本發(fā)明屬于換熱設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種采用換熱系統(tǒng)對被加熱流體進(jìn)行分階段加熱的流量控制方法。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)的利用加熱流體將被加熱流體從過冷液加熱到過熱氣的方法中，加熱流體和被加熱流體在整個換熱過程中的流量都不變化?，F(xiàn)有預(yù)熱器、蒸發(fā)器及過熱器的設(shè)計是選擇蒸發(fā)器的入口溫度端差，再利用被加熱流體蒸發(fā)溫度、過熱器被加熱流體出口溫度和加熱流體的入口溫度，計算出所需要的加熱流體的流量。由于被加熱流體在預(yù)熱器中為液態(tài)，在蒸發(fā)器中為氣液兩相，在過熱器中為氣態(tài)，各換熱器中被加熱流體的比熱容差別很大，而加熱流體由于沒有相變，比熱容差別不大，這將在預(yù)熱器、蒸發(fā)器及過熱器的出入口處產(chǎn)生很大的溫度端差。這使得整個換熱過程所產(chǎn)生的熵增很大，能量利用率很低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種采用換熱系統(tǒng)對被加熱流體進(jìn)行分階段加熱的流量控制方法，可以減小預(yù)熱器、蒸發(fā)器和過熱器溫度端差的加熱方法，用于降低換熱過程中產(chǎn)生的熵增，提高能量利用率。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種采用換熱系統(tǒng)對被加熱流體進(jìn)行分階段加熱的流量控制方法，所述換熱系統(tǒng)包括預(yù)熱器、蒸發(fā)器和過熱器，所述預(yù)熱器依次連接所述蒸發(fā)器和所述過熱器，所述預(yù)熱器用于將溫度為T₁的過冷液加熱至溫度為T₂的飽和液，所述蒸發(fā)器用于將溫度為T₂的飽和液加熱至溫度為T₂的飽和氣，所述過熱器用于將溫度為T₂的飽和氣加熱至溫度為T₄的過熱氣，并且T₁＜T₂＜T₄，其特征在于，包括以下步驟：

1)設(shè)定預(yù)熱器的用于流入加熱流體的入口和用于流出被加熱流體的出口的溫度端差ΔT_p并且10℃≤ΔT_p≤50℃，以及設(shè)定過熱器用于流入加熱流體的入口和用于流出被加熱流體的出口的溫度端差ΔT_s，并且ΔT_s＝ΔT_p+ΔT_e，ΔT_e為加熱流體流經(jīng)蒸發(fā)器后的溫降，并且10℃≤ΔT_e≤50℃；

2)獲得被加熱流體在溫度為T₂時的飽和壓力p_a，其在溫度為T₁且壓力為p_a時的比焓h_a,1，其在溫度為T₂時的飽和液的比焓h_a,2，其在溫度為T₂時的飽和氣的比焓h_a,3，其在溫度為T₄且壓力為p_a時的比焓h_a,4；

3)獲得加熱流體在溫度為T₁+ΔT_p且壓力為p_b時的比焓h_b,1，其在溫度為T₂+ΔT_p且壓力為p_b時的比焓h_b,2，其在溫度為T₂+ΔT_s且壓力為p_b時的比焓h_b,3，其在溫度為T₄+ΔT_s且壓力為p_b時的比焓h_b,4，其中p_b為加熱流體流經(jīng)換熱系統(tǒng)時的壓力；

4)控制預(yù)熱器中加熱流體的質(zhì)量流量q_p＝A·q_a1·(h_a,2-h_a,1)/(h_b,2-h_b,1),其中A為常數(shù)并且0.9≤A≤1.1，q_a1為預(yù)熱器中被加熱流體的質(zhì)量流量；

5)控制蒸發(fā)器中加熱流體的質(zhì)量流量q_e＝B·q_a2·(h_a,3-h_a,2)/(h_b,3-h_b,2)，其中B為常數(shù)并且0.9≤B≤1.1，q_a2為蒸發(fā)器中被加熱流體的質(zhì)量流量并且q_a2＝q_a1；

