一種基于渦旋式膨脹機(jī)的低品位能量回收的綜合試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實(shí)用新型涉及一種低品位能量回收的綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，特別是基于渦旋式膨脹機(jī)的低品位能量回收的綜合試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及能耗的增加，能源與環(huán)境問(wèn)題目前已經(jīng)成為全世界所共同關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。我國(guó)是一個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家，環(huán)境保護(hù)形勢(shì)嚴(yán)峻，能源利用率低，而低品位熱能作為生活中隨處可見(jiàn)的能量，開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、低溫?zé)崮艿鹊推肺荒茉醋兊萌找嬷匾?。如果能將這部分能量加以回收利用，就可以提高能源的利益和利用率，緩解能源短缺危機(jī)，因此開(kāi)展低品位能量回收利用系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0005]在高?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)大多是基于螺桿式膨脹機(jī)的能量回收系統(tǒng)，體積大且回收效率不高，急需要研究更高效率的試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行能量回收，提高回收效率。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于渦旋式膨脹機(jī)的低品位能量回收利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。氣體經(jīng)壓縮加熱后進(jìn)入渦旋式膨脹機(jī)，膨脹機(jī)推動(dòng)其做功產(chǎn)生機(jī)械能，后輸出軸與電機(jī)相連將能量轉(zhuǎn)換為電能。通過(guò)調(diào)節(jié)溫度、壓力以及進(jìn)氣流量得出與提高能源的利用效率有關(guān)的影響因素，最終達(dá)到提高能量轉(zhuǎn)化效率的目的，實(shí)現(xiàn)降低化石燃料消耗、節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境。
[0008]—種基于渦旋式膨脹機(jī)低品位能量回收的綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，包括儲(chǔ)氣罐、出風(fēng)口手動(dòng)閥門(mén)、風(fēng)道加熱器、減壓閥、壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、空壓機(jī)、渦旋膨脹機(jī)、扭矩傳感器、發(fā)電機(jī)。所述儲(chǔ)氣罐為高壓儲(chǔ)罐，用于存儲(chǔ)壓縮空氣以及為系統(tǒng)提供高壓氣體;所述出風(fēng)口手動(dòng)閥門(mén)為本試驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)啟裝置，并可用于控制氣體的流量，所述減壓閥可用于控制進(jìn)入渦旋式膨脹機(jī)氣體的壓力，以確保渦旋式膨脹機(jī)進(jìn)氣壓力的穩(wěn)定，從而確保發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定，所述渦旋式膨脹機(jī)包括靜渦盤(pán)與動(dòng)渦盤(pán)，通過(guò)氣體驅(qū)動(dòng)動(dòng)渦盤(pán)做功，實(shí)現(xiàn)壓縮勢(shì)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)變;所述發(fā)電機(jī)為高速發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換。
[0009]本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果:
[0010]1、利用渦旋式膨脹機(jī)作為能量轉(zhuǎn)化裝置，將空氣壓縮能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，具有效率高、振動(dòng)小、噪音低、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0011]2、該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有布局合理、對(duì)環(huán)境友好、綠色無(wú)污染、可調(diào)性好、操作安全方便等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
[0012]【附圖說(shuō)明】:
[0013]圖1是試驗(yàn)系統(tǒng)平面布置圖
[0014]圖2是試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)正視圖
[0015]圖3是試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)左視圖
[0016]圖中丨.儲(chǔ)氣罐，2.出風(fēng)口手動(dòng)閥門(mén)，3.風(fēng)道加熱器，4.減壓閥，5.壓力傳感器I，6.溫度傳感器，7.壓力傳感器2，8.溫度傳感器2，9.空壓機(jī)，10.流量傳感器，11.渦旋膨脹機(jī)，12.扭矩傳感器，13.發(fā)電機(jī)。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
[0018]工質(zhì)加熱部分主要由空壓機(jī)9、儲(chǔ)氣罐1、出風(fēng)口手動(dòng)閥門(mén)2、風(fēng)道加熱器3組成，儲(chǔ)氣罐為高壓儲(chǔ)罐，用于存儲(chǔ)壓縮空氣，以及為系統(tǒng)提供高壓氣體。加熱器為防爆空氣加熱器，使氣體加熱均勻，提高熱交換效率并能調(diào)節(jié)和控制進(jìn)入系統(tǒng)的氣體溫度。
[0019]工質(zhì)做功部分主要由渦旋膨脹機(jī)11、扭矩傳感器12和發(fā)電機(jī)13等組成，渦旋膨脹機(jī)包括靜渦盤(pán)與動(dòng)渦盤(pán)，通過(guò)氣體驅(qū)動(dòng)動(dòng)渦盤(pán)做功，實(shí)現(xiàn)壓縮勢(shì)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)變。發(fā)電機(jī)為高速發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換。
[0020]管路及其他傳感器主要包括管路、減壓閥4、壓力傳感器5，7、溫度傳感器6，8及流量傳感器I O。
