WO2020215814A1 - 单工质蒸汽联合循环 - Google Patents

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    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
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    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle

Definitions

  • M 1 kilogram booster working fluid 12 is generally accomplished by the process of the circulation pump, M 2 kilogram bootstrapping working medium is generally accomplished by the compressor 94; M 1 kilogram of working fluid depressurisation 34 , The depressurization process of X kg of working fluid 58, the depressurization process of (M 3 -X) kg of working fluid 67, and the depressurization and expansion process of M 1 kg of working fluid 9c, which are generally completed by an expander; the expansion work is greater than The booster consumes power, completes the thermal transformation and provides external circulation net power, forming a single working substance steam combined cycle.
  • Endothermic process-the heat absorption of M 1 kg of working fluid for 2b process comes from the mixed exotherm of M kg of superheated steam, M 1 kg of working fluid for b3 process, and M 3 kg of working fluid for 45 process, its high temperature section
  • the endothermic heat is generally provided by an external heat source, and the endothermic heat in the low-temperature section is provided by an external heat source or the exothermic heat (regeneration) of the 67 process performed by the M 3 kg working fluid, or both.

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Abstract

单工质蒸汽联合循环，属于能源与动力技术领域。单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同进行的八个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热汽化过程23，M 1千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程74，M 3千克工质吸热过程45，M 3千克工质降压过程56，M 3千克工质放热过程67，M 1千克工质放热冷凝过程71——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。

