本發(fā)明涉及一種帶有隔離層的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用復(fù)合熱交換器,屬于機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

如圖1所示，有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)由工質(zhì)泵、蒸發(fā)器、透平-發(fā)電機(jī)、冷凝器、接收容器等構(gòu)成。工作原理如下：首先由工質(zhì)泵將高壓壓縮的液相有機(jī)工質(zhì)輸送給蒸發(fā)器，輸送到蒸發(fā)器里的高壓液相通過(guò)蒸發(fā)器熱源的加熱蒸發(fā)成為高壓氣體。隨后，高壓氣體通過(guò)透平-發(fā)電機(jī)的渦輪膨脹為低溫、低壓的氣體，并給渦輪提供動(dòng)力，其動(dòng)力傳導(dǎo)到發(fā)電機(jī)上進(jìn)行發(fā)電。通過(guò)渦輪的膨脹過(guò)程變成低溫、低壓的作動(dòng)流體供應(yīng)到冷凝器中，隨后通過(guò)冷卻水的冷卻冷凝成為液體后聚集到接收罐。聚集到接收罐中的液體狀態(tài)作動(dòng)流體又開(kāi)始通過(guò)作動(dòng)流體的泵的作業(yè)開(kāi)始，供應(yīng)到蒸發(fā)器的循環(huán)作業(yè)過(guò)程。

但是，在充分利用低溫?zé)嵩磿r(shí)，低溫?zé)嵩丛谟袡C(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)利用進(jìn)行發(fā)電之前未得到充分開(kāi)發(fā)，只能得到較低效率的極限的問(wèn)題，進(jìn)而在同等金額的投資費(fèi)中因其具有較低的效率，會(huì)面臨投資回報(bào)周期較長(zhǎng)的問(wèn)題，為了克服此問(wèn)題，就需要最大限度的改善效率并縮減設(shè)備費(fèi)用。

為解決上述問(wèn)題，有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可采用緊湊型熱交換器, 特別是通過(guò)應(yīng)用板翅式換熱器，傳統(tǒng)板翅式換熱器類型熱交換器如圖2和圖3所示的結(jié)構(gòu)來(lái)示意說(shuō)明。

板翅式換熱器的翅片的特殊結(jié)構(gòu)，使流體形成強(qiáng)烈湍流，從而有效降低熱阻，提高傳熱效率。傳熱效率與功耗比較低，可精確控制介質(zhì)溫度。

但若遇到蒸發(fā)器及冷凝器，就會(huì)發(fā)生流體相狀態(tài)變化，與在同一相狀態(tài)發(fā)生熱交換的熱交換器不同，會(huì)遇到3種不同相狀態(tài)變化，包括液體、氣體及液體、氣體交界態(tài)。以蒸發(fā)器作為例子，在同一個(gè)熱交換器內(nèi)將存在液相顯熱區(qū)間，從液態(tài)到氣態(tài)的潛熱區(qū)間，以及氣態(tài)的顯熱區(qū)間。

如圖2和圖3所示的板翅式換熱器，包括液相顯熱區(qū)、氣液潛熱區(qū)及氣相顯熱區(qū)，對(duì)于同種流體來(lái)說(shuō)，對(duì)比同等橫截面的板翅式換熱器與蒸發(fā)器或冷凝器時(shí)，板翅式換熱器會(huì)面臨要保證所有區(qū)間均得到最佳的換熱效果時(shí)難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。即使是同一流體介質(zhì)流動(dòng)，因液相與氣態(tài)之間懸殊的密度差異導(dǎo)致同一流道中的流速存在顯著差異, 此外還包括蒸發(fā)現(xiàn)象在內(nèi)的3種不同物理狀態(tài)區(qū)間物理性質(zhì)、熱傳導(dǎo)性質(zhì)均各異，若以其中一種相態(tài)作為參照對(duì)象設(shè)計(jì)最佳橫截面時(shí)，其他兩種相態(tài)必定會(huì)偏離最佳橫截面范圍，單一橫截面的設(shè)計(jì)方法會(huì)降低熱交換效率，同時(shí)，選擇哪一種相作為合適的參照對(duì)象時(shí)也有難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)以上不足，提供一種帶有隔離層的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用復(fù)合熱交換器，具有減少各區(qū)間之間的熱泄露，降低熱損，提高的熱交換的效率的優(yōu)點(diǎn)。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種帶有隔離層的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用復(fù)合熱交換器，包括液相顯熱區(qū)、氣液潛熱區(qū)及氣相顯熱區(qū)，所述氣液潛熱區(qū)與液相顯熱區(qū)之間設(shè)有隔離層。

