CN113357938A - 一种适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统 - Google Patents

一种适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统 Download PDF

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Abstract

本发明的一种适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，涉及地热发电技术领域，包括壳体、气态工质入口管道和液态工质出口管道，气态工质入口管道与壳体的上部相连，液态工质出口管道与壳体的下部相连；还包括：多根换热管、多个喷头、冷却水入口管道、风道和抽风机，多根热管竖直布置于壳体的内腔，冷却水入口管道与壳体的上部相连，多个喷头布置于壳体的内腔的上部并分别通过管道与冷却水入口管道连通，每个喷头布置于不同的一个换热管的顶端开口处用于将冷却水喷洒在换热管的内壁并形成水膜，多根换热管的底端开口与外界连通，风道与壳体的顶部相连，抽风机设置于风道上。本发明能够提高冷凝系统的传热效率。

Description

一种适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统
技术领域
本发明涉及地热发电技术领域，并且更具体地，涉及一种适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统。
背景技术
地热发电系统中，工质由地热加热汽化，气态的工质进入汽轮机做工发电，做工后的工质需要通过冷凝器冷凝为液态循环使用。冷凝器作为地热发电系统重要的组成部分，其传热性能的好坏直接影响到系统发电效率的高低和运行的稳定性。目前应适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统种类繁多，不同环境条件、不同介质种类、不同温度及不同压力工况下冷凝器的结构也各不相同。风冷式冷凝器和水冷式冷凝器是应用最为广泛的类型，但这些冷凝器存在传热效果差的弊端。
发明内容
本发明目的就是为了弥补现有技术存在的缺陷，提供一种适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，提高适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统的传热效率。
本发明实施例提供一种适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，包括：壳体、气态工质入口管道和液态工质出口管道，所述气态工质入口管道与所述壳体的上部相连，所述液态工质出口管道与所述壳体的下部相连；还包括：多根换热管、多个喷头、冷却水入口管道、风道和抽风机，所述多根热管竖直布置于所述壳体的内腔，所述冷却水入口管道与所述壳体的上部相连，所述多个喷头布置于所述壳体的内腔的上部并分别通过管道与所述冷却水入口管道连通，每个所述喷头布置于不同的一个所述换热管的顶端开口处用于将冷却水喷洒在所述换热管的内壁并形成水膜，所述多根换热管的底端开口与外界连通，所述风道与所述壳体的顶部相连，所述抽风机设置于所述风道上。
可选地，所述壳体包括第一子壳体和第二子壳体，所述第一子壳体呈柱状，所述第二子壳体呈锥台状，所述第一子壳体的顶端开口并且底端封闭，所述第二子壳体的顶端和底端均开口，所述第二子壳体的底端与所述第一子壳体的顶端相连，所述风道的进口与所述第二子壳体的顶端相连。
可选地，所述第一子壳体呈圆柱形，所述第二子壳体呈圆台形。
可选地，所述气态工质入口管道与所述第一子壳体的上部相连，所述液态工质出口管道与所述第一子壳体的下部相连。
可选地，所述多根换热管竖直布置于所述第一子壳体的内腔，所述冷却水入口管道与所述第一子壳体的上部相连，所述多个喷头布置于所述第一子壳体的内腔的上部。
可选地，所述多根换热管的底端开口穿出所述第一子壳体的底端与外界连通。
可选地，所述第一子壳体的内腔的上部设置有气态工质分布器，所述气态工质入口管道与所述气态工质分布器连通。
可选地，所述喷头为倒锥形的空心喷头。
可选地，所述第一子壳体的下方设置有储水箱，所述储水箱的顶端开口，所述冷却水入口管道与所述储水箱的下部相连，所述冷却水入口管道上设置有水泵。
可选地，所述壳体、所述气态工质入口管道、所述液态工质出口管道、所述冷却水入口管道和所述储水箱均采用不锈钢材料制作。
