CN209925039U - 一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统。本实用新型结构包括压缩机、冷凝换热器、节流阀、蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵，所述压缩机、冷凝换热器、节流阀和蒸发器。压缩机、冷凝换热器、节流阀和蒸发器依次相连形成二氧化碳跨临界循环；膨胀机、冷凝器、工质泵、冷凝蒸发器依次相连形成发电循环。两个循环通过冷凝换热器进行复合。本实用新型通过利用有机朗肯循环作为发电系统，回收二氧化碳跨临界循环的冷凝废热，减少能源浪费，实现提高系统效率的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于中低温余热利用，动力工程及工程热物理技术领域，具体涉及一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统。
背景技术
伴随着我国经济的不断发展和人们生活水平的日益提高，我国对于能源的需求也日益加剧。2017年，中国能源消耗占全球能源消费量的23.2％和全球能源消费增长的33.6％，中国已经连续17年稳居全球能源增长榜首。因此，节能减排是我国目前转变经济模式和实现可持续发展的共识。
二氧化碳跨作为制冷剂有着天然的优势，其ODP为0，GWP为1，满足目前最为严厉的环保要求，并且二氧化碳单位容积制冷量大，可以减小压缩机、换热器和管道的设计尺寸，从而减小初投资。此外二氧化碳换热性能好，并且在高压力下运行，二氧化碳密度较大，换热性能更加。但是二氧化碳的临界点较低(临界压力：7.37MPa,临界温度：304.1K)，为了提高二氧化碳制冷循环的效率，通常循环要采用跨临界循环，在跨临界区域内，二氧化碳的排放温度比较高(大于100℃)，如果将此热量直接排放到外界，是一种能源的极大浪费。
有机朗肯循环是一种比较有潜力的中低温发电技术，可以将中低温热能转化成电能。目前相应的研究也比较多。但是并没有发现将二氧化碳跨临界循环和有机朗肯循环耦合在一起进行利用的方法。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供了一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统，该系统利用有机朗肯循环技术回收二氧化碳跨临界循环的冷凝废热，同单一的二氧化碳跨临界循环相比，可以有效提高系统效率。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统，该系统包括：工质泵，冷凝器，膨胀机，发电机，冷凝换热器，膨胀阀，蒸发器，压缩机等设备以及连接管道组成。该系统分为两部分：一部分是有机朗肯循环系统，由工质泵出口和冷凝换热器连接，通过冷凝换热器后连接的是膨胀机和发电机，膨胀机的出口与冷凝器的入口进行连接，最后回到工质泵。另一部分是二氧化碳跨临界循环，由冷凝换热器导出与膨胀阀连接，膨胀阀的出口与蒸发器的入口连接，最后与压缩机导通，回到两个系统的共同部分——冷凝换热器。
本实用新型的有益效果是：将二氧化碳跨临界循环和有机朗肯循环相结合，前者循环产生的余热供给后者，从而推动系统循环，二者通过同一冷凝换热器连接。利用有机朗肯循环工质泵出口高压液态工质作为驱动流的新型冷电联产系统，拓宽了传统冷电联产系统中制冷部分的调节范围，从而提高复合系统的综合能源利用系数。
附图说明
图1是一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1，一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统，包括：工质泵1，冷凝器2，膨胀机3，发电机4，冷凝换热器5，膨胀阀6，蒸发器7，压缩机8等设备以及连接管道。
首先在二氧化碳跨临界循环系统中，二氧化碳在蒸发器7中吸热成为气体，经压缩机进行压缩为高温高压气体，高温高压气体在气体冷凝换热器进行冷却，再流经膨胀阀6节流降压，完成整个循环。其中二氧化碳跨临界循环所产生的余热通过冷凝换热器5，供给有机朗肯循环系统，然后低沸点工质(在这里使用R245)吸收。
从冷凝换热器5中排给的余热使有机工质蒸发产生有机蒸气，进而推动膨胀机3旋转，从而带动发电机4发电，在膨胀机3做完功的乏气进入冷凝器2中重新冷却为液体，再由工质泵打入冷凝换热器完成一个循环。
作为实施例，二氧化碳跨临界循环的蒸发温度定为-15℃，冷凝压力定为11.45MPa，采用空气冷凝，压缩机的内效率设定为0.7，单独采用二氧化碳跨临界循环，该系统的COP为1.19。如果在该二氧化碳跨临界循环基础上耦合有机朗肯循环，有机朗肯循环使用R245fa作为工质，则二氧化碳跨临界循环冷电联产系统的COP为1.71，相比于单一的二氧化碳循环，效率提高了43.8％。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统，其特征在于，包括：压缩机、冷凝换热器、节流阀、蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵，所述压缩机、冷凝换热器、节流阀和蒸发器依次相连形成制冷循环；所述膨胀机、冷凝器、工质泵、冷凝换热器依次相连形成发电循环。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统，其特征在于:制冷循环中使用的工质是二氧化碳；发电循环中使用的工质是低沸点纯工质或非共沸混合工质。
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| CN201920597124.0U CN209925039U (zh) | 2019-04-28 | 2019-04-28 | 一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109944653A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-06-28 | 天津商业大学 | 一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统 |
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2019
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| CN109944653A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-06-28 | 天津商业大学 | 一种二氧化碳跨临界循环冷电联产系统 |
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