一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置及工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置及工作方法，其中的一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置包括：凝汽器、高壓水泵、高壓鍋爐、氣體放大器、汽輪機、發(fā)電機、乏汽總管路、待凝結(jié)乏汽入口、待降壓乏汽入口、冷凝水管路、渦流升溫乏汽出口、待吸入蒸汽入口、驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口、再生混合工作蒸汽出口、渦流管、渦流降溫乏汽出口、射流冷凝器、冷凝射流水泵、冷凝射流入口、低溫乏汽吸入口、冷凝射流汽水輸出。本發(fā)明和朗肯循環(huán)相比，系統(tǒng)設(shè)計上沒有大量散熱的環(huán)節(jié)，整體熱效率大幅度提高；本發(fā)明可以適度降低汽輪機機組壓力，也不影響系統(tǒng)整體效率，對安全生產(chǎn)有利；也可以用于現(xiàn)有中低壓蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)改造。
【專利說明】一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置及工作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于蒸汽動力循環(huán)領(lǐng)域，具體涉及一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置及工作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]朗肯循環(huán)(英語:Rankine Cycle)也被稱為蘭金循環(huán),是一種將熱能轉(zhuǎn)化為功的熱力學(xué)循環(huán)。郎肯循環(huán)從外界吸收熱量，將其閉環(huán)的工質(zhì)(通常使用水)加熱，實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化做功。朗肯循環(huán)理論雖然誕生于19世紀中期，但即便到了今天，郎肯循環(huán)仍產(chǎn)生世界上90%的電力，包括幾乎所有的太陽能熱能、生物質(zhì)能、煤炭與核能的電站。郎肯循環(huán)是支持蒸汽機的基本熱力學(xué)原理。
[0003]因為郎肯循環(huán)誕生的年代也有必然的歷史局限性，那個時代研究熱力學(xué)的機械條件、流體力學(xué)理論和現(xiàn)在差距很大，難免存在一些缺陷和不足。
[0004]朗肯循環(huán)實現(xiàn)工質(zhì)水的閉環(huán)循環(huán)，大幅減少水資源的消耗，但是為了實現(xiàn)閉環(huán)，除了將水蒸氣冷凝為水，然后再把幾乎不能被壓縮的液態(tài)工質(zhì)加壓，才能使之進入下一個壓力循環(huán)。對于不可壓縮流體的壓縮過程效率很高，所以整個循環(huán)中水泵的作用至關(guān)重要，但是能耗往往忽略不計。
[0005]實現(xiàn)蒸汽直接利用的常用方法是機械再壓縮，由于工作過程中需要消耗機械能，通過直觀的能量守恒定律分析，實際應(yīng)用中均沒有采用這種技術(shù)來實現(xiàn)蒸汽再循環(huán)。
[0006]當時不考慮熱回收，形成凝汽環(huán)節(jié)的大量熱量必須以低溫形態(tài)散失。另外，水的凝結(jié)熱幾乎是常見工質(zhì)中最大的，工作溫段也偏高，但是綜合考慮當時的條件，從成本、安全性、環(huán)保等綜合因素考慮，直到現(xiàn)在，也只有水是最理想的工質(zhì)。
[0007]目前傳統(tǒng)朗肯循環(huán)理論應(yīng)用中多用回熱、再熱等改進循環(huán)方式提高效率，還采用增加蒸汽溫度、壓力的臨界、超臨界工作模式來提高效率。這些方法根本的思路都是盡可能提高有效功在全部消耗熱能中的比例。