6)控制過熱器中加熱流體的質(zhì)量流量q_s＝C·q_a3·(h_a,4-h_a,3)/(h_b,4-h_b,3)，其中C為常數(shù)并且0.9≤C≤1.1，q_a3為過熱器中被加熱流體的質(zhì)量流量并且q_a3＝q_a2。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：本發(fā)明降低了各換熱器的出入口溫度端差，降低了各換熱器中加熱流體所需要的溫度，從而可以減少換熱過程所產(chǎn)生的熵增，提升系統(tǒng)的能量利用率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中槽式集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是導(dǎo)熱油和水的傳熱過程溫度曲線圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

參照圖1，一種采用換熱系統(tǒng)對被加熱流體進(jìn)行分階段加熱的流量控制方法，本換熱系統(tǒng)采用加熱流體(優(yōu)選導(dǎo)熱油)將被加熱流體(優(yōu)選水)從過冷水加熱成過熱氣，其包括預(yù)熱器1、蒸發(fā)器2、過熱器3、汽輪機(jī)6、發(fā)電機(jī)7、凝汽器8、凝結(jié)水泵9、除氧器10和抽水泵11，其中，

所述預(yù)熱器1、所述蒸發(fā)器2、所述過熱器3的Ⅰ口均為導(dǎo)熱油的入口，Ⅱ口均為導(dǎo)熱油的出口，Ⅲ口均為水的入口，Ⅳ口均為水的出口。

所述第一槽式鏡場51與所述預(yù)熱器1的Ⅰ口連接，所述預(yù)熱器1的Ⅱ口依次連接第一油泵41和第一槽式鏡場51，所述抽水泵11與所述預(yù)熱器1的Ⅲ口連接；

所述第二槽式鏡場52與所述蒸發(fā)器2的Ⅰ口連接，所述蒸發(fā)器2的Ⅱ口依次連接第二油泵42和第二槽式鏡場52，所述蒸發(fā)器2的Ⅲ口與所述預(yù)熱器1的Ⅳ口連接，所述蒸發(fā)器2的Ⅳ口與所述過熱器3的Ⅲ口連接；

所述第三槽式鏡場53與所述過熱器3的Ⅰ口連接，所述過熱器3的Ⅱ口依次連接第三油泵43和第三槽式鏡場53，所述過熱器3的Ⅳ口依次連接所述汽輪機(jī)6、凝汽器8、凝結(jié)水泵9、除氧器10和抽水泵11；

所述汽輪機(jī)6還分別與所述發(fā)電機(jī)7和所述除氧器10連接。

水在預(yù)熱器1中為液態(tài)，在蒸發(fā)器2中為汽液兩相，在過熱器3中為汽態(tài)，其比熱容相差很大，而導(dǎo)熱油在預(yù)熱器1、蒸發(fā)器2和過熱器3中均為液態(tài)，其比熱容相差不大，這樣，在預(yù)熱器1的水入口和蒸發(fā)器2的水出口就有很大的溫度端差。

不同的流量的導(dǎo)熱油分別流經(jīng)預(yù)熱器1、蒸發(fā)器2、過熱器3。其中，一股導(dǎo)熱油在第一槽式鏡場51中吸收槽式集熱器收集到的太陽能后依次經(jīng)過預(yù)熱器1和第一油泵41，回到第一槽式鏡場51；一股導(dǎo)熱油在第二槽式鏡場52中吸收槽式集熱器收集到的太陽能后依次經(jīng)過蒸發(fā)器2和第二油泵42，回到第二槽式鏡場52；一股導(dǎo)熱油在第三槽式鏡場53中吸收槽式集熱器收集到的太陽能后依次經(jīng)過過熱器3和第三油泵43，回到第三槽式鏡場53。給水依次經(jīng)過預(yù)熱器1、蒸發(fā)器2、過熱器3變成過熱蒸汽，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)6并在汽輪機(jī)6中做功帶動發(fā)電機(jī)7發(fā)電，過熱蒸汽做功后又分成多股，一股作為抽汽進(jìn)入除氧器10，一股依次經(jīng)過凝汽器8和凝結(jié)水泵9，進(jìn)入除氧器10，兩股匯合于除氧器10后，經(jīng)過給水泵11再次流入預(yù)熱器1。

