一種有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種教學實驗裝置，尤其涉及一種有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置。
【背景技術】
[0002]目前我國能源形勢嚴峻的根本原因在于用能效率低下。我國每噸標準煤的產出效率僅相當于日本的10.3%、美國的28.6%。我國工業(yè)用能中近60-65 %的能源轉化為余熱資源，其中溫度低于350°C以下的低溫余熱，約占余熱總量的60%，目前國內外采用有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電技術對其進行有效的回收利用。
[0003]有機朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle，0RC)是以低沸點有機物為工質的朗肯循環(huán)，主要由余熱鍋爐(或換熱器)、透平、冷凝器和工質泵四大部套組成，有機工質在換熱器中從余熱流中吸收熱量，生成具有一定壓力和溫度的蒸汽，蒸汽進入透平機械膨脹做功，從而帶動發(fā)電機或拖動其它動力機械。從透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷卻水放熱，凝成液態(tài)，最后借助工質泵重新回到換熱器，如此不斷地循環(huán)下去。中國專利CN103195520A公開了一種串級式有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)及其發(fā)電方法，所述系統(tǒng)包括兩組或兩組以上有機朗肯循環(huán)單元；各有機朗肯循環(huán)單元均包括冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機、冷凝器、液體泵、蒸發(fā)器、膨脹機依次連接，形成一個循環(huán)，膨脹機帶動發(fā)電機發(fā)電。
[0004]在國內外有關有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的教學研宄中，總體分為三大類:1、針對不同熱源的特性，提出有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，比較與其它余熱回收方式的不同以及進行經濟性分析；
2、選擇不同的循環(huán)工質進行熱力學分析；3、有機朗肯循環(huán)零部件設計與優(yōu)化。第3部分的研宄目前更側重于零部件建模與實驗驗證，有關實物的介紹比較少，同時教學研宄也一直存在理論脫離實際的情況，學生只知道ORC循環(huán)的理論知識，目前還沒有適合的教學實驗裝置給學生做相應的實驗。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型是為了克服現(xiàn)有技術的缺陷和不足而進行的，目的在于提供一種可用于教學實驗的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置。
[0006]為實現(xiàn)以上目的，本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn):
[0007]本實用新型提供一種有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置，其特征在于，
[0008]該有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置是以有機物為循環(huán)工質，吸收熱源的熱量，生成的高溫高壓氣體工質通過機械膨脹做功、從而帶動發(fā)電機發(fā)電；
[0009]所述實驗裝置包括管路依次連接的加壓裝置、加熱裝置、發(fā)電裝置和冷卻裝置；其中，
[0010]所述加壓裝置是將液體有機物工質加壓、輸送至熱源處；
[0011]所述加熱裝置是將經過所述加壓裝置的有機物工質與熱源進行熱交換，將低溫液體有機物工質加熱成高溫高壓氣體工質；
[0012]所述發(fā)電裝置是將所述高溫高壓氣體工質通過膨脹機進行膨脹做功，以使膨脹機帶動發(fā)電機發(fā)電；
[0013]所述冷卻裝置是將膨脹后的氣體工質冷卻成低溫低壓液體工質。
[0014]在本實用新型所涉及的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置的一個優(yōu)選實施方案中，所述加壓裝置包括儲存和加壓液體有機物工質的工質儲液罐和工質增壓泵；所述工質增壓泵可以為柱塞泵、高壓隔膜泵等。
[0015]進一步地，所述工質儲液罐和所述工質增壓泵之間設置一干燥過濾器，用于干燥裝置中的水蒸氣。
[0016]進一步地，所述工質儲液罐上設置有用于觀測液位的液位計。
[0017]進一步地，所述熱源的溫度優(yōu)選為70 °C -400°C，更優(yōu)選為70°C _350°C，例如70°C _100°C，循環(huán)介質優(yōu)選為水或氣體。
[0018]在本實用新型所涉及的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置的一個優(yōu)選實施方案中，所述加熱裝置包括一蒸發(fā)器，所述有機物工質與所述熱源在該蒸發(fā)器中進行熱交換；所述蒸發(fā)器可使用板式換熱器、管殼式換熱器等。
[0019]進一步地，所述蒸發(fā)器和所述膨脹機之間還設置有視鏡，用于檢測蒸發(fā)器出口工質的狀態(tài)。
[0020]在本實用新型所涉及的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置的一個優(yōu)選實施方案中，所述膨脹機可以是葉輪膨脹機、渦旋膨脹機、螺桿膨脹機等，更優(yōu)選為渦旋膨脹機。
[0021]在本實用新型所涉及的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置的一個優(yōu)選實施方案中，所述冷卻裝置包括一冷凝器，所述冷凝器可使用板式換熱器、管殼式換熱器等；所述冷卻裝置的出口與所述加壓裝置的進口連接，形成回路，以使所述冷卻裝置冷卻的低溫低壓液體工質循環(huán)使用；更優(yōu)選地，所述冷卻裝置的出口與所述工質儲液罐連接，所述冷卻裝置冷卻的低溫低壓液體工質儲存在儲液罐中實現(xiàn)循環(huán)使用。
[0022]在本實用新型所涉及的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置的一個優(yōu)選實施方案中，所述加壓裝置和所述加熱裝置之間、所述發(fā)電裝置和所述冷卻裝置之間還設置有單向閥，以防止液體回流。
[0023]在本實用新型所涉及的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置的一個優(yōu)選實施方案中，在所述管路上設置有流量計、測溫計、測壓計。
[0024]在本實用新型所涉及的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置的一個優(yōu)選實施方案中，所述有機物工質包括鹵代烴(CFCs)、氫氯氟烴(HCFCs)、氫氟烴(HFCs)、烷烴(HCs)，例如:R600、R600a、R245fa、R236fa、R236ca、R601、R601a、RC318、R227ca，均具有無毒、安全、環(huán)保的特性。
[0025]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，有如下有益效果:
[0026]I)本實用新型提供的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置小巧、可移動、方便拆裝，實用新型人采用小型渦旋膨脹機，同時對管路連接進行改進，對相關參數設定進行優(yōu)化，可用于教學實驗，填補了國內ORC系統(tǒng)教學實驗及實訓的空白；
[0027]2)有助于學生理論結合實際學習ORC循環(huán)，有助于學習動力工程測控技術、工程熱力學、熱力系統(tǒng)及設備、熱力發(fā)電系統(tǒng)等；
[0028]3)本實用新型提供的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置可以做以下實驗:ORC循環(huán)性能分析；熱源流體入口溫度對熱回收效率的影響；流量對熱回收效率的影響；蒸發(fā)壓力對熱回收效率的影響等。
【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型所涉及的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置的在實施例中的原理圖；
[0030]圖2是本實用新型所涉及的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置的在實施例中的立體結構圖。
[0031]圖中:
[0032]100.有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置；
[0033]1.加壓裝置；11.工質儲液罐；12.工質增壓泵；
[0034]2.加熱裝置；21.蒸發(fā)器；22.熱水泵；23.熱水箱；
[0035]3.發(fā)電裝置；31.膨脹機；32.膨脹閥；33.視鏡；34.24v蓄電池；
[0036]4.冷卻裝置；4L冷凝器；42.冷卻水進口 ；
[0037]A1、A2:單向閥；
[0038]B1、B2:流量計。
【具體實施方式】
[0039]以下參照附圖對本實用新型所涉及的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置做詳細說明。