CN216866803U - 有机朗肯循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种有机朗肯循环系统，包括依序通过管道连通形成工质回路的工质泵、蒸发器、膨胀机、冷凝器，所述有机朗肯循环系统还包括回油支路和用以向部分回油支路提供热量的供热装置，所述回油支路的第一端连通于工质泵与蒸发器之间的管道，或所述回油支路的第一端连通于蒸发器的底部，所述回油支路的第二端连通于膨胀机。润滑油和部分工质穿过回油支路进入膨胀机内，防止膨胀机缺油。工质泵提供工质和润滑油穿过回油支路进入膨胀机的动力，因此不需要外加其他泵即可实现回油，使成本得到有效降低。供热装置向回油支路内的工质提供热量，确保进入膨胀机的工质为气态，避免无法膨胀的液态工质进入膨胀机内影响膨胀机的动力输出效率。

Description

有机朗肯循环系统

技术领域

本实用新型涉及有机朗肯循环系统领域，特别涉及一种具有回油支路的有机朗肯循环系统。

背景技术

有机朗肯循环系统利用中低温加热元件的重要技术之一，可有效用于地热能、中低温太阳能集热、工业余热、内燃机排气余热及生物质能等中低温热源的开发。有机朗肯循环系统通常包括依序通过管道连接形成回路的工质泵、蒸发器、膨胀机、冷凝器，在回路内流动有工质。有机朗肯循环系统的具体工作过程为：蒸发器接受热源的热量，将工质加热成高温高压的蒸汽，然后进入膨胀机做功，同时降温降压。气体的工质从膨胀机排出后，进入冷凝器冷凝成液体，液体工质被工质泵升压，进入蒸发器，完成一轮循环。

膨胀机内部通常有用于润滑的润滑油。在有机朗肯循环系统循环过程中，膨胀机内部的润滑油会被工质携带出膨胀机。当工质和润滑油的混合物流经蒸发器时，随着温度升高，工质由液态转化为气态，并从蒸发器的顶部流动至膨胀机，而润滑油则沉积在蒸发器内，导致膨胀机缺油。因此，现有的一种有机朗肯循环系统在膨胀机的出口设置油分离器，从膨胀机出来后的油气混合物进入油分离器后油气分离，气体工质进入冷凝器参与循环，润滑油通过泵加压后进入膨胀机。但是，上述的回油方式需要添加油分离器和泵，导致成本增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有回油支路的有机朗肯循环系统。

为实现上述实用新型目的之一，本实用新型一实施方式提供一种有机朗肯循环系统，包括依序通过管道连通形成工质回路的工质泵、蒸发器、膨胀机、冷凝器，所述有机朗肯循环系统还包括回油支路和用以向部分回油支路提供热量的供热装置，所述回油支路的第一端连通于所述工质泵与所述蒸发器之间的管道，或所述回油支路的第一端连通于所述蒸发器的底部，所述回油支路的第二端连通于所述膨胀机。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述回油支路具有用以吸收所述供热装置提供的热量的换热部。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述换热部通过与空气换热以吸收供热装置提供的热量。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述供热装置包括加热元件、用以与加热元件换热的吸热元件、与所述吸热元件的出口相通的出液管、与所述吸热元件的进口相通的进液管；

