[实用新型]一种有机朗肯循环系统实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学实验装置，尤其涉及一种有机朗肯循环系统实验装置。

背景技术

目前我国能源形势严峻的根本原因在于用能效率低下。我国每吨标准煤的产出效率仅相当于日本的10.3％、美国的28.6％。我国工业用能中近60-65％的能源转化为余热资源，其中温度低于350℃以下的低温余热，约占余热总量的60％，目前国内外采用有机朗肯循环余热发电技术对其进行有效的回收利用。

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由余热锅炉(或换热器)、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成，有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具有一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入透平机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热，凝成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。中国专利CN103195520A公开了一种串级式有机朗肯循环系统及其发电方法，所述系统包括两组或两组以上有机朗肯循环单元；各有机朗肯循环单元均包括冷凝器、液体泵、蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、液体泵、蒸发器、膨胀机依次连接，形成一个循环，膨胀机带动发电机发电。

在国内外有关有机朗肯循环系统的教学研究中，总体分为三大类：1、针对不同热源的特性，提出有机朗肯循环系统，比较与其它余热回收方式的不同以及进行经济性分析；2、选择不同的循环工质进行热力学分析；3、有机朗肯循环零部件设计与优化。第3部分的研究目前更侧重于零部件建模与实验验证，有关实物的介绍比较少，同时教学研究也一直存在理论脱离实际的情况，学生只知道ORC循环的理论知识，目前还没有适合的教学实验装置给学生做相应的实验。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术的缺陷和不足而进行的，目的在于提供一种可用于教学实验的有机朗肯循环系统实验装置。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型提供一种有机朗肯循环系统实验装置，其特征在于，

该有机朗肯循环系统实验装置是以有机物为循环工质，吸收热源的热量，生成的高温高压气体工质通过机械膨胀做功、从而带动发电机发电；

所述实验装置包括管路依次连接的加压装置、加热装置、发电装置和冷却装置；其中，

所述加压装置是将液体有机物工质加压、输送至热源处；

所述加热装置是将经过所述加压装置的有机物工质与热源进行热交换，将低温液体有机物工质加热成高温高压气体工质；

所述发电装置是将所述高温高压气体工质通过膨胀机进行膨胀做功，以使膨胀机带动发电机发电；

所述冷却装置是将膨胀后的气体工质冷却成低温低压液体工质。

在本实用新型所涉及的有机朗肯循环系统实验装置的一个优选实施方案中，所述加压装置包括储存和加压液体有机物工质的工质储液罐和工质增压泵；所述工质增压泵可以为柱塞泵、高压隔膜泵等。

进一步地，所述工质储液罐和所述工质增压泵之间设置一干燥过滤器，用于干燥装置中的水蒸气。

进一步地，所述工质储液罐上设置有用于观测液位的液位计。

进一步地，所述热源的温度优选为70℃-400℃，更优选为70℃-350℃，例如70℃-100℃，循环介质优选为水或气体。

在本实用新型所涉及的有机朗肯循环系统实验装置的一个优选实施方案中，所述加热装置包括一蒸发器，所述有机物工质与所述热源在该蒸发器中进行热交换；所述蒸发器可使用板式换热器、管壳式换热器等。

进一步地，所述蒸发器和所述膨胀机之间还设置有视镜，用于检测蒸发器出口工质的状态。

在本实用新型所涉及的有机朗肯循环系统实验装置的一个优选实施方案中，所述膨胀机可以是叶轮膨胀机、涡旋膨胀机、螺杆膨胀机等，更优选为涡旋膨胀机。

在本实用新型所涉及的有机朗肯循环系统实验装置的一个优选实施方案中，所述冷却装置包括一冷凝器，所述冷凝器可使用板式换热器、管壳式换热器等；所述冷却装置的出口与所述加压装置的进口连接，形成回路，以使所述冷却装置冷却的低温低压液体工质循环使用；更优选地，所述冷却装置的出口与所述工质储液罐连接，所述冷却装置冷却的低温低压液体工质储存在储液罐中实现循环使用。

在本实用新型所涉及的有机朗肯循环系统实验装置的一个优选实施方案中，所述加压装置和所述加热装置之间、所述发电装置和所述冷却装置之间还设置有单向阀，以防止液体回流。