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。
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M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同进行的八个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热汽化过程23，M 1千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程74，M 3千克工质吸热过程45，M 3千克工质降压过程56，M 3千克工质放热过程67，M 1千克工质放热冷凝过程71——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
2.单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进行的十一个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热汽化过程23，M 1千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程94，M 3千克工质吸热过程45，X千克工质降压过程58，(M 3-X)千克工质吸热过程56，(M 3-X)千克工质降压过程67，(M 3-X)千克工质放热过程78，M 3千克工质放热过程89，M 1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
3.单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进行的十一个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热过程2b，(M 1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M 1+M)千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程7a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压过程a4，M 3千克工质吸热过程45，M 3千克工质降压过程56，M 3千克工质放热过程67，M 1千克工质放热冷凝过程71——组成 的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
4.单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进行的十四个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热过程2b，(M 1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M 1+M)千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压过程a4，M 3千克工质吸热过程45，X千克工质降压过程58，(M 3-X)千克工质吸热过程56，(M 3-X)千克工质降压过程67，(M 3-X)千克工质放热过程78，M 3千克工质放热过程89，M 1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
5.单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同进行的九个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热汽化过程23，M 1千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程74，M 3千克工质吸热过程45，M 3千克工质降压过程56，M 3千克工质放热过程67，M 1千克工质降压过程78，M 1千克工质放热冷凝过程81——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
6.单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进行的十二个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热汽化过程23，M 1千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程94，M 3千克工质吸热过程45，X千克工质降压过程58，(M 3-X)千克工质吸热过程56，(M 3-X)千克工质降压过程67，(M 3-X)千克工质放热过程78，M 3千克工质放热过程89，M 1千克工质降压过程9c，M 1千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
7.单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进行的十二个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热过程2b，(M 1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M 1+M)千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程7a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压过程a4，M 3千克工质吸热过程45，M 3千克工质降压过程56，M 3千克工质放热过程67，M 1千克工质降压过程78，M 1千克工质放热冷凝过程81——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
8.单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进行的十五个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热过程2b，(M 1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M 1+M)千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压过程a4，M 3千克工质吸热过程45，X千克工质降压过程58，(M 3-X)千克工质吸热过程56，(M 3-X)千克工质降压过程67，(M 3-X)千克工质放热过程78，M 3千克工质放热过程89，M 1千克工质降压过程9c，M 1千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
附图说明：
图1/8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2/8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3/8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4/8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5/8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6/8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7/8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8/8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。
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；下述各示例中，M 3为M 1与M 2之和；下面结合附图和实例详细描述本发明。
图1/8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——M 1千克工质冷凝液升压过程12，M 1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M 1千克工质降压膨胀过程34，M 2千克工质升压升温过程74，M 3千克工质吸热升温过程45，M 3千克工质降压膨胀过程56，M 3千克工质放热降温过程67，M 1千克工质放热冷凝过程71——共8个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M 1千克工质进行23过程和M 3千克工质进行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M 3千克工质进行67过程的放热(回热)来提供，或由二者共同来提供。
②放热过程——M 3千克工质进行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；M 1千克工质进行71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——M 1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M 2千克工质的升压过程74一般由压缩机来完成；M 1千克工质降压膨胀过程34和M 3千克工质的降压膨胀过程56，一般由膨胀机来完成；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2/8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——M 1千克工质冷凝液升压过程12，M 1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M 1千克工质降压膨胀过程34，M 2千克工质升压升温过程94，M 3千克工质吸热升温过程45，X千克工质降压膨胀过程58，(M 3-X)千克工质吸热升温过程56，(M 3-X)千克工质降压膨胀过程67，(M 3-X)千克工质放热降温过程78，M 3千克工质放热降温过程89，M 1千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——M 1千克工质进行23过程、M 3千克工质进行45过程和(M 3-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(M 3-X)千克工质进行78过程与M 3千克工质进行89过程的联合放热(回热)来提供，或由二者共同来提供。
②放热过程——(M 3-X)千克工质进行78过程的放热和M 3千克工质进行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；M 1千克工质进行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——M 1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M 2千克工质的升压过程94一般由压缩机来完成；M 1千克工质的降压过程34，X千克工质的降压过程58，(M 3-X)千克工质的降压过程67，一般由膨胀机来完成；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3/8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——M 1千克工质冷凝液升压过程12，M 1千克工质与M千克工质的混合吸热升温过程2b，(M 1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M 1+M)千克工质降压膨胀过程34，M 2千克工质升压升温过程7a，M千克工质与M 1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压升温过程a4，M 3千克工质吸热升温过程45，M 3千克工质降压膨胀过程56，M 3千克工质放热降温过程67，M 1千克工质放热冷凝过程71——共11个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M 1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，M 1千克工质进行b3过程，还有M 3千克工质进行45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M 3千克工质进行67过程的放热(回热)来提供，或由二者共同来提供。
②放热过程——M 3千克工质进行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；M 1千克工质进行71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——M 1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M 2千克工质的升压过程7a和(M 2-M)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成；(M 1+M)千克工质的降压过程34，M 3千克工质的降压膨胀过程56，一般由膨胀机来完成；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4/8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——M 1千克工质冷凝液升压过程12，M 1千克工质与M千克工质的混合吸热升温过程2b，(M 1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M 1+M)千克工质降压膨胀过程34，M 2千克工质升压升温过程9a，M千克工质与M 1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压升温过程a4，M 3千克工质吸热升温过程45，X千克工质降压膨胀过程58，(M 3-X)千克工质吸热升温过程56，(M 3-X)千克工质降压膨胀过程67，(M 3-X)千克工质放热降温过程78，M 3千克工质放热降温过程89，M 1千克工质放热冷凝过程91——共计14个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M 1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，(M 1+M)千克工质进行b3过程，M 3千克工质进行45过程，还有(M 3-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(M 3-X) 千克工质进行78过程与M 3千克工质进行89过程的联合放热(回热)来提供，或由二者共同来提供。
②放热过程——(M 3-X)千克工质进行78过程的放热和M 3千克工质进行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；M 1千克工质进行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——M 1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M 2千克工质的升压过程9a和(M 2-M)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成；(M 1+M)千克工质的降压过程34，X千克工质的降压过程58，还有(M 3-X)千克工质的降压过程67，一般由膨胀机来完成；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5/8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——M 1千克工质冷凝液升压过程12，M 1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M 1千克工质降压膨胀过程34，M 2千克工质升压升温过程74，M 3千克工质吸热升温过程45，M 3千克工质降压膨胀过程56，M 3千克工质放热降温过程67，M 1千克工质降压膨胀过程78，M 1千克工质放热冷凝过程81——共9个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M 1千克工质进行23过程，还有M 3千克工质进行45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M 3千克工质进行67过程的放热(回热)来提供，或由二者共同来提供。
②放热过程——M 3千克工质进行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；M 1千克工质进行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——M 1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M 2千克工质的升压过程74一般由压缩机来完成；M 1千克工质降压膨胀过程34，M 3千克工质的降压膨胀过程56，还有M 1千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6/8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——M 1千克工质冷凝液升压过程12，M 1千克工质吸热升温、汽化和过热过程23，M 1千克工质降压膨胀过程34，M 2千克工质升压升温过程94，M 3千克工质吸热升温过程45，X千克工质降压膨胀过程58，(M 3-X)千克工质吸热升温过程56，(M 3-X)千克工质降压膨胀过程67，(M 3-X)千克工质放热降温过程78，M 3千克工质放热降温过程89，M 1千克工质降压膨胀过程9c，M 1千克工质放热冷凝过程c1——共12个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M 1千克工质进行23过程、M 3千克工质进行45过程和(M 3-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(M 3-X)千克工质进行78过程与M 3千克工质进行89过程的联合放热(回热)来提供，或由二者共同来提供。
②放热过程——(M 3-X)千克工质进行78过程的放热和M 3千克工质进行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；M 1千克工质进行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——M 1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M 2千克工质的升压过程94一般由压缩机来完成；M 1千克工质的降压过程34，X千克工质的降压过程58，(M 3-X)千克工质的降压过程67，还有M 1千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7/8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——M 1千克工质冷凝液升压过程12，M 1千克工质与M千克工质的混合吸热升温过程2b，(M 1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M 1+M)千克工质降压膨胀过程34，M 2千克工质升压升温过程7a，M千克工质与M 1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压升温过程a4，M 3千克工质吸热升温过程45，M 3千克工质降压膨胀过程56，M 3千克工质放热降温过程67，M 1千克工质降压膨胀过程78，M 1千克工质放热冷凝过程81——共12个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M 1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，M 1千克工质进行b3过程，还有M 3千克工质进行45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M 3千克工质进行67过程的放热(回热)来提供，或由二者共同来提供。
②放热过程——M 3千克工质进行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；M 1千克工质进行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——M 1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M 2千克工质的升压过程7a和(M 2-M)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成；(M 1+M)千克工质的降压过程34，M 3千克工质的降压膨胀过程56，还有M 1千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8/8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——M 1千克工质冷凝液升压过程12，M 1千克工质与M千克工质的混合吸热升温过程2b，(M 1+M)千克工质吸热升温、汽化和过热过程b3，(M 1+M)千克工 质降压膨胀过程34，M 2千克工质升压升温过程9a，M千克工质与M 1千克工质的混合放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压升温过程a4，M 3千克工质吸热升温过程45，X千克工质降压膨胀过程58，(M 3-X)千克工质吸热升温过程56，(M 3-X)千克工质降压膨胀过程67，(M 3-X)千克工质放热降温过程78，M 3千克工质放热降温过程89，M 1千克工质降压膨胀过程9c，M 1千克工质放热冷凝过程c1——共计15个过程。
(2)从能量转换上看：
①吸热过程——M 1千克工质进行2b过程的吸热来自M千克过热蒸汽的混合放热，(M 1+M)千克工质进行b3过程，M 3千克工质进行45过程，还有(M 3-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(M 3-X)千克工质进行78过程与M 3千克工质进行89过程的联合放热(回热)来提供，或由二者共同来提供。
②放热过程——(M 3-X)千克工质进行78过程的放热和M 3千克工质进行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；M 1千克工质进行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——M 1千克工质的升压过程12一般由循环泵来完成，M 2千克工质的升压过程9a和(M 2-M)千克工质的升压过程a4一般由压缩机来完成；(M 1+M)千克工质的降压过程34，X千克工质的降压过程58，(M 3-X)千克工质的降压过程67，还有M 1千克工质降压过程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。
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/变温段吸热负荷，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，减少过程，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变温过程，有利于降低吸热环节的温差传热损失，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 (8)

