中呈現(xiàn)，其將本發(fā)明（示例1)提供的蘭金循環(huán)系統(tǒng)的功率輸出 與常規(guī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)（比較示例1)W及具有類似復雜性的備選構(gòu)造的蘭金循環(huán)系統(tǒng)（比 較示例2-3)相比較。
[0047] 表1 ;示例1對比比較示例1-3
示例1如圖4中構(gòu)造；比較示例1=基本蘭金循環(huán)構(gòu)造，比較示例2如圖7中構(gòu)造，*示 例1化點相對于比較示例2 表1中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)示出了由本發(fā)明提供的蘭金循環(huán)系統(tǒng)的功率輸出關(guān)于基準的標準 蘭金循環(huán)構(gòu)造（比較示例1)和具有類似復雜性的備選構(gòu)造的蘭金循環(huán)系統(tǒng)（比較示例 2-3)的顯著改善。
[0048] 前述示例僅為說明性的，用于示出本發(fā)明的僅一些特征。所附權(quán)利要求旨在如構(gòu) 想那樣廣泛地對本發(fā)明進行權(quán)利保護，且本文呈現(xiàn)的示例說明了多種所有可能實施例中的 選擇實施例。因此，申請人的意圖在于，所附權(quán)利要求不由用于示出本發(fā)明的特征的示例的 選擇限制。如權(quán)利要求中使用的詞語"包括"和其語法上的變體邏輯上還針對和包括變化 和不同程度的短語，例如，諸如不限于"基本上構(gòu)成"或"構(gòu)成"。在必要之處，提供了范 圍，那些范圍包括其間的所有子范圍。預期該些范圍中的變型將啟發(fā)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員，且在未貢獻給公眾的情況下，那些變型在可能的情況下應(yīng)認作由所附權(quán)利要求覆蓋。還 預期科技的發(fā)展將產(chǎn)生由于語言的不準確而目前未構(gòu)思的可能的等同方案和置換方案，且 該些變型在可能的情況下應(yīng)當認作由所附權(quán)利要求覆蓋。
【主權(quán)項】
1. 一種蘭金循環(huán)系統(tǒng)，包括： (a) 加熱器，其構(gòu)造成使熱從第一含有廢熱的流傳遞至第一工作流體流以產(chǎn)生第一汽 化工作流體流和第二含有廢熱的流； (b) 第一膨脹器，其構(gòu)造成接收所述第一汽化工作流體流以由此產(chǎn)生機械能和膨脹的 第一汽化工作流體流； (c) 第一換熱器，其構(gòu)造成使熱從所述膨脹的第一汽化工作流體流、所述第二含有廢熱 的流和膨脹的第二汽化工作流體流的第一部分傳遞至第一冷凝工作流體流以由此產(chǎn)生第 二汽化工作流體流； (d) 第二膨脹器，其構(gòu)造成接收所述第二汽化工作流體流以由此產(chǎn)生機械能和膨脹的 第二汽化工作流體流；以及 (e) 第二換熱器，其構(gòu)造成使熱從所述膨脹的第二汽化工作流體流的第二部分傳遞至 第二冷凝工作流體流，以由此產(chǎn)生具有大于所述第二冷凝工作流體流的焓的工作流體流。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括發(fā)電機。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機機械地聯(lián)接至所述 第一膨脹器。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機機械地聯(lián)接至所述 第二膨脹器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括機械地聯(lián)接至 所述第一膨脹器和所述第二膨脹器的發(fā)電機。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一膨脹器和所述第二膨 脹器共用公共傳動軸。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)構(gòu)造成容納單個工作 流體。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述工作流體為二氧化碳。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)構(gòu)造成容納超臨界二 氧化碳。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括構(gòu)造成加熱所 述第二含有廢熱的流的至少一個管道加熱器。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)構(gòu)造成從共同冷凝的 工作流體流產(chǎn)生所述第一冷凝工作流體流和所述第二冷凝工作流體流。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括工作流體冷凝 典 〇13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括單個工作流體 冷凝器。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括第三換熱器。15. 