一种有机工质向心透平气缸
阅读：298发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种有机工质向心透平气缸专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种有机工质向心透平 气缸 ，包括：内层缸、外层缸和排气管道连通管，内层缸和外层缸之间具有汽缸夹层，该汽缸夹层与透平排气口相通，能够使透平排气进入汽缸夹层内，排气管道连通管的进口端与汽缸夹层相通，排气管道连通管能够将汽缸夹层内的透平排气排出至汽缸夹层外，从而维持汽缸夹层内透平排气的流动。本发明通过采用双层缸结构，并向内层缸和外层缸之间的汽缸夹层中导入透平排汽，提高了外界环境和内层缸内做功气体之间的换热热阻，起到了保温层作用，从而可有效降低内层缸与外界环境的 传热 温差，以及透平外部 热损失 ，提高 能量 转换效率。，下面是一种有机工质向心透平气缸专利的具体信息内容。
一种有机工质向心透平气缸
技术领域
[0001] 本发明涉及气缸技术领域，更具体的说，涉及一种有机工质向心透平气缸。
背景技术
[0002] 有机工质向心透平(即向心式汽轮机)能够有效利用70-200℃的气体进行膨胀做功，由于有机工质向心透平利用的是低温热源，虽然气体温度并不高，但因汽缸壁为单层气缸且为金属材质，因此有机工质向心透平与外界环境之间还是会产生明显换热，从而使能量品位较低的气体在没有做功或做功过程中便产生散热损失，削弱气体的做能力，其中，温度越高能量品位越高，温度越低能量品位越低，当温度与环境温度一致时，能量全部没有热利用价值。
[0003] 因此，如何提供一种可行的透平汽缸保温措施成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
[0005] 一种有机工质向心透平气缸，包括：内层缸、外层缸和排气管道连通管；
[0006] 所述内层缸和所述外层缸之间具有汽缸夹层，所述汽缸夹层与透平排气口相通，能够使透平排气进入所述汽缸夹层内；
[0007] 所述排气管道连通管的进口端与所述汽缸夹层相通，所述排气管道连通管用于将所述汽缸夹层内的透平排气排出至所述汽缸夹层外。
[0008] 优选的，所述内层缸和所述外层缸为采用不同材质制成的缸体。
[0009] 从上述的技术方案可知，本发明公开了一种有机工质向心透平气缸，包括：内层缸、外层缸和排气管道连通管，内层缸和外层缸之间具有汽缸夹层，该汽缸夹层与透平排气口相通，能够使透平排气进入汽缸夹层内，排气管道连通管的进口端与汽缸夹层相通，排气管道连通管能够将汽缸夹层内的透平排气排出至汽缸夹层外，从而维持汽缸夹层内透平排气的流动。本发明通过采用双层缸结构，并向内层缸和外层缸之间的汽缸夹层中导入透平排汽，提高了外界环境和内层缸内做功气体之间的换热热阻，起到了保温层作用，从而可有效降低内层缸与外界环境的传热温差，以及透平外部热损失，提高能量转换效率。附图说明
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
[0011] 图1为本发明实施例公开的一种有机工质向心透平气缸的剖面图。
具体实施方式
[0012] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0013] 为方便理解，现将本申请中涉及到的一些术语进行解释，具体如下：
[0015] 有机朗肯循环：采用低沸点的有机工质在蒸发器内从温度较低的热源吸热，使之汽化，蒸汽在透平中做功，透平带动发电机发电，透平排汽(即排出工质)进入冷凝器放热成为液态，液态工质经工质泵升压进入蒸发器再次吸热，形成循环。
[0017] 向心式透平也称为径轴流式汽轮机。
[0018] 有机朗肯循环技术能够有效的应用于低温(小于200℃)热源的回收利用，如太阳能热发电、地热能发电、工业余热发电等。有机朗肯循环技术从表面特征上看是利用易汽化的低沸点有机工质，从低温(小于200℃)热源吸收热量，使之全部汽化成气体，然后进入膨胀机中做功，带动发电机旋转发电。膨胀机是一种热能变机械能的设备，功能上看与汽柴油发动机一致，但结构和具体过程不同。因此，有机工质膨胀机是有机朗肯循环技术的关键点之一，膨胀机种类较多，目前最为常用为向心式透平。
