CN115263462A - 单工质蒸汽联合循环 - Google Patents

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CN115263462A CN202010931946.5A CN202010931946A CN115263462A CN 115263462 A CN115263462 A CN 115263462A CN 202010931946 A CN202010931946 A CN 202010931946A CN 115263462 A CN115263462 A CN 115263462A
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Abstract

本发明提供单工质蒸汽联合循环，属于能源与动力技术领域。是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程74，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M1千克工质降压过程78，M1千克工质放热冷凝过程81——组成的闭合过程。

Description

单工质蒸汽联合循环
技术领域：
本发明属于能源与动力技术领域。
背景技术：
冷需求、热需求和动力需求，为人类生活与生产当中所常见；其中，利用热能转换为机械能是获得和提供动力的重要方式。一般情况下，热源的温度随着热的释放而降低，热源是变温的；在以化石燃料为源头能源时，热源同时具有高温和变温的双重特点，这使得采用单一热力循环理论实现制冷、供热或转化为动时能源利用率不理想。
以外燃式蒸汽动力装置为例，其热源属于高温且为变温热源；当以朗肯循环为理论基础，采用水蒸气为循环工质实现热变功时，由于受到材料耐温耐压性能和安全性方面的限制，无论采用何种参数运行，循环工质与热源之间都存在较大的温差损失，不可逆损失大，导致热效率较低。
现实中，人们需要简单、主动、高效地利用燃料生成或其它的高温热能来实现制冷、供热或转化为动力，这需要热科学基础理论的支撑；在热科学基础理论体系中，热力循环是热能利用装置的理论基础和能源利用系统的核心；热力循环的创建及发展应用将对能源利用的飞跃起到重大作用，将积极推动社会进步和生产力发展。
从简单、主动和高效地实现温差利用的原则出发，针对高温热源或变温热源的动力应用，力求为热动系统的简单化和高效化提供理论支撑，本发明提出了单工质蒸汽联合循环。
发明内容：
本发明主要目的是要提供单工质蒸汽联合循环，具体发明内容分项阐述如下：
1.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程74，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M1千克工质降压过程78，M1千克工质放热冷凝过程81——组成的闭合过程。
2.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十三个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程94，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M1千克工质降压过程9c，M1千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
3.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十三个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程7a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M1千克工质降压过程78，M1千克工质放热冷凝过程81——组成的闭合过程。
4.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十六个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M1千克工质降压过程9c，M1千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
5.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十一个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程74，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M1千克工质放热过程78，M1千克工质降压过89，M1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
6.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程94，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M1千克工质放热过程9c，M1千克工质降压过程cd，M1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
7.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程7a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M1千克工质放热过程78，M1千克工质降压过程89，M1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
8.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十七个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M1千克工质放热过程9c，M1千克工质降压过程cd，M1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
9.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十一个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程84，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M2千克工质放热过程78，M1千克工质降压过程79，M1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
10.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程c4，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M2千克工质放热过程9c，M1千克工质降压过程cd，M1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
11.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程8a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M2千克工质放热过程78，M1千克工质降压过程79，M1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
12.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十七个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程ca，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M2千克工质放热过程9c，M1千克工质降压过程9d，M1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第1种原则性流程示例图。
图2是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第2种原则性流程示例图。
图3是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第3种原则性流程示例图。
图4是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第4种原则性流程示例图。
图5是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第5种原则性流程示例图。
图6是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第6种原则性流程示例图。
图7是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第7种原则性流程示例图。
图8是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第8种原则性流程示例图。
图9是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第9种原则性流程示例图。
图10是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第10种原则性流程示例图。
图11是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第11种原则性流程示例图。
图12是依据本发明所提供的单工质蒸汽联合循环第12种原则性流程示例图
具体实施方式：
首先要说明的是，在结构和流程的表述上，非必要情况下不重复进行；对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