本发明实施例提供的冷凝系统在换热管内对流换热和相变传热的共同作用下，实现换热管外工质的高效换热和快速冷却，从而能够提高适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统的传热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将本对发明描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的冷凝系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统10，包括：壳体100、气态工质入口管道200和液态工质出口管道300，所述气态工质入口管道200与所述壳体100的上部相连，所述液态工质出口管道300与所述壳体100的下部相连，所述气态工质入口管道200向所述壳体100的内腔的上部内输入待冷凝的气态工质，气态工质在冷凝器10内冷凝为液态工质后在重力的作用下沉降到所述壳体100的内腔的下部由液态工质出口管道300输出所述壳体100。
所述冷凝系统10还包括：多根换热管400、多个喷头500、冷却水入口管道600、风道700和抽风机800，所述多根热管400竖直布置于所述壳体100的内腔，所述冷却水入口管道600与所述壳体100的上部相连，所述多个喷头500布置于所述壳体100的内腔的上部并分别通过管道与所述冷却水入口管道600连通，每个所述喷头500布置于不同的一个所述换热管400的顶端开口处用于将冷却水喷洒在所述换热管400的内壁并形成水膜，所述多根换热管400的底端开口与外界连通，所述风道700与所述壳体100的顶部相连，所述抽风机800设置于所述风道700上。
所述冷凝系统10的工作原理如下：地热发电系统工作时，来自地热发电系统膨胀机的气态工质自气态工质入口管道200进入冷凝系统10的中并分布在换热管400外部的壳体100的内腔空间内，冷却水入口管道600提供的冷却水进入喷头500被喷洒在换热管400内壁并形成水膜，水膜在重力的作用下自上而下流过换热管400内壁并与换热管400内表面进行对流换热，对换热管400外的气态工质进行冷却，冷却水从换热管400的底端开口流出冷凝系统10。与此同时，在冷凝系统10上部抽风机800的抽吸作用下，来自外界的空气自下而上流过换热管400的内腔，然后经过壳体100的内腔和风道700排出，一方面与换热管400内壁的水膜表面发生对流换热，同时由于空气为不饱和状态，在水蒸汽分压差的作用下，水膜表面的部分水分汽化后汇入空气流中，也会带走部分热量，起到对换热管400外气态工质的冷却作用。这样，在换热管400内对流换热和相变传热的共同作用下，实现换热管400外工质的高效换热和快速冷却，从而能够提高适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统10的传热效率。
本发明实施例提供的冷凝系统10在换热管400内对流换热和相变传热的共同作用下，实现换热管400外工质的高效换热和快速冷却，从而能够提高适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统10的传热效率。
作为本发明实施例优选的实施方式，如图1所示，所述壳体100包括第一子壳体110和第二子壳体120，所述第一子壳体110呈柱状，所述第二子壳体120呈锥台状，所述第一子壳体110的顶端开口并且底端封闭，所述第二子壳体120的顶端和底端均开口，所述第二子壳体120的底端与所述第一子壳体110的顶端相连，所述风道700的进口与所述所述第二子壳体120的顶端相连。
进一步地，所述第一子壳体110呈圆柱形，所述第二子壳体120呈圆台形。
作为本发明实施例优选的实施方式，如图1所示，所述气态工质入口管道200与所述第一子壳体110的上部相连，所述液态工质出口管道300与所述第一子壳体110的下部相连。
作为本发明实施例优选的实施方式，如图1所示，所述多根换热管400竖直布置于所述第一子壳体110的内腔，所述冷却水入口管道600与所述第一子壳体110的上部相连，所述多个喷头500布置于所述第一子壳体110的内腔的上部。
作为本发明实施例优选的实施方式，如图1所示，所述多根换热管400的底端开口穿出所述第一子壳体110的底端与外界连通。
作为本发明实施例优选的实施方式，如图1所示，所述第一子壳体110的内腔的上部设置有气态工质分布器900，所述气态工质入口管道200与所述气态工质分布器900连通。所述气态工质分布器900用于将气态工质能够均匀地分布在换热管400外部的壳体100的内腔空间内，使气态工质能够与换热管400充分接触换热而被冷却，提高冷凝系统10的传热效率。气态工质分布器900可以为壳体结构，壳体结构的底部和侧部均匀开设大量的小孔，气态工质可由壳体结构均匀进入到换热管400外部的壳体100的内腔空间内。
