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CN111561367A - 单工质蒸汽联合循环 - Google Patents

单工质蒸汽联合循环 Download PDF

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CN111561367A
CN111561367A CN202010346718.1A CN202010346718A CN111561367A CN 111561367 A CN111561367 A CN 111561367A CN 202010346718 A CN202010346718 A CN 202010346718A CN 111561367 A CN111561367 A CN 111561367A
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CN
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kilogram
kilogram working
heat absorption
heat
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CN202010346718.1A
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李鸿瑞
李华玉
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Abstract

本发明提供单工质蒸汽联合循环，属于能源与动力技术领域。单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十二个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程45，H千克工质升压过程1e，H千克工质与(M1+M2)千克工质混合吸热过程e8，M2千克工质升压过程85，(M1+M2)千克工质吸热过程56，(M1+M2)千克工质降压过程67，(M1+M2)千克工质与H千克工质混和放热过程78，(M1+H)千克工质降压过程89，(M1+H)千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。

Description

单工质蒸汽联合循环
技术领域：
本发明属于能源与动力技术领域。
背景技术：
冷需求、热需求和动力需求，为人类生活与生产当中所常见；其中，利用热能转换为机械能是获得和提供动力的重要方式。一般情况下，热源的温度随着热的释放而降低，热源是变温的；在以化石燃料为源头能源时，热源同时具有高温和变温的双重特点，这使得采用单一热力循环理论实现制冷、供热或转化为动时能源利用率不理想。
以外燃式蒸汽动力装置为例，其热源属于高温且为变温热源；当以朗肯循环为理论基础，采用水蒸气为循环工质实现热变功时，由于受到材料耐温耐压性能和安全性方面的限制，无论采用何种参数运行，循环工质与热源之间都存在较大的温差损失，不可逆损失大，导致热效率较低。
现实中，人们需要简单、主动、高效地利用燃料生成或其它的高温热能来实现制冷、供热或转化为动力，这需要热科学基础理论的支撑；在热科学基础理论体系中，热力循环是热能利用装置的理论基础和能源利用系统的核心；热力循环的创建及发展应用将对能源利用的飞跃起到重大作用，将积极推动社会进步和生产力发展。
从简单、主动和高效地实现温差利用的原则出发，针对高温热源或变温热源的动力应用，力求为热动系统的简单化和高效化提供理论支撑，本发明提出了单工质蒸汽联合循环。
发明内容：
本发明主要目的是要提供单工质蒸汽联合循环，具体发明内容分项阐述如下：
1.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十二个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程45，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e8，M2千克工质升压过程85，(M1+M2)千克工质吸热过程56，(M1+M2)千克工质降压过程67，(M1+M2)千克工质与H千克工质混和放热过程78，(M1+H)千克工质降压过程89，(M1+H)千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
2.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十三个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程45，M1千克工质降压过程57，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e9，M2千克工质升压过程96，M2千克工质吸热过程67，(M1+M2)千克工质降压过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混和放热过程89，(M1+H)千克工质降压过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
3.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十三个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程47，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e9，M2千克工质升压过程95，M2千克工质吸热过程56，M2千克工质降压过程67，(M1+M2)千克工质降压过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+H)千克工质降压过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
4.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程45，M1千克工质降压过程59，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程c6，M2千克工质吸热过程67，M2千克工质降压过程78，M2千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
5.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程45，M1千克工质降压过程56，M1千克工质与H千克工质混合放热过程69，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程c7，M2千克工质吸热过程78，M2千克工质降压过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
6.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十五个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程45，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程c5，(M1+M2)千克工质吸热过程56，X千克工质降压过程69，(M1+M2-X)千克工质吸热过程67，(M1+M2-X)千克工质降压过程78，(M1+M2-X)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
7.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十五个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程45，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e8，M2千克工质升压过程8a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a5，(M1+M2)千克工质吸热过程56，(M1+M2)千克工质降压过程67，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程78，(M1+H)千克工质降压过程89，(M1+H)千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
8.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十六个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程45，(M1+M)千克工质降压过程57，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e9，M2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a6，(M2-M)千克工质吸热过程67，(M1+M2)千克工质降压过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+H)千克工质降压过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
9.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十六个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程47，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e9，M2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a5，(M2-M)千克工质吸热过程56，(M2-M)千克工质降压过程67，(M1+M2)千克工质降压过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+H)千克工质降压过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
10.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十七个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程45，(M1+M)千克工质降压过程59，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程ca，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a6，(M2-M)千克工质吸热过程67，(M2-M)千克工质降压过程78，(M2-M)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
11.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十七个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程45，(M1+M)千克工质降压过程56，(M1+M)千克工质与H千克工质混合放热过程69，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程ca，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a7，(M2-M)千克工质吸热过程78，(M2-M)千克工质降压过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
12.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十八个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程45，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程ca，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a5，(M1+M2)千克工质吸热过程56，X千克工质降压过程69，(M1+M2-X)千克工质吸热过程67，(M1+M2-X)千克工质降压过程78，(M1+M2-X)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第1种原则性流程示例图。
图2是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第2种原则性流程示例图。
图3是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第3种原则性流程示例图。
图4是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第4种原则性流程示例图。
图5是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第5种原则性流程示例图。
图6是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第6种原则性流程示例图。
图7是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第7种原则性流程示例图。
