[发明专利]一种无循环泵式蒸气增压系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于蒸气增压领域，尤其是涉及一种无循环泵式蒸气增压系统的控制方法。

背景技术

在空调制冷设备中、在汽轮机发电设备中等工业工艺场合都需要高温高压的蒸气。一般利用消耗电能的机械泵将液体加压，之后将加压后的高压低温液体加热，由此产生所需的高温高压的蒸气。同时，许多工业工艺场合存在无法有效利用低品位热能的问题，即浪费了能量又污染了环境(如加剧温室效应、城市热岛效应等)。在现代社会，随着社会的发展，能源与环境问题日益突出，各国都致力于发展绿色的可再生能源，太阳能包括太阳热能得到了有效规模的发展。所以有了蒸气增压系统的应用。蒸气增压系统直接利用热能通过热平衡原理给低温低压液体加热，可以减少电能的应用，同时也可以利用低品位热能，是响应可持续发展的科技发明。

蒸气增压系统的结构如图1所示，包括至少一个蒸气发生室1、液体加压室2和液体加压室冷却装置3，及相应的管路和切换阀4～9。外部热能输入进蒸气发生室1，蒸气发生室1吸收热能后产生所需的高温高压蒸气；同时，外部提供用以补充蒸气发生室高温高压液体损失的低温低压液体，进入液体加压室2。

蒸气增压系统的运行可以分为出气阶段和增压阶段。在出气阶段，打开切换阀4和切换阀9，关闭切换阀5、切换阀6、切换阀7和切换阀8。蒸气发生室吸收热能，将高温高压的液体气化，由出口a输出高温高压的蒸气。当蒸气增压系统应用于闭系统时，切换阀动作和切换阀1动作一致；当蒸气增压系统应用于开系统时，切换阀3在外部向蒸气增压系统从入口b输入低温低压液体时开启，其他时候处于关闭状态。外部向蒸气增压系统输入低温低压液体的操作要在增压阶段开始前完成，即在出气阶段结束前完成。当蒸气增压室里的液位下降到一定程度时(最低液位要求所剩的高温高压液体产生的高温高压蒸气足够给低温低压蒸气加热加压)，关闭 切换阀4，结束出气阶段，开始增压阶段。增压阶段由三个子过程组成：加压子过程、回液子过程和冷却子过程。打开切换阀5，系统进入加压阶段的加压子过程。蒸气发生室产生的高温高压液体进入液体加压室，将液体加压室中的液体升温升压。当液体加压室中的液体的温度和压强与蒸气发生室中的相同时，打开切换阀7，此时系统由加压阶段的加压子过程进入回液子过程。当液体加压室的布置位置高于蒸气发生室时，液体加压室中的高温高压液体在重力作用下进入蒸气发生室，蒸气发生室中的高温高压蒸气继续进入液体加压室以平衡蒸气发生室和液体加压室的压力；当液体加压室的布置位置不高于蒸气发生室时，在来自蒸气发生室的高温高压蒸气推动下，液体加压室中的高温高压液体进入蒸气发生室。当液体加压室中无液体剩余时，关闭切换阀5和切换阀7，结束回液子过程；打开切换阀8，关闭切换阀6，开始冷却子程序。直至液体加压室的压力降至满足要求，即外部提供低温低压液体结束后，液体加压室内的液体的状态要和低温低压液体刚从b口进入蒸气增压系统时的状态相同，关闭切换阀8，蒸气增压系统的一个工作周期完成。该工作周期切换阀的动作，如表格1所示。

表1.蒸气增压喷射器制冷系统(单液体加压室)一个周期内切换阀动作

注:标记“√”和“×”分别表示状态“开”和“关”。

发明内容

本发明提供一种无循环泵式蒸压增压系统的控制方法，本发明在现有的蒸气增压装置的基础实现上，仅需要调整外部提供的出气阶段的时长，即可达到优化系统性能的目的。

一种无循环泵式蒸气增压系统的控制方法，所述蒸气增压系统中至少包括有一套用于气化工作流体的蒸气发生室以及与蒸气发生室相连的液体加压室，系统运行包括出气阶段和增压阶段；所述增压阶段包括依次进行的加压，回液和冷却三个子过程；系统运行时根据蒸气发生室提供的高温高压蒸气的温度即出气温度和外部提供的低温低压液体的温度即进液温度预设初始增压比，所述初始增压比为加压子过程开始时，液体加压室中工作流体气体与工作流体液体的体积比；根据所述预设初始增压比计算并控制出气阶段的时长，使液体加压室在加压子过程开始时具有预设的初始增压比即最佳初始增压比。

初始增压比γ定义为加压子过程刚开始时，液体加压室中工作流体气体与工作流体液体的体积比。在蒸气增压系统中，在其他参数不变时，存在最佳初始增压比，以使输入的热能的利用率最高，且液体加压室在冷却子过程冷却水量最小。预设初始增压比即最佳初始增压比由出气温度、进液温度和工作流体种类决定。

具体可以根据如下公式确定初始增压比：