用于有机兰金循环系统的直接蒸发器系统和方法

摘要

系统和方法包括在功率生成系统中利用有机兰金循环(ORC)流体的换热器。利用有机兰金循环(ORC)用于功率生成的系统包括：换热器，其被构造成完全安装在导管内，该换热器被构造成包括：单一入口，其从导管的外侧横穿至导管的内侧；单一出口，其从导管的内侧横穿至导管的外侧；以及管路，其将单一入口连接至单一出口，该管路完全提供在导管内。

权利要求

1.一种利用有机兰金循环(ORC)用于功率生成的系统，所述系统包括：换热器，其被构造成完全安装在导管内，所述换热器被构造成包括：单一入口，其从所述导管的外侧横穿至所述导管的内侧；

单一出口，其从所述导管的所述内侧横穿至所述导管的所述外侧；以及管路，其在所述单一入口与所述单一出口之间，所述管路完全提供在所述导管内，其中，所述换热器被构造成在所述单一入口处以高于或等于ORC流体的临界压力的压力接收作为加压液体的所述ORC流体，以将所述ORC流体在不离开所述导管的情况下加热至高于所述ORC流体的临界温度的温度，并且使所述ORC流体作为超临界流体通过所述单一出口离开，以及所述超临界流体由高于所述临界温度的温度和高于所述临界压力的压力限定。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于所述ORC流体的所述临界压力和临界温度限定点，在该点处所述ORC流体变成超临界。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述ORC流体从包括戊烷、丙烷、环己烷、丁烷、氟代烃、酮、芳香族或它们的组合的组选择。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热器是板式换热器或板肋片式换热器中的一种。

5.一种利用有机兰金循环(ORC)用于功率生成的系统，所述系统包括：换热器，其被构造成安装在导管内，所述换热器被构造成包括：入口，其从所述导管的外侧横穿至所述导管的内侧，并被构造成接收ORC流体；

出口，其从所述导管的所述内侧横穿至所述导管的所述外侧，并被构造成使所述ORC流体离开；以及管路，其将所述入口连接至所述出口，并被构造成在所述ORC流体不离开所述导管的情况下加热所述ORC流体，其中，所述换热器被构造成在所述ORC流体的近临界区域中操作，以及所述ORC流体的所述近临界区域由联接用于所述ORC流体的三相点与临界点的曲线的上半部描述，并且所述曲线由限定用于所述ORC流体的沸点的压力值和温度值限定。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述换热器还包括：预热器段，其连接至所述入口并且朝所述导管的较冷端定位；

蒸发器段，其连接至所述预热器段并且朝所述导管的较暖端定位，所述蒸发器段被构造成蒸发加压液体；以及过热器段，其连接至所述蒸发器段并连接至所述出口，所述过热器段定位在所述预热器段与所述蒸发器段之间，并且所述过热器段被构造成过热来自所述蒸发器段的蒸汽。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述ORC流体的所述近临界区域由联接用于所述ORC流体的所述三相点与所述临界点的所述曲线的上百分之二十描述。

8.一种利用有机兰金循环(ORC)流体在功率生成系统中进行换热的方法，所述方法包括：在换热器处从源接收热，其中，所述换热器被构造成完全安装在导管内，并且所述换热器具有单一入口、管路和单一出口；

在从所述导管的外侧横穿至所述导管的内侧的所述单一入口处以高于或等于所述ORC流体的临界压力的压力接收作为加压液体的所述ORC流体；

在从所述导管的所述内侧横穿至所述导管的所述外侧的所述单一出口处使处于超临界相的所述ORC流体离开；以及在加热所述ORC流体以从所述加压液体变成所述超临界流体的同时，使所述ORC流体在不离开所述导管的情况下行进通过在所述单一入口与所述单一出口之间的所述管路，所述管路完全提供在所述导管内；

其中，所述换热器被构造成将所述ORC流体加热至高于所述ORC流体的临界温度的温度，并使所述ORC流体作为超临界流体通过所述单一出口离开；以及所述超临界流体由高于所述临界温度的温度和高于所述临界压力的压力限定。

9.一种用于加热在换热器中的有机兰金循环(ORC)流体的方法，所述方法包括：在换热器处从源接收热，其中，所述换热器被构造成安装在导管内，并具有单一入口、管路和单一出口；