預(yù)熱器1、蒸發(fā)器2和過熱器3分階段加熱，可以通過控制不同換熱器件中導(dǎo)熱油的質(zhì)量流量，來減小換熱器溫度端差。

另外，上述的換熱系統(tǒng)用于將過冷水加熱成過熱汽，所述預(yù)熱器1用于將溫度為T₁的過冷水加熱至溫度為T₂的飽和液態(tài)水，所述蒸發(fā)器2用于將溫度為T₂的飽和液態(tài)水加熱至溫度為T₂的飽和蒸汽，所述過熱器3用于將溫度為T₂的飽和蒸汽加熱至溫度為T₄的過熱汽，并且T₁＜T₂＜T₄，具體包括以下步驟：

1)設(shè)定預(yù)熱器的Ⅰ口和Ⅳ口的溫度端差ΔT_p并且10℃≤ΔT_p≤50℃，以及設(shè)定過熱器Ⅰ口和Ⅳ口的溫度端差ΔT_s，并且ΔT_s＝ΔT_p+ΔT_e，ΔT_e為導(dǎo)熱油流經(jīng)蒸發(fā)器后的溫降，并且10℃≤ΔT_e≤50℃；

2)獲得水在溫度為T₂時的飽和壓力p_a，其在溫度為T₁且壓力為p_a時的比焓h_a,1，其在溫度為T₂時的飽和液態(tài)水的比焓h_a,2，其在溫度為T₂時的飽和蒸汽的比焓h_a,3，其在溫度為T₄且壓力為p_a時的比焓h_a,4；

3)獲得導(dǎo)熱油在溫度為T₁+ΔT_p且壓力為p_b時的比焓h_b,1，其在溫度為T₂+ΔT_p且壓力為p_b時的比焓h_b,2，其在溫度為T₂+ΔT_s且壓力為p_b時的比焓h_b,3，其在溫度為T₄+ΔT_s且壓力為p_b時的比焓h_b,4，其中p_b為導(dǎo)熱油流經(jīng)換熱系統(tǒng)時的壓力；

4)控制預(yù)熱器中導(dǎo)熱油的質(zhì)量流量q_p＝A·q_a1·(h_a,2-h_a,1)/(h_b,2-h_b,1),其中A為常數(shù)并且0.9≤A≤1.1，q_a1為預(yù)熱器中水的質(zhì)量流量；

5)控制蒸發(fā)器中導(dǎo)熱油的質(zhì)量流量q_e＝B·q_a2·(h_a,3-h_a,2)/(h_b,3-h_b,2)，其中B為常數(shù)并且0.9≤B≤1.1，q_a2為蒸發(fā)器中水的質(zhì)量流量并且q_a2＝q_a1；

6)控制過熱器中導(dǎo)熱油的質(zhì)量流量q_s＝C·q_a3·(h_a,4-h_a,3)/(h_b,4-h_b,3)，其中C為常數(shù)并且0.9≤C≤1.1，q_a3為過熱器中水的質(zhì)量流量并且q_a3＝q_a2。

圖2為換熱系統(tǒng)中水和導(dǎo)熱油的溫度曲線示意圖，從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明方法中的預(yù)熱器1、蒸發(fā)器2、過熱器3的溫度端差較小，預(yù)熱器1、蒸發(fā)器2、過熱器3中導(dǎo)熱油的溫度相比傳統(tǒng)的換熱器的更低，所應(yīng)用的太陽能集熱器的集熱效率更高，系統(tǒng)的整體效率也更高。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。