  1. 单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同进行的八个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热汽化过程23，M 1千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程74，M 3千克工质吸热过程45，M 3千克工质降压过程56，M 3千克工质放热过程67，M 1千克工质放热冷凝过程71——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
  2. 单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进行的十一个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热汽化过程23，M 1千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程94，M 3千克工质吸热过程45，X千克工质降压过程58，(M 3-X)千克工质吸热过程56，(M 3-X)千克工质降压过程67，(M 3-X)千克工质放热过程78，M 3千克工质放热过程89，M 1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
  3. 单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进行的十一个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热过程2b，(M 1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M 1+M)千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程7a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压过程a4，M 3千克工质吸热过程45，M 3千克工质降压过程56，M 3千克工质放热过程67，M 1千克工质放热冷凝过程71——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
  4. 单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进行的十四个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热过程2b，(M 1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M 1+M)千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压过程a4，M 3千克工质吸热过程45，X千克工质降压过程58，(M 3-X)千克工质吸热过程56，(M 3-X)千克工质降压过程67，(M 3-X)千克工质放热过程78，M 3千克工质放热过程89，M 1千克工质放热冷凝过程91——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
  5. 单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同进行的九个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热汽化过程23，M 1千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程74，M 3千克工质吸热过程45，M 3千克工质降压过程56，M 3千克工质放热过程67，M 1千克工质降压过程78，M 1千克工质放热冷凝过程81——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
  6. 单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进 行的十二个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热汽化过程23，M 1千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程94，M 3千克工质吸热过程45，X千克工质降压过程58，(M 3-X)千克工质吸热过程56，(M 3-X)千克工质降压过程67，(M 3-X)千克工质放热过程78，M 3千克工质放热过程89，M 1千克工质降压过程9c，M 1千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
  7. 单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进行的十二个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热过程2b，(M 1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M 1+M)千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程7a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压过程a4，M 3千克工质吸热过程45，M 3千克工质降压过程56，M 3千克工质放热过程67，M 1千克工质降压过程78，M 1千克工质放热冷凝过程81——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
  8. 单工质蒸汽联合循环，是指由M 1千克和M 2千克组成的工质，分别或共同或部分进行的十五个过程——M 1千克工质升压过程12，M 1千克工质吸热过程2b，(M 1+M)千克工质吸热汽化过程b3，(M 1+M)千克工质降压过程34，M 2千克工质升压过程9a，M千克工质放热冷凝过程ab，(M 2-M)千克工质升压过程a4，M 3千克工质吸热过程45，X千克工质降压过程58，(M 3-X)千克工质吸热过程56，(M 3-X)千克工质降压过程67，(M 3-X)千克工质放热过程78，M 3千克工质放热过程89，M 1千克工质降压过程9c，M 1千克工质放热冷凝过程c1——组成的闭合过程；其中，M 3为M 1与M 2之和。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115263472A (zh) * 2019-09-01 2022-11-01 李华玉 单工质蒸汽联合循环