在从所述导管的外侧横穿至所述导管的内侧的所述单一入口处接收作为加压液体的所述ORC流体；

在从所述导管的所述内侧横穿至所述导管的所述外侧的所述单一出口处使处于近临界区域中的所述ORC流体离开；以及在加热所述ORC流体以从所述加压液体变至所述近临界区域的同时，使所述ORC流体在不离开所述导管的情况下行进通过在所述单一入口与所述单一出口之间的所述管路，所述管路提供在所述导管内；

其中，所述ORC流体的所述近临界区域由联接用于所述ORC流体的三相点与临界点的曲线的上半部描述；以及所述曲线由限定用于所述ORC流体的沸点的压力值和温度值来限定。

说明书

用于有机兰金循环系统的直接蒸发器系统和方法

技术领域

[0001] 本文中公开的主题的实施例大体上涉及功率生成系统，并且更尤其地涉及有机兰金(Rankine)循环(ORC)系统。

背景技术

[0002] 兰金循环利用封闭循环中的工作流体，以通过产生通过涡轮膨胀以产生功率的热气体流而从热源或者热储蓄器收集热。膨胀的流在冷凝器中通过将热传递至冷储蓄器而被冷凝，并被再次泵送至加热压力，以完成循环。诸如燃气涡轮或往复式发动机(一次系统)的功率生成系统产生热排气，其或者用于随后的功率产生过程(通过二次系统)或者作为废热散失于环境中。例如，大型发动机的排气可在用于额外功率的产生的废热回收系统中回收，从而改善总系统效率。普通的废热功率生成系统是如图1所示的兰金循环。

[0003] 功率生成系统100包括也称为锅炉的换热器2、涡轮4、冷凝器6和泵8。穿过该闭环系统，从换热器2开始，例如热烟道气的外部热源10加热换热器2。这使所接收的加压液体介质12变成流向涡轮4的加压蒸汽14。涡轮4接收加压的蒸汽流14，并且当加压蒸汽膨胀时可生成功率16。被涡轮4释放的膨胀的较低压力蒸汽流18进入冷凝器6，所述冷凝器6将膨胀的较低压力蒸汽流18冷凝成较低压力的液体流20。较低压力的液体流20然后进入泵8，所述泵8生成较高压力的液体流22，并保持闭环系统流动。较高压力的液体流12然后被泵送至换热器2，以使该过程继续。

[0004] 可用于兰金循环的一种工作流体是有机工作流体。这种有机工作流体称为有机兰金循环(ORC)流体。ORC系统已被布置成用于发动机以及用于小型和中型燃气涡轮的改型，以捕获来自热烟道气流的废热。该废热可用于二次功率生成系统，以除仅由产生热烟道气的发动机输送的功率外生成达到额外20％的功率。

[0005] 现在关于图2描述常用于在亚临界条件下加热流体的常规锅炉2。初始地，加压ORC液体204进入换热器202在预热段206中，预热段206典型地朝在排气导管216内的气体流218的较冷端定位。从预热段206起，ORC流体移入用于蒸发的蒸发器段208。由于在瞬态操作期间，不是所有的ORC流体可被蒸发，所以ORC流体从蒸发器段208离开，并进入将没有蒸发的任何液体分离出的分离鼓210。导管216的多个冲孔(在该示例中是四个)由“X”220示出。蒸汽然后重新进入导管216，以进入换热器202的过热段212用于过热。蒸汽然后在去ORC循环的膨胀阶段途中作为过热的ORC蒸汽214离开。图2示出了简化的ORC加热系统。然而，ORC系统包括在蒸发器段208与过热段212之间的、传统地安置在导管216外的其它元件，所述其它元件未示出。

[0006] ORC系统常在工作流体的临界压力以下操作。当流体在压力对温度图上沿着连接三相点(在该处流体可作为液体、蒸汽和固体共存的点)与临界点的曲线上在其临界点以下、但在其三相点以上时，流体可以是气体、液体或者在两者之间进行相变、例如蒸发。在临界点以上、即其中温度和压力均在临界点以上的温度和压力组合处，流体被认为是超临界流体。在图3中示出并且现在描述了这些区域的图示。可利用压力(P)对温度(T)图300描述包括ORC流体的一些介质，以图示介质在各种压力和温度下的某些特性。点A代表三相点。点B代表临界点，对于所述临界点，压力和温度均处于它们相应的Pc和Tc值处，并且超出该点，在液相与气相之间没有明显的区别，即不存在相变。联接A与B的曲线302代表具有其中介质可沸腾的各种温度和压力组合的那些点，其中气相是在曲线302以下的区域304，并且液相是在曲线302以上的区域306。