所述换热部为换热器，所述换热部具有第一通道和第二通道，所述第一通道的两端分别连通于出液管和进液管，所述第二通道的底端连通于所述工质泵与所述蒸发器之间的管道或所述蒸发器底部，所述第二通道的顶端连通于所述膨胀机，所述换热部在纵向上的长度小于所述蒸发器在纵向上的长度。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述供热装置包括加热元件、用以与加热元件换热的吸热元件、与所述吸热元件的出口相通的出液管，用以与换热部换热的放热管、与所述吸热元件的进口相通的进液管，所述放热管的一端与所述出液管连通，另一端与所述进液管连通，所述放热管与所述换热部并行，或所述放热管缠绕于所述换热部。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述放热管的入口方向与所述换热部的入口方向相反。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述有机朗肯循环系统还包括与所述膨胀机的输出轴连接的发电机，所述供热装置包括安装于所述换热部的电加热丝，所述发电机与所述电加热丝电连接。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，当所述回油支路的第一端连通于所述蒸发器的底部时，所述蒸发器的底部设置有与所述回油支路连通或者使所述回油支路穿过的排油孔。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述蒸发器为板式换热器，所述蒸发器具有至少一个热源通道和复数个使工质流过的工质通道，所述蒸发器的底部具有用于与所述工质泵连通的工质进口，所述工质进口与位于沿工质通道排布方向一端的工质通道连通，所述排油孔与位于沿工质通道排布方向另一端的工质通道连通。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述回油支路的第二端连通于所述膨胀机与所述蒸发器之间的管道以使所述回油支路的第二端与所述膨胀机连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：润滑油和部分工质穿过回油支路进入膨胀机内，防止膨胀机缺油。工质泵提供工质和润滑油穿过回油支路进入膨胀机的动力，因此不需要外加其他泵即可实现回油，使成本得到有效降低。供热装置向回油支路内的工质提供热量，确保进入膨胀机的工质为气态，避免无法膨胀的液态工质进入膨胀机内影响膨胀机的动力输出效率。

附图说明

图1是本实用新型第一实施方式的一种有机朗肯循环系统的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施方式的另一种有机朗肯循环系统的结构示意图；

图3是本实用新型第二实施方式的有机朗肯循环系统的结构示意图；

图4是本实用新型第三实施方式的有机朗肯循环系统的结构示意图；

图5是本实用新型一实施方式的蒸发器的结构示意图；

其中，10、工质泵；20、蒸发器；21、排油孔；22、工质进口；23、工质通道；24、热源通道；30、膨胀机；40、冷凝器；50、回油支路；51、换热部；511、第一通道；512、第二通道；60、供热装置；61、加热元件；62、吸热元件；63、出液管；64、进液管；65、放热管；70、负载。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

在本实用新型的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分扩大，因此，仅用于图示本实用新型的主题的基本结构。

如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型提供了一种有机朗肯循环系统，包括依序通过管道连通形成工质回路的工质泵10、蒸发器20、膨胀机30、冷凝器40。有机朗肯循环系统的具体工作过程为：蒸发器20接受热源的热量，将工质加热成高温高压的蒸汽，然后进入膨胀机30做功，同时降温降压。气体的工质从膨胀机30排出后，进入冷凝器40冷凝成液体，液体工质被工质泵10升压，进入蒸发器20，完成一轮循环。

所述有机朗肯循环系统还包括回油支路50和用以向部分回油支路50提供热量的供热装置60。

如图1所示，在本实用新型的一实施方式中，所述回油支路50的第一端连通于所述工质泵10与所述蒸发器20之间的管道，所述回油支路50的第二端连通于所述膨胀机30。从工质泵10排出的工质与润滑油的混合物部分进入回油支路50，然后进入膨胀机30，防止膨胀机30缺油。

如图2所示，在本实用新型的一实施方式中，所述回油支路50的第一端连通于所述蒸发器20的底部，所述回油支路50的第二端连通于所述膨胀机30。沉积在蒸发器20内的润滑油及蒸发器20内的部分工质进入回油支路50，然后进入膨胀机30，防止膨胀机30缺油。本实施方式相比上一实施方式，可减少堆积在蒸发器20内的润滑油的量。

工质泵10提供工质和润滑油穿过回油支路50进入膨胀机30的动力，因此本实用新型不需要外加泵即可实现回油，使成本得到有效降低。供热装置60向回油支路50内的工质提供热量，确保进入膨胀机30的工质为气态，避免无法膨胀的液态工质进入膨胀机30内影响膨胀机30的动力输出效率。

所述回油支路50具有用以吸收所述供热装置60提供的热量的换热部51。所述换热部51通过与空气换热以吸收供热装置60提供的热量，或者换热部51与供热装置60接触以吸收供热装置60提供的热量。