進(jìn)一步的，所述隔離層維持在真空狀態(tài)。

進(jìn)一步的，所述隔離層為環(huán)形，隔離層貫穿在氣液潛熱區(qū)與液相顯熱區(qū)之間。

進(jìn)一步的，所述隔離層的一側(cè)壁貼液相顯熱區(qū)設(shè)置，隔離層的一側(cè)壁形狀與液相顯熱區(qū)內(nèi)壁形狀相同

進(jìn)一步的，所述隔離層的另一側(cè)壁貼氣液潛熱區(qū)設(shè)置，隔離層的一側(cè)壁形狀與氣液潛熱區(qū)外壁形狀相同。

進(jìn)一步的，所述液相顯熱區(qū)、氣液潛熱區(qū)及氣相顯熱區(qū)的橫截面面積不同。

進(jìn)一步的，所述氣液潛熱區(qū)與液相顯熱區(qū)并行設(shè)置，液相顯熱區(qū)的環(huán)形內(nèi)側(cè)包圍空間為氣液潛熱區(qū)，氣液潛熱區(qū)與液相顯熱區(qū)是連通的。

進(jìn)一步的，所述氣液潛熱區(qū)相比液相顯熱區(qū)具有更大的橫截面面積，氣液潛熱區(qū)的流動(dòng)介質(zhì)的流向與液相顯熱區(qū)相反。

進(jìn)一步的，所述氣相顯熱區(qū)設(shè)置在液相顯熱區(qū)和氣液潛熱區(qū)上部，氣相顯熱區(qū)位于熱交換器的頂部，氣相顯熱區(qū)與氣液潛熱區(qū)連通。

進(jìn)一步的，所述氣相顯熱區(qū)相比氣液潛熱區(qū)具有更大的橫截面面積，氣相顯熱區(qū)是發(fā)生相變化的流動(dòng)介質(zhì)由氣相狀態(tài)發(fā)生熱交換。

本發(fā)明所述的熱交換器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明所述的熱交換器減少了各區(qū)間之間的熱泄露，將熱損失降到最低，提高了的熱交換的效率。

本發(fā)明所述的熱交換器將液相顯熱區(qū)域，潛熱區(qū)域以及氣相顯熱區(qū)域進(jìn)行分離，調(diào)整了各區(qū)間橫截面，維持了一定的流速，使熱交換器更為可靠，各區(qū)間做的緊湊，熱交換器的體積較小，最大限度的改善有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的效率并縮減設(shè)備費(fèi)用。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

附圖1是本發(fā)明背景技術(shù)中有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2是本發(fā)明背景技術(shù)中傳統(tǒng)板翅式換熱器中蒸發(fā)器熱源端截面進(jìn)行說(shuō)明的示意圖；

附圖3是本發(fā)明背景技術(shù)中傳統(tǒng)板翅式換熱器中蒸發(fā)器的流動(dòng)介質(zhì)端截面的示意圖；

附圖4是本發(fā)明實(shí)施例中板翅式換熱器中蒸發(fā)器的熱源端截面的示意圖；

附圖5是本發(fā)明實(shí)施例中板翅式換熱器中蒸發(fā)器的流動(dòng)介質(zhì)端截面的示意圖；

附圖6是本發(fā)明實(shí)施例中改進(jìn)后板翅式換熱器中蒸發(fā)器的流動(dòng)介質(zhì)端截面的示意圖；

圖中，

1-液相顯熱區(qū)，2-氣液潛熱區(qū)，3-氣相顯熱區(qū)，4-隔離層。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1，如圖4、圖5所示，一種帶有隔離層的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用復(fù)合熱交換器，包括液相顯熱區(qū)1、氣液潛熱區(qū)2及氣相顯熱區(qū)3。

所述液相顯熱區(qū)1設(shè)在熱交換器的底部，液相顯熱區(qū)1為環(huán)形，液相顯熱區(qū)1是發(fā)生相變化的流動(dòng)介質(zhì)由液相狀態(tài)發(fā)生熱交換。

所述氣液潛熱區(qū)2與液相顯熱區(qū)1并行設(shè)置，液相顯熱區(qū)1的環(huán)形內(nèi)側(cè)包圍空間為氣液潛熱區(qū)2，氣液潛熱區(qū)2與液相顯熱區(qū)1是連通的，氣液潛熱區(qū)2相比液相顯熱區(qū)1具有更大的橫截面面積，氣液潛熱區(qū)2的流動(dòng)介質(zhì)的流向與液相顯熱區(qū)1相反。

所述氣相顯熱區(qū)3設(shè)置在液相顯熱區(qū)1和氣液潛熱區(qū)2上部，氣相顯熱區(qū)3位于熱交換器的頂部，氣相顯熱區(qū)3與氣液潛熱區(qū)2連通，氣相顯熱區(qū)3相比氣液潛熱區(qū)2具有更大的橫截面面積，氣相顯熱區(qū)3是發(fā)生相變化的流動(dòng)介質(zhì)由氣相狀態(tài)發(fā)生熱交換。