图1所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程74，M2千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程56，(M1+M2)千克工质放热降温过程67，M1千克工质降压膨胀过程78，M1千克工质放热冷凝过程81——共10个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行23过程、M2千克工质进行4f过程和(M1+M2)千克工质进行f5过程，高温段的吸热一般由外部热源来提供，低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2)千克工质进行67过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质进行67过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行81过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程74一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压膨胀过程3f，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程56，还有M1千克工质降压膨胀过程78，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图2所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程94，M2千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，X千克工质降压膨胀过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热升温过程56，(M1+M2-X)千克工质降压膨胀过程67，(M1+M2-X)千克工质热降温过程78，(M1+M2)千克工质放热降温过程89，M1千克工质降压膨胀过程9c，M1千克工质放热冷凝过程c1——共13个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行23过程、M2千克工质进行4f过程、(M1+M2)千克工质进行f5过程和(M1+M2-X)千克进行56过程，其高温段的吸热一般由外部热源来提供；低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2-X)千克工质进行78过程与(M1+M2)千克工质进行89过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2-X)千克工质进行78过程的放热和(M1+M2)千克工质进行89过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行c1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程94一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压膨胀过程3f，X千克工质的降压膨胀过程58，(M1+M2-X)千克工质的降压膨胀过程67，还有M1千克工质降压膨胀过程9c，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图3所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程7a，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a4，(M2-M)千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程56，(M1+M2)千克工质放热降温过程67，M1千克工质降压膨胀过程78，M1千克工质放热冷凝过程81——共13个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，M1千克工质进行b3过程、(M2-M)千克工质进行4f过程和(M1+M2)千克工质进行f5过程，其高温段的吸热一般由外部热源来提供，低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2)千克工质进行67过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质进行67过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行81过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程7a和(M2-M)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程3f，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程56，还有M1千克工质降压膨胀过程78，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图4所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程9a，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a4，(M2-M)千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，X千克工质降压膨胀过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热升温过程56，(M1+M2-X)千克工质降压膨胀过程67，(M1+M2-X)千克工质放热降温过程78，(M1+M2)千克工质放热降温过程89，M1千克工质降压膨胀过程9c，M1千克工质放热冷凝过程c1——共计16个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，(M1+M)千克工质进行b3过程、(M2-M)千克工质进行4f过程、(M1+M2)千克工质进行f5过程和(M1+M2-X)千克进行56过程，其高温段的吸热一般由外部热源来提供；低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2-X)千克工质进行78过程与(M1+M2)千克工质进行89过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2-X)千克工质进行78过程的放热和(M1+M2)千克工质进行89过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行c1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程9a和(M2-M)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程3f，X千克工质的降压过程58，(M1+M2-X)千克工质的降压过程67，还有M1千克工质降压膨胀过程9c，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图5所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程74，M2千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程56，(M1+M2)千克工质放热降温过程67，M1千克工质放热降温过程78，M1千克工质降压膨胀过89，M1千克工质放热冷凝过程91——共11个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行23过程、M2千克工质进行4f过程和(M1+M2)千克工质进行f5过程，高温段的吸热一般由外部热源来提供，低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2)千克工质进行67过程与M1千克工质进行78过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质进行67过程和M1千克工质进行78过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行91过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程74一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压膨胀过程3f，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程56，还有M1千克工质降压膨胀过程89，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图6所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程94，M2千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，X千克工质降压膨胀过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热升温过程56，(M1+M2-X)千克工质降压膨胀过程67，(M1+M2-X)千克工质热降温过程78，(M1+M2)千克工质放热降温过程89，M1千克工质放热降温过程9c，M1千克工质降压膨胀过程cd，M1千克工质放热冷凝过程d1——共14个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行23过程、M2千克工质进行4f过程、(M1+M2)千克工质进行f5过程和(M1+M2-X)千克进行56过程，其高温段的吸热一般由外部热源来提供；低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2-X)千克工质进行78过程、(M1+M2)千克工质进行89过程与M1千克工质进行9c过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2-X)千克工质进行78过程的放热、(M