如图1、图2、图3所示，在本实用新型的一类实施方式中，所述供热装置60包括加热元件61、用以与加热元件61换热的吸热元件62、与所述吸热元件62的出口相通的出液管63、与所述吸热元件62的进口相通的进液管64。吸热元件62、出液管63、进液管64之间循环有换热液，通过换热液将加热元件61的热量带出，并通过换热液将加热元件61的热量传递至回油支路50。

本实用新型提供两种换热液与回油支路50的换热方式。

如图1和图2所示，具体的，在本实用新型的第一实施方式中，所述换热部51为换热器，所述换热部51具有第一通道511和第二通道512，所述第一通道511的两端分别连通于出液管63和进液管64。所述第二通道512的底端连通于所述工质泵10与所述蒸发器20之间的管道或所述蒸发器20的底部，所述第二通道512的顶端连通于所述膨胀机30。工质与润滑油的混合液在第二通道512内从下向上流动时，吸收第一通道511内换热液的热量，将液态工质转化为气态工质，避免液态工质进入膨胀机30内影响膨胀机30的动力输出效率。

所述换热部51在纵向上的长度小于所述蒸发器20在纵向上的长度。通过使换热部51纵向上的长度小，防止换热部51内的润滑油如在蒸发器20内的润滑油沉积下来导致润滑油无法进入膨胀机30。

如图3所示，在本实用新型的第二实施方式中，所述供热装置60还包括用以与换热部51换热的放热管65，所述放热管65的一端与所述出液管63连通，另一端与所述进液管64连通。所述放热管65与所述换热部51并行，通过放热管65与换热部51的接触实现热传递。或所述放热管65缠绕于所述换热部51，以增加放热管65与换热部51的接触面积，提升换热效果。

进一步的，换热部51为蛇形管，进一步提升与放热管65的接触面积，从而使换热效果进一步提升。

进一步的，所述放热管65的入口方向与所述换热部51的入口方向相反，从而使放热管65内换热液的流动方向与换热部51内工质与润滑油混合物的流动方向相反，以提升放热管65与换热部51的换热效果。

在上述第一实施方式和第二实施方式中，所述蒸发器20与进液管64和出液管63均连通，换热液流过蒸发器20，加热蒸发器20内的工质。

如图4所示，在本实用新型的第三实施方式中，所述有机朗肯循环系统还包括与所述膨胀机30的输出轴连接的负载70。所述负载70为发电机，所述供热装置60包括安装于所述换热部51的电加热丝。所述发电机与所述电加热丝电连接，以使发电机提供电加热丝所需的电量。

进一步的，电加热丝缠绕在换热部51上，从而提升换热部51与电加热丝的接触面积，进而提升加热效果。

供热装置60的热量可来自地热能、中低温太阳能集热、工业余热、内燃机排气余热及生物质能等中低温热源。所述热源可同时用于与蒸发器20换热。

例如，供热装置60为内燃机，其排气余热加热蒸发器20和回油支路50。或者，在上述通过换热液加热回油支路50的实施方式中，加热元件61为发动机，换热液为防冻液，防冻液在吸热元件62吸收发动机的热量，并在吸热元件62、出液管63、进液管64之间循环，循环过程中将热量传递至蒸发器20和回油支路50。

在所述回油支路50的第一端连通于所述蒸发器20的底部的实施方式中，所述蒸发器20的底部设置有与所述回油支路50连通或者使所述回油支路50穿过的排油孔21，以使蒸发器20底部的润滑油能够在重力以及工质泵10的动力作用下进入回油支路50。

在本实用新型的一实施方式中，所述蒸发器20为板式换热器。所述板式换热器包括复数个传热板，传热板上设置有四个孔，其中两个孔为与两个传热板之间的空间相通的通孔，另两个孔为周围通过密封圈形成的与两个传热板之间的空间不相通的不通孔，且相邻传热板与该传热板的通孔对应的孔为不通孔，与该传热板的不通孔对应的孔为通孔。通过传热板以及其孔的设置，将板式换热器内部分为交替分布的热源通道24和工质通道23。热源通道24用于使传递热源热量的换热液通过，工质通道23用于使工质通过。蒸发器20具有至少一个热源通道24和复数个使工质流过的工质通道23。