[0008]還有其它的方法主要的出發(fā)點則是設(shè)法采用消耗少量熱能、機械能的方式，直接、間接對排放的低溫廢熱進行再利用，用于工業(yè)熱水制備、生活采暖等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)余熱利用來提高有效功在全部消耗熱能中的比例。
[0009]上述兩種方法在成本、安全性、提高比例、應(yīng)用便捷可行性等方面都受到諸多限制，很難實現(xiàn)熱能利用效率的大幅度提高，特別是難以實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換效率的大幅度提高。
[0010]流體力學(xué)里面有些基本原理，具有一定的“特殊”功能，在流體流動過程中，作為流體的物質(zhì)屬性本身，也會附帶實現(xiàn)熱傳導(dǎo)交換、物質(zhì)傳輸、物質(zhì)壓縮等效果。唯一的特點，就是幾乎都是在不需要機械裝置運動的情況下，僅僅在空間變化、熱能傳遞、流動過程就能實現(xiàn)。
[0011]基于文丘里管原理的射流真空泵是一種具有抽真空、冷凝、排水等三種效能的常用機械裝置。射流真空泵是利用一定壓力的水流通過對稱均布成一定形狀和傾斜度的噴咀噴出。由于噴射水流速度很高，于是周圍形成負壓使器室內(nèi)產(chǎn)生真空，將外界氣(液)體抽吸進來，共同進入混合管，混合管內(nèi)的水(氣)流互相摩擦，混合與擠壓，通過擴壓管被排除，使器室內(nèi)形成更高的真空。
[0012]如果使用的射流是水，吸入的是低溫、低壓水蒸氣，則蒸汽與噴射水流直接接觸，進行熱交換，絕大部分的蒸汽冷凝成水與原水流混合，體積大大縮?。恍×课幢荒恼羝c不疑結(jié)的氣體亦與高速噴射水流一起從噴口噴出，流體具有動壓。查閱部分射流泵參數(shù)(如石油行業(yè)普遍使用的產(chǎn)品),射流抽取的目標介質(zhì)可以達到自身質(zhì)量的80%以上，壓力損失約10%左右。
[0013]20世紀70年代以后，世界各國都在進一步研究有關(guān)射流引流、真空理論，通過對一些細節(jié)的研究，如噴口形狀、方式、脈動等等因素的研究實踐，取得了一定的成果。比如和人類生活密切相關(guān)的無葉片風(fēng)扇，以及工業(yè)化應(yīng)用的氣體放大器。
[0014]氣體放大器原理:當高壓氣體通過氣體放大器0.05?0.1毫米的環(huán)形窄縫后，向一側(cè)噴出，通過科恩達效應(yīng)原理及氣體放大器特殊的幾何形狀，另一側(cè)最大1(Γ100倍的低壓氣體可被吸入，并與原始高壓氣體一起從氣體放大器同側(cè)吹出。近兩年來氣體放大器(空氣放大器)應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴展，常用大比例節(jié)約壓縮空氣，并且利用壓縮空氣實現(xiàn)吹塵、吸塵、物料運送等工業(yè)應(yīng)用。技術(shù)成熟穩(wěn)定。
[0015]如果被吸入的氣體是低溫、低壓蒸汽，驅(qū)動氣流是高溫、高壓過熱蒸汽，在高溫蒸汽從環(huán)形噴口噴出時，會膨脹、降溫、降壓，同時與低溫、低壓蒸汽混合，達到熱量、動量平衡，最終氣流是中溫、中壓混合蒸汽，從左側(cè)排出。
[0016]渦流管(Vortex Tube)又稱渦流制冷管、渦旋管、渦旋制冷器等，一定壓力的壓縮空氣輸入渦流管渦旋發(fā)生器后膨脹加速后旋轉(zhuǎn)，氣流以1，000，000 rpm的旋轉(zhuǎn)速度沿熱管壁進入熱管內(nèi)部，在熱管的終端，一部分壓縮空氣通過調(diào)節(jié)閥以熱空氣的方式瀉出，剩余的壓縮空氣以較低速度通過進入熱管旋轉(zhuǎn)氣流的中心返回，這股冷氣流通過發(fā)生器中心形成超低溫冷氣匯集到冷氣端排出。以某種型號市售渦流管產(chǎn)品為例，輸入氣流7Bar，25°C干燥空氣的前提下最低冷氣溫度可達_45°C，冷氣端射出冷氣流在7Bar，溫度最大降幅達-70°C，另一端射出的熱氣流極限溫度可達+130°C。冷氣、熱氣比例可以調(diào)整，從10°/Γ90%之間互相變化，所能達到的最低、最高氣溫也和氣流量有關(guān)。
