[发明专利]温差驱动的用于混合工质组分调节的T形组分调节系统

说明书

本发明公开了一种温差驱动的用于混合工质组分调节的T形组分调节系统，由T形管组分分离器和温差控制系统组成：T形管组分分离器具有1个混合工质入口和2个混合工质出口，在T形管组分分离器的2个混合工质出口的管段上均分别设有对工质的流量进行调节的流量调节阀；温差控制系统可以是设置在2个混合工质出口管段之间的热泵系统；或是由两个换热器和设置在两个换热器之间的温差生成部件组构成，温差生成部件组用于在两个换热器中产生、并维持恒定温差。本发明组分调节系统通过温差控制系统在T形管组分分离器两出口构建可控的温差，实现对流入T形管组分分离器的单相、多相混合工质的高效、可控组分调节。

技术领域

本发明属于热力循环中混合工质组分调节技术领域，特别涉及基于非共沸工质的高效循环中混合工质组分的高效、可控分离。

背景技术

近年来，随着能源紧缺、环境恶化等问题的日益凸显，太阳能、地热能等可再生能源得到了长足发展，其开发利用的主要技术手段包括以有机朗肯循环为代表的新型动力循环和以蒸汽压缩逆循环为代表的制冷/热泵循环。为了实现变工况下各能流的高效转换，在传统循环基础上，众多学者通过引入非共沸混合工质，经过组分分离调节减小不可逆损失，进而提高热力系统变工况下的循环性能。中国专利CN201710300817.4《基于非共沸工质的热力循环升维构建方法》提出了基于非共沸工质的新型热力循环构建方法以减小能量转换过程中的损失。在此类基于非共沸工质的新型循环中，非共沸工质的组分调节是关键热力过程。因此，如何实现非共沸工质组分的受控调节，满足全工况下热力系统的高效运行，成为热力循环中亟待解决的问题。

T形组分调节器以其结构简单、安装方便、易于维护的优点而被用作非共沸工质的组分调节器，其基于相分离的组分调节性能引起国内外学者的广泛兴趣，当在T形管组分调节器入口通入气液两相混合工质，在T形管组分调节器两出口流出的混合工质组分质量分数是不同的(如文献Su W.,Hwang Y.,Zheng N.,Deng S.,Zhao L.,Experimental studyon the constituent separation performance of binary zeotropic mixtures inhorizontal branch T-junctions[J],International Journal of Heat and MassTransfer 127,76-87)。此外，中国专利CN201620454560.9《一种用于非共沸工质组分调节的顺流式T形管组分调节器》，中国专利CN200910029249.4《一种多相流分离的复合T形管分离器及其分离方法》提出了采用复合型T型分离器提高非共沸工质组分调节性能的思路。

上述研究中，组分调节是基于非共沸工质在T形分离器中的相分离而实现，非共沸工质气液相平衡时，气相中含有较多低沸点组元，而液相中含有较多高沸点组元。因此，在T形分离器内发生的组分分离往往是不可控的，仅取决于非共沸工质的种类、入口干度等因素。此外，由于相分离而产生的组分分离效果也往往不显著。因此，由于存在的上述问题，T形组分调节器在基于非共沸工质的热力循环系统中的应用受限。

发明内容

针对上述现有的T形管组分调节技术，本发明目的旨在克服现有技术的以下不足：其一，上述现有技术对非共沸工质的组分分离的分离效率较低；其二，组分调节高度依赖入口处工况条件，无法实现非共沸工质的可控调节。本发明以现有T形管组分分离器的优点为基础，克服上述技术不足，开发一种改进的温差驱动的T形组分调节系统。