[发明专利]一种闭式双螺杆膨胀机发电装置

说明书

本发明公开一种闭式双螺杆膨胀机发电装置，由换热器(1)、第一阀(2)、具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(3)、一对同步齿轮(4)、第一联轴器(5)、发电机(6)、第二阀(7)、冷凝器(8)、第三阀(9)、凸轮转子泵(10)、第二联轴器(11)、第三联轴器(12)和第四阀(13)组成；采用氨水混合物作为循环工质；采用凸轮转子泵(10)进行增压输送；采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(3)进行膨胀做功，螺杆转子具有齿间容积从入口高压端到出口低压端逐渐增大的特点；采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(3)、凸轮转子泵(10)和发电机(6)同轴串联；整个发电装置力矩均匀，结构紧凑，适用广泛，热能利用率高。

技术领域

本发明涉及一种用于热能的闭式发电装置，特别是涉及一种采用双螺杆膨胀机和凸轮泵的闭式发电装置。

背景技术

双螺杆膨胀机作为原动机，因其效率高、适用于气液两相工质和自洁能力好的优点被广泛应用于热能发电循环装置；根据工质与环境隔绝与否，循环装置分为开式循环装置和闭式循环装置；闭式循环装置是指以某种低沸点物质为循环工质，在封闭回路中进行特定热力过程的装置，设备发电效率高，不易腐蚀，使用寿命长。

中国专利，公布号CN206129323U，公开了一种用于低温余热回收系统的双螺杆膨胀机；该装置的双螺杆膨胀机的特点为：双螺杆膨胀机的螺杆转子等螺距，并且沿轴向位置各截面的端面型线不变，面积利用系数不变，齿间容积变化不够大，膨胀比小。

在闭式循环装置中，通过控制循环工质的相变提高能量的转化率；将一定比例的气液两相循环工质完全膨胀至气相，最大程度的将循环工质的热能转化为螺杆转子的机械能；但是实现上述循环需要具有大膨胀比的膨胀机，因此研究具有大膨胀比的双螺杆膨胀机并实现闭式循环具有重要的意义。

发明内容

为了提高热能利用率，本发明提出一种闭式双螺杆膨胀机发电装置；采用氨水混合物为循环介质；采用凸轮转子泵(10)对全液相氨水混合物增压输送，凸轮转子泵(10)具有无困液现象和力矩分布均匀的特点；采用换热器(1)与热源进行热交换，全液相氨水混合物变为气液两相氨水混合物；采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(3)将一定比例的气液两相氨水混合物膨胀至全气相氨水混合物，螺杆转子具有变螺距和锥形的特点，齿间容积从入口高压端到出口低压端逐渐增大；采用冷凝器(8)将全气相氨水混合物冷凝成全液相氨水混合物；采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(3)，凸轮转子泵(10)和发电机(6)同轴串联。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种闭式双螺杆膨胀机发电装置，由换热器(1)、第一阀(2)、具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(3)、一对同步齿轮(4)、第一联轴器(5)、发电机(6)、第二阀(7)、冷凝器(8)、第三阀(9)、凸轮转子泵(10)、第二联轴器(11)、第三联轴器(12)和第四阀(13)组成；循环工质初始为全液相氨水混合物，经凸轮转子泵(10)增压后，进入换热器(1)与热源进行热交换，循环工质温度升高，全液相氨水混合物变为气液两相氨水混合物，通过设定氨和水的比例改变循环工质沸点，控制气液两相氨水混合物的气液体积比在合适的范围内；吸热后的气液两相氨水混合物进入具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(3)进行膨胀做功，循环工质温度降低，变为全气相氨水混合物；膨胀后的全气相氨水混合物进入冷凝器(8)，在冷凝器(8)内循环工质被冷凝成全液相氨水混合物，再由凸轮转子泵(10)增压后，进入换热器(1)与热源进行热交换，完成一个周期的工作循环；通过第二阀(7)和第三阀(9)控制冷凝器(8)中的压力；工作过程中，具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(3)带动凸轮转子泵(10)和发电机(6)一起转动，进行发电。