[0017]渦流管是一種結(jié)構(gòu)非常簡單的能量分離裝置，它是由噴嘴、渦流室、分離孔板和冷熱兩端管組成。工作時壓縮氣體在噴嘴內(nèi)膨脹，然后以很高的速度沿切線方向進入渦流管。氣流在渦流管內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)時，經(jīng)過渦流中心的離心減壓、渦輪外圈離心增壓作用，氣體從渦流中心到外壁分離成壓力、溫度不相等的兩部分氣流，處于中心部位的氣流溫度低，而處于外層部位的氣流溫度高，調(diào)節(jié)冷熱流比例，可以得到最佳制冷效應(yīng)或制熱效應(yīng)。
[0018]如果被吸入的氣體是低溫、低壓蒸汽，經(jīng)過渦流管后，就可以在高溫輸出端輸出更熱蒸汽，低溫輸出端輸出低溫甚至低溫汽水混合物。
[0019]在蒸汽流動速度不大的時候，以下定律都適用:
波義耳定律:溫度恒定時，一定量氣體的壓力和它的體積的乘積為恒量。數(shù)學(xué)表達式為:pV =恒量(n、T 恒定)或 plVl = p2V2 (nl = η2、Τ1 = T2)。
[0020]查理-蓋呂薩克氣體定律:壓力恒定時，一定量氣體的體積(V)與其溫度(T)成正比。
[0021]根據(jù)上述兩條定律，分析朗肯循環(huán)中沒有提及蒸汽傳輸過程中的氣體氣動、熱力學(xué)問題，僅僅把蒸汽按照理想狀態(tài)去研究，存在一定的局限性。
[0022]可壓縮流體流速加快，壓力降低，必然弓I起體積膨脹，從而使密度減??；反之，在流速減慢、壓力升高的同時，空氣受壓縮，體積縮小，因此，密度必然增大。氣體體積的膨脹，還會使溫度降低。當打開自行車氣門芯放氣，高壓氣體從氣門芯噴出來時，氣門芯的溫度顯著下降，甚至使表面結(jié)霜。這并不是自行車胎里面裝著很“冷”的氣體的緣故，而是高壓空氣從噴口噴出時體積膨脹引起降溫導(dǎo)致氣體中所含有的水蒸氣冷凝所致。同樣，當空氣受壓縮時，溫度會升高。譬如，用打氣筒打氣，氣筒壁會發(fā)燙。這并非皮碗與筒壁摩擦的結(jié)果，而主要是筒內(nèi)空氣被壓縮，導(dǎo)致溫度升高。
[0023]一個對高低溫、高低壓變化非常敏感的蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)，應(yīng)該充分考慮體積、空間、流速、壓力、溫度等混合因素，充分利用這些因素之間的關(guān)系，實現(xiàn)高效率的熱動力循環(huán)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]本發(fā)明的目的是首先利用非機械動力的方式實現(xiàn)對完成做功后的乏蒸汽進行再利用壓縮，其次充分利用氣體體積、溫度、壓力甚至氣體流速、渦流離心力作用的關(guān)系，設(shè)法直接回收再利用冷凝熱，合理的分流熱能，實現(xiàn)蒸汽動力循環(huán)整體熱效率的大幅度提高。
[0025]本發(fā)明針對上述問題，提供一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置及工作方法。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置，包括:凝汽器、高壓水泵、高壓鍋爐、氣體放大器、汽輪機、發(fā)電機、乏汽總管路、待凝結(jié)乏汽入口、待降壓乏汽入口、冷凝水管路、渦流升溫乏汽出口、待吸入蒸汽入口、驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口、再生混合工作蒸汽出口、渦流管、渦流降溫乏汽出口、射流冷凝器、冷凝射流水泵、冷凝射流入口、低溫乏汽吸入口、冷凝射流汽水輸出；所述高壓水泵(2)出口連接高壓鍋爐