1+M2)千克工质进行89过程和M1千克工质进行9c过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行d1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程94一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压膨胀过程3f，X千克工质的降压膨胀过程58，(M1+M2-X)千克工质的降压膨胀过程67，还有M1千克工质降压膨胀过程cd，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图7所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程7a，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a4，(M2-M)千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程56，(M1+M2)千克工质放热降温过程67，M1千克工质放热降温过程78，M1千克工质降压膨胀过程89，M1千克工质放热冷凝过程91——共14个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，M1千克工质进行b3过程、(M2-M)千克工质进行4f过程和(M1+M2)千克工质进行f5过程，其高温段的吸热一般由外部热源来提供，低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2)千克工质进行67过程与M1千克工质进行78过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质进行67过程和M1千克工质进行78过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行91过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程7a和(M2-M)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程3f，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程56，还有M1千克工质降压膨胀过程89，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图8所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程9a，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a4，(M2-M)千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，X千克工质降压膨胀过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热升温过程56，(M1+M2-X)千克工质降压膨胀过程67，(M1+M2-X)千克工质放热降温过程78，(M1+M2)千克工质放热降温过程89，M1千克工质放热降温过程9c，M1千克工质降压膨胀过程cd，M1千克工质放热冷凝过程d1——共计17个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，(M1+M)千克工质进行b3过程、(M2-M)千克工质进行4f过程、(M1+M2)千克工质进行f5过程和(M1+M2-X)千克进行56过程，其高温段的吸热一般由外部热源来提供；低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2-X)千克工质进行78过程、(M1+M2)千克工质进行89过程与M1千克工质进行9c过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2-X)千克工质进行78过程的放热、(M1+M2)千克工质进行89过程的放热和M1千克工质进行9c过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行d1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程9a和(M2-M)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程3f，X千克工质的降压过程58，(M1+M2-X)千克工质的降压过程67，还有M1千克工质降压膨胀过程cd，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图9所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程84，M2千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程56，(M1+M2)千克工质放热降温过程67，M2千克工质放热降温过程78，M1千克工质降压膨胀过程79，M1千克工质放热冷凝过程91——共11个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行23过程、M2千克工质进行4f过程和(M1+M2)千克工质进行f5过程，高温段的吸热一般由外部热源来提供，低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2)千克工质进行67过程与M2千克工质进行78过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质进行67过程和M2千克工质进行78过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行91过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程84一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压膨胀过程3f，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程56，还有M1千克工质降压膨胀过程79，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图10所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M1千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程c4，M2千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，X千克工质降压膨胀过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热升温过程56，(M1+M2-X)千克工质降压膨胀过程67，(M1+M2-X)千克工质热降温过程78，(M1+M2)千克工质放热降温过程89，M2千克工质放热降温过程9c，M1千克工质降压膨胀过程9d，M1千克工质放热冷凝过程d1——共14个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行23过程、M2千克工质进行4f过程、(M1+M2)千克工质进行f5过程和(M1+M2-X)千克进行56过程，其高温段的吸热一般由外部热源来提供；低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2-X)千克工质进行78过程、(M1+M2)千克工质进行89过程与M2千克工质进行9c过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2-X)千克工质进行78过程的放热、(M1+M2)千克工质进行89过程的放热和M2千克工质进行9c过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行d1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程c4一般由压缩机来完成；M1千克工质的降压膨胀过程3f，X千克工质的降压膨胀过程58，(M1+M2-X)千克工质的降压膨胀过程67，还有M1千克工质降压膨胀过程9d，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图11所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程8a，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a4，(M2-M)千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，(M1+M2)千克工质降压膨胀过程56，(M1+M2)千克工质放热降温过程67，M2千克工质放热降温过程78，M1千克工质降压膨胀过程79，M1千克工质放热冷凝过程91——共14个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，M1千克工质进行b3过程、(M2-M)千克工质进行4f过程和(M1+M2)千克工质进行f5过程，其高温段的吸热一般由外部热源来提供，低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2)千克工质进行67过程与M2千克工质进行78过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2)千克工质进行67过程和M2千克工质进行78过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或全部用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行91过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程8a和(M2-M)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程3f，(M1+M2)千克工质的降压膨胀过程56，还有M1千克工质降压膨胀过程79，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
