专利名称：双效涡旋热能膨胀机的制作方法
技术领域：
本发明属于暖通空调、工业制冷、废热等低热资源的再利用技术，具体的涉及一种利用暖通空调、工业制冷机组产生的废热以及发电厂和化工厂的尾气废热资源做机械功的双效涡旋热能膨胀机。
背景技术：
膨胀机就是一种利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得机械能和冷量的机械。现有膨胀机技术主要为活塞和透平膨胀机，运行工质主要是高温高压水蒸汽，其尾汽温度较高，能量转化率低；且目前加热水蒸汽主要燃烧煤等石化燃料，一方面消耗了资源有限的石化燃料，另方面增加了 C02的排放，加剧了地球的温室效应。在能源日益紧张的今天，为了回收通常排到大气中的低温热气、排到河川中的低温热水等中的热量，低热利用装置被用来将低温物体中的热能传送高温物体中，然后高温物体来加热水或采暖，使热量得到充分利用。
发明内容
本发明提供了一种结构设计合理、低温热能利用率高的双效涡旋热能膨胀机，其能够实现换热介质的封闭循环，可以利用常温低品位热源，一方面获得了高品位的机械能，可以直接驱动其他设备或发电；另一方面获得的冷量可以冷却需要散热的设备或装置。本发明所采用的技术方案如下:
一种双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述膨胀机包括发生器、双效热能转移器、二次换热器、涡旋式膨胀机和吸收器，所述发生器连接换热介质蒸汽喷嘴，该换热介质蒸汽喷嘴通过一定压膨胀器连通涡旋式膨胀机的进气口，该涡旋式膨胀机的排气口连接设置吸收器。
具体实施方式
中，所述发生器的顶部连通一高温高压换热介质管路，换热介质蒸汽喷嘴位于该高温高压换热介质管路的末端；所述发生器内设置挡液板，发生器的下部设置有中温中浓度介质溶液集液箱，该中温中浓度介质溶液集液箱和挡液板之间还设置有热源换热器。—实施方式中，所述中温中浓度介质溶液集液箱的底部连接一输送管路，该输送管路的另一端位于双效热能转移器的二次换热器内。一实施方式中，所述双效热能转移器的上部设置定压膨胀器，该定压膨胀器连接一中温介质蒸汽通道，该中温介质蒸汽通道连接二次换热器的顶部，一低温低浓度介质溶液集液箱设置在该二次换热器内，该低温低浓度介质溶液集液箱的上部设置一挡液板。一实施方式中，所述发生器内的顶部设置一换热介质喷射装置，该换热介质喷射装置通过一常温高浓度换热介质管连接吸收器。另一实施方式中，所述吸收器的顶部连接涡旋式膨胀机的排气口，该吸收器的底部设置一常温高浓度介质溶液集液箱，该常温高浓度介质溶液集液箱的上方设置一介质溶液雾化喷嘴，该常温高浓度介质溶液集液箱的底部连通一常温高浓度介质溶液管。另一实施方式中，所述介质溶液雾化喷嘴通过低温低浓度介质溶液管路连接一低温低浓度介质溶液集液箱，该低温低浓度介质溶液集液箱位于所述二次换热器内。—实施方式中，所述润旋式膨胀机包括机壳和一润轮轴，润轮轴的一端伸出机壳形成动力输出轴。一实施方式中，所述换热介质蒸汽喷嘴位于双效热能转移器的上部，该喷嘴位于一定压膨胀器的腔体内，该定压膨胀器的腔体连接于涡旋式膨胀机的进气口和一中温介质蒸汽通道。再一实施方式中，所述双效涡旋热能膨胀机还包括输液泵和介质溶液输送管路，所述介质输送管路循环连接发生器和吸收器。该双效涡旋热能膨胀机主要分为发生器、双效热能转移器、涡旋式膨胀机、吸收器四大部分，双效热能转移器内还设置有二次换热器以提高换热效率。发生器、吸收器和双效热能转移器间还可设置用于介质溶液循环的输液泵和介质溶液输送管路组成的循环系统。在具体应用中，发生器中的换热介质喷射装置将常温高浓度介质溶液以雾状极小液滴喷射到热源换热器上，换热介质蒸发并形成高温高浓度的换热介质蒸汽经由高温高压换热介质管路输送至位于热能转换器上部的换热介质蒸汽喷嘴，高温高压的介质蒸汽由此经过双效热能转移器在定压膨胀器内形成涡旋式膨胀机最适宜的驱动气体介质，即中温高速流换热介质蒸汽，由涡旋式膨胀机转换为机械能，并通过动力输出轴对外输出。