(3);所述高壓鍋爐(3)出口通過驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口(13)連接氣體放大器(4);所述氣體放大器(4)出口通過再生混合工作蒸汽出口(14)連接汽輪機(5);所述汽輪機(5)動力輸出連接發(fā)電機(6);所述汽輪機(5)工作蒸汽輸出端通過乏汽總管路(7)分別連接待凝結(jié)乏汽入口(8)和渦流管(15);渦流管(15)輸出的低溫蒸汽通過渦流降溫乏汽出口(16)連接待降壓乏汽入口(9);所述待凝結(jié)乏汽入口(8)和待降壓乏汽入口(9)分別連接凝汽器(1)，通過冷凝水管路(10)的輸出端連接冷凝射流水泵(18);所述冷凝射流水泵(18)輸出通過冷凝射流入口(19)連接射流冷凝器(17)，射流冷凝器(17)輸出口經(jīng)冷凝射流汽水輸出(21)連接高壓水泵(2);所述凝汽器(I)通過吸熱升溫乏汽出口(11)連接待吸入蒸汽入口(12)，通過低溫乏汽吸入口(20)連接射流冷凝器(17);所述渦流管(15)的輸出溫升后的乏汽經(jīng)待吸入蒸汽入口(12)連接氣體放大器(4)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置工作方法，包括以下步驟:
SI，所述高壓水泵將冷凝水抽到高壓鍋爐，經(jīng)過高壓鍋爐加熱、升溫、升壓后變成高溫蒸汽通過驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口輸送到氣體放大器；
S2，所述氣體放大器利用從驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口輸送來的高溫高壓蒸汽，在空氣放大器中形成射流，帶動、驅(qū)動從待吸入蒸汽入口引入的來自渦流管從渦流升溫乏汽出口輸出的相對低溫、低壓蒸汽，兩者混合后，形成中溫、中壓蒸汽，，然后通過再生混合工作蒸汽出口輸送到汽輪機；
S3，所述汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，同時汽輪機做功后排出的乏汽通過乏汽總管路分別輸送到待凝結(jié)乏汽入口和渦流管，渦流管生成的較低溫度乏汽從渦流降溫乏汽出口輸出，經(jīng)待降壓乏汽入口接入冷凝器內(nèi)部；
S4，所述待凝結(jié)乏汽和待降壓乏汽分別通過待凝結(jié)乏汽入口和待降壓乏汽入口進入到凝汽器；
S5，待進一步降壓的蒸汽乏汽在所述凝汽器流經(jīng)換熱器內(nèi)部管路時，經(jīng)過管路面積增加蒸汽膨脹和射流凝汽器抽真空作用，實現(xiàn)進一步降壓、降溫，具備冷卻吸熱能力；自待凝結(jié)乏汽入口進入凝汽器凝汽空間的待凝結(jié)蒸汽，遇到溫度更低的冷卻管網(wǎng)后放熱、凝結(jié)，生成冷凝水；
S6，進入渦流管的乏汽，在渦流管內(nèi)旋轉(zhuǎn)增溫的蒸汽自渦流升溫乏汽出口進入到待吸入蒸汽入口，然后再經(jīng)過氣體放大器，進入下一個蒸汽工作循環(huán)；
S7，所述凝汽器產(chǎn)生的冷凝水通過冷凝水管路進入冷凝射流水泵后經(jīng)冷凝射流入口壓入射流冷凝器，通過射流吸附作用，與經(jīng)低溫乏汽吸入口被吸引入的低溫乏汽、汽水混合物混合加壓后從冷凝射流汽水輸出接入高壓水泵，再通過高壓水泵進入到高壓鍋爐，進行再利用；
S8，進入下一個工作循環(huán)。
[0028]本發(fā)明的優(yōu)點:
本發(fā)明和朗肯循環(huán)相比，系統(tǒng)設(shè)計上沒有大量散熱的環(huán)節(jié)，整體熱效率大幅度提高；利用蒸汽流動的渦流管作用，將乏汽一分為二，一部分高溫乏汽、一部分低溫乏汽或汽水混合物，便于直接高效率再利用和進一步改進冷凝效果，滿足再循環(huán)的冷凝水量。
[0029]本發(fā)明中鍋爐的蒸汽發(fā)生量大幅度下降，高壓蒸汽涉及的范圍減少，高壓蒸汽涉及的過程幾乎沒有運動、需要較多維護的機械部件，關(guān)于技術(shù)難度、成本控制、安全性下降的問題得以解決；
本發(fā)明可以適度降低汽輪機機組壓力，也不影響系統(tǒng)整體效率，對安全生產(chǎn)有利；也可以用于現(xiàn)有中低壓蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)改造。