所述蒸发器20的底部具有用于与所述工质泵10连通的工质进口22。所述工质进口22与位于沿工质通道23排布方向一端的工质通道23连通，所述排油孔21与位于沿工质通道23排布方向另一端的工质通道23连通。具体含义是，在复数个工质通道23中，工质进口22与位于两个相距最远的工质通道23之一连通，排油孔21与两个相距最远的工质通道23另一连通。在工质和润滑油的混合物流动的过程中，每个工质通道23内均积存部分润滑油，在工质的带动下，距离工质进口22最远的工质通道23内的润滑油的量最多，本实施方式使回油支路50与距离工质进口22最远的工质通道23连通，进入工质通道23内的润滑油与工质的混合溶液中润滑油的占比较高，从而使回油效率提升。

具体的，所述回油支路50的第二端连通于所述膨胀机30与所述蒸发器20之间的管道以使所述回油支路50的第二端与所述膨胀机30连通。这样，膨胀机30不需要另外设置回油通道，使成本得到降低。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机朗肯循环系统，包括依序通过管道连通形成工质回路的工质泵、蒸发器、膨胀机、冷凝器，其特征在于，所述有机朗肯循环系统还包括回油支路和用以向部分回油支路提供热量的供热装置，所述回油支路的第一端连通于所述工质泵与所述蒸发器之间的管道，或所述回油支路的第一端连通于所述蒸发器的底部，所述回油支路的第二端连通于所述膨胀机。

2.根据权利要求1所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述回油支路具有用以吸收所述供热装置提供的热量的换热部。

3.根据权利要求2所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述换热部通过与空气换热以吸收供热装置提供的热量。

4.根据权利要求2所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述供热装置包括加热元件、用以与加热元件换热的吸热元件、与所述吸热元件的出口相通的出液管、与所述吸热元件的进口相通的进液管；

所述换热部为换热器，所述换热部具有第一通道和第二通道，所述第一通道的两端分别连通于出液管和进液管，所述第二通道的底端连通于所述工质泵与所述蒸发器之间的管道或所述蒸发器底部，所述第二通道的顶端连通于所述膨胀机，所述换热部在纵向上的长度小于所述蒸发器在纵向上的长度。

5.根据权利要求2所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述供热装置包括加热元件、用以与加热元件换热的吸热元件、与所述吸热元件的出口相通的出液管，用以与换热部换热的放热管、与所述吸热元件的进口相通的进液管，所述放热管的一端与所述出液管连通，另一端与所述进液管连通，所述放热管与所述换热部并行，或所述放热管缠绕于所述换热部。

6.根据权利要求5所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述放热管的入口方向与所述换热部的入口方向相反。

7.根据权利要求2所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，还包括与所述膨胀机的输出轴连接的发电机，所述供热装置包括安装于所述换热部的电加热丝，所述发电机与所述电加热丝电连接。

8.根据权利要求1所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，当所述回油支路的第一端连通于所述蒸发器的底部时，所述蒸发器的底部设置有与所述回油支路连通或者使所述回油支路穿过的排油孔。

9.根据权利要求8所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述蒸发器为板式换热器，所述蒸发器具有至少一个热源通道和复数个使工质流过的工质通道，所述蒸发器的底部具有用于与所述工质泵连通的工质进口，所述工质进口与位于沿工质通道排布方向一端的工质通道连通，所述排油孔与位于沿工质通道排布方向另一端的工质通道连通。

10.根据权利要求1所述的有机朗肯循环系统，其特征在于，所述回油支路的第二端连通于所述膨胀机与所述蒸发器之间的管道以使所述回油支路的第二端与所述膨胀机连通。

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