热源模块(3)的热水入口，即蒸发模块(1)的出水进入热源模块(3)与热源进行换热，且经热源模块(3)换热后的热水再分别输送到蒸发模块(1)的热水入口和过热模块(2)的热水入口。4.根据权利要求1所述的一种可提供大过热温度的ORC膨胀机试验系统，其特征在于，过热模块(2)的热水出口管路通过第三过热调节阀分别与蒸发模块(1)的热水入口管路、水泵(5)的出口管路相连接，所述第三过热调节阀为三通调节阀，即过热模块(2)的出水与水泵(5)的出水混合后再输送到蒸发模块(1)的热水入口；蒸发模...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊海彬，钱雪峰，程永强，贾甲，李昀达，张成，张欢，刘杰，
申请(专利权)人：合肥通用环境控制技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：