36合適，但作為如本文限定的"加熱器"不合適，盡管該換熱器36構(gòu)造成將熱從含有廢熱 的流19(圖5和圖巧和膨脹的第一汽化工作流體流22傳遞至第一冷凝工作流體流24。
[0017] 可根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例使用的適合的加熱器包括如本文所述的管道 加熱器、流化床加熱器、殼管式加熱器、板式加熱器、翅片-板式加熱器和翅片-管式加熱 器。
[0018] 可根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例使用的適合的換熱器包括殼管類型的換熱器、 印刷電路換熱器、板-翅式換熱器和成形板換熱器。在本發(fā)明的一個或多個實施例中，蘭金 循環(huán)系統(tǒng)包括印刷電路類型的至少一個換熱器。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的工作流體可為適合用于蘭金循環(huán)系統(tǒng)中的任 何工作流體，例如，二氧化碳。額外的適合工作流體包括水、氮、碳氨化合物（諸如環(huán)戊曉）、 有機(jī)面素化合物，W及穩(wěn)定的無機(jī)流體（諸如SFe)。在一個實施例中，工作流體為二氧化碳， 其在蘭金循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的一個或多個位置處可處于超臨界狀態(tài)。
[0020] 盡管蘭金循環(huán)系統(tǒng)基本上為閉環(huán)，其中工作流體不同地加熱、膨脹、冷凝和加壓； 但有用的是認(rèn)為工作流體由各種工作流體流構(gòu)成，作為確定蘭金循環(huán)系統(tǒng)的總體構(gòu)造的手 段。因此，第一工作流體流進(jìn)入加熱器，在該處，其從廢熱源獲得廢熱，且從第一工作流體流 轉(zhuǎn)變成第一汽化工作流體流。
[0021] 短語"汽化工作流體"在應(yīng)用于高度揮發(fā)性工作流體（諸如在518k化下具有-56 °C的沸點的二氧化碳）時簡單地表示比其穿過加熱器或換熱器之前更熱的氣態(tài)工作流體。 然后，如本文使用的用語汽化不必包含工作流體從液態(tài)到氣態(tài)的轉(zhuǎn)變。汽化工作流體流可 處于超臨界狀態(tài)，該狀態(tài)在其穿過由本發(fā)明提供的蘭金循環(huán)系統(tǒng)的加熱器和/或換熱器時 產(chǎn)生。
[0022] 類似地，用語"冷凝的"在應(yīng)用于工作流體時不必包含處于液態(tài)的工作流體。在 工作流體（諸如二氧化碳）的情況下，冷凝的工作流體簡單地表示已經(jīng)穿過冷凝器單元的 工作流體流，該里有時稱為工作流體冷凝器。因此，用語"冷凝的工作流體"在一些實施例 中可實際上指的是處于氣態(tài)或超臨界狀態(tài)的工作流體。可根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例 使用的適合的冷凝或冷卻單元包括翅片-管式冷凝器和板-翅片冷凝器/冷卻器。在一個 或多個實施例中，本發(fā)明提供了包括單個工作流體冷凝器的蘭金循環(huán)系統(tǒng)。在一組備選實 施例中，本發(fā)明提供了包括多個工作流體冷凝器的蘭金循環(huán)系統(tǒng)。
[0023] 用語"膨脹的"在應(yīng)用于工作流體時描述了工作流體流順著其穿過膨脹器的通路 的情況。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到的那樣，包含在汽化工作流體內(nèi)的一些能量在 其穿過膨脹器時轉(zhuǎn)換成機(jī)械能?？筛鶕?jù)本發(fā)明的一個或多個實施例使用的適合的膨脹器包 括軸向和徑向類型的膨脹器。
