CN104989471A - 抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，包括螺杆膨胀机、发电机、冷凝器、第一工质泵、抽气式回热器、第二工质泵及蒸发器。螺杆膨胀机、冷凝器、第一工质泵、抽气式回热器、第二工质泵和蒸发器通过管道按顺序连接；发电机与螺杆膨胀机的阳转子连接。螺杆膨胀机的吸气端座上设有抽气孔口，抽气孔口通过抽气管道与抽气式回热器连接；抽气式回热器用于将从抽气孔口抽出的气体与自第一工质泵流入的液体进行热交换，并将抽出的气体受冷却后所形成的液体与自第一工质泵流入的液体进行汇流后输送给第二工质泵。本发明可将未完全膨胀的有机工质从螺杆膨胀机中抽出并用于加热冷凝后的液体，从而提高有机朗肯循环系统的热效率。

Description

抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组

技术领域

本发明涉及采用螺杆膨胀机的有机朗肯循环发电机组。

背景技术

螺杆膨胀机是一种新型的节能发电装置，在低温余热回收领域中有着广泛的应用。在现有的螺杆膨胀机有机朗肯循环系统中（参见图1），有机工质在螺杆膨胀机91中做功之后，进入冷凝器93，向低温热源（水或空气）释放热量并冷凝，经过工质泵94加压，进入到蒸发器95，从热源（低温余热）吸收热量并蒸发后，变为饱和或过热蒸汽状态，重新进入到膨胀机完成整个循环。发电机92与螺杆膨胀机91的功率输出端连接。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以实现抽气回热的螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其能够将未完全膨胀的有机工质从螺杆膨胀机中抽出并用于加热冷凝后的液体，从而提高有机朗肯循环系统的热效率。

本发明所要解决的进一步的技术问题在于提供一种抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其在将未完全膨胀的有机工质从螺杆膨胀机中抽出时能保持螺杆膨胀机阴转子侧和阳转子侧的压力平衡。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其特点在于，包括螺杆膨胀机、发电机、冷凝器、第一工质泵、抽气式回热器、第二工质泵及蒸发器；

螺杆膨胀机、冷凝器、第一工质泵、抽气式回热器、第二工质泵和蒸发器通过管道按顺序连接；发电机与螺杆膨胀机的阳转子连接；

其中，螺杆膨胀机的吸气端座上设有沿螺杆膨胀机转子的轴向延伸的抽气孔口，该抽气孔口通过抽气管道与所述的抽气式回热器连接；该抽气式回热器用于将从抽气孔口抽出的气体与自第一工质泵流入的液体进行热交换，并将抽出的气体受冷却后所形成的液体与自第一工质泵流入的液体进行汇流后输送给第二工质泵。

上述的抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其中，抽气孔口的数量为一对或多对；每一对抽气孔口中的一者设置在螺杆膨胀机的吸气端座的阴转子侧，每一对抽气孔口中的另一者设置在螺杆膨胀机的吸气端座的阳转子侧。

上述的抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其中，每一对抽气孔口的横截面形状能够使得该一对抽气孔口实现同时开始抽气且同时结束抽气。

上述的抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其中，每一抽气孔口的横截面轮廓包括首尾依次相连的第一侧边、底边和第二侧边；阴转子侧抽气孔口的横截面轮廓的第一侧边和第二侧边分别与螺杆膨胀机阴转子齿的横截面轮廓的第一侧边的一部分和第二侧边的一部分具有相同的形状，阳转子侧抽气孔口的横截面轮廓的第一侧边和第二侧边分别与螺杆膨胀机阳转子齿的横截面轮廓的第一侧边的一部分和第二侧边的一部分具有相同的形状；且对于每一对抽气孔口，当阴转子齿的第一侧边旋转到阴转子侧抽气孔口的第一侧边的同时，阳转子齿的第一侧边也旋转到阳转子侧抽气孔口的第一侧边，阴转子侧抽气孔口的第一侧边在阴转子上的正投影与阴转子齿的第一侧边上的相应部分重合，阳转子侧抽气孔口的第一侧边在阳转子上的正投影与阳转子齿的第一侧边上的相应部分重合，当阴转子齿的第二侧边旋转到阴转子侧抽气孔口的第二侧边的同时，阳转子齿的第二侧边也旋转到阳转子侧抽气孔口的第二侧边，阴转子侧抽气孔口的第二侧边在阴转子上的正投影与阴转子齿的第二侧边上的相应部分重合，阳转子侧抽气孔口的第二侧边在阳转子上的正投影与阳转子齿的第二侧边上的相应部分重合。

采用上述技术方案后，本发明具有以下优点：

1、本发明采取了在螺杆膨胀机的吸气端座上设置抽气孔口的方式，从螺杆膨胀机中抽出一部分尚未完全膨胀的有机工质，用于在抽气式回热器中加热冷凝后的低温液态工质，提高工质进入蒸发器的温度，从而达到了提高系统热效率的目的；