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2178386A5 (en) * 1972-03-30 1973-11-09 Babcock Atlantique Sa Carbon dioxide heat engine - with compounded thermal cycle for optimized efficiency
CN107893685A (zh) * 2016-10-12 2018-04-10 李华玉 单工质蒸汽联合循环与联合循环蒸汽动力装置
CN107905857A (zh) * 2016-10-12 2018-04-13 李华玉 分级蒸发联合循环蒸汽动力装置
CN108019245A (zh) * 2016-12-15 2018-05-11 李华玉 多重联合循环动力装置
CN108119195A (zh) * 2016-12-20 2018-06-05 李华玉 联合循环动力装置
CN108679880A (zh) * 2017-03-30 2018-10-19 李华玉 双工质联合循环压缩式热泵

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2964910A (en) * 1956-04-13 1960-12-20 Sonnefeld Georg Method and system for the carnotization of steam cyclic processes
DE3280139D1 (de) * 1981-12-18 1990-04-26 Tfc Power Systems Ltd Thermische energiekonversion.
US4876855A (en) * 1986-01-08 1989-10-31 Ormat Turbines (1965) Ltd. Working fluid for rankine cycle power plant
US20110271676A1 (en) * 2010-05-04 2011-11-10 Solartrec, Inc. Heat engine with cascaded cycles
CA2841429C (en) * 2010-08-26 2019-04-16 Michael Joseph Timlin, Iii A binary condensing thermal power cycle
US8616001B2 (en) * 2010-11-29 2013-12-31 Echogen Power Systems, Llc Driven starter pump and start sequence
US8991181B2 (en) * 2011-05-02 2015-03-31 Harris Corporation Hybrid imbedded combined cycle
US10436075B2 (en) * 2015-01-05 2019-10-08 General Electric Company Multi-pressure organic Rankine cycle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2178386A5 (en) * 1972-03-30 1973-11-09 Babcock Atlantique Sa Carbon dioxide heat engine - with compounded thermal cycle for optimized efficiency
CN107893685A (zh) * 2016-10-12 2018-04-10 李华玉 单工质蒸汽联合循环与联合循环蒸汽动力装置
CN107905857A (zh) * 2016-10-12 2018-04-13 李华玉 分级蒸发联合循环蒸汽动力装置
CN108019245A (zh) * 2016-12-15 2018-05-11 李华玉 多重联合循环动力装置
CN108119195A (zh) * 2016-12-20 2018-06-05 李华玉 联合循环动力装置
CN108679880A (zh) * 2017-03-30 2018-10-19 李华玉 双工质联合循环压缩式热泵

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