[0021 ]空氣經(jīng)空壓機(jī)9壓縮后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐I，出風(fēng)口手動(dòng)閥門(mén)2開(kāi)啟后儲(chǔ)氣罐I中的氣體進(jìn)入加熱器3，經(jīng)加熱處理溫度升高;經(jīng)過(guò)減壓閥4，通過(guò)減壓閥4調(diào)節(jié)渦旋膨脹機(jī)的進(jìn)氣壓力及流量，以保證氣體流量和壓力的穩(wěn)定;接著壓力傳感器5、溫度傳感器6、流量傳感器10分別測(cè)量渦旋膨脹機(jī)的進(jìn)氣口氣體的壓力、溫度、流量變化;最后高溫壓縮空氣進(jìn)入渦旋膨脹機(jī)11，驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)11的動(dòng)渦盤(pán)繞靜渦盤(pán)做圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓縮氣體能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，膨脹機(jī)的動(dòng)渦盤(pán)轉(zhuǎn)軸通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)13輸入軸相連，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)13輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換。渦旋膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)之間裝有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器12，測(cè)量并輸出膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。同時(shí)渦旋膨脹機(jī)出氣口連接壓力傳感器7和溫度傳感器8測(cè)量出氣口氣體壓力及溫度變化;最后結(jié)合理論分析得出渦旋壓縮機(jī)的回收效率。實(shí)驗(yàn)中控制加熱器溫度3，調(diào)節(jié)減壓閥4的進(jìn)氣壓力，改變渦旋膨脹機(jī)的進(jìn)氣口參數(shù)能得到不同的回收效率，從而達(dá)到測(cè)試渦旋膨脹機(jī)實(shí)驗(yàn)性能的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于渦旋式膨脹機(jī)的低品位能量回收的綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是:包括儲(chǔ)氣罐、出風(fēng)口手動(dòng)閥門(mén)、風(fēng)道加熱器、減壓閥、壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、空壓機(jī)、渦旋膨脹機(jī)、扭矩傳感器、發(fā)電機(jī);所述的空壓機(jī)的出口與儲(chǔ)氣罐的入口相連，所述的儲(chǔ)氣罐的出口與加熱器的入口相連，儲(chǔ)氣罐與加熱器之間設(shè)有用于控制進(jìn)氣流量的出風(fēng)口手動(dòng)閥門(mén)；加熱器的出氣口與渦旋式膨脹機(jī)的進(jìn)氣口相連，所述的加熱器與渦旋式膨脹機(jī)之間設(shè)有控制進(jìn)氣壓力的減壓閥、測(cè)量參數(shù)變化的壓力傳感器、溫度傳感器和流量傳感器;所述的渦旋膨脹機(jī)的輸出軸與發(fā)電機(jī)相連，同時(shí)中間設(shè)有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器;所述的渦旋膨脹機(jī)的出氣口端與壓力傳感器、溫度傳感器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于渦旋式膨脹機(jī)的低品位能量回收的綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:此能量回收實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以渦旋式膨脹機(jī)作為能量轉(zhuǎn)化裝置，渦旋式膨脹機(jī)包括靜渦盤(pán)與動(dòng)渦盤(pán)，通過(guò)氣體驅(qū)動(dòng)動(dòng)渦盤(pán)做功，實(shí)現(xiàn)壓縮勢(shì)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)變。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于渦旋式膨脹機(jī)的低品位能量回收的綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:發(fā)電機(jī)為高速發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于渦旋式膨脹機(jī)的低品位能量回收的綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:加熱器為防爆空氣加熱器，氣體加熱均勻，提高熱交換效率并能調(diào)節(jié)和控制進(jìn)入系統(tǒng)的氣體溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于渦旋式膨脹機(jī)的低品位能量回收的綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:加熱器與渦旋式膨脹機(jī)之間設(shè)有壓力保護(hù)裝置，以確保渦旋式膨脹機(jī)進(jìn)氣壓力的穩(wěn)定，從而確保發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于渦旋式膨脹機(jī)低品位能源回收系統(tǒng)研究的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括高壓儲(chǔ)氣罐、出風(fēng)口手動(dòng)閥門(mén)、風(fēng)道加熱器、減壓閥、壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、空壓機(jī)、渦旋膨脹機(jī)、扭矩傳感器、發(fā)電機(jī)等。所述儲(chǔ)氣罐為高壓儲(chǔ)罐，用于存儲(chǔ)壓縮空氣以及為系統(tǒng)提供高壓氣體；所述出風(fēng)口手動(dòng)閥門(mén)為本試驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)啟裝置，并可用于控制氣體的流量，所述減壓閥可用于控制進(jìn)入渦旋式膨脹機(jī)氣體的壓力，以確保渦旋式膨脹機(jī)進(jìn)氣壓力的穩(wěn)定，從而確保發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定，所述渦旋式膨脹機(jī)包括靜渦盤(pán)與動(dòng)渦盤(pán)，通過(guò)氣體驅(qū)動(dòng)動(dòng)渦盤(pán)做功，實(shí)現(xiàn)壓縮勢(shì)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)變；所述發(fā)電機(jī)為高速發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以渦旋式膨脹機(jī)作為能量轉(zhuǎn)化裝置具有效率高、振動(dòng)小、噪音低、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，且整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)布局合理、可調(diào)性好、操作安全方便、綠色無(wú)污染，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類(lèi)】G01M99/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205317493
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520981377
【發(fā)明人】唐小慶, 王吉岱, 馬蘭, 張彥囡, 陸昆鵬, 任金朝
【申請(qǐng)人】山東科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日