2、本发明抽气孔口的数量为一对或多对，每一对抽气孔口能够同时开始抽气且同时结束抽气，一方面有利于保持螺杆膨胀机阴转子侧和阳转子侧的压力平衡，另一方面可以有效地降低由于采用单抽气孔口抽气时所造成的气流振动与噪音。

附图说明

图1是现有的有机朗肯循环发电机组的示意图。

图2是根据本发明一实施例的抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组的示意图。

图3为根据本发明一实施例的螺杆膨胀机的吸气端座的示意图。

图4从另一角度示出了根据本发明一实施例的螺杆膨胀机的吸气端座的示意图。

图5为根据本发明一实施例的一对抽气孔口未抽气时的状态示意图。

图6为根据本发明一实施例的一对抽气孔口与阴、阳转子的齿槽即将连通时的状态示意图。

图7为根据本发明一实施例的一对抽气孔口与阴、阳转子的齿槽连通时的状态示意图。

图8为根据本发明一实施例的抽气孔口与阴、阳转子的齿槽即将断开时的状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

请参见图2。根据本发明一实施例的抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，包括螺杆膨胀机1、发电机2、冷凝器3、第一工质泵4、抽气式回热器5、第二工质泵6和蒸发器7。

螺杆膨胀机1、冷凝器3、第一工质泵4、抽气式回热器5、第二工质泵6和蒸发器7通过管道按顺序连接；发电机2与螺杆膨胀机1的阳转子连接。螺杆膨胀机1可以是双螺杆膨胀机或三螺杆膨胀机。抽气式回热器5的型式可以为混合器型式，也可以为换热器型式。

请参见图3至图8。螺杆膨胀机1的吸气端座10上设有沿螺杆膨胀机转子的轴向延伸的抽气孔口，该抽气孔口通过抽气管道8与抽气式回热器5连接，抽气孔口的数量可以是奇数个、一对或多对。最好是，上述抽气孔口的数量为一对或多对。每一对抽气孔口的横截面形状能够使得该一对抽气孔口实现同时开始抽气且同时结束抽气。这样，一方面有利于保持螺杆膨胀机阴转子侧和阳转子侧的压力平衡，另一方面可以有效地降低由于采用单抽气孔口抽气时所造成的气流振动与噪音。

图3至图8中，是以在吸气端座10上设置一对抽气孔口作为示例加以说明，螺杆膨胀机1具有包括阴转子11和阳转子12。该一对抽气孔口包括设置在吸气端座的阴转子侧的阴转子侧抽气孔口13和设置在吸气端座的阳转子侧的阳转子侧抽气孔口14。阴转子侧抽气孔口13用于从阴转子齿槽中抽出未膨胀的有机工质气体，阳转子侧抽气孔口14用于从阳转子齿槽中抽出未膨胀的有机工质气体。抽气管道8包括与阴转子侧抽气孔口13连通的抽气支管83以及与阳转子侧抽气孔口14连通的抽气支管84，经该一对抽气孔口抽出的未膨胀的有机工质气体通过抽气支管83和抽气支管84流入抽气式回热器5中。

抽气式回热器5用于将从抽气孔口13、14抽出的气体与自第一工质泵4流入的液体进行热交换，并将抽出的气体受冷却后所形成的液体与自第一工质泵流入的液体进行汇流后输送给第二工质泵6。如此，提高了进入蒸发器7的有机工质的温度，从而达到提高系统热效率的效果。

为了实现一对抽气孔口13、14能够同时开始抽气且同时结束抽气，在图3至图8所示出的实施例中，每一抽气孔口的横截面轮廓包括首尾依次相连的第一侧边、底边和第二侧边。阴转子侧抽气孔口13的横截面轮廓的第一侧边131和第二侧边132分别与阴转子齿的横截面轮廓的第一侧边111的一部分和第二侧边112的一部分具有相同的形状，阳转子侧抽气孔口14的横截面轮廓的第一侧边141和第二侧边142分别与阳转子齿的横截面轮廓的第一侧边121的一部分和第二侧边122的一部分具有相同的形状。并且，当阴转子齿的第一侧边111旋转到阴转子侧抽气孔口的第一侧边131的同时，阳转子齿的第一侧边121也旋转到阳转子侧抽气孔口的第一侧边141，阴转子侧抽气孔口的第一侧边131在阴转子11上的正投影与阴转子齿的第一侧边111上的相应部分重合，阳转子侧抽气孔口的第一侧边141在阳转子12上的正投影与阳转子齿的第一侧边121上的相应部分重合，当阴转子齿的第二侧边112旋转到阴转子侧抽气孔口的第二侧边132的同时，阳转子齿的第二侧边122也旋转到阳转子侧抽气孔口的第二侧边142，阴转子侧抽气孔口的第二侧边132在阴转子11上的正投影与阴转子齿的第二侧边112上的相应部分重合，阳转子侧抽气孔口的第二侧边142在阳转子12上的正投影与阳转子齿的第二侧边122上的相应部分重合。

