一种有机朗肯循环发电系统用复合热交换器的制作方法

本发明涉及一种有机朗肯循环发电系统用复合热交换器,属于机械设备技术领域。

背景技术：

如图1所示，有机朗肯循环发电系统由工质泵、蒸发器、透平-发电机、冷凝器、接收容器等构成。工作原理如下：首先由工质泵将高压压缩的液相有机工质输送给蒸发器，输送到蒸发器里的高压液相通过蒸发器热源的加热蒸发成为高压气体。随后，高压气体通过透平-发电机的涡轮膨胀为低温、低压的气体，并给涡轮提供动力，其动力传导到发电机上进行发电。通过涡轮的膨胀过程变成低温、低压的作动流体供应到冷凝器中，随后通过冷却水的冷却冷凝成为液体后聚集到接收罐。聚集到接收罐中的液体状态作动流体又开始通过作动流体的泵的作业开始，供应到蒸发器的循环作业过程。

但是，在充分利用低温热源时，低温热源在有机朗肯循环发电系统利用进行发电之前未得到充分开发，只能得到较低效率的极限的问题，进而在同等金额的投资费中因其具有较低的效率，会面临投资回报周期较长的问题，为了克服此问题，就需要最大限度的改善效率并缩减设备费用。

为解决上述问题，有机朗肯循环发电系统可采用紧凑型热交换器, 特别是通过应用板翅式换热器，传统板翅式换热器类型热交换器如图2和图3所示的结构来示意说明。

板翅式换热器的翅片的特殊结构，使流体形成强烈湍流，从而有效降低热阻，提高传热效率。传热效率与功耗比较低，可精确控制介质温度。

但若遇到蒸发器及冷凝器，就会发生流体相状态变化，与在同一相状态发生热交换的热交换器不同，会遇到3种不同相状态变化，包括液体、气体及液体、气体交界态。比如，拿蒸发器作为例子来说，在同一个热交换器内将存在液相显热区间，从液态到气态的潜热区间，以及气态的显热区间。

如图2和图3所示的板翅式换热器，包括液相显热区、气液潜热区及气相显热区，对于同种流体来说，对比同等横截面的板翅式换热器与蒸发器或冷凝器时，板翅式换热器会面临要保证所有区间均得到最佳的换热效果时难以实现的问题。即使是同一流体介质流动，因液相与气态之间悬殊的密度差异导致同一流道中的流速存在显著差异, 此外还包括蒸发现象在内的3种不同物理状态区间物理性质、热传导性质均各异，若以其中一种相态作为参照对象设计最佳横截面时，其他两种相态必定会偏离最佳横截面范围，单一横截面的设计方法会降低热交换效率，同时，选择哪一种相作为合适的参照对象时也有难度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种有机朗肯循环发电系统用复合热交换器，具有将液相显热区域，潜热区域以及气相显热区域进行分离，使各区间横截面达到最佳，维持了一定的流速，使热交换器更为可靠，热交换器的体积较小，最大限度的改善了有机朗肯循环发电系统的效率并缩减设备费用的优点。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种有机朗肯循环发电系统用复合热交换器，包括液相显热区、气液潜热区及气相显热区，所述液相显热区、气液潜热区及气相显热区的横截面面积不同。

进一步的，所述液相显热区设在热交换器的底部，液相显热区为环形，液相显热区是发生相变化的流动介质由液相状态发生热交换。

进一步的，所述气液潜热区与液相显热区并行设置，液相显热区的环形内侧包围空间为气液潜热区，气液潜热区与液相显热区是连通的。

进一步的，所述气液潜热区相比液相显热区具有更大的横截面面积，气液潜热区的流动介质的流向与液相显热区相反。

进一步的，所述气相显热区设置在液相显热区和气液潜热区上部，气相显热区位于热交换器的顶部，气相显热区与气液潜热区连通。

进一步的，所述气相显热区相比气液潜热区具有更大的横截面面积，气相显热区是发生相变化的流动介质由气相状态发生热交换。

进一步的，所述热交换器中采用热源与流动介质交替层叠的结构组成热交换的整体结构。

本发明所述的热交换器具有以下优点：

本发明所述的热交换器将液相显热区域，潜热区域以及气相显热区域进行分离，调整了各区间横截面，维持了一定的流速，使热交换器更为可靠，各区间做的紧凑，热交换器的体积较小，最大限度的改善有机朗肯循环发电系统的效率并缩减设备费用。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

