CN104190572B - 一种冷凝喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷凝喷射器，包括：接受室，其具有第一入口和第二入口；喉部室，其一端与接受室连通，喉部室位于第二入口的下游；混合室，其一端与喉部室的另一端连通；扩散室，其一端与混合室的另一端连通，另一端设置有第一出口；冷凝室，其环设于靠近混合室下游的外部，冷凝室包括设置于其下游端的第三入口、设置于其上游端的第二出口、若干主冷凝管和多个支冷凝管，各支冷凝管的一端延伸入混合室内，且其延伸方向均不相同，各支冷凝管的另一端与主冷凝管连通，主冷凝管的一端封闭，另一端通过设置在扩散室上的第四入口与扩散室连通；喷雾机构，具有多个喷嘴，喷嘴设置于第四入口处，喷雾机构用于将主冷凝管内的流体雾化后喷于扩散室内。

Description

一种冷凝喷射器
技术领域
本发明涉及一种冷凝喷射器。
背景技术
余热发电是指利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术。余热余压利用工程是我国《节能中长期发展专项规划》中的十大重点节能工程之一。它利用废气、废液等工质中的热或可燃质作热源，生产蒸汽用于发电。用于发电的余热主要有高温烟气余热，化学反应余热、废气、废液余热、低温余热，低于200℃等。有机工质朗肯循环(Organic Rankine Cycle)简称ORC，是以有机物代替水作为工质，回收中低品位热能的朗肯动力循环。利用有机工质朗肯循环(ORC)回收中低温(80℃一250℃)工业余热进行发电或输出动力，是解决这一问题的有效途径，此项技术具有广阔的市场需求和产业化前景。ORC发电系统，根据热源温度范围及对应所采用有机工质的不同，分为低温型与中高温型ORC系统，一般工作流程为：有机工质在蒸发器内利用热源流体定压吸热，然后在膨胀机中膨胀做功，供给发电机使用，从膨胀机中排出的工质在冷凝器中定压放热，最后在工质泵中被压缩，循环回蒸发器中再次进行定压吸热。在低温型ORC系统，有时由于冷凝温度较高，不能满足热源的需要。在中高温型ORC系统，虽然工质的临界温度较高，完全满足热源的需要，但由于膨胀机2背压排气，导致冷凝温度较高，因此系统效率较低。而且，两种系统膨胀机出口均采用背压排气，即有机工质膨胀机出口压力略高于大气压。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷凝喷射器，通过冷凝喷射器降低工质的出口压力和温度，解决了ORC发电系统效率较低的问题。
本发明提供的技术方案为：
一种冷凝喷射器，包括：
接受室，其具有一第一入口和一第二入口；
喉部室，其一端与所述接受室连通，所述喉部室位于所述第二入口的下游；
混合室，其一端与所述喉部室的另一端连通；
扩散室，其一端与所述混合室的另一端连通，所述扩散室的另一端设置有第一出口；
冷凝室，其环设于靠近所述混合室的下游的外部，所述冷凝室包括设置于其下游端的第三入口、设置于其上游端的第二出口、若干主冷凝管和多个支冷凝管，各支冷凝管的一端延伸入所述混合室内，且各支冷凝管的延伸方向均不相同，各支冷凝管的另一端均与所述主冷凝管连通，所述主冷凝管的一端封闭，而另一端通过设置在所述扩散室上的第四入口与所述扩散室连通；
喷雾机构，其具有多个喷嘴，所述喷嘴设置于所述第四入口处，所述喷雾机构用于将所述主冷凝管内的流体雾化后喷于所述扩散室内。
优选的是，所述的冷凝喷射器中，所述混合室包括：
筒状隔板，其设置在所述混合室的内部，从所述混合室的一端延伸到另一端，从而将所述混合室分隔为外侧的第一混合室和内部的第二混合室，所述筒状隔板的长度小于所述混合室的长度；
环形挡板，其设置在所述混合室的一端，将第一混合室和第二混合室的前端隔开；
锥形挡板，其设置在所述第一混合室和第二混合室的后端，所述锥形挡板的开口较小的一端与所述第二混合室的后端连接，所述锥形挡板开口较大的一端与所述扩散室连通，所述锥形挡板上还设置有若干通孔；