[0024] 在一個或多個實施例中，由本發(fā)明提供的蘭金循環(huán)系統(tǒng)還包括構(gòu)造成將機(jī)械能轉(zhuǎn) 換成電能的裝置，諸如，發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)，其可使用膨脹器中產(chǎn)生的機(jī)械能來驅(qū)動。在 一個或多個備選實施例中，蘭金循環(huán)系統(tǒng)包括構(gòu)造成將膨脹器中產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電為 的多個裝置。齒輪箱可用于使膨脹裝置與發(fā)電機(jī)/交流發(fā)電機(jī)連接。另外，變壓器和逆變 器可用于調(diào)節(jié)由發(fā)電機(jī)/交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流。
[0025] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，附圖表示由本發(fā)明提供的蘭金循環(huán)系統(tǒng)的基本特征。各種流線指 出了含有廢熱的流和工作流體流穿過蘭金循環(huán)系統(tǒng)的各個構(gòu)件的流動方向。如本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員認(rèn)識到的那樣，含有廢熱的流和工作流體流適當(dāng)?shù)叵拗圃谔m金循環(huán)系統(tǒng)中。因 此，例如，指示工作流體的流動方向的各個線表示整合到蘭金循環(huán)系統(tǒng)中的管路。類似地， 指示含有廢熱的流的流動的大箭頭意圖指示在適合的管路（未示出）內(nèi)流動的流。在構(gòu)造 成使用二氧化碳作為工作流體的蘭金循環(huán)系統(tǒng)中，管路和設(shè)備可選擇成使用本領(lǐng)域中已知 的蘭金循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)件來安全地利用超臨界二氧化碳。
[0026] 參看圖1，該圖表示由本發(fā)明提供的蘭金循環(huán)系統(tǒng)10的關(guān)鍵構(gòu)件。在所示實施例 中，第一工作流體流20被引入加熱器32,在該處，其與第一含有廢熱的流16熱接觸。第一 工作流體流20從較熱的第一含有廢熱的流16獲得熱，且通過其穿過加熱器轉(zhuǎn)變成第一汽 化工作流體流21，該流21然后出現(xiàn)在第一膨脹器34。第一含有廢熱的流16類似地轉(zhuǎn)變成 較低能量的第二含有廢熱的流17。第一汽化工作流體流21中包含的能量的至少一部分在 膨脹器中轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。流出第一膨脹器的膨脹的第一汽化工作流體流22、第二含有廢熱 的流17W及膨脹的第二汽化工作流體流26的第一部分14然后單獨地（它們不會物理地 混合在一起）引入第一換熱器36,在該處，來自膨脹的第一汽化工作流體流22、工作流體流 14和第二含有廢熱的流17的余熱傳遞至蘭金循環(huán)系統(tǒng)10中的其他地方產(chǎn)生的第一冷凝工 作流體流24。膨脹的第一汽化工作流體流22、膨脹的第二汽化工作流體流26的第一部分 14W及第二含有廢熱的流17在換熱器36中分別轉(zhuǎn)變成第一熱耗盡的工作流體流52和15 W及熱耗盡的第二含有廢熱的流18。在所示實施例中，熱耗盡的工作流體流15和52在工 作流體流組合器49中組合W提供第一熱耗盡的工作流體流57。在備選實施例中，工作流體 流22和14在第一換熱器36上游或第一換熱器36內(nèi)組合，且由此直接顯現(xiàn)為第一熱耗盡 的工作流體流57。
