CN114645827A - 飞轮储能与膨胀机联合热管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，属于储能技术领域，包括：膨胀机，具有级间抽气；飞轮储能单元，具有飞轮机组；换热单元，分别连通所述级间抽气和所述飞轮机组，以将所述飞轮机组的热量传递至所述膨胀机的级间抽气；本发明的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，将飞轮机组运行时产生的热量，通过换热单元传递至膨胀机的级间抽气，使膨胀机的级间抽气进行加热后，再返回膨胀机进行做功，从而提高膨胀机的效率。

Description

飞轮储能与膨胀机联合热管理系统

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种飞轮储能与膨胀机联合热管理系统。

背景技术

在压缩空气储能等领域，采用膨胀机进行输出机械能时，一般需要对膨胀机的级间进行抽气，然后加热后再进行做功，可以提高效率。

现有技术中，一般采用加热装置对膨胀机的级间抽气进行加热。然而，采用加热装置会消耗过多的能量，不利于节能。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的储能系统，采用专门的加热装置对膨胀机的级间抽气进行加热，容易造成能量消耗过多的缺陷，从而提供一种飞轮储能与膨胀机联合热管理系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，包括：

膨胀机，具有级间抽气；

飞轮储能单元，具有飞轮机组；

换热单元，分别连通所述级间抽气和所述飞轮机组，以将所述飞轮机组的热量传递至所述膨胀机的级间抽气。

可选地，所述换热单元包括：换热器，所述换热器的内部具有适于热交换的第一循环通路和第二循环通路，所述第一循环通路与所述飞轮机组连通，所述第二循环通路与所述膨胀机的级间抽气连通。

可选地，所述飞轮机组的外壁中，具有用于换热介质流通的冷却通道，所述冷却通道与所述换热器的第一循环通路连通。

可选地，所述冷却通道包括：部分伸入所述飞轮机组的转轴中的中心冷却通道。

可选地，所述换热器的第一循环通路的进口设有补热管道，所述补热管道上设有第一阀门。

可选地，所述换热器的第一循环通路的出口设有放热管道，所述放热管道上设有第二阀门。

可选地，所述飞轮机组通向所述换热器的第一循环通路的管道上，设有朝向所述换热器导通的单向阀。

可选地，所述膨胀机的级间抽气包括：抽气管道和回流管道，所述抽气管道与所述换热器的第二循环通路的进口连通，所述回流管道与所述换热器的第二循环通路的出口连通。

可选地，所述抽气管道和所述回流管道之间连通有旁路管道，所述旁路管道上设有第三阀门。

可选地，所述换热器的第二循环通路的进口设有第四阀门。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，将飞轮机组运行时产生的热量，通过换热单元传递至膨胀机的级间抽气，使膨胀机的级间抽气进行加热后，再返回膨胀机进行做功，从而提高膨胀机的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的实施例中提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统的一种实施方式的主视图。

附图标记说明：

1、膨胀机；2、飞轮机组；3、换热器；4、冷却通道；5、中心冷却通道；6、补热管道；7、第一阀门；8、放热管道；9、第二阀门；10、单向阀；11、第五阀门；12、抽气管道；13、回流管道；14、旁路管道；15、第三阀门；16、第四阀门；17、第六阀门；18、动力泵。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，可用于储能技术。

如图1所示，为本实施例提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统的一种具体实施方式，包括：膨胀机1、飞轮储能单元和换热单元。所述膨胀机1具有级间抽气，所述飞轮储能单元具有飞轮机组2。所述换热单元分别连通所述级间抽气和所述飞轮机组2，以将所述飞轮机组2的热量传递至所述膨胀机1的级间抽气。

本实施例提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，将飞轮机组2运行时产生的热量，通过换热单元传递至膨胀机1的级间抽气，使膨胀机1的级间抽气进行加热后，再返回膨胀机1进行做功，从而提高膨胀机1的效率。

如图1所示，所述膨胀机1的级间抽气，用于从中间级抽出部分介质后，进行加热，然后在回流至下一级的进口进行做功，从而提高膨胀机1的效率。

如图1所示，本实施例提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统中，所述换热单元包括：换热器3，所述换热器3的内部具有适于热交换的第一循环通路和第二循环通路，所述第一循环通路与所述飞轮机组2连通，所述第二循环通路与所述膨胀机1的级间抽气连通。在换热器3内，通过第一循环通路和第二循环通路内的换热介质的对流，实现飞轮机组2和级间抽气之间的换热。

如图1所示，本实施例提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统中，所述飞轮机组2的外壁中，具有用于换热介质流通的冷却通道4，所述冷却通道4与所述换热器3的第一循环通路连通，所述换热介质可以是水、乙二醇或导热油等。

如图1所示，本实施例提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统中，所述冷却通道4包括：部分伸入所述飞轮机组2的转轴中的中心冷却通道5。由于飞轮机组2的主要发热部件为电机，将所述电机的转轴部分做成空心后，通过该空心形成中心冷却通道5，用于对飞轮机组2的中心转轴进行冷却，可加大换热介质的换热速度，进一步提高冷却介质的温度。另外，由于所述中心冷却通道5处于旋转状态，换热介质经过该中心冷却通道5后，通过离心力的作用，可提高换热介质的流速，从而进一步的提高换热效率。