其中，一部分所述支冷凝管的一端延伸入所述第二混合室内，剩余部分所述支冷凝管的一端延伸入所述第一混合室内。
优选的是，所述的冷凝喷射器中，还包括：
定量阀，其设置在所述第一入口处。
优选的是，所述的冷凝喷射器中，所述主冷凝管包括沿水平方向设置的具有多个波形的第一翅片和沿竖直方向设置的具有多个波形的第二翅片，所述第一翅片和所述第二翅片相互间隔排列。
优选的是，所述的冷凝喷射器中，所述喷嘴设置为朝向所述混合室的方向开口。
优选的是，所述的冷凝喷射器中，所述喷射机构还包括：
泵，其与所述主冷凝管和所述喷嘴连通。
本发明的有益效果为：
本发明在靠近混合室的下游处设置有冷凝室，冷凝室的第三入口和第二出口之间形成冷凝剂的通道从而冷却主冷凝管和多个支冷凝管中的工质，在混合室内压力已基本混合均匀的工质可以在有支冷凝管开口处进入冷凝室内被冷却，且其进入冷凝室延伸方向各不相同的支冷凝管和沿水平方向设置的具有多个波形的第一翅片和沿竖直方向设置的具有多个波形的第二翅片中时，不仅工质的温度被降低，其压力也进一步被减小，再进入扩散室内扩压时再次被扩压，工质压力再次降低，而在混合室内流动的剩余工质也在环设在外的冷凝室冷却，在扩散室内两部分工质混合后温度和压力即相同。
本发明设置有喷雾机构，利用喷雾机构将冷凝室内的工质雾化并朝向混合室的方向喷射，使之与混合室内的工质混合更均匀，冷凝效果更好。
而且，本发明中还设置有定量阀和第一混合室和第二混合室，可以根据实际工作中工质的流速、体积和温度等进行调整，而当第一和第二混合室同时使用时，第一混合室内的工质流体也可以通过锥形挡板上的通孔流出，当只使用第二混合室时，可以将通孔堵住，而第二混合室内的工质可以通过锥形挡板和扩散室实现两次扩压，效果更好。
本发明的冷凝喷射器应用于低温ORC系统中时，可以不用再使用冷凝器，将本发明出口端的一部分工质加压作为工作流体进入第一入口，将膨胀机排出的工质作为引射流体，即可有效降低低温ORC系统的工质的压力和温度，如果应用于中高温型ORC系统，可以在本发明的下游端在使用一冷凝器，对本发明处理过的工质进行进一步的冷凝，效果更好。
本发明降低了排出工质的压力和冷凝温度，提高系统发电效率，增加了系统发电量；而且，随着系统冷凝温度的降低，蒸发器入口工质温度降低，从而降低蒸发器出口热源的流体温度，提高ORC系统热能利用率，增加了系统发电量。
附图说明
图1为本发明所述的冷凝喷射器的结构示意图；
图2为本发明所述的冷凝室的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1和图2所示，本发明公开了一种冷凝喷射器，包括：
接受室1，其具有一第一入口14和一第二入口15；
定量阀(未图示)，其设置在所述第一入口14处。
喉部室2，其一端与所述接受室1连通，所述喉部室2位于所述第二入口15的下游；
混合室，其一端与所述喉部室2的另一端连通；所述混合室包括：
筒状隔板7，其设置在所述混合室的内部，从所述混合室的一端延伸到另一端，从而将所述混合室分隔为外侧的第一混合室3和内部的第二混合室4，所述筒状隔板7的长度小于所述混合室的长度；
环形挡板8，其设置在所述混合室的一端，将第一混合室3和第二混合室4的前端隔开；
锥形挡板9，其设置在所述第一混合室3和第二混合室4的后端，所述锥形挡板9的开口较小的一端与所述第二混合室4的后端连接，所述锥形挡板9开口较大的一端与所述扩散室5连通，所述锥形挡板9上还设置有若干通孔；
扩散室5，其一端与所述混合室的另一端连通，所述扩散室5的另一端设置有第一出口16；
冷凝室6，其环设于靠近所述混合室的下游的外部，所述冷凝室6包括设置于其下游端的第三入口17、设置于其上游端的第二出口18、若干主冷凝管和多个支冷凝管12，各支冷凝管12的一端延伸入所述混合室内，且各支冷凝管12的延伸方向均不相同，各支冷凝管12的另一端均与所述主冷凝管连通，所述主冷凝管的一端封闭，而另一端通过设置在所述扩散室5上的第四入口与所述扩散室5连通；第三入口17和第二出口18用于冷凝剂的通路。
