空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台技术方案

本实用新型专利技术公开了一种空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台，包括空调系统、涡旋式膨胀机ORC发电系统、可编程逻辑控制系统和数据采集系统；空调系统与涡旋式膨胀机ORC发电系统之间为通闭可控的管路连接，且空调系统与涡旋式膨胀机ORC发电系统换热连接；空调系统和涡旋式膨胀机ORC发电系统均为可控制开闭的闭环回路，且空调系统和涡旋式膨胀机ORC发电系统内均用于循环流动冷媒；可编程逻辑控制系统用于调控性能检测平台的工作参数；数据采集系统用于采集性能检测平台的工作数据。通过可编程逻辑控制系统对空调系统的多个实际运行工况调控以及对涡旋式膨胀机ORC发电系统的工质和各部件参数调控，实现对涡旋式膨胀机ORC发电系统的性能优化。式膨胀机ORC发电系统的性能优化。式膨胀机ORC发电系统的性能优化。

【技术实现步骤摘要】
空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台


[0001]本技术涉及性能测试领域，特别涉及一种空调系统耦合涡旋式膨胀机 ORC发电系统性能检测平台。

技术介绍

[0002]能源对人类的生存和发展起着基础性作用，是人类文明的基石和发展动力。随着社会经济和人民生活水平的不断提高，导致个人能源消耗量迅速增加，在目前能源体系框架下，提高能源清洁绿色使用，不仅实现社会经济的高质量发展，更是完成碳达峰和达到碳中和的重要举措。
[0003]为此，各领域的专家提出了多种方案，其中一方面着眼于开发和加强可再生能源的使用，如太阳能、风能、生物质能和地热能等；另一方面着眼于提升能量转换效率，更有效地利用能源。目前全球的热能利用率约为40％，其余均以废热的形式排放，造成了大量的余热浪费，因此解决余热浪费成为提高能源利用率的优选方法，现有的低温余热利用方式包括直接利用和间接利用两种，间接利用的主要方式是采用涡旋式膨胀机ORC发电系统实现热能到电能的转化，该方式是目前研究的重点方向，具有很大的提升空间。
[0004]ORC即有机朗肯循环，是一种利用低沸点有机工质代替水的动力循环，具有技术效率高，经济性好、设备要求低等优点，能够有效地将废热转化为电能，目前已广泛应用于太阳能发电、生物质能发电、地热发电等方面，被称为回收中低温余热最理想的方法之一。另外，制冷系统是能源消耗的大户，传统压缩制冷技术耗电量较大，给能源、环境等行业带来巨大的压力。因此，对空调系统进行升级改造，与ORC发电系统进行耦合，利用空调压缩机工作所产生的余热驱动ORC发电系统进行发电，实现冷、电联供，达到节能减排，对推动能源转型和能源新布局等方面都具有积极的意义。
[0005]当前国内外学者针对ORC已经做了大量的工作，主要集中在工质的优选、系统循环的优化以及计算机仿真方面，然而这些研究主要集中在兆瓦级ORC上，对于千瓦级民用ORC发电系统的研究较少，而且现有的ORC发电系统的研究，大多是在定热源的情况下对ORC发电系统的参数进行优化，而在实际工程中，冷源、热源以及相关参数并不能保持稳定，只对ORC设备和系统进行优化、工质筛选并不能满足工程中的要求。因此本技术提供的一种空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台，通过对实际工程应用的小型空调系统与涡旋式膨胀机ORC发电系统进行耦合，搭建性能实验测试平台，实现变热源参数下对系统性能的优化，对民用级ORC发电系统的开发十分重要。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台，通过对空调系统的多个实际运行工况的调控以及涡旋式膨胀机 ORC发电系统的工质、各部件等参数的调控，实现对涡旋式膨胀机ORC发电系统的性能优化。
[0007]为了解决上述技术问题，本技术提供了一种空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC
发电系统性能检测平台，包括空调系统、涡旋式膨胀机ORC发电系统、可编程逻辑控制系统和数据采集系统；所述空调系统与所述涡旋式膨胀机ORC 发电系统之间为通闭可控的管路连接，且所述空调系统与所述涡旋式膨胀机 ORC发电系统换热连接；所述空调系统和所述涡旋式膨胀机ORC发电系统均为可控制开闭的闭环回路，且所述空调系统和所述涡旋式膨胀机ORC发电系统内均用于循环流动冷媒；所述可编程逻辑控制系统用于调控所述空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台的工作参数；所述数据采集系统用于采集所述空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台的工作数据。
[0008]在其中一个实施例中，所述空调系统包括压缩机及其依次管道连接形成回路的油分离器、第一换热器、一号冷凝器、一号储液罐、第一气液分离器、第二换热器、一号干燥过滤器、电子膨胀阀、蒸发器、所述第二换热器、第二气液分离器和一号流量计，所述空调系统的各管道均设有电磁阀。
