本发明专利技术公开了一种提高温度的原位循环换热装置、工质蒸发器和涡流管，本发明专利技术的工质蒸发器包括：中心管体、外部螺旋换热管及固定支撑结构，中心管体具有中心的通孔；外部螺旋换热管以设定的螺旋方式绕设在所述中心管体的周围；固定支撑结构用于将所述外部螺旋换热管连接在距离所述中心管体外周设定距离。本发明专利技术的涡流管包括：热端管、涡流室及冷端管，采用中空的圆锥体的涡流室、斜切输入的内部涡流结构、热端管和热端控制阀联合实现冷热气体分离、圆锥体的冷端管和叶轮结构联合实现低温气体的降温和快速输出等结构设计和联合作用，对工质蒸发器输出的气态工质进行二次升温，冷热分离后形成高温气态工质进入透平机发电，提高整体系统的发电效率。整体系统的发电效率。整体系统的发电效率。
【技术实现步骤摘要】
一种提高温度的原位循环换热装置、工质蒸发器和涡流管
[0001]本专利技术涉及海洋温差能发电
，具体涉及一种提高温度的原位循环换热装置、工质蒸发器和涡流管。
技术介绍
[0002]由于海洋温差能发电系统的示范电站多为岸基式的系统设计，发电系统的工质循环发电功能都在陆地上实现，故现有设计及制造较为成熟的工质蒸发器多适用于岸基式的海洋温差能发电系统。因此，现有的工质蒸发器结构存在以下几个缺点：(1)工质的传输为单方向，工质蒸发器输出气态工质至透平机发电，后进入工质冷凝器进行冷凝液化后再传输进工质蒸发器，工质循环运作需要经过多个分散的设备，无法实现系统的整体化，且一定程度上加大了设备维护的困难和衔接位置稳定性维持的难度。(2)工质换热结构的管径一致，普遍的工质蒸发器结构采用抽吸热海水进行结构内部的方式，结构内部的外腔体填充热海水，中间贯穿多根工质的传输管道，其管径尺寸不变，这样就会导致输出至透平机的工质可能存在气化不完全的现象，或者存在气态工质传输不稳定的现象。
[0003]此外，现有的海洋温差能发电系统的设计，多为工质蒸发器输出气态工质直接进入透平机发电，或者考虑工质蒸发器的换热效果不佳，未能实现工质的完全气化，则补充气态工质进入气液分离器后进行小颗粒的液态工质分离。因此，现有的系统设计和本身海洋温差小的问题导致输入至透平机的气态工质温度不高，针对温度低的问题，现有的改进措施主要包括二次换热和外部加热的方式，但是这样就会导致需要额外的耗能，提高发电系统的运作成本。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种提高温度的原位循环换热装置、工质蒸发器和涡流管，换热装置通过引进涡流管对工质蒸发器输出的气态工质进行二次升温，冷热分离后形成的高温气态工质进入透平机发电，从而提高整体系统的发电效率；工质蒸发器采用外部螺旋换热管的结构设计，采用换热管内部流通工质，外部与热海水直接进行原位换热，从而提高工质蒸发器的整体换热效率；涡流管采用内部中空的圆锥体涡流室、斜切输入的内部涡流结构、热端管和热端控制阀联合实现冷热气体分离，提升进入透平机发电的气态工质的温度，从而提高海洋温差能发电系统的发电效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术可以采用以下技术方案进行：
[0006]一种工质蒸发器，其包括：
[0007]中心管体，其具有中心的通孔；
[0008]外部螺旋换热管，其以设定的螺旋方式绕设在所述中心管体的周围；以及，
[0009]用于将所述外部螺旋换热管连接在距离所述中心管体外周设定距离的固定支撑结构。
[0010]如上所述的工质蒸发器，进一步地，所述外部螺旋换热管的螺旋方式为阿基米德
螺旋曲线；所述外部螺旋换热管的管体结构包括圆柱形、扁平椭圆形或薄矩形的任一种。
[0011]如上所述的工质蒸发器，进一步地，采用所述阿基米德螺旋曲线的外部螺旋换热管沿底端往顶端方向的螺旋直径和管直径均逐渐变大。
[0012]如上所述的工质蒸发器，进一步地，所述外部螺旋换热管的螺旋直径垂直于所述中心管体。
[0013]同时，本专利技术还提供一种涡流管，其包括：依次连接的热端管、涡流室和冷端管，所述热端管还连接有热端控制阀，其中，
[0014]所述涡流室具有以圆锥壳体分隔的第一涡流腔体和第二涡流腔体，所述第一涡流腔体包括所述涡流室内侧壁到所述圆锥壳体外侧壁的空间，所述第二涡流腔体包括所述圆锥壳体内侧壁的空间，所述第一涡流腔体设有通入气态工质的涡流管输入端，且所述第一涡流腔体与所述热端管之间设有用于气态工质连通的内部涡流结构，所述第二涡流腔体与所述热端管之间设有用于气态工质连通的冷端孔；
[0015]气态工质通过所述涡流管输入端以沿切向倾斜的方式进入所述第一涡流腔体，并通过所述内部涡流结构再次以沿切向倾斜的方式进入所述热端管，从而形成旋转涡流，而所述热端管的轴心气体受到所述热端控制阀的阻挡，进而促使所述轴心气体通过所述冷端孔引出至所述冷端管。