[0027] 仍參看圖1，從第二含有廢熱的流17W及工作流體流22和14獲取熱的第一冷凝 工作流體流24在換熱器36中轉(zhuǎn)變成第二汽化工作流體流巧。在一個或多個實施例中，第 二汽化工作流體流巧的特征在于相比第一汽化工作流體流21較低的溫度。第二汽化工作 流體流巧然后出現(xiàn)在第二膨脹器35W產(chǎn)生機(jī)械能，且轉(zhuǎn)變成膨脹的第二汽化工作流體流 26。工作流體流26通過工作流體流分流器48轉(zhuǎn)變成膨脹的第二汽化工作流體流26的第 一部分14和第二部分12。第二換熱器37構(gòu)造成接收膨脹的第二汽化工作流體流26的第 二部分12,在該處，工作流體流12中含有的余熱傳遞至蘭金循環(huán)系統(tǒng)中的其他地方產(chǎn)生的 第二冷凝工作流體流28。第二冷凝工作流體流28轉(zhuǎn)變成具有高于第二冷凝工作流體流28 的烙的工作流體流29。膨脹的第二汽化工作流體流26的第二部分12在第二換熱器37中 轉(zhuǎn)變成第二熱耗盡的工作流體流56。在本發(fā)明的一個或多個實施例中，第一冷凝工作流體 流24和第二冷凝工作流體流28從蘭金循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的共同冷凝工作流體流產(chǎn)生。
[0028] 參看圖2,該圖表示由本發(fā)明提供的且如圖1中構(gòu)造的蘭金循環(huán)系統(tǒng)10,但增加了 發(fā)電機(jī)42,其構(gòu)造成利用由膨脹器34和35中的一者或兩者產(chǎn)生的機(jī)械能。
[0029] 參看圖3,該圖表示由本發(fā)明提供的且如圖1和圖2構(gòu)造的蘭金循環(huán)系統(tǒng)10,但增 加了發(fā)電機(jī)42,其經(jīng)由公共傳動軸46機(jī)械地聯(lián)接到膨脹器34和35兩者。另外，圖3中所 示的蘭金循環(huán)系統(tǒng)包括構(gòu)造成增大第二排出氣流17的溫度的管道加熱器44。因此，第二排 出氣流17在管道加熱器44中轉(zhuǎn)變成較熱的第二排出氣流19,有時其在本文中稱為熱增強(qiáng) 的第二排出氣流19。管道加熱器的存在提供了使用蘭金循環(huán)系統(tǒng)的額外的靈活性。例如， 管道加熱器允許流的溫度升高，直到其等于在加熱器的下游結(jié)合的第二流的溫度。W此方 式調(diào)節(jié)流溫度使具有不同溫度的兩個或多個流的匯合引起的能量損失盡可能小。
[0030] 參看圖4,該圖表示由本發(fā)明提供的且如圖1中構(gòu)造的蘭金循環(huán)系統(tǒng)10,且還示出 了熱耗盡的流57和56合并成合并的熱耗盡的流58,其被轉(zhuǎn)變成第一冷凝工作流體流24和 第二冷凝工作流體流28。因此，熱耗盡的流57和56在工作流體流組合器49處組合W提供 合并的工作流體流58,其通過冷凝器/冷卻器60的作用轉(zhuǎn)變成第一合并的冷凝工作流體流 61，工作流體流61通過工作流體累62加壓W提供第二合并的冷凝工作流體流64。工作流 體流64然后出現(xiàn)在工作流體流分流器48,其將流64轉(zhuǎn)換成第一冷凝工作流體流24和第二 冷凝工作流體流28。
[0031] 參看圖5,該圖表示由本發(fā)明提供的蘭金循環(huán)系統(tǒng)10。該系統(tǒng)包括與圖3和圖4 中所示的實施例一樣的構(gòu)件，但還包括第二加熱器33,其用于獲得額外的熱，該額外的熱未 由熱增強(qiáng)的第二含有廢熱的流19和第一換熱器36中的第一冷凝工作流體流24之間的熱 接觸獲得。在所示實施例中，第一工作流體流20(其為與工作流體流29相同的流，不存在 介入的主動轉(zhuǎn)變）在加熱器32中與第一排出氣流16熱接觸W產(chǎn)生第一汽化工作流體流21 和第二排出氣流17。管道加熱器44在其被引入第一換熱器36之前將第二排出氣流17轉(zhuǎn) 變成熱增強(qiáng)的第二排出氣流19。第一汽化工作流體流21在第一膨脹器34中膨脹，其通過 公共傳動軸46接合到第二膨脹器35和發(fā)電機(jī)42兩者。如圖3和圖4中所示的實施例中 那樣，含有廢熱的流、膨脹工作