图8是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第8种原则性流程示例图。
图9是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第9种原则性流程示例图。
图10是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第10种原则性流程示例图。
图11是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第11种原则性流程示例图。
图12是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第12种原则性流程示例图。
具体实施方式：
首先要说明的是，在结构和流程的表述上，非必要情况下不重复进行；对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
图1所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程34，M1千克工质吸热升温过程45，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程e8，M2千克工质升压升温过程85，(M1+M2)千克工质吸热升温过程56，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程67，(M1+M2)千克工质与H千克工质混和放热降温过程78，(M1+H)千克工质降压膨胀过程89，(M1+H)千克工质放热冷凝过程91——共12个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行e8过程的吸热由(M1+M2)千克工质78过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行23过程和45过程，以及(M1+M2)千克工质进行56过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至8点，完成78放热过程；(M1+H)千克工质进行91过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程85一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压膨胀过程34，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程67，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程89，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图2所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程34，M1千克工质吸热升温过程45，M1千克工质降压过膨胀程57，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程e9，M2千克工质升压升温过程96，M2千克工质吸热升温过程67，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混和放热降温过程89，(M1+H)千克工质降压膨胀过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——共13个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行e9过程的吸热由(M1+M2)千克工质89过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行23过程和45过程，以及M2千克工质进行67过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至9点，完成89放热过程；(M1+H)千克工质进行c1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程96一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压膨胀过程34，M1千克工质的降压膨胀过程57，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程78，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程9c，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图3所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程34，M1千克工质吸热升温过程47，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程e9，M2千克工质升压升温过程95，M2千克工质吸热升温过程56，M2千克工质降压膨胀过程67，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热降温过程89，(M1+H)千克工质降压膨胀过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——共13个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行e9过程的吸热由(M1+M2)千克工质89过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行23过程和47过程，以及M2千克工质进行56过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至9点，完成89放热过程；(M1+H)千克工质进行c1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程95一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压膨胀过程34，M2千克工质的降压膨胀过程67，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程78，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程9c，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图4所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程34，M1千克工质吸热升温过程45，M1千克工质降压膨胀过程59，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程ec，M2千克工质升压升温过程c6，M2千克工质吸热升温过程67，M2千克工质降压膨胀过程78，M2千克工质与H千克工质混合放热降温过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热降温过程9c，(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——共14个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行ec过程的吸热由(M1+M2-X)千克工质89过程和(M1+M2)千克工质9c过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行23过程和45过程，以及M2千克工质进行67过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——M2千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至9点，完成89放热过程；(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至c点，完成9c放热过程；(M1+H)千克工质进行d1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程c6一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压过程34，M1千克工质的降压过程59，M2千克工质的降压过程78，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图5所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程34，M1千克工质吸热升温过程45，M1千克工质降压膨胀过程56，M1千克工质与H千克工质混合放热降温过程69，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程ec，M2千克工质升压升温过程c7，M2千克工质吸热升温过程78，M2千克工质降压膨胀过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热降温过程9c，(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——共14个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行ec过程的吸热由M1千克工质69过程和(M1+M2)千克工质9c过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行23过程和45过程，以及M2千克工质进行56过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——M1千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至9点，完成69放热过程；(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至c点，完成9c放热过程；(M1+H)千克工质进行d1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程c7一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压膨胀过程34，M1千克工质的降压膨胀过程56，M2千克工质的降压膨胀过程89，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图6所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程34，M1千克工质吸热升温过程45，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程ec，M2千克工质升压升温过程c5，(M1+M2)千克工质吸热升温过程56，X千克工质降压膨胀过程69，(M1+M2-X)千克工质吸热升温过程67，(M1+M2-X)千克工质降压膨胀过程78，(M1+M2-X)千克工质与H千克工质混合放热降温过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热降温过程9c，(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——共15个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行ec过程的吸热由(M1+M2-X)千克工质89过程和(M1+M2)千克工质9c过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行23过程和45过程，(M1+M2)千克工质进行56过程，以及(M1+M2-X)千克进行67过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——(M1+M2-X)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至9点，完成89放热过程；(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至c点，完成9c放热过程；(M1+H)千克工质进行d1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程c5一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压膨胀过程34，X千克工质的降压膨胀过程69，(M1+M2-X)千克工质的降压膨胀过程78，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图7所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程34，(M1+M)千克工质吸热升温过程45，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程e8，M2千克工质升压升温过程8a，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a5，(M1+M2)千克工质吸热升温过程56，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程67，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热降温过程78，(M1+H)千克工质降压膨胀过程89，(M1+H)千克工质放热冷凝过程91