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CN108362026B - 一种二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统 - Google Patents

一种二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统，其二氧化碳压缩机出口与气体冷却器换热管的二氧化碳气体入口连接，气体冷却器换热管的二氧化碳气体出口与喷射器的主流体入口连接，喷射器的扩压端出口与气液分离器的第四接管连接，气液分离器的第一接管与二氧化碳压缩机的入口连接，气液分离器的第二接管与热水箱的二氧化碳换热管出口接管连接，热水箱的二氧化碳换热管入口接管与涡流管的热气体扩压端的出口连接，涡流管的主流体入口接管与气液分离器的第三接管连接，涡流管的冷流体出口与蒸发器的入口连接，蒸发器的出口与喷射器的引射入口连接。本发明结构简单、安装方便、工作稳定，有效提高循环系统的能效。

Description

一种二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统
技术领域
本发明涉及一种制冷技术领域，特别是涉及一种二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统。
背景技术
科技的飞速发展，造成环境污染和资源危机。二氧化碳具有良好的热力特性，二氧化碳跨临界循环的气体冷却器中压力和温度相互独立，二氧化碳放出热量可以加热低沸点工质，产生的蒸气驱动汽轮机发电。此外，二氧化碳系统中节流降压元件的节流过程损失较大，系统的性能系数较低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统，包括气体冷却器、循环泵、热水箱、发电机、汽轮机、气液分离器、涡流管、蒸发器、喷射器、二氧化碳压缩机；所述二氧化碳压缩机的出口与气体冷却器换热管的二氧化碳气体入口连接，气体冷却器换热管的二氧化碳气体出口与喷射器的主流体入口连接，喷射器的扩压端出口与气液分离器的第四接管连接，气液分离器的第一接管与二氧化碳压缩机的入口连接，气液分离器的第二接管与热水箱的二氧化碳换热管出口接管连接，热水箱的二氧化碳换热管入口接管与涡流管的热气体扩压端的出口连接，涡流管的主流体入口接管与气液分离器的第三接管连接，涡流管的冷流体出口与蒸发器的入口连接，蒸发器的出口与喷射器的引射入口连接；所述循环泵的出口与气体冷却器的发电循环工质的入口连接，气体冷却器的发电循环工质的出口与汽轮机的入口连接，汽轮机的出口与热水箱内的发电循环工质的换热管入口连接，热水箱的发电循环工质换热管的出口与循环泵的入口连接。
所述热水箱的补水阀通过补水管与热水箱的补水口连接，供热水阀通过供热水管与热水箱的供热水口连接。
所述发电机的主轴与汽轮机的主轴通过联轴器同心连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统，采用喷射器代替常规节流降压元件，使得气体冷却器出口超临界区的二氧化碳节流过程接近等熵膨胀过程，减少膨胀过程的损失，而且可以提高系统的性能。
2.本发明采用涡流管使气液分离器分离出的二氧化碳液体涡流膨胀降压，产生的冷流体在蒸发器内吸热制冷，经扩压段扩压的热气体进入热水箱，加热水，同时利用低沸点工质气体冷凝余热制取热水。
3.二氧化碳在气体冷却器放出的热量加热低沸点工质，低沸点工质气体带汽轮机发电，产生的电能可用于驱动二氧化碳压缩机和循环泵，减低系统电力消耗。
4.本发明的系统，结构简单、安装方便、工作稳定，有效提高循环系统的能效。保护环境、节约能源。
附图说明
图1所示为本发明的二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统示意图；
图2是气液分离器的四个接管的布置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1-2所示，本发明的二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统，包括：