涡旋式膨胀机是一种新型的膨胀机，同透平膨胀机和活塞式膨胀机相比，涡旋式膨胀机具有如下特点:(I)效率高、成本低；(2)设备紧凑，同功率情况下，可以更小型化；(3)涡轮与腔体间隙密封，对进气为含有液滴的湿蒸汽有良好的适应性；(4)无振动，噪音小；(5)轴封效果好，寿命长。经过做功后的换热介质温度降低后由涡旋式膨胀机排气口进入吸收器，经过吸收器顶部的介质溶液雾化喷嘴喷入的低温低浓度介质溶液的吸收，形成常温高浓度介质溶液，该常温高浓度介质溶液可由常温高浓度介质溶液集液箱底部的常温高浓度介质溶液管和输液泵再次输送到发生器中，由换热介质喷射装置喷射，完成循环。发生器底部的中温中浓度介质溶液集液箱内的中温中浓度介质溶液可由输送管路和输送泵送至双效热能转移器内的低温低浓度介质溶液集液箱上部进行喷雾式喷洒，该中温中浓度介质溶液形成的部分介质蒸汽经过中温介质蒸汽通道进入定压膨胀器，并与通过定压膨胀器的换热介质蒸汽进行二次热交换，从可以提高热源的利用率，进一步实现换热介质的温度适宜调整。然后，低温低浓度介质溶液集液箱则收集到低温低浓度的介质溶液，该部分介质溶液可由低温低浓度介质溶液管路输送，并通过介质溶液雾化喷嘴在吸收器内喷洒吸收由涡旋式膨胀机排气口输出的换热介质，完成工作循环。该双效涡旋热能膨胀机可用于暖通空调领域，使空调的能效比更高，或利用空调废热资源发电；或者利用发电厂锅炉的中低温蒸汽发电；其通过对工业企业的废热回收，使废热变成高品位的电能，而不是直接排入环境中，造成污染，并把多种形式的低温吸收式热能转化成高品位的机械能和电能，达到节能减排的效果。本发明的有益效果在于，该双效涡旋热能膨胀机结构设计合理、低温热能利用率高，其能够实现换热介质的封闭循环，可以利用常温低品位热源，一方面获得了高品位的机械能，可以直接驱动其他设备或发电；另一方面获得的冷量可以冷却需要散热的设备或装置。下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的阐述。
图1是本发明的组成结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，该双效涡旋热能膨胀机主要包括发生器10、双效热能转移器20、涡旋式膨胀机30、吸收器40和循环系统，发生器10连接换热介质蒸汽喷嘴12，该换热介质蒸汽喷嘴12通过一定压膨胀器21连通涡旋式膨胀机的进气口 31，该涡旋式膨胀机30的排气口33连接设置吸收器40。发生器10的顶部连通一高温高压换热介质管路11，换热介质蒸汽喷嘴12位于该高温高压换热介质管路11的末端；发生器10内设置有挡液板13，发生器的下部设置有中温中浓度介质溶液集液箱15，用于收集回流的中温中浓度介质溶液，该中温中浓度介质溶液集液箱15和挡液板13之间还设置有热源换热器14，发生器10内的顶部设置一换热介质喷射装置，该换热介质喷射装置通过一常温高浓度换热介质管42连接吸收器40。该换热介质喷射装置接收由吸收器40经由常温高浓度介质溶液管42传输来的常温高浓度介质溶液，并进行喷射后与热源换热器14发生热交换，产生高温高压换热介质蒸汽。中温中浓度介质溶液集液箱15的底部连接一输送管路16,该输送管路16的另一端位于双效热能转移器20的二次换热器26内。在双效热能转移器26的上部设置定压膨胀器21，该定压膨胀器21连接一中温介质蒸汽通道25，该中温介质蒸汽通道25连接二次换热器26的顶部，一低温低浓度介质溶液集液箱23设置在该二次换热器内，该低温低浓度介质溶液集液箱的上部设置一挡液板22。吸收器40的顶部连接涡旋式膨胀机30的排气口 33，该吸收器的底部设置一常温高浓度介质溶液集液箱41，该常温高浓度介质溶液集液箱41的上方设置一介质溶液雾化喷嘴。介质溶液雾化喷嘴通过低温低浓度介质溶液管路24连接位于二次换热器26内的低温低浓度介质溶液集液箱23。涡旋式膨胀机30包括机壳和一涡轮轴，涡轮轴的一端伸出机壳形成动力输出轴32。
权利要求