[0019] 现有的有机工质向心透平为单层汽缸向心式透平，且汽缸壁为金属材质，因此有机工质向心透平与外界环境之间还是会产生明显换热，从而使能量品位较低的气体在没有做功或做功过程中便产生散热损失，削弱气体的做能力。
[0020] 基于此，本发明实施例公开了一种有机工质向心透平气缸，以实现透平汽缸保温，有效降低内层缸与外界环境的传热温差，以及透平外部散热损失，提高能量转换效率。
[0021] 参见图1，本发明一实施例公开的一种有机工质向心透平气缸的剖面图，图1中示出了喷嘴11、动叶12和气缸；
[0022] 其中：
[0023] 喷嘴11指的是：两片具有一定弯曲(弯曲程度一致)的叶片形成的汽流通道，作用是将具有一定压力和温度的气流进行加速使高速气流冲击动叶旋转做功；有机工质透平的喷嘴出口气流速度往往会超过音速(此音速为有机工质音速，一般在一百多米每秒，低于空气中的音速)；透平工作时不会发生转动；一个叶片成为静叶或喷嘴叶片，两个叶片之间的汽流通道称为喷嘴，一圈(一周)叶片称为喷嘴叶栅或静叶栅。
[0024] 动叶12：一个叶片称为动叶，两个叶片之间的汽流通道称为动叶汽流通道，一圈(一周)叶片称为动叶栅；动叶安装在转轴上，喷嘴流出的高速气流冲击动叶，动叶带动转轴旋转，完成气流动能向转轴机械能传递。
[0026] 本发明即是对汽缸进行改进，具体如下：
[0027] 有机工质向心透平气缸包括：
[0028] 内层缸13、外层缸14和排气管道连通管15；
[0029] 内层缸13和外层缸14之间具有汽缸夹层16，汽缸夹层16与透平排气口相通，能够使透平排气进入汽缸夹层16内；
[0030] 排气管道连通管15的进口端与汽缸夹层16相通，排气管道连通管15用于将汽缸夹层16内的透平排气排出至汽缸夹层16外。
[0031] 本发明针对有机工质向心透平膨胀机，将普通单层汽缸结构改成双层缸结构，在膨胀剂实际运行中，一小部分透平排气会进入汽缸夹层16中，由于有机工质特性，使得大多数有机工质在透平排气口的温度均高于环境温度，环境温度一般为40-70℃，因此，进入汽缸夹层16中的透平排气会有效降低原单层缸结构的透平内外换热温差。透平排气进入汽缸夹层16处于缓慢流动的状态，其流动状态可通过排气管道连通管15保持，具体为汽缸夹层16内的透平排气通过排气管道连通管15排出至汽缸夹层16外，具体可将透平排气排出至凝汽器，进行冷凝放热，从而实现汽缸夹层16内透平排气的流动。
[0032] 透平排汽中虽然有一定的热量，但现实中的利用程度低，通过利用这一部分排气热可以有效减少透平外部热损失，提高能量转换效率。虽然本申请不是直接回收热量，但对于传统散热损失而言，起到了代替作用，即通过排气减少做功蒸汽的散热损失。
[0033] 综上可知，本发明通过采用双层缸结构，并向内层缸13和外层缸14之间的汽缸夹层16中导入透平排汽，提高了外界环境和内层缸13内做功气体之间的换热热阻，起到了保温层作用，从而可有效降低内层缸13与外界环境的传热温差，以及透平外部热损失，提高能量转换效率。
[0034] 另外，相对于传统方案中直接在原单层缸上覆盖保温层而言，本发明相对于直接覆盖保温层的优势如下：
[0035] 保温层从传热学角度上讲属于散热非常缓慢的材料覆盖，而散热或换热的动力取决于两个因素：温差和换热热阻，对于透平而言，换热热阻来自于汽缸壁的厚度和材料，当汽缸壁和保温层确定安装完毕时，换热热阻就为定值，透平内外换热温差越大，散热损失越大，若加厚保温层(增大热阻)，势必会使保温层围住透平的表面积增大，这样会进一步增加换热；若采用本发明中的双层缸结构，实质上是同时从增大热阻和降低换热温差两方面入手，对于双层缸结构，内层缸13和外层缸14两侧的温差势必小于原单层缸的换热温差，若采用不同材料的内层缸13和外层缸14，也可轻易达到增大热阻的作用。
[0036] 较优的，内层缸13和外层缸14可以采用不同的材料制成，从而达到节约材料提供经济性的目的。
[0037] 进一步，相比单层缸透平，双层缸透平的内层缸13和外层缸14的缸壁可以做的更薄一些，这样能够节省一些材料费用,。
[0038] 最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0040] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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