實(shí)施例2，如圖4、圖5、圖6所示，一種帶有隔離層的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用復(fù)合熱交換器，包括液相顯熱區(qū)1、氣液潛熱區(qū)2及氣相顯熱區(qū)3。

所述液相顯熱區(qū)1設(shè)在熱交換器的底部，液相顯熱區(qū)1為環(huán)形，液相顯熱區(qū)1是發(fā)生相變化的流動(dòng)介質(zhì)由液相狀態(tài)發(fā)生熱交換。

所述氣液潛熱區(qū)2與液相顯熱區(qū)1并行設(shè)置，液相顯熱區(qū)1的環(huán)形內(nèi)側(cè)包圍空間為氣液潛熱區(qū)2，氣液潛熱區(qū)2與液相顯熱區(qū)1是連通的，氣液潛熱區(qū)2相比液相顯熱區(qū)1具有更大的橫截面面積，氣液潛熱區(qū)2的流動(dòng)介質(zhì)的流向與液相顯熱區(qū)1相反。

所述氣液潛熱區(qū)2與液相顯熱區(qū)1之間設(shè)有隔離層4，隔離層4維持在真空狀態(tài)，隔離層4可最大限度的減少氣液潛熱區(qū)2與液相顯熱區(qū)1之間的熱交換。

所述隔離層4為環(huán)形，隔離層4貫穿在氣液潛熱區(qū)2與液相顯熱區(qū)1之間，把氣液潛熱區(qū)2與液相顯熱區(qū)1進(jìn)行了間隔，隔離層4的一側(cè)壁41貼液相顯熱區(qū)1設(shè)置，隔離層4的一側(cè)壁41形狀與液相顯熱區(qū)1內(nèi)壁形狀相同，隔離層4的另一側(cè)壁42貼氣液潛熱區(qū)2設(shè)置，隔離層4的一側(cè)壁42形狀與氣液潛熱區(qū)2外壁形狀相同。

所述隔離層4的配置使得熱交換器減少了各區(qū)間之間的熱泄露，將熱損失降到最低，提高了的熱交換的效率

所述氣相顯熱區(qū)3設(shè)置在液相顯熱區(qū)1和氣液潛熱區(qū)2上部，氣相顯熱區(qū)3位于熱交換器的頂部，氣相顯熱區(qū)3與氣液潛熱區(qū)2連通，氣相顯熱區(qū)3相比氣液潛熱區(qū)2具有更大的橫截面面積，氣相顯熱區(qū)3是發(fā)生相變化的流動(dòng)介質(zhì)由氣相狀態(tài)發(fā)生熱交換。

本發(fā)明的熱交換器中采用熱源與流動(dòng)介質(zhì)交替層疊的結(jié)構(gòu)組成熱交換的整體結(jié)構(gòu)。

如圖4及圖5中拿蒸發(fā)器作為案例所示意的，擬進(jìn)行蒸發(fā)的流動(dòng)介質(zhì)以液相從液相顯熱區(qū)的頂端流向其底端進(jìn)行熱交換，從液相顯熱區(qū)中派出的液相流入后從液相蒸發(fā)為氣態(tài)后流向頂端的氣液潛熱區(qū),從氣液潛熱區(qū)供應(yīng)的流動(dòng)介質(zhì)變成過(guò)熱蒸汽的氣相顯熱區(qū)域，從而構(gòu)成相比圖3所示區(qū)間更為緊湊，又能更好的維持各區(qū)間特性，做到了有效的區(qū)分配置。

附圖中，各流體的出/入口端分別在圖紙上以虛線進(jìn)行標(biāo)示。附圖中舉例說(shuō)明時(shí)，是顯示為左右對(duì)象式、但實(shí)際應(yīng)用中并不局限于此，亦可能會(huì)由左側(cè)或右側(cè)構(gòu)成此結(jié)構(gòu)。

冷凝器與蒸發(fā)器相比，流體方向以相反的形態(tài)構(gòu)成同樣或者類似組成。要進(jìn)行冷凝的對(duì)象物在液相狀態(tài)進(jìn)行熱交換的液相顯熱區(qū)間，將流動(dòng)介質(zhì)從氣態(tài)冷凝成液相后以液相狀態(tài)流出到底端并供應(yīng)到氣液潛熱區(qū)，將過(guò)熱蒸汽狀態(tài)的流動(dòng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換為飽和蒸汽狀態(tài)后供應(yīng)到氣相顯熱區(qū)域。

以上所述為本發(fā)明最佳實(shí)施方式的舉例，其中未詳細(xì)述及的部分均為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的公知常識(shí)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，任何基于本發(fā)明的技術(shù)啟示而進(jìn)行的等效變換，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。