气体冷却器1、循环泵2、热水箱3、发电机4、汽轮机5、气液分离器6、涡流管7、蒸发器8、喷射器9、二氧化碳压缩机10。
所述二氧化碳压缩机10的出口与气体冷却器1的换热管的二氧化碳气体入口连接，气体冷却器1的换热管的二氧化碳气体出口与喷射器9的主流体入口连接，喷射器9的扩压端出口与气液分离器6的第四接管16连接，气液分离器6的第一接管13与二氧化碳压缩机10的入口连接，气液分离器6的第二接管14与热水箱3的二氧化碳换热管出口接管连接，热水箱3的二氧化碳换热管入口接管与涡流管7的热气体扩压端的出口连接，涡流管7的主流体入口接管与气液分离器6的第三接管15连接，涡流管7的冷流体出口与蒸发器8的入口连接，蒸发器8的出口与喷射器9的引射入口连接。
所述循环泵2的出口与气体冷却器1的发电循环工质的入口连接，气体冷却器1的发电循环工质的出口与汽轮机5的入口连接，汽轮机5的出口与热水箱3内的发电循环工质的换热管入口连接，热水箱3的发电循环工质换热管的出口与循环泵2的入口连接。
其中，所述热水箱3的补水阀11通过补水管与热水箱3的补水口连接，供热水阀12通过供热水管与热水箱3的供热水口连接。
其中，所述发电机4的主轴与汽轮机5的主轴通过联轴器同心连接。
本发明中，二氧化碳循环为跨临界循环，发电循环工质为低沸点工质。
当系统运行时，二氧化碳压缩机10的出口排出的高温高压二氧化碳气体进入气体冷却器1的换热管内，二氧化碳气体放出热量，加热气体冷却器内换热管外的低沸点工质，低沸点工质气体带汽轮机5发电，经发电机4产生的电能可用于驱动二氧化碳压缩机和循环泵。气体冷却器出口气体将喷射器的主流体喷嘴入口压力降低，引射蒸发器8出口的二氧化碳气体，喷射器扩压出口的气液混合流体通过第四接管进入气液分离器6，分离出的二氧化碳液体通过第三接管而进入涡流管7的涡室涡流膨胀，涡流管7产生的冷流体进入蒸发器，在蒸发器内吸热制冷，提供冷源；同时，经涡流管的扩压段扩压形成的热气体进入热水箱的二氧化碳换热管内，二氧化碳换热管的出口通过第二接管14连接气液分离器6，低沸点工质气体冷凝，余热制取热水，提供热源；气液分离器的第一接管13通过二氧化碳压缩机10的入口将内部的低温低压二氧化碳排入二氧化碳压缩机，实现二氧化碳跨临界循环。
本发明采用两相喷射器代替传统的膨胀节流装置，不仅可以通过产生等熵膨胀过程来减少膨胀过程的损失，而且可提高系统的性能。同时，利用涡流膨胀降压，减少系统不可逆损失，分离出的冷气体吸热提供冷源，分离出的热气体和低沸点工质气体冷凝，余热制取热水，可以有效地改善系统性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统，其特征在于，包括气体冷却器、循环泵、热水箱、发电机、汽轮机、气液分离器、涡流管、蒸发器、喷射器、二氧化碳压缩机；所述二氧化碳压缩机的出口与气体冷却器换热管的二氧化碳气体入口连接，气体冷却器换热管的二氧化碳气体出口与喷射器的主流体入口连接，喷射器的扩压端出口与气液分离器的第四接管连接，气液分离器的第一接管与二氧化碳压缩机的入口连接，气液分离器的第二接管与热水箱的二氧化碳换热管出口接管连接，热水箱的二氧化碳换热管入口接管与涡流管的热气体扩压端的出口连接，涡流管的主流体入口接管与气液分离器的第三接管连接，涡流管的冷流体出口与蒸发器的入口连接，蒸发器的出口与喷射器的引射入口连接；所述循环泵的出口与气体冷却器的发电循环工质的入口连接，气体冷却器的发电循环工质的出口与汽轮机的入口连接，汽轮机的出口与热水箱内的发电循环工质的换热管入口连接，热水箱的发电循环工质换热管的出口与循环泵的入口连接。
2.如权利要求1所述二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统，其特征在于，所述热水箱的补水阀通过补水管与热水箱的补水口连接，供热水阀通过供热水管与热水箱的供热水口连接。
3.如权利要求1所述二氧化碳跨临界循环冷热电组合系统，其特征在于，所述发电机的主轴与汽轮机的主轴通过联轴器同心连接。
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