[发明专利]用于控制以兰金循环工作的闭合回路的设备及使用该设备的方法

说明书

本发明涉及一种用于控制以兰金循环工作的闭合回路(10)的设备，所述回路包括用于液态形式流体的压缩/循环泵(12)，被热源(C)扫过以蒸发所述流体的换热器(20)，用于蒸汽形式流体的膨胀装置(32)，被冷源(F)扫过以冷凝工作流体的冷却换热器(44)，工作流体箱体(50)以及工作流体循环管路(60，62，64，66，68)。根据本发明，箱体(50)连接至压力调节装置(52，54)。

技术领域

本发明涉及一种控制以兰金循环工作的闭合回路的设备，以及一种使用该设备的方法。

众所周知，兰金循环是其中来自外部热源的热量被传送至包含工作流体的闭合回路的热力学循环。

存在许多许多种类型的兰金循环回路，且更具体地，它们均涉及工作流体(液体/蒸汽)相变。

这种类型的循环通常被分解为其中之前以液态形式使用的工作流体被以等熵方式压缩的阶段，以及之后的其中该被压缩的液态流体在与热源接触时被加热和蒸发的阶段。

该蒸汽接着在另一阶段在膨胀机中以等熵方式被膨胀，随后，在最后一个阶段，该被膨胀的蒸汽在与冷源接触时被冷却和冷凝。

为执行这些不同的阶段，回路包括用于循环和压缩液态流体的压缩机泵，被热流体扫过以至少部分地蒸发被压缩的流体的蒸发器，膨胀蒸汽的膨胀机(诸如将蒸汽的能量变压器为如机械能或电能之类的另一种能量的涡轮机)，以及冷凝器，借助于该冷凝器包含在蒸汽中的热量屈服于冷源(通常在扫过该冷凝器的空气之外)以将这种蒸汽转变成液态形式的流体。

在这种类型的回路中，所使用的流体通常为水，但也可使用其他类型的流体，例如有机流体或有机流体混合物。

作为示例，有机流体可以是丁烷、乙醇、氢氟烃、氨、二氧化碳等。

背景技术

同样众所周知(特别是通过文献FR-2884555)，使用如尤其是那些用于机动车的内燃机的废气传递的热能，作为用于加热和蒸发流过蒸发器的流体的热源。

这能通过回收尾气中损失的能量的大部分并通过兰金循环回路将其变压器为可用于机动车的能量从而提高该内燃机的能效。

从而兰金循环回路允许提高内燃机能效以及有助于减少其中的消耗和排放。

在车用的上下文中，尤其是运输领域，获得兰金循环回路的工作流体的冷凝的冷源通常并不简单，在有些情形下，是消耗能源的。

进一步地，使用低沸点的工作流体(如有机流体(尤其是HFCs))以形成ORC(有机兰金循环)时，不能保证在冷凝器出口能达到流体的冷凝甚至过冷。如果没有足够的流体过冷，在当与使流体进入泵入口的吸气相关联的压力突然下降时会在压缩泵入口具有一定的气穴风险。

为保证回路上的泵不产生气穴，已知的是，如专利US-7174732中通过在冷凝器采取强制通风，其允许增加其中的换热能力并减少出口的流体温度，以控制过冷。

该选择包含重大的导致非常不利的缺点，因为其会因通风导致高能量消耗，其对于兰金回收循环的能效有不利的影响。

本发明致力于克服前述的缺点，提供一种替代该温度降低的手段，同时保证甚至在泵的瞬时操作期间泵入口也不存在气穴风险。

发明内容

本发明因此涉及一种用于控制以兰金循环工作的闭合回路的设备，所述回路包括用于液态形式流体的压缩/循环泵，被热源扫过以蒸发所述流体的换热器，用于蒸汽形式流体的膨胀装置，被冷源扫过以冷凝工作流体的冷却换热器，工作流体箱体以及工作流体循环管路，其特征在于箱体连接至压力调节装置。

压力调节装置可包括关联于排放装置的减压阀。

排放装置可包括阀。

减压阀可一方面连接至箱体，另一方面连接至压力源。