一種蘭金循環(huán)系統(tǒng)，包括： (a) 加熱器，其構(gòu)造成使熱從第一含有廢熱的流傳遞至第一工作流體流以產(chǎn)生第一汽 化工作流體流和第二含有廢熱的流； (b) 第一膨脹器，其構(gòu)造成接收所述第一汽化工作流體流以由此產(chǎn)生機械能和膨脹的 第一汽化工作流體流； (C)第一換熱器，其構(gòu)造成使熱從所述膨脹的第一汽化工作流體流、所述第二含有廢熱 的流和膨脹的第二汽化工作流體流的第一部分傳遞至第一冷凝工作流體流以由此產(chǎn)生第 二汽化工作流體流、熱耗盡的含有廢熱的流和第一熱耗盡的工作流體流； (d) 第二膨脹器，其構(gòu)造成接收所述第二汽化工作流體流且由此產(chǎn)生機械能和所述膨 脹的第二汽化工作流體流； (e) 第二換熱器，其構(gòu)造成使熱從所述膨脹的第二汽化工作流體流的第二部分傳遞至 第二冷凝工作流體流以由此產(chǎn)生具有大于第二冷凝工作流體流的焓的工作流體流以及第 二熱耗盡的工作流體流； (f) 工作流體流組合器，其構(gòu)造成使所述第一熱耗盡的工作流體流與所述第二熱耗盡 的工作流體流組合，以由此產(chǎn)生合并的熱耗盡的工作流體流； (g) 冷凝器，其構(gòu)造成接收所述合并的熱耗盡的工作流體流且由此產(chǎn)生第一合并的冷 凝工作流體流； (h) 工作流體泵，其構(gòu)造成加壓所述第一合并的冷凝工作流體流且由此產(chǎn)生第二合并 的冷凝工作流體流；以及 (i) 至少一個工作流體流分流器，其構(gòu)造成將所述第二合并的冷凝工作流體流分成至 少兩個冷凝工作流體流。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述工作流體流分流器提供 所述第一冷凝工作流體流和所述第二冷凝工作流體流。17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個冷凝工作流體流中 的至少一個在引入換熱器之前進一步細分。18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括構(gòu)造成加熱 所述第二含有廢熱的流的管道加熱器。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括第三換熱器。20. -種使用蘭金循環(huán)系統(tǒng)回收熱能的方法，包括： (a) 使熱從第一含有廢熱的流傳遞至第一工作流體流以由此產(chǎn)生第一汽化工作流體流 和第二含有廢熱的流； (b) 使所述第一汽化工作流體流膨脹以由此產(chǎn)生機械能和膨脹的第一汽化工作流體 流； (c) 使熱從所述膨脹的第一汽化工作流體流、所述第二含有廢熱的流和膨脹的第二汽 化工作流體流的第一部分傳遞至第一冷凝工作流體流以由此產(chǎn)生第二汽化工作流體流、熱 耗盡的第二含有廢熱的流和第一熱耗盡的工作流體流； (d) 使所述第二汽化工作流體流膨脹以由此產(chǎn)生機械能和所述膨脹的第二汽化工作流 體流；以及 (e) 使熱從所述膨脹的第二汽化工作流體的第二部分傳遞至第二冷凝工作流體流，以 由此產(chǎn)生具有大于所述第二冷凝工作流體的焓的工作流體流以及第二熱耗盡的工作流體 流。21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟： (f) 使所述第一熱耗盡的工作流體流與所述第二熱耗盡的工作流體流組合以由此產(chǎn)生 合并的熱耗盡的工作流體流。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟： (g) 使所述合并的熱耗盡的工作流體流冷凝以由此產(chǎn)生第一合并的冷凝工作流體流。23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟： (h) 加壓所述第一合并的冷凝工作流體流以由此產(chǎn)生第二合并的冷凝工作流體流。24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟： (i) 分開所述第二合并的冷凝工作流體流以由此產(chǎn)生至少兩個冷凝工作流體流。25. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述工作流體在至少一個方法步驟的 至少一部分期間為超臨界狀態(tài)的二氧化碳。
【專利摘要】提供了一種構(gòu)造成將廢熱轉(zhuǎn)換成機械能和/或電能的新穎蘭金循環(huán)系統(tǒng)。一方面，由本發(fā)明提供的系統(tǒng)包括：常規(guī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)件的新穎構(gòu)造；管路、管道、加熱器、膨脹器、換熱器、冷凝器和泵，以提供從廢熱源更有效的能量回收。一方面，蘭金循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造成使得初始的含有廢熱的流(16)用于使第一工作流體流汽化，且所得的熱耗盡的含有廢熱的流(17)和膨脹的第二汽化工作流體流的第一部分(14)用于增加在第二汽化工作流體流(25)的產(chǎn)生中由膨脹的第一汽化工作流體流(22)提供的熱。該蘭金循環(huán)系統(tǒng)適于使用超臨界二氧化碳作為工作流體。
【IPC分類】F28D1/04, F01K25/10, F01K23/04, F01K23/02, F01K23/08
【公開號】CN105247174
【申請?zhí)枴緾N201480031197
【發(fā)明人】P.S.哈克, M.A.勒哈, C.福格爾
【申請人】通用電氣公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2014年5月9日
【公告號】CA2912982A1, EP3004574A2, US20140352305, WO2014193629A2, WO2014193629A3