附图1是本发明背景技术中有机朗肯循环发电系统的结构示意图；

附图2是本发明背景技术中传统板翅式换热器中蒸发器热源端截面进行说明的示意图；

附图3是本发明背景技术中传统板翅式换热器中蒸发器的流动介质端截面的示意图；

附图4是本发明实施例中板翅式换热器中蒸发器的热源端截面的示意图；

附图5是本发明实施例中板翅式换热器中蒸发器的流动介质端截面的示意图；

附图6是本发明实施例中改进后板翅式换热器中蒸发器的流动介质端截面的示意图；

图中，

1-液相显热区，2-气液潜热区，3-气相显热区，4-隔离层。

具体实施方式

实施例1，如图4、图5所示，一种有机朗肯循环发电系统用复合热交换器，包括液相显热区1、气液潜热区2及气相显热区3。

所述液相显热区1设在热交换器的底部，液相显热区1为环形，液相显热区1是发生相变化的流动介质由液相状态发生热交换。

所述气液潜热区2与液相显热区1并行设置，液相显热区1的环形内侧包围空间为气液潜热区2，气液潜热区2与液相显热区1是连通的，气液潜热区2相比液相显热区1具有更大的横截面面积，气液潜热区2的流动介质的流向与液相显热区1相反。

所述气相显热区3设置在液相显热区1和气液潜热区2上部，气相显热区3位于热交换器的顶部，气相显热区3与气液潜热区2连通，气相显热区3相比气液潜热区2具有更大的横截面面积，气相显热区3是发生相变化的流动介质由气相状态发生热交换。

实施例2，如图4、图5、图6所示，一种有机朗肯循环发电系统用复合热交换器，包括液相显热区1、气液潜热区2及气相显热区3。

所述液相显热区1设在热交换器的底部，液相显热区1为环形，液相显热区1是发生相变化的流动介质由液相状态发生热交换。

所述气液潜热区2与液相显热区1并行设置，液相显热区1的环形内侧包围空间为气液潜热区2，气液潜热区2与液相显热区1是连通的，气液潜热区2相比液相显热区1具有更大的横截面面积，气液潜热区2的流动介质的流向与液相显热区1相反。

所述气液潜热区2与液相显热区1之间设有隔离层4，隔离层4维持在真空状态，隔离层4可最大限度的减少气液潜热区2与液相显热区1之间的热交换。

所述隔离层4为环形，隔离层4贯穿在气液潜热区2与液相显热区1之间，把，隔离层4的一侧壁41贴液相显热区1设置，隔离层4的一侧壁41形状与液相显热区1内壁形状相同，隔离层4的另一侧壁42贴气液潜热区2设置，隔离层4的一侧壁42形状与气液潜热区2外壁形状相同。

所述隔离层4的配置使得热交换器减少了各区间之间的热泄露，将热损失降到最低，提高了的热交换的效率

所述气相显热区3设置在液相显热区1和气液潜热区2上部，气相显热区3位于热交换器的顶部，气相显热区3与气液潜热区2连通，气相显热区3相比气液潜热区2具有更大的横截面面积，气相显热区3是发生相变化的流动介质由气相状态发生热交换。

本发明的热交换器中采用热源与流动介质交替层叠的结构组成热交换的整体结构。

如图4及图5中拿蒸发器作为案例所示意的，拟进行蒸发的流动介质以液相从液相显热区的顶端流向其底端进行热交换，从液相显热区中派出的液相流入后从液相蒸发为气态后流向顶端的气液潜热区,从气液潜热区供应的流动介质变成过热蒸汽的气相显热区域，从而构成相比图3所示区间更为紧凑，又能更好的维持各区间特性，做到了有效的区分配置。

附图中，各流体的出/入口端分别在图纸上以虚线进行标示。附图中举例说明时，是显示为左右对象式、但实际应用中并不局限于此，亦可能会由左侧或右侧构成此结构。

冷凝器与蒸发器相比，流体方向以相反的形态构成同样或者类似组成。要进行冷凝的对象物在液相状态进行热交换的液相显热区间，将流动介质从气态冷凝成液相后以液相状态流出到底端并供应到气液潜热区，将过热蒸汽状态的流动介质转换为饱和蒸汽状态后供应到气相显热区域。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。