[0016]如上所述的涡流管，进一步地，所述冷端管还设有叶轮。
[0017]如上所述的涡流管，进一步地，所述冷端孔设置在所述圆锥壳体的顶点，所述内部涡流结构沿所述涡流室的周向设置有若干进气通道，所述内部涡流结构靠近所述热管端的一侧设有若干气体运移方向控制结构。
[0018]同时，本专利技术还提供一种提高温度的原位循环换热装置，其包括：上述的工质蒸发器、上述的涡流管、气体增压器和透平机，所述工质蒸发器的外部螺旋换热管的输出端通过带有所述气体增压器的管道连接至所述涡流管的涡流室，所述涡流管的热端管连接至所述透平机的工质输入端，进行透平机发电，所述透平机发电后的乏气工质输出端连接至所述工质蒸发器的中心管体。
[0019]如上所述的提高温度的原位循环换热装置，进一步地，所述涡流管的冷端管通过带有叶轮的管道与透平机发电后的乏气工质输出端汇合，共同连接至所述工质蒸发器的中心管体。
[0020]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0021]1、该提高温度的原位循环换热装置的工质蒸发器采用中心管体的通孔结构设计，可以实现海洋温差能发电系统的工质双向循环运作，适用于全潜式的海洋温差能发电系统的结构设计；其采用外部螺旋换热管的结构设计，可以取消抽吸热海水的工序步骤，直接采用换热管内部流通工质，外部与热海水直接进行原位换热；通过采用固定支撑结构衔接中心管体和外部螺旋换热管，可以实现外部螺旋换热管的悬空螺旋分布，最大限度提高换热的接触面积；
[0022]2、该提高温度的原位循环换热装置的工质蒸发器结构的外部螺旋换热管采用阿基米德螺旋曲线的结构设计，通过充分考虑不同位置的热海水温度不同、工质受热形态变化导致的体积不同、气态工质和液态工质的流动能力不同等问题，设计外部螺旋换热管结构随着海水深度、温度及工质受热情况，管径从工质蒸发器的底端往顶端方向的尺寸从内
径小且管体直径小逐渐变为内径大且管体直径大，控制预热的工质输入工质蒸发器的流速和输入量，确保受热未完全气化的工质具有足够的管体空间继续进行换热作用，保障工质受热气化后体积膨胀和输出至透平机发电循环工序的稳定性；
[0023]3、该提高温度的原位循环换热装置的工质蒸发器和涡流管之间设置气体增压器，由于海洋温度差距较小，故工质蒸发器输出的气态工质处于温度较低且压力较小的状态，导致发电效率不高。而涡流管可以在无需外部耗能的情况下，对输入的气体进行大幅度的增温，且进入涡流管的气体的速度和压力越高则后续摩擦生热使得输出涡流管的气体温度越高。故增设气体增压器，实现输入气态工质增压的作用，确保进入透平机发电的气态工质具备更高的发电能力；
[0024]4、该提高温度的原位循环换热装置的涡流管结构采用中空的圆锥体的涡流室、斜切输入的内部涡流结构、热端管和热端控制阀联合实现冷热气体分离、圆锥体的冷端管和叶轮结构联合实现低温气体的降温和快速输出等结构设计和联合作用，确保涡流管能够进一步对工质蒸发器输出的气态工质进行加热，大幅提升进入透平本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种工质蒸发器，其特征在于，包括：中心管体，其具有中心的通孔；外部螺旋换热管，其以设定的螺旋方式绕设在所述中心管体的周围；以及，用于将所述外部螺旋换热管连接在距离所述中心管体外周设定距离的固定支撑结构。2.根据权利要求1所述的工质蒸发器，其特征在于，所述外部螺旋换热管的螺旋方式为阿基米德螺旋曲线；所述外部螺旋换热管的管体结构包括圆柱形、扁平椭圆形或薄矩形的任一种。3.根据权利要求2所述的工质蒸发器，其特征在于，采用所述阿基米德螺旋曲线的外部螺旋换热管沿底端往顶端方向的螺旋直径和管直径均逐渐变大。4.根据权利要求1所述的工质蒸发器，其特征在于，所述外部螺旋换热管的螺旋直径垂直于所述中心管体。5.一种涡流管，其特征在于，包括：依次连接的热端管、涡流室和冷端管，所述热端管还连接有热端控制阀，其中，所述涡流室具有以圆锥壳体分隔的第一涡流腔体和第二涡流腔体，所述第一涡流腔体包括所述涡流室内侧壁到所述圆锥壳体外侧壁的空间，所述第二涡流腔体包括所述圆锥壳体内侧壁的空间，所述第一涡流腔体设有通入气态工质的涡流管输入端(10)，且所述第一涡流腔体与所述热端管之间设有用于气态工质连通的内部涡流结构，所述第二涡流腔体与所述热端管之间设有用于气态工质连通的冷端孔；气态工...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧芬兰，宁波，李晶，李博，周佳维，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：
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