其中，一部分所述支冷凝管12的一端延伸入所述第二混合室4内，剩余部分支冷凝管12的一端延伸入所述第一混合室3内。
所述主冷凝管包括沿水平方向设置的具有多个波形的第一翅片10和沿竖直方向设置的具有多个波形的第二翅片11，所述第一翅片10和所述第二翅片11相互间隔排列。
喷雾机构，其具有多个喷嘴13，所述喷嘴设置于所述第四入口处，所述喷嘴13设置为向所述扩散室5的上游方向开口。
所述喷雾机构用于将所述主冷凝管内的流体雾化后喷于所述扩散室5内。
所述喷射机构还包括：泵(未图示)，其与所述主冷凝管和所述喷嘴9连通。
本发明的装置应用于低温ORC系统中时，有机工质膨胀机膨胀做功发电，膨胀机出口工质一部分经工质泵加压，作为工作流体从第一入口进入本装置，另一部分作为引射流体进入本装置，工作流体与引射流体在本装置内经混合、冷却、减压后进入蒸发器被热源流体加热为高温高压蒸汽，然后进入膨胀机膨胀做功发电，由此完成一个循环，不需要在另外设置冷凝器。
本发明的装置应用于中高温ORC系统中时，有机工质在冷凝器放热后，一部分经工质泵加压，进入蒸发器被热源流体加热为高温高压蒸汽，然后进入膨胀机膨胀做功发电，膨胀机出口工质作为引射流体进入本发明的装置；另一部分经另一工质泵加压，作为工作流体进入本发明的装置，工作流体与引射流体在本装置内混合、冷却、减压后进入冷凝器冷却，由此完成一个循环。
本发明的工作流程：高压液态工质作为工作流体通过喷嘴绝热膨胀，以一定的速度射出，在射流的紊流扩散作用下，引射低压气态工质，两股不同压力状态的工质在混合室中产生能量和质量交换，在混合室的出口两股流体的速度逐渐趋于均匀，在混合室的下游两股流体进入冷凝室冷却，然后混合流体经扩散室扩压后排出。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种冷凝喷射器，其特征在于，包括：
接受室，其具有一第一入口和一第二入口；
喉部室，其一端与所述接受室连通，所述喉部室位于所述第二入口的下游；
混合室，其一端与所述喉部室的另一端连通；
扩散室，其一端与所述混合室的另一端连通，所述扩散室的另一端设置有第一出口；
冷凝室，其环设于靠近所述混合室的下游的外部，所述冷凝室包括设置于其下游端的第三入口、设置于其上游端的第二出口、若干主冷凝管和多个支冷凝管，各支冷凝管的一端延伸入所述混合室内，且各支冷凝管的延伸方向均不相同，各支冷凝管的另一端均与所述主冷凝管连通，所述主冷凝管的一端封闭，而另一端通过设置在所述扩散室上的第四入口与所述扩散室连通；
喷雾机构，其具有多个喷嘴，所述喷嘴设置于所述第四入口处，所述喷雾机构用于将所述主冷凝管内的流体雾化后喷于所述扩散室内；
所述混合室包括：
筒状隔板，其设置在所述混合室的内部，从所述混合室的一端延伸到另一端，从而将所述混合室分隔为外侧的第一混合室和内部的第二混合室，所述筒状隔板的长度小于所述混合室的长度；
环形挡板，其设置在所述混合室的一端，将第一混合室和第二混合室的前端隔开；
锥形挡板，其设置在所述第一混合室和第二混合室的后端，所述锥形挡板的开口较小的一端与所述第二混合室的后端连接，所述锥形挡板开口较大的一端与所述扩散室连通，所述锥形挡板上还设置有若干通孔；
其中，一部分所述支冷凝管的一端延伸入所述第二混合室内，剩余部分所述支冷凝管的一端延伸入所述第一混合室内；
泵，其与所述主冷凝管和所述喷嘴连通。
2.如权利要求1所述的冷凝喷射器，其特征在于，还包括：
定量阀，其设置在所述第一入口处。
3.如权利要求1所述的冷凝喷射器，其特征在于，所述主冷凝管包括沿水平方向设置的具有多个波形的第一翅片和沿竖直方向设置的具有多个波形的第二翅片，所述第一翅片和所述第二翅片相互间隔排列。
4.如权利要求1所述的冷凝喷射器，其特征在于，所述喷嘴设置为向所述扩散室的上游方向开口。
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