[发明专利]在热力发动机的冷侧存储多余热量

说明书

闭合循环发电系统比如可逆闭合布雷顿循环系统中的额外热量可以在卸载和装载循环之间耗散。可以在卸载循环上添加额外的冷却热交换器，并将其设置在冷侧热交换器和压缩机入口之间。另外或可替代地，可以允许穿过冷侧热交换器的冷热存储介质在卸载循环期间加热到比输入到装载循环所需的温度更高的温度，然后多余的热量耗散到大气中。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月28日提交的美国专利申请号15/392,657的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

背景技术

在热力发动机或热泵中，热交换器可以被采用来在热存储材料与用于涡轮机械使用的工作流体之间转移热。热力发动机可以是可逆的，例如，它也可以是热泵，并且工作流体和热交换器可以被用于转移热或冷到多个热存储器。给定系统内的热能可以以各种形式存储且存储在各种容器中，包括压力容器和/或绝缘容器。

发明内容

一种闭合循环系统比如布雷顿循环系统可至少包括通过闭合循环流体路径循环的工作流体，该闭合循环流体路径包括至少两个热交换器、涡轮机和压缩机。在一些系统中，还可包括一个或多个回热式热交换器。至少两个温度储存器可以保持热流体，其可被泵送通过热交换器，从工作流体提供和/或提取热能。电动机/发电机可用于从系统中的热能获得功，优选地通过从涡轮机接收的机械能产生电力。

在一些情况下，系统中的低效率可能使得必须从系统移除多余热量以关闭热动力循环。卸载循环中的多余热量可以在移除之前存储在热力发动机的冷侧。

示例性系统可以包括：压缩机；回热器；热侧热交换器；涡轮机；冷侧热交换器；冷却热交换器；以及工作流体，其在闭合循环路径中依次流通通过压缩机、回热器、热侧热交换器、涡轮机、回热器、冷却热交换器和冷侧热交换器，其中冷却热交换器配置成从工作流体中移除热量。

其他示例性系统可以包括：压缩机；回热器；热侧热交换器；涡轮机；冷侧热交换器；工作流体，其在闭合循环路径中依次通过压缩机、回热器、热侧热交换器、涡轮机、回热器和冷侧热交换器循环；冷侧热存储(“CTS”)介质；第一CTS罐；中间CTS罐；CTS热交换器，其中CTS热交换器配置成从CTS介质中移除热量；第二CTS罐；第一流动路径，其配置成使CTS介质从第一CTS罐流过冷侧热交换器，并且流到中间CTS罐；以及第二流动路径，其配置成使CTS介质从中间CTS罐流过CTS热交换器，并且流到第二CTS罐。

示例性方法可以包括：在以发电模式操作的闭合循环系统中，使工作流体通过闭合循环流体路径循环，其依次包括压缩机、回热器、热侧热交换器、涡轮机、回热器和冷侧热交换器；以第一可变流量将冷侧热存储(“CTS”)介质从第一CTS罐流过冷侧热交换器并与工作流体热接触，并且流到中间CTS罐；以及将来自中间CTS罐的CTS介质流过CTS热交换器，并且流到第二CTS罐，其中CTS热交换器配置成从CTS介质中移除热量。

附图说明

图1示意性图示泵送热电存储系统的操作。

图2是在装载(charge)/热泵模式中的泵送热系统的工作流体和热存储介质的流动图。

图3是在卸载(discharge)/热力发动机模式中的泵送热系统的工作流体和热存储介质的流动图。

图4是在工作流体经历图2中的装载循环时工作流体的示意性压力和温度图。

图5是在工作流体经历图3中的卸载循环时工作流体的示意性压力和温度图。

图6是图2-3中的泵送热系统中的闭式工作流体系统的示意透视图。

图7是图2-3中的泵送热系统的示意透视图，该热泵送系统具有热侧和冷侧存储罐和闭式循环工作流体系统。

图8示出用于具有ηc＝0.9和ηt＝0.95的水/熔融盐系统的热存储装载循环。虚线对应于ηc＝ηt＝1。