1.一种双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述膨胀机包括发生器、双效热能转移器、二次换热器、涡旋式膨胀机和吸收器，所述发生器连接换热介质蒸汽喷嘴，该换热介质蒸汽喷嘴通过一定压膨胀器连通涡旋式膨胀机的进气口，该涡旋式膨胀机的排气口连接设置吸收器。
2.根据权利要求1所述的双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述发生器的顶部连通一高温高压换热介质管路，换热介质蒸汽喷嘴位于该高温高压换热介质管路的末端；所述发生器内设置挡液板，发生器的下部设置有中温中浓度介质溶液集液箱，该中温中浓度介质溶液集液箱和挡液板之间还设置有热源换热器。
3.根据权利要求2所述的双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述中温中浓度介质溶液集液箱的底部连接一输送管路，该输送管路的另一端位于双效热能转移器的二次换热器内。
4.根据权利要求3所述的双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述双效热能转移器的上部设置定压膨胀器，该定压膨胀器连接一中温介质蒸汽通道，该中温介质蒸汽通道连接二次换热器的顶部，一低温低浓度介质溶液集液箱设置在该二次换热器内，该低温低浓度介质溶液集液箱的上部设置一挡液板。
5.根据权利要求1所述的双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述发生器内的顶部设置一换热介质喷射装置，该换热介质喷射装置通过一常温高浓度换热介质管连接吸收器。
6.根据权利要求1所述的双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述吸收器的顶部连接涡旋式膨胀机的排气口，该吸收器的底部设置一常温高浓度介质溶液集液箱，该常温高浓度介质溶液集液箱的上方设置一介质溶液雾化喷嘴，该常温高浓度介质溶液集液箱的底部连通一常温高浓度介质溶液管。
7.根据权利要求6所述的双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述介质溶液雾化喷嘴通过低温低浓度介质溶液管路连接一低温低浓度介质溶液集液箱，该低温低浓度介质溶液集液箱位于所述二次换热器内。
8.根据权利要求1所述的双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述涡旋式膨 胀机包括机壳和一润轮轴，润轮轴的一端伸出机壳形成动力输出轴。
9.根据权利要求1所述的双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述换热介质蒸汽喷嘴位于双效热能转移器的上部，该喷嘴位于一定压膨胀器的腔体内，该定压膨胀器的腔体连接于涡旋式膨胀机的进气口和一中温介质蒸汽通道。
10.根据权利要求1所述的双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述双效涡旋热能膨胀机还包括输液泵和介质溶液输送管路，所述介质输送管路循环连接发生器和吸收器。
全文摘要
本发明公开了一种双效涡旋热能膨胀机，其特征在于所述膨胀机包括发生器、双效热能转移器、二次换热器、涡旋式膨胀机和吸收器，所述发生器连接换热介质蒸汽喷嘴，该换热介质蒸汽喷嘴通过一定压膨胀器连通涡旋式膨胀机的进气口，该涡旋式膨胀机的排气口连接设置吸收器。该双效涡旋热能膨胀机结构设计合理、低温热能利用率高，其能够实现换热介质的封闭循环，可以利用常温低品位热源，一方面获得了高品位的机械能，可以直接驱动其他设备或发电；另一方面获得的冷量可以冷却需要散热的设备或装置。
文档编号F01K27/00GK103174478SQ201110433390
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者谢学军, 王彬 申请人:江苏合正能源科技有限公司