——共15个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行e8过程的吸热由(M1+M2)千克工质78过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，或还有外部热源同时提供；(M1+M)千克工质进行b3过程和45过程，以及(M1+M2)千克工质进行56过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至8点，完成78放热过程；(M1+H)千克工质进行91过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程8a和(M2-M)千克工质的升压过程a5一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程34，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程67，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程89，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图8所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程34，(M1+M)千克工质吸热升温过程45，(M1+M)千克工质降压膨胀过程57，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程e9，M2千克工质升压升温过程9a，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a6，(M2-M)千克工质吸热升温过程67，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热降温过程89，(M1+H)千克工质降压膨胀过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——共16个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行e9过程的吸热由(M1+M2)千克工质89过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，(M1+M)千克工质进行b3过程和45过程，以及(M2-M)千克工质进行67过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至9点，完成89放热过程；(M1+H)千克工质进行c1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程9a和(M2-M)千克工质的升压过程a6一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程34，(M1+M)千克工质的降压膨胀过程57，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程78，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程9c，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图9所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程34，(M1+M)千克工质吸热升温过程47，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程e9，M2千克工质升压升温过程9a，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a5，(M2-M)千克工质吸热升温过程56，(M2-M)千克工质降压膨胀过程67，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热降温过程89，(M1+H)千克工质降压膨胀过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——共16个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行e9过程的吸热由(M1+M2)千克工质89过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，或还有外部热源同时提供；(M1+M)千克工质进行b3过程和47过程，以及(M2-M)千克工质进行56过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至9点，完成89放热过程；(M1+H)千克工质进行c1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程9a和(M2-M)千克工质的升压过程a5一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程34，(M2-M)千克工质的降压膨胀过程67，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程78，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程9c，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图10所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程34，(M1+M)千克工质吸热升温过程45，(M1+M)千克工质降压膨胀过程59，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程ec，M2千克工质升压升温过程ca，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a6，(M2-M)千克工质吸热升温过程67，(M2-M)千克工质降压膨胀过程78，(M2-M)千克工质与H千克工质混合放热降温过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热降温过程9c，(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——共17个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行ec过程的吸热由(M2-M)千克工质89过程的放热和(M1+M2)千克工质9c过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，(M1+M)千克工质进行b3过程和45过程，以及(M2-M)千克工质进行67过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——(M2-M)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至9点，完成89放热过程；(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至c点，完成9c放热过程；(M1+H)千克工质进行d1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程ca和(M2-M)千克工质的升压过程a6一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程34，(M1+M)千克工质的降压膨胀过程59，(M2-M)千克工质的降压过程78，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图11所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程34，(M1+M)千克工质吸热升温过程45，(M1+M)千克工质降压膨胀过程56，(M1+M)千克工质与H千克工质混合放热降温过程69，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程ec，M2千克工质升压升温过程ca，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a7，(M2-M)千克工质吸热升温过程78，(M2-M)千克工质降压膨胀过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热降温过程9c，(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——共计17个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行ec过程的吸热由(M1+M)千克工质69过程的放热和(M1+M2)千克工质9c过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，(M1+M)千克工质进行b3过程和45过程，以及(M2-M)千克工质进行78过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——(M1+M)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至9点，完成69放热过程；(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至c点，完成9c放热过程；(M1+H)千克工质进行d1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程ca和(M2-M)千克工质的升压过程a7一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程34，(M1+M)千克工质的降压过程56，(M2-M)千克工质的降压过程89，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图12所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程34，(M1+M)千克工质吸热升温过程45，H千克工质冷凝液升压过程1e，H千克工质吸热升温、汽化和过热过程ec，M2千克工质升压升温过程ca，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a5，(M1+M2)千克工质吸热升温过程56，X千克工质降压膨胀过程69，(M1+M2-X)千克工质吸热升温过程67，(M1+M2-X)千克工质降压膨胀过程78，(M1+M2-X)千克工质与H千克工质混合放热降温过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热降温过程9c，(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——共计18个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——H千克工质进行ec过程的吸热由(M1+M2-X)千克工质89过程和(M1+M2)千克工质9c过程的放热来提供，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，或还有外部热源同时提供；M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，(M1+M)千克工质进行b3过程和45过程，(M1+M2)千克工质进行56过程，以及(M1+M2-X)千克进行67过程，需要的热负荷由外部热源来提供。
②放热过程——(M1+M2-X)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至9点，完成89放热过程；(M1+M2)千克工质以混合方式放热于H千克工质，降温至c点，完成9c放热过程；(M1+H)千克工质进行d1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12和H千克工质的升压过程1e一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程ca和(M2-M)千克工质的升压过程a5一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程34，X千克工质的降压过程69，(M1+M2-X)千克工质的降压过程78，还有(M1+H)千克工质降压膨胀过程cd，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的单工质蒸汽联合循环，具有如下效果和优势：
(1)创建热能(温差)利用基础理论。
(2)较大幅度减少相变吸热过程的热负荷，相对增加高温段吸热负荷，热效率高。
(3)方法简单，流程合理，适用性好，是实现温差有效利用的共性技术。
(4)单一工质，有利于生产和储存；降低运行成本，提高循环调节的灵活性
(5)过程共用，提高热效率，并为减少设备投资提供理论基础。
(6)在高温区或变温区阶段，循环介质与热源介质同为气体，循环工质自热源吸热环节有利于降低温差传热损失，提高热效率。
(7)在高温区采取低压高温运行方式，解决传统蒸汽动力装置中热效率、循环介质参数与管材耐压耐温性能之间难以调和的矛盾。
(8)在实现高热效率前提下，可选择低压运行，为提高装置运行的安全性提供理论支撑。
(9)工质适用范围广，能够很好地适应供能需求，工质与工作参数之间匹配灵活。
(10)扩展了实现温差利用的热力循环范围，有利于更好地实现高温热源和变温热源的高效动力利用。