图12所示T-s图中的单工质蒸汽联合循环示例是这样进行的：
(1)从循环过程上看：
工作介质进行——M1千克工质冷凝液升压过程12，M1千克工质吸热升温过程2b，(M1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M1+M)千克工质降压膨胀过程3f，M2千克工质升压升温过程ca，M千克工质与M1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压升温过程a4，(M2-M)千克工质吸热升温过程4f，(M1+M2)千克工质吸热升温过程f5，X千克工质降压膨胀过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热升温过程56，(M1+M2-X)千克工质降压膨胀过程67，(M1+M2-X)千克工质放热降温过程78，(M1+M2)千克工质放热降温过程89，M2千克工质放热降温过程9c，M1千克工质降压膨胀过程9d，M1千克工质放热冷凝过程d1——共计17个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，(M1+M)千克工质进行b3过程、(M2-M)千克工质进行4f过程、(M1+M2)千克工质进行f5过程和(M1+M2-X)千克进行56过程，其高温段的吸热一般由外部热源来提供；低温段的吸热由外部热源或由(M1+M2-X)千克工质进行78过程、(M1+M2)千克工质进行89过程与M2千克工质进行9c过程的放热(回热)来提供，或由外部热源和工质回热共同来提供。
②放热过程——(M1+M2-X)千克工质进行78过程的放热、(M1+M2)千克工质进行89过程的放热和M2千克工质进行9c过程的放热，可对外提供满足相应热需求，或者部分或大部分用于联合循环其它过程的吸热需求，无用部分向低温热源(如环境)释放；M1千克工质进行d1过程的放热，一般向低温热源释放，热动联供时向热用户提供。
③能量转换过程——M1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M2千克工质的升压过程ca和(M2-M)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成；(M1+M)千克工质的降压膨胀过程3f，X千克工质的降压过程58，(M1+M2-X)千克工质的降压过程67，还有M1千克工质降压膨胀过程9d，一般由膨胀机来完成；膨胀作功大于升压耗功，完成热变功并对外提供循环净功，形成单工质蒸汽联合循环。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的单工质蒸汽联合循环，具有如下效果和优势：
(1)创建热能(温差)利用基础理论。
(2)较大幅度减少相变吸热过程的热负荷，相对增加高温段吸热负荷，热效率高。
(3)方法简单，流程合理，适用性好，是实现温差有效利用的共性技术。
(4)单一工质，有利于生产和储存；降低运行成本，提高循环调节的灵活性
(5)过程共用，提高热效率，并为减少设备投资提供理论基础。
(6)在高温区或变温区阶段，循环介质与热源介质同为气体，循环工质自热源吸热环节有利于降低温差传热损失，提高热效率。
(7)在高温区采取低压高温运行方式，解决传统蒸汽动力装置中热效率、循环介质参数与管材耐压耐温性能之间难以调和的矛盾。
(8)在实现高热效率前提下，可选择低压运行，为提高装置运行的安全性提供理论支撑。
(9)工质适用范围广，能够很好地适应供能需求，工质与工作参数之间匹配灵活。
(10)扩展了实现温差利用的热力循环范围，有利于更好地实现高温热源和变温热源的高效动力利用。

Claims (12)

1.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程74，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M1千克工质降压过程78，M1千克工质放热冷凝过程81——组成的闭合过程。
2.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十三个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程94，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M1千克工质降压过程9c，M1千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
3.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十三个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程7a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M1千克工质降压过程78，M1千克工质放热冷凝过程81——组成的闭合过程。
4.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十六个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M1千克工质降压过程9c，M1千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程。
5.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十一个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程74，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M1千克工质放热过程78，M1千克工质降压过89，M1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
6.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程94，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M1千克工质放热过程9c，M1千克工质降压过程cd，M1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
7.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程7a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M1千克工质放热过程78，M1千克工质降压过程89，M1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
8.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十七个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M1千克工质放热过程9c，M1千克工质降压过程cd，M1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
9.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十一个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程84，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M2千克工质放热过程78，M1千克工质降压过程79，M1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
10.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热汽化过程23，M1千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程c4，M2千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M2千克工质放热过程9c，M1千克工质降压过程cd，M1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
11.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十四个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程8a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，(M1+M2)千克工质降压过程56，(M1+M2)千克工质放热过程67，M2千克工质放热过程78，M1千克工质降压过程79，M1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程。
12.单工质蒸汽联合循环，是指由M1千克和M2千克组成的工质，分别或共同进行的十七个过程——M1千克工质升压过程12，M1千克工质吸热过程2b，(M1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M1+M)千克工质降压过程3f，M2千克工质升压过程ca，M千克工质放热冷凝过程ab，(M2-M)千克工质升压过程a4，(M2-M)千克工质吸热过程4f，(M1+M2)千克工质吸热过程f5，X千克工质降压过程58，(M1+M2-X)千克工质吸热过程56，(M1+M2-X)千克工质降压过程67，(M1+M2-X)千克工质放热过程78，(M1+M2)千克工质放热过程89，M2千克工质放热过程9c，M1千克工质降压过程9d，M1千克工质放热冷凝过程d1——组成的闭合过程。
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