吸收式循環(huán)系統(tǒng)及循環(huán)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，尤其是一種吸收式循環(huán)系統(tǒng)及循環(huán)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的發(fā)動機(jī)基本上是布雷頓循環(huán)發(fā)動機(jī)如活塞發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等，和朗肯循環(huán)發(fā)動機(jī)如汽輪機(jī)、螺桿朗肯發(fā)動機(jī)、有機(jī)工質(zhì)朗肯發(fā)動機(jī)等這兩種熱力循環(huán)為主。布雷頓循環(huán)是將膨脹后的工質(zhì)壓縮產(chǎn)生高壓氣體，然后再加熱(燃燒)后產(chǎn)生高溫高壓的膨脹工質(zhì)去推動膨脹做功器，如透平或活塞來產(chǎn)生動力。朗肯循環(huán)則是將液態(tài)工質(zhì)增壓后再加熱使它汽化，產(chǎn)生高溫高壓的工質(zhì)來推動膨脹做功器做功，膨脹做功后的工質(zhì)經(jīng)冷凝后又變成了液體，反復(fù)循環(huán)達(dá)到連續(xù)做功的目的。由于布雷頓循環(huán)是將工質(zhì)壓縮以后再加熱(燃燒)的，工質(zhì)壓縮后溫度會有較大的溫升，再加熱(燃燒)后的溫度就很高了，所以布雷頓循環(huán)的工作溫度較高，屬高溫型。朗肯循環(huán)是將液態(tài)工質(zhì)增壓后再汽化來產(chǎn)生高壓氣體的，由于液體增加溫度基本不變，因此，朗肯循環(huán)屬低溫型發(fā)動機(jī)。這兩種循環(huán)的運(yùn)行時間有上百年，近百年來雖然人們對它們有了巨大的改進(jìn)，如朗肯循環(huán)的蒸汽機(jī)由瓦特時期的活塞膨脹機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在汽輪機(jī)，等熵膨脹效率大幅度上升，蒸汽參數(shù)也從低溫低壓發(fā)展到高溫高壓的超超臨界汽輪機(jī)，并設(shè)計出再熱、抽氣回?zé)岬仁棺畛跬咛貢r期的熱效率百分之幾提高到超超臨界的45%，取得了較大的進(jìn)步，但現(xiàn)在已到了極限，只有發(fā)明出新型的熱力循環(huán)熱效率才有可能超過現(xiàn)在的發(fā)動機(jī)，本發(fā)明發(fā)明出吸收式熱力循環(huán)，熱效率可超過現(xiàn)在的熱力循環(huán)。
[0003]目前現(xiàn)有人采用吸收式結(jié)構(gòu)來做朗肯循環(huán)，其目的是為了解決朗肯循環(huán)的非線性吸熱，而極多數(shù)的熱源都是線性的。如某煙囪排出的廢熱溫度是500°C，若采用朗肯循環(huán)的工質(zhì)沸點(diǎn)是150°C，那么150°C以上的煙囪廢熱部分可以被吸收，而150°C以下的煙囪廢熱部分只能吸收小部份，從而造成不可逆的損失。它是利用兩種不同沸點(diǎn)的混合工質(zhì)來產(chǎn)生一種沒有固定沸點(diǎn)的線性沸騰，來達(dá)到線性吸熱的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種改進(jìn)的吸收式循環(huán)系統(tǒng)及循環(huán)方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種吸收式循環(huán)系統(tǒng)，其包括吸收循環(huán)單元、增壓回?zé)釂卧⒎蛛x單元和做功單元；
[0006]所述吸收循環(huán)單元包括工質(zhì)換熱器、低溫冷卻吸收塔、高溫冷卻吸收塔和溶液栗;