Claims (12)

1.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十二个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程45，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e8，M2千克工质升压过程85，(M1+M2)千克工质吸热过程56，(M1+M2)千克工质降压过程67，(M1+M2)千克工质与H千克工质混和放热过程78，(M1+H)千克工质降压过程89，(M1+H)千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
2.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十三个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程45，M1千克工质降压过程57，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e9，M2千克工质升压过程96，M2千克工质吸热过程67，(M1+M2)千克工质降压过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混和放热过程89，(M1+H)千克工质降压过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
3.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十三个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程47，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e9，M2千克工质升压过程95，M2千克工质吸热过程56，M2千克工质降压过程67，(M1+M2)千克工质降压过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+H)千克工质降压过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
4.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程45，M1千克工质降压过程59，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程c6，M2千克工质吸热过程67，M2千克工质降压过程78，M2千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
5.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程45，M1千克工质降压过程56，M1千克工质与H千克工质混合放热过程69，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程c7，M2千克工质吸热过程78，M2千克工质降压过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
6.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十五个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程34，M1千克工质吸热过程45，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程c5，(M1+M2)千克工质吸热过程56，X千克工质降压过程69，(M1+M2-X)千克工质吸热过程67，(M1+M2-X)千克工质降压过程78，(M1+M2-X)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
7.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十五个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程45，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e8，M2千克工质升压过程8a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a5，(M1+M2)千克工质吸热过程56，(M1+M2)千克工质降压过程67，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程78，(M1+H)千克工质降压过程89，(M1+H)千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
8.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十六个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程45，(M1+M)千克工质降压过程57，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e9，M2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a6，(M2-M)千克工质吸热过程67，(M1+M2)千克工质降压过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+H)千克工质降压过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
9.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十六个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程47，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程e9，M2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a5，(M2-M)千克工质吸热过程56，(M2-M)千克工质降压过程67，(M1+M2)千克工质降压过程78，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+H)千克工质降压过程9c，(M1+H)千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
10.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十七个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程45，(M1+M)千克工质降压过程59，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程ca，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a6，(M2-M)千克工质吸热过程67，(M2-M)千克工质降压过程78，(M2-M)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
11.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十七个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程45，(M1+M)千克工质降压过程56，(M1+M)千克工质与H千克工质混合放热过程69，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程ca，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a7，(M2-M)千克工质吸热过程78，(M2-M)千克工质降压过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
12.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克、M2千克和H千克组成的工质，分别或共同进行的十八个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程34，(M1+M)千克工质吸热过程45，H千克工质升压过程1e，H千克工质吸热过程ec，M2千克工质升压过程ca，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a5，(M1+M2)千克工质吸热过程56，X千克工质降压过程69，(M1+M2-X)千克工质吸热过程67，(M1+M2-X)千克工质降压过程78，(M1+M2-X)千克工质与H千克工质混合放热过程89，(M1+M2)千克工质与H千克工质混合放热过程9c，(M1+H)千克工质降压过程cd，(M1+H)千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
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