如图1所示，本实施例提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统中，所述换热器3的第一循环通路的进口设有补热管道6，所述补热管道6上设有第一阀门7。所述换热器3的第一循环通路的出口设有放热管道8，所述放热管道8上设有第二阀门9。当飞轮机组2未工作，或者飞轮机组2产生的热量不足时，可开启上述补热管道6和放热管道8，以从外界引入加热介质对膨胀机1的级间抽气进行加热到理想温度。

如图1所示，本实施例提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统中，所述飞轮机组2通向所述换热器3的第一循环通路的管道上，设有朝向所述换热器3导通的单向阀10。该单向阀10的作用在于：当换热器3开启外界补热时，避免外界补充的热量在进入到第一循环管路之前有部分进入到飞轮机组2内，影响对膨胀机1的级间抽气进行加热的效率。进一步的，所述换热器3的第一循环通路的出口在通向飞轮机组2的管道上设置有第五阀门11，该第五阀门11的作用在于：当换热器3开启外界补热时，避免外界补充的热量从第一循环管路的出口处部分进入到飞轮机组2内，影响飞轮机组2的散热。

如图1所示，本实施例提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统中，所述膨胀机1的级间抽气包括：抽气管道12和回流管道13，所述抽气管道12与所述换热器3的第二循环通路的进口连通，所述回流管道13与所述换热器3的第二循环通路的出口连通。所述抽气管道12和所述回流管道13之间连通有旁路管道14，所述旁路管道14上设有第三阀门15。该第三阀门15的作用在于，当不需要对级间抽气进行加热时，可开启该第三阀门15，从而将级间抽气直接用于对后一级的膨胀机1进行做功。

如图1所示，本实施例提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统中，所述换热器3的第二循环通路的进口设有第四阀门16。通过该第四阀门16用于关闭级间抽气与换热器3的第二循环通路之间的通道，从而便于使级间抽气不经过加热而直接做功。

如图1所示，本实施例提供的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统中，在所述飞轮机组2通向换热器3的第一循环通路的进口的管道上还设置有第六阀门17，通过该第六阀门17可直接关闭飞轮机组2通向换热器3的第一循环管路的通道，从而解除飞轮机组2与换热器3的连通。另外，所述换热器3的第一循环通路的出口通向飞轮机组2的管道上，设置有动力泵18，通过该动力泵18用于驱动管道内的换热介质进行循环流动。

需要说明的是，所述第一阀门7、第二阀门9、第三阀门15、第四阀门16、第五阀门11和第六阀门17，优选为电控阀门，从而实现设备的远程操控。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，其特征在于，包括：

膨胀机(1)，具有级间抽气；

飞轮储能单元，具有飞轮机组(2)；

换热单元，分别连通所述级间抽气和所述飞轮机组(2)，以将所述飞轮机组(2)的热量传递至所述膨胀机(1)的级间抽气。

2.根据权利要求1所述的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，其特征在于，所述换热单元包括：换热器(3)，所述换热器(3)的内部具有适于热交换的第一循环通路和第二循环通路，所述第一循环通路与所述飞轮机组(2)连通，所述第二循环通路与所述膨胀机(1)的级间抽气连通。

3.根据权利要求2所述的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，其特征在于，所述飞轮机组(2)的外壁中，具有用于换热介质流通的冷却通道(4)，所述冷却通道(4)与所述换热器(3)的第一循环通路连通。

4.根据权利要求3所述的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，其特征在于，所述冷却通道(4)包括：部分伸入所述飞轮机组(2)的转轴中的中心冷却通道(5)。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，其特征在于，所述换热器(3)的第一循环通路的进口设有补热管道(6)，所述补热管道(6)上设有第一阀门(7)。

6.根据权利要求5所述的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，其特征在于，所述换热器(3)的第一循环通路的出口设有放热管道(8)，所述放热管道(8)上设有第二阀门(9)。

7.根据权利要求5所述的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，其特征在于，所述飞轮机组(2)通向所述换热器(3)的第一循环通路的管道上，设有朝向所述换热器(3)导通的单向阀(10)。

8.根据权利要求2-4中任一项所述的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，其特征在于，所述膨胀机(1)的级间抽气包括：抽气管道(12)和回流管道(13)，所述抽气管道(12)与所述换热器(3)的第二循环通路的进口连通，所述回流管道(13)与所述换热器(3)的第二循环通路的出口连通。

9.根据权利要求8所述的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，其特征在于，所述抽气管道(12)和所述回流管道(13)之间连通有旁路管道(14)，所述旁路管道(14)上设有第三阀门(15)。

10.根据权利要求9所述的飞轮储能与膨胀机联合热管理系统，其特征在于，所述换热器(3)的第二循环通路的进口设有第四阀门(16)。

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