[0030]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0031]

【專利附圖】

【附圖說明】
構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。
[0032]圖1是本發(fā)明的一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置工作方法流程圖。
[0033]【專利附圖】

【附圖說明】:
I為凝汽器、2為高壓水泵、3為高壓鍋爐、4為氣體放大器、5為汽輪機、6為發(fā)電機、7為乏汽總管路、8為待凝結(jié)乏汽入口、9為待降壓乏汽入口、10為冷凝水管路、11為渦流升溫乏汽出口、12為待吸入蒸汽入口、13為驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口、14為再生混合工作蒸汽出口、15為渦流管、16為渦流降溫乏汽出口、17為射流冷凝器、18為冷凝射流水泵、19為冷凝射流入口、20為低溫乏汽吸入口、21為冷凝射流汽水輸出。
[0034]

【具體實施方式】
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035]圖1示出了本發(fā)明的一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]參考圖1，如圖1所示的一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置，包括:凝汽器(I)、高壓水泵(2)、高壓鍋爐(3)、氣體放大器(4)、汽輪機(5)、發(fā)電機(6)、乏汽總管路
(7)、待凝結(jié)乏汽入口(8)、待降壓乏汽入口(9)、冷凝水管路(10)、渦流升溫乏汽出口(11)、待吸入蒸汽入口(12)、驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口(13)、再生混合工作蒸汽出口(14)、渦流管
(15)、渦流降溫乏汽出口(16)、射流冷凝器(17)、冷凝射流水泵(18)、冷凝射流入口(19)、低溫乏汽吸入口( 20 )、冷凝射流汽水輸出(21)。所述高壓水泵(2 )出口連接高壓鍋爐(3 );所述高壓鍋爐(3)出口通過驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口(13)連接氣體放大器(4);所述氣體放大器(4)出口通過再生混合工作蒸汽出口(14)連接汽輪機(5);所述汽輪機(5)動力輸出連接發(fā)電機(6);所述汽輪機(5)工作蒸汽輸出端通過乏汽總管路(7)分別連接待凝結(jié)乏汽入口(8)和渦流管(15);渦流管(15)輸出的低溫蒸汽通過渦流降溫乏汽出口(16)連接待降壓乏汽入口(9);所述待凝結(jié)乏汽入口(8)和待降壓乏汽入口(9)分別連接凝汽器(1)，通過冷凝水管路(10)的輸出端連接冷凝射流水泵(18);所述冷凝射流水泵(18)輸出通過冷凝射流入口( 19)連接射流冷凝器(17)，射流冷凝器(17)輸出口經(jīng)冷凝射流汽水輸出(21)連接高壓水泵(2);所述凝汽器(I)通過吸熱升溫乏汽出口(11)連接待吸入蒸汽入口(12)，通過低溫乏汽吸入口(20)連接射流冷凝器(17);所述渦流管(15)的輸出溫升后的乏汽經(jīng)待吸入蒸汽入口(12)連接氣體放大器(4)。
[0037]圖2示出了本發(fā)明的一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置的工作方法。
[0038]參考圖2，如圖2所示的一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置工作方法，包括以下步驟:
SI，所述高壓水泵(2)將冷凝水抽到高壓鍋爐(3)，經(jīng)過高壓鍋爐(3)加熱、升溫、升壓后變成高溫蒸汽通過驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口(13)輸送到氣體放大器(4)；
S2，所述氣體放大器(4)利用從驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口( 13)輸送來的高溫高壓蒸汽，在空氣放大器中形成射流，帶動、驅(qū)動從待吸入蒸汽入口( 12)引入的來自渦流管(15)從渦流升溫乏汽出口輸出的相對低溫、低壓蒸汽，兩者混合后，形成中溫、中壓蒸汽，，然后通過再生混合工作蒸汽出口(14)輸送到汽輪機(5)；
S3，所述汽輪機(5 )帶動發(fā)電機(6 )發(fā)電，同時汽輪機(5 )做功后排出的乏汽通過乏汽總管路(7)分別輸送到待凝結(jié)乏汽入口(8)和渦流管(15)，渦流管(15)生成的較低溫度乏汽從渦流降溫乏汽出口(16)輸出，經(jīng)待降壓乏汽入口(9)接入冷凝器(I)內(nèi)部；
S4，所述待凝結(jié)乏汽和待降壓乏汽分別通過待凝結(jié)乏汽入口(8)和待降壓乏汽入口(9)進入到凝汽器(I);
S5，待進一步降壓的蒸汽乏汽在所述凝汽器(I)流經(jīng)換熱器內(nèi)部管路時，經(jīng)過管路面積增加蒸汽膨脹和射流凝汽器(17)抽真空作用，實現(xiàn)進一步降壓、降溫，具備冷卻吸熱能力；自待凝結(jié)乏汽入口(8)進入凝汽器凝汽空間的待凝結(jié)蒸汽，遇到溫度更低的冷卻管網(wǎng)后放熱、凝結(jié)，生成冷凝水；
S6，進入渦流管(15)的乏汽，在渦流管內(nèi)旋轉(zhuǎn)增溫的蒸汽自渦流升溫乏汽出口( 11)進入到待吸入蒸汽入口( 12)，然后再經(jīng)過氣體放大器(4)，進入下一個蒸汽工作循環(huán)；
S7，所述凝汽器(I)產(chǎn)生的冷凝水通過冷凝水管路(10)進入冷凝射流水泵后經(jīng)冷凝射流入口壓入射流冷凝器(17)，通過射流吸附作用，與經(jīng)低溫乏汽吸入口(20)被吸引入的低溫乏汽、汽水混合物混合加壓后從冷凝射流汽水輸出(21)接入高壓水泵(2)，再通過高壓水泵(2)進入到高壓鍋爐(3)，進行再利用；
S8，進入下一個工作循環(huán)。
[0039]本發(fā)明全過程沒有對第三方做功，屬于絕熱過程，能量損失少。
[0040]本發(fā)明接入空氣放大器的壓力遠超于乏汽的高溫、高壓、過熱蒸汽從環(huán)形噴口高速噴出，膨脹、擴散，同時基于流體的粘滯作用、氣體分子的混合、碰撞作用，依據(jù)科恩達效應(yīng)，帶動大量乏汽一起運動，兩種蒸汽的動量、熱量混合、交換，達到平衡。最后形成中溫、中壓混合汽流。
[0041]本發(fā)明和朗肯循環(huán)相比，系統(tǒng)設(shè)計上沒有大量散熱的環(huán)節(jié)，整體熱效率大幅度提高；利用蒸汽流動的渦流管作用，將乏汽一分為二，一部分高溫乏汽、一部分低溫乏汽或汽水混合物，便于直接高效率再利用和進一步改進冷凝效果，滿足再循環(huán)的冷凝水量。
[0042]本發(fā)明中鍋爐的蒸汽發(fā)生量大幅度下降，高壓蒸汽涉及的范圍減少，高壓蒸汽涉及的過程幾乎沒有運動、需要較多維護的機械部件，關(guān)于技術(shù)難度、成本控制、安全性下降的問題得以解決；
本發(fā)明可以適度降低汽輪機機組壓力，也不影響系統(tǒng)整體效率，對安全生產(chǎn)有利；也可以用于現(xiàn)有中低壓蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)改造。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置，其特征在于，包括:凝汽器(I)、高壓水泵(2)、高壓鍋爐(3)、氣體放大器(4)、汽輪機(5)、發(fā)電機(6)、乏汽總管路(7)、待凝結(jié)乏汽入口(8)、待降壓乏汽入口(9)、冷凝水管路(10)、渦流升溫乏汽出口(11)、待吸入蒸汽入口(12)、驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口(13)、再生混合工作蒸汽出口(14)、渦流管(15)、渦流降溫乏汽出口( 16)、射流冷凝器(17)、冷凝射流水泵(18)、冷凝射流入口( 19)、低溫乏汽吸入口( 20 )、冷凝射流汽水輸出(21)。