[0009]在其中一个实施例中，所述涡旋式膨胀机ORC发电系统包括涡旋式膨胀机及其依次管道连接形成回路的二号冷凝器、二号储液罐、二号干燥过滤器、迷你泵、二号流量计和所述第一换热器，所述涡旋式膨胀机ORC发电系统的各管道均设有电磁阀。
[0010]在其中一个实施例中，所述第一换热器内设有两组进口端和出口端，其中一组所述第一换热器的进口端和出口端连接入所述空调系统中，另一组所述第一换热器的进口端和出口端连接入涡旋式膨胀机ORC发电系统中，所述第一换热器用于所述涡旋式膨胀机ORC发电系统和所述空调系统换热。
[0011]在其中一个实施例中，所述第二换热器内设有同款的两组进口端和出口端，两组所述第二换热器的进口端和出口端均连接入空调系统中，所述第二换热器用于所述空调系统的内部换热。
[0012]在其中一个实施例中，所述一号流量计和所述二号流量计均与所述数据采集系统信号连接。
[0013]在其中一个实施例中，所述油分离器的出口端和所述一号冷凝器的进口端连接有独立管道，所述独立管道设有电磁阀。
[0014]在其中一个实施例中，所述二号储液罐进口端和出口端两侧均设有耦合管道，两所述耦合管道连接导通所述空调系统，两所述耦合管道均设有电磁阀。
[0015]在其中一个实施例中，所述一号储液罐和所述二号储液罐均设有磁翻板液位计，所述磁翻板液位计与所述数据采集系统信号连接，所述磁翻板液位计用于监测冷媒剩余状况。
[0016]在其中一个实施例中，所述空调系统的管道和所述涡旋式膨胀机ORC发电系统的各管道均设有多个温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述数据采集系统信号连接。
[0017]在其中一个实施例中，所述空调系统采用的有机工质是四氟乙烷(R134A) 冷媒进行循环，所述涡旋式膨胀机ORC发电系统采用的有机工质是五氟丙烷 (R245FA)冷媒进行循环。
[0018]在其中一个实施例中，所述空调系统和所述涡旋式膨胀机ORC发电系统的管道设有多个视液镜，所述视液镜用于直观检查所述空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台的运行情况，及时发现是否存在部分管段堆积冷媒导致系统效率低的情况以便
及时排除故障。
[0019]本技术的有益效果如下：
[0020]该空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台，通过多个所述电磁阀的阀门开闭方向的切换，可以灵活的实现所述空调系统以及所述涡旋式膨胀机ORC发电系统的独立运行；在空调系统和涡旋式膨胀机ORC发电系统的各个部件不变的情况下，可以根据需要灵活更换多类型的换热器，实现在一个综合测试系统中对换热器的热力性能进行性能测试；还可以灵活调整所述空调系统的各种部件运行参数，实现多种实际运行工况的模拟，进而实现变热源参数下对系统的优化；同时还可以灵活调整所述涡旋式膨胀机ORC发电系统的各部件运行参数，如膨胀机进出口压力、温度、有机工质的质量流量、膨胀机转速等，以研究这些参数对所述涡旋式膨胀机ORC发电系统性能的影响情况，最终实现系统优化。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台，其特征在于，包括空调系统、涡旋式膨胀机ORC发电系统、可编程逻辑控制系统和数据采集系统；所述空调系统与所述涡旋式膨胀机ORC发电系统之间为通闭可控的管路连接，且所述空调系统与所述涡旋式膨胀机ORC发电系统换热连接；所述空调系统和所述涡旋式膨胀机ORC发电系统均为可控制开闭的闭环回路，且所述空调系统和所述涡旋式膨胀机ORC发电系统内均用于循环流动冷媒；所述可编程逻辑控制系统用于调控所述空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台的工作参数；所述数据采集系统用于采集所述空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台的工作数据。2.根据权利要求1所述的空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台，其特征在于，所述空调系统包括压缩机及其依次管道连接形成回路的油分离器、第一换热器、一号冷凝器、一号储液罐、第一气液分离器、第二换热器、一号干燥过滤器、电子膨胀阀、蒸发器、所述第二换热器、第二气液分离器和一号流量计，所述空调系统的各管道均设有电磁阀。3.根据权利要求2所述的空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台，其特征在于，所述涡旋式膨胀机ORC发电系统包括涡旋式膨胀机及其依次管道连接形成回路的二号冷凝器、二号储液罐、二号干燥过滤器、迷你泵、二号流量计和所述第一换热器，所述涡旋式膨胀机ORC发电系统的各管道均设有电磁阀。4.根据权利要求3所述的空调系统耦合涡旋式膨胀机ORC发电系统性能检测平台，其特征在于，所述第一换热器内设有两组进口端和出口端，其中一组所述第一换热器的进口端和出口端连接入所述空...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺伟，赖俊彤，朱龙潜，吴池力，
申请(专利权)人：广州市香港科大霍英东研究院，
类型：新型
国别省市：