优选地，阴转子侧抽气孔口的横截面轮廓的底边133在阴转子11上的正投影位于阴转子的齿根圆上；阳转子侧抽气孔口的横截面轮廓的底边143在阳转子12上的正投影位于阳转子的齿根圆上。

以下结合图5至图8所示来说明根据本发明一实施例的螺杆膨胀机的抽气过程。

有机工质经吸气端座上的吸气孔口15进入到螺杆膨胀机中，推动阴转子11和阳转子12旋转，使齿间容积不断扩大。吸气结束后，阴、阳转子继续旋转，当旋转到如图6所示时，阴转子齿的第一侧边111和阳转子齿的第一侧边121分别旋转到阴转子侧抽气孔口的第一侧边131和阳转子侧抽气孔口的第一侧边141，抽气即将开始，两个抽气孔即将分别与阴、阳转子的齿槽连通。如图7所示，阴、阳转子继续旋转，螺杆膨胀机1中的高压气体流入压力较低的抽气回热器5，实现抽气。随着转子的旋转，抽气孔口的连通面积逐渐达到最大又逐渐缩小。如图8所示，阴转子齿的第二侧边112和阳转子齿的第一侧边122分别旋转到阴转子侧抽气孔口的第二侧边132和阳转子侧抽气孔口的第二侧边142，抽气即将结束时，两个抽气孔即将分别与阴、阳转子的齿槽断开。当阴、阳转子的齿槽旋转到超过阴转子侧抽气孔口的第二侧边132和阳转子侧抽气孔口的第二侧边142，抽气结束（请参见图5）。随着转子齿间容积扩大，最终有机工质通过排气孔口排出螺杆膨胀机。以上过程在螺杆膨胀机工作时周而复始，不断循环。

Claims (6)

1.抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其特征在于，包括螺杆膨胀机、发电机、冷凝器、第一工质泵、抽气式回热器、第二工质泵及蒸发器；

所述的螺杆膨胀机、冷凝器、第一工质泵、抽气式回热器、第二工质泵和蒸发器通过管道按顺序连接；所述的发电机与螺杆膨胀机的阳转子连接；

其中，所述螺杆膨胀机的吸气端座上设有沿螺杆膨胀机转子的轴向延伸的抽气孔口，所述抽气孔口通过抽气管道与所述的抽气式回热器连接；该抽气式回热器用于将从抽气孔口抽出的气体与自第一工质泵流入的液体进行热交换，并将抽出的气体受冷却后所形成的液体与自第一工质泵流入的液体进行汇流后输送给所述的第二工质泵。

2.如权利要求1所述的抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其特征在于，所述抽气孔口的数量为一对或多对；

每一对抽气孔口中的一者设置在螺杆膨胀机的吸气端座的阴转子侧，每一对抽气孔口中的另一者设置在螺杆膨胀机的吸气端座的阳转子侧。

3.如权利要求1所述的抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其特征在于， 所述每一对抽气孔口的横截面形状能够使得该一对抽气孔口实现同时开始抽气且同时结束抽气。

4.如权利要求3所述的抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其特征在于，每一抽气孔口的横截面轮廓包括首尾依次相连的第一侧边、底边和第二侧边；阴转子侧抽气孔口的横截面轮廓的第一侧边和第二侧边分别与螺杆膨胀机阴转子齿的横截面轮廓的第一侧边的一部分和第二侧边的一部分具有相同的形状，阳转子侧抽气孔口的横截面轮廓的第一侧边和第二侧边分别与螺杆膨胀机阳转子齿的横截面轮廓的第一侧边的一部分和第二侧边的一部分具有相同的形状；

且对于每一对抽气孔口，当阴转子齿的第一侧边旋转到阴转子侧抽气孔口的第一侧边的同时，阳转子齿的第一侧边也旋转到阳转子侧抽气孔口的第一侧边，阴转子侧抽气孔口的第一侧边在阴转子上的正投影与阴转子齿的第一侧边上的相应部分重合，阳转子侧抽气孔口的第一侧边在阳转子上的正投影与阳转子齿的第一侧边上的相应部分重合，当阴转子齿的第二侧边旋转到阴转子侧抽气孔口的第二侧边的同时，阳转子齿的第二侧边也旋转到阳转子侧抽气孔口的第二侧边，阴转子侧抽气孔口的第二侧边在阴转子上的正投影与阴转子齿的第二侧边上的相应部分重合，阳转子侧抽气孔口的第二侧边在阳转子上的正投影与阳转子齿的第二侧边上的相应部分重合。

5.如权利要求4所述的抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其特征在于，阴转子侧抽气孔口的横截面轮廓的底边在阴转子上的正投影位于阴转子的齿根圆上；阳转子侧抽气孔口的横截面轮廓的底边在阳转子上的正投影位于阳转子的齿根圆上。

6.如权利要求1所述的抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环发电机组，其特征在于，所述的螺杆膨胀机为双螺杆膨胀机或三螺杆膨胀机。