作为本发明实施例优选的实施方式，所述喷头500为倒锥形的空心喷头，便于将冷却水喷洒在所述换热管400的内壁并形成均匀水膜。
作为本发明实施例优选的实施方式，如图1所示，所述第一子壳体110的下方设置有储水箱1000，所述储水箱1000的顶端开口，所述冷却水入口管道600与所述储水箱1000的下部相连，所述冷却水入口管道600上设置有水泵1100。本实施例中，冷却水换热后从换热管400的底端开口流出冷凝器10并回收在储水箱1000中，冷却后由水泵1100抽到壳体100内形成冷却水循环。循环冷却水系统与换热设备一体化设计，结构紧凑，节约占地面积；而且冷却水水泵1100流量小、扬程低，在相同传热量条件下，具有输入功率小、耗电量少等优点，更加高效节能。
作为本发明实施例优选的实施方式，所述壳体100、所述气态工质入口管道200、所述液态工质出口管道300、所述冷却水入口管道600和所述储水箱1000均采用不锈钢材料制作。本实施例中，设备各个部件的材质均为不锈钢，耐腐蚀性强。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，包括：壳体、气态工质入口管道和液态工质出口管道，所述气态工质入口管道与所述壳体的上部相连，所述液态工质出口管道与所述壳体的下部相连；其特征在于，还包括：多根换热管、多个喷头、冷却水入口管道、风道和抽风机，所述多根热管竖直布置于所述壳体的内腔，所述冷却水入口管道与所述壳体的上部相连，所述多个喷头布置于所述壳体的内腔的上部并分别通过管道与所述冷却水入口管道连通，每个所述喷头布置于不同的一个所述换热管的顶端开口处用于将冷却水喷洒在所述换热管的内壁并形成水膜，所述多根换热管的底端开口与外界连通，所述风道与所述壳体的顶部相连，所述抽风机设置于所述风道上。
2.根据权利要求1所述的适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，其特征在于，所述壳体包括第一子壳体和第二子壳体，所述第一子壳体呈柱状，所述第二子壳体呈锥台状，所述第一子壳体的顶端开口并且底端封闭，所述第二子壳体的顶端和底端均开口，所述第二子壳体的底端与所述第一子壳体的顶端相连，所述风道的进口与所述第二子壳体的顶端相连。
3.根据权利要求2所述的适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，其特征在于，所述第一子壳体呈圆柱形，所述第二子壳体呈圆台形。
4.根据权利要求2所述的适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，其特征在于，所述气态工质入口管道与所述第一子壳体的上部相连，所述液态工质出口管道与所述第一子壳体的下部相连。
5.根据权利要求4所述的适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，其特征在于，所述多根换热管竖直布置于所述第一子壳体的内腔，所述冷却水入口管道与所述第一子壳体的上部相连，所述多个喷头布置于所述第一子壳体的内腔的上部。
6.根据权利要求5所述的适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，其特征在于，所述多根换热管的底端开口穿出所述第一子壳体的底端与外界连通。
7.根据权利要求1所述的适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，其特征在于，所述第一子壳体的内腔的上部设置有气态工质分布器，所述气态工质入口管道与所述气态工质分布器连通。
8.根据权利要求1所述的适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，其特征在于，所述喷头为倒锥形的空心喷头。
9.根据权利要求6所述的适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，其特征在于，所述第一子壳体的下方设置有储水箱，所述储水箱的顶端开口，所述冷却水入口管道与所述储水箱的下部相连，所述冷却水入口管道上设置有水泵。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的适用于地热发电系统的新型管内降膜蒸发冷凝系统，其特征在于，所述壳体、所述气态工质入口管道、所述液态工质出口管道、所述冷却水入口管道和所述储水箱均采用不锈钢材料制作。
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