[0007]所述工質(zhì)換熱器的管程的輸出端分別與所述低溫冷卻吸收塔和所述高溫冷卻吸收塔連接，所述溶液栗串聯(lián)在所述高溫冷卻吸收塔和所述低溫冷卻吸收塔之間，以將低濃度溶液栗入所述低溫冷卻吸收塔內(nèi)；
[0008]所述增壓回?zé)釂卧ㄎ談┗責(zé)崞?、低溫加熱器、液壓栗、以及與所述液壓栗同軸相連或皮帶相連的液壓馬達(dá)和液壓動力；
[0009]所述低溫冷卻吸收塔的輸出端與所述液壓栗的輸入端連接，所述液壓栗的輸出端分別與所述吸收劑回?zé)崞鞯墓艹毯退龅蜏丶訜崞鞯墓艹踢B接；
[0010]且所述液壓栗的輸出端與所述吸收劑回?zé)崞鞯墓艹讨g串聯(lián)有第一閥門，所述液壓栗的輸出端與所述低溫加熱器的管程之間串聯(lián)有第二閥門；
[0011]所述分離單元包括用于分離膨脹工質(zhì)和吸收劑的分離塔；所述做功單元包括用于產(chǎn)生動力帶動負(fù)荷設(shè)備的膨脹機(jī)；
[0012]所述吸收劑回?zé)崞鞯墓艹毯退龅蜏丶訜崞鞯墓艹痰妮敵龆司c分離塔連接，所述分離塔包括膨脹工質(zhì)輸出端，所述膨脹工質(zhì)輸出端與所述膨脹機(jī)的輸入端連接，所述膨脹機(jī)的輸出端與所述工質(zhì)換熱器的管程的輸入端連接以實(shí)現(xiàn)反復(fù)循環(huán)。
[0013]本發(fā)明的吸收式循環(huán)系統(tǒng)中，所述吸收循環(huán)單元還包括工質(zhì)溶液換熱器；
[0014]所述工質(zhì)溶液換熱器的管程串聯(lián)在所述低溫冷卻吸收塔的輸出端與所述液壓栗之間，所述工質(zhì)溶液換熱器的殼程與所述工質(zhì)溶液換熱器的管程進(jìn)行換熱。
[0015]本發(fā)明的吸收式循環(huán)系統(tǒng)中，所述高溫冷卻吸收塔包括冷卻液管路，所述冷卻液管路的輸出端與所述工質(zhì)溶液換熱器的殼程的輸入端連通。
[0016]本發(fā)明的吸收式循環(huán)系統(tǒng)中，所述分離塔還包括吸收劑輸出端，所述吸收劑輸出端與所述吸收劑回?zé)崞鞯臍こ痰妮斎攵诉B接，所述吸收劑回?zé)崞鞯臍こ痰妮敵龆伺c所述液壓馬達(dá)連接，以實(shí)現(xiàn)高壓吸收劑進(jìn)入所述液壓馬達(dá)后推動所述液壓馬達(dá)做功。
[0017]本發(fā)明的吸收式循環(huán)系統(tǒng)中，所述分離塔還包括分離工質(zhì)加熱管路，所述分離工質(zhì)加熱管路的輸出端與所述低溫加熱器的殼程的輸入端連接。
[0018]本發(fā)明的吸收式循環(huán)系統(tǒng)中，所述分離單元還包括過熱器，所述過熱器的管程串聯(lián)在所述分離塔的所述工質(zhì)輸出端與所述膨脹機(jī)之間的，所述過熱器的殼程與所述過熱器的管程進(jìn)行換熱的。
[0019]本發(fā)明的吸收式循環(huán)系統(tǒng)中，所述過熱器的殼程的輸入端與熱源相連，所述過熱器的殼程的輸出端與所述分離工質(zhì)加熱管路的輸入端連接。
[0020]本發(fā)明的吸收式循環(huán)系統(tǒng)中，所述低溫冷卻吸收塔包括低溫冷卻液管路，所述低溫冷卻液管路的輸入輸出端分別與所述工質(zhì)換熱器的殼程的輸出輸入端相連接。
[0021]本發(fā)明還提供了一種吸收式循環(huán)方法，用于上述的吸收式循環(huán)系統(tǒng)，其包括如下步驟:
[0022]S1、高溫高壓膨脹工質(zhì)經(jīng)過所述膨脹機(jī)膨脹做功后，從所述膨脹機(jī)的輸出端排出的所述膨脹工質(zhì)的溫度為第一溫度；
[0023]S2、膨脹工質(zhì)進(jìn)入所述高溫冷卻吸收塔內(nèi)被浠溶液吸收并形成低濃度溶液，膨脹工質(zhì)進(jìn)入所述低溫冷卻吸收塔內(nèi)被低濃度溶液吸收并形成高濃度溶液；