2.所述高壓水泵(2)出口連接高壓鍋爐(3);所述高壓鍋爐(3)出口通過驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口(13)連接氣體放大器(4);所述氣體放大器(4)出口通過再生混合工作蒸汽出口( 14)連接汽輪機(5);所述汽輪機(5)動力輸出連接發(fā)電機(6);所述汽輪機(5)工作蒸汽輸出端通過乏汽總管路(7)分別連接待凝結(jié)乏汽入口(8)和渦流管(15);渦流管(15)輸出的低溫蒸汽通過渦流降溫乏汽出口(16)連接待降壓乏汽入口(9);所述待凝結(jié)乏汽入口(8)和待降壓乏汽入口(9)分別連接凝汽器(1)，通過冷凝水管路(10)的輸出端連接冷凝射流水泵(18);所述冷凝射流水泵(18)輸出通過冷凝射流入口( 19)連接射流冷凝器(17)，射流冷凝器(17)輸出口經(jīng)冷凝射流汽水輸出(21)連接高壓水泵(2);所述凝汽器(I)通過吸熱升溫乏汽出口(11)連接待吸入蒸汽入口(12)，通過低溫乏汽吸入口(20)連接射流冷凝器(17);所述渦流管(15)的輸出溫升后的乏汽經(jīng)待吸入蒸汽入口( 12)連接氣體放大器(4)。
3.一種新型利用渦流原理的蒸汽動力循環(huán)裝置工作方法，其特征在于，包括以下步驟: SI，所述高壓水泵(2)將冷凝水抽到高壓鍋爐(3)，經(jīng)過高壓鍋爐(3)加熱、升溫、升壓后變成高溫蒸汽通過驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口(13)輸送到氣體放大器(4)； S2，所述氣體放大器(4)利用從驅(qū)動高壓高溫蒸汽入口( 13)輸送來的高溫高壓蒸汽，在空氣放大器中形成射流，帶動、驅(qū)動從待吸入蒸汽入口( 12)引入的來自渦流管(15)從渦流升溫乏汽出口輸出的相對低溫、低壓蒸汽，兩者混合后，形成中溫、中壓蒸汽，，然后通過再生混合工作蒸汽出口(14)輸送到汽輪機(5)； S3，所述汽輪機(5 )帶動發(fā)電機(6 )發(fā)電，同時汽輪機(5 )做功后排出的乏汽通過乏汽總管路(7)分別輸送到待凝結(jié)乏汽入口(8)和渦流管(15)，渦流管(15)生成的較低溫度乏汽從渦流降溫乏汽出口(16)輸出，經(jīng)待降壓乏汽入口(9)接入冷凝器(I)內(nèi)部； S4，所述待凝結(jié)乏汽和待降壓乏汽分別通過待凝結(jié)乏汽入口(8)和待降壓乏汽入口(9)進入到凝汽器(I); S5，待進一步降壓的蒸汽乏汽在所述凝汽器(I)流經(jīng)換熱器內(nèi)部管路時，經(jīng)過管路面積增加蒸汽膨脹和射流凝汽器(17)抽真空作用，實現(xiàn)進一步降壓、降溫，具備冷卻吸熱能力；自待凝結(jié)乏汽入口(8)進入凝汽器凝汽空間的待凝結(jié)蒸汽，遇到溫度更低的冷卻管網(wǎng)后放熱、凝結(jié)，生成冷凝水； S6，進入渦流管(15)的乏汽，在渦流管內(nèi)旋轉(zhuǎn)增溫的蒸汽自渦流升溫乏汽出口( 11)進入到待吸入蒸汽入口( 12)，然后再經(jīng)過氣體放大器(4)，進入下一個蒸汽工作循環(huán)； S7，所述凝汽器(I)產(chǎn)生的冷凝水通過冷凝水管路(10)進入冷凝射流水泵后經(jīng)冷凝射流入口壓入射流冷凝器(17)，通過射流吸附作用，與經(jīng)低溫乏汽吸入口(20)被吸引入的低溫乏汽、汽水混合物混合加壓后從冷凝射流汽水輸出(21)接入高壓水泵(2)，再通過高壓水泵(2)進入到高壓鍋爐(3)，進行再利用； S8，進入下一個工作循環(huán)。
【文檔編號】F01K25/00GK104196583SQ201410415453
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】茍仲武 申請人:茍仲武