[0024]S3、所述低濃度溶液被所述溶液栗栗入所述低溫冷卻吸收塔內(nèi)，再次吸收膨脹工質(zhì)，形成所述高濃度溶液，所述高濃度溶液經(jīng)過所述低溫冷卻吸收塔的輸出端進(jìn)入所述液壓栗;
[0025]S4、所述液壓栗由同軸相連或皮帶相連的所述液壓馬達(dá)和液壓動力提供動力，將所述高濃度溶液分別經(jīng)過所述吸收劑回?zé)崞鞯墓艹毯退龅蜏丶訜崞鞯墓艹汤跞胨龇蛛x塔內(nèi)；
[0026]S5、所述高濃度溶液在所述分離塔內(nèi)分離成膨脹工質(zhì)和吸收劑也叫烯溶液，所述膨脹工質(zhì)通過所述膨脹工質(zhì)輸出端進(jìn)入所述膨脹機(jī)；
[0027]S6、所述膨脹工質(zhì)在所述膨脹機(jī)內(nèi)做功以產(chǎn)生動力帶動負(fù)荷設(shè)備；
[0028]所述第一溫度低于常溫冷卻水的溫度，使得整個循環(huán)為吸收式循環(huán)。
[0029]本發(fā)明的吸收式循環(huán)方法中，所述步驟S3還包括:
[0030]S3-1、所述高濃度溶液經(jīng)過所述低溫冷卻吸收塔的輸出端后先進(jìn)入一工質(zhì)溶液換熱器的管程的輸入端，再經(jīng)過所述工質(zhì)溶液換熱器的管程的輸出端進(jìn)入所述液壓栗；
[0031 ] 所述步驟S5還包括:
[0032]S5-1、所述膨脹工質(zhì)通過所述膨脹工質(zhì)輸出端后先進(jìn)入一過熱器的管程的輸入端，再經(jīng)過所述過熱器的管程的輸出端進(jìn)入所述膨脹機(jī)。
[0033]本發(fā)明的吸收式循環(huán)方法中，所述吸收式循環(huán)方法包括適用于氨類、醇類或氟利昂類的吸收工質(zhì)對，所述吸收工質(zhì)對包括吸收劑和被吸收劑，所述吸收劑為所述浠溶液，所述被吸收劑為所述膨脹工質(zhì)。
[0034]實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，至少具有以下的有益效果:該吸收式循環(huán)系統(tǒng)使得膨脹機(jī)排出的乏氣溫度低于冷卻源的溫度，從而提高了熱效率。且該吸收式循環(huán)系統(tǒng)能使得濃溶液的溫度比排出的乏氣的溫度更高，提高了進(jìn)入分離塔的濃溶液的溫度，減少了該吸收式循環(huán)系統(tǒng)的加熱量，從而進(jìn)一步地提高了熱效率。
[0035]另外，該吸收式循環(huán)方法可以控制液壓栗的流量和吸收劑的冷卻溫度，液壓栗的流量越大和吸收劑的溫度越低時，吸收劑的吸收能力就越強(qiáng)，吸收壓力就可以控制到越低，膨脹機(jī)的排氣溫度就越低，循環(huán)就越容易進(jìn)入到吸收循環(huán)。
【附圖說明】
[0036]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0037]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例中的吸收式循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2是本發(fā)明的一實(shí)施例中的吸收式循環(huán)方法的流程圖；
[0039]圖3是本發(fā)明的吸收式循環(huán)的溫熵圖及用于對比的朗肯循環(huán)的溫熵圖；
[0040]其中，1、工質(zhì)換熱器；2、低溫冷卻吸收塔；21、低溫冷卻液管路；3、高溫冷卻吸收塔；31、冷卻液管路；4、液壓栗；5、溶液栗；6、吸收劑回?zé)崞鳎?、低溫加熱器；8、液壓馬達(dá)；9、液壓動力；10、第一閥門；13、第二閥門；14、分離塔；143、分離工質(zhì)加熱管路