[0007] 亚临界区域由在曲线302上的，沿曲线302的下50％的那些点限定。ORC系统通常利用各种类型的换热器设计在亚临界区域中操作。一种这样的换热器是通常被认为是紧凑换热器的板肋片式系统。然而，由于在沸腾期间生成的相对低压的蒸汽在换热器内形成通过窄通道的不切实际的大的压降，所以紧凑换热器通常不用于在ORC系统中加热近临界或超临界区域中的工作流体。为此，板肋片式系统用于亚临界区域。在超临界区域中操作ORC系统可在功率生成系统中生成效率改善。然而，用于这样的区域的交换器建造昂贵。

[0008] 因此，期望用于为在功率生成系统中利用ORC系统而降低成本和改善效率的系统和方法。

发明内容

[0009] 根据示例性实施例，一种利用有机兰金循环(ORC)用于功率生成的系统包括：换热器，其被构造成完全安装在导管内，换热器被构造成包括：单一入口，其从排气导管的外侧横穿至导管的内侧；单一出口，其从导管的内侧横穿至导管的外侧；以及管路，其在单一入口与单一出口之间，管路完全提供在导管内。换热器被构造成在单一入口处以高于或等于ORC流体的临界压力的压力接收作为加压液体的ORC流体，以将ORC流体加热至高于ORC流体的临界温度的温度，并且使ORC流体作为超临界流体通过单一出口离开。超临界流体被限定为具有高于临界温度的温度和高于临界压力的压力。

[0010] 根据另一示例性实施例，一种利用有机兰金循环(ORC)用于功率生成的系统包括：换热器，其被构造成安装在导管内。换热器被构造成包括：入口，其从导管的外侧横穿至导管的内侧，并被构造成接收ORC流体；出口，其从导管的内侧横穿至导管的外侧，并被构造成排出ORC流体；和管路，其连接入口和出口，并被构造成加热ORC流体。换热器被构造成在ORC流体的近临界区域中操作。ORC流体的近临界区域由联接用于ORC流体的三相点与临界点的曲线的上半部描述，并且曲线由限定用于ORC流体的沸点的压力值和温度值限定。

[0011] 根据另一示例性实施例，一种利用有机兰金循环(ORC)流体用于在功率生成系统中进行换热的方法包括：在换热器处从源接收热，其中换热器被构造成完全安装在导管内，并且换热器具有单一入口、管路和单一出口；在从导管的外侧横穿至导管的内侧的单一入口处以高于或等于ORC流体的临界压力的压力接收作为加压液体的ORC流体；在从导管的内侧横穿至导管的外侧的单一出口处使处于超临界相的ORC流体离开；以及使ORC流体行进通过在单一入口与单一出口之间的管路。管路完全提供在导管内。ORC流体被加热，以从加压液体变成超临界流体。换热器被构造成将ORC流体加热至高于ORC流体的临界温度的温度，并使ORC流体作为超临界流体通过单一出口离开。超临界流体由高于临界温度的温度和高于临界压力的压力限定。

[0012] 根据另一示例性实施例，一种用于加热在换热器中的有机兰金循环(ORC)流体的方法包括：在换热器处从源接收热，其中换热器被构造成安装在导管内，并具有入口、管路和出口；在从导管的外侧横穿至导管的内侧的入口处接收作为加压液体的ORC流体；在从导管的内侧横穿至导管的外侧的单一出口处使处于近临界区域中的ORC流体离开；以及使ORC流体行进通过入口与出口之间的管路，该管路提供在导管内。ORC流体被加热，以从加压液体变至近临界区域。ORC流体的近临界区域由联接用于ORC流体的三相点与临界点的曲线的上半部描述，并且曲线由限定用于ORC流体的沸点的压力值和温度值限定。

附图说明

[0013] 附图图示了示例性实施例，其中：

[0014] 图1描绘了常规兰金循环；

[0015] 图2图示了利用布置在排气导管内的有机流体的换热器；

[0016] 图3示出了一般相变图；

[0017] 图4图示了根据示例性实施例的直流式换热器；

[0018] 图5示出了根据示例性实施例的用于亚临界和近临界操作的直流式换热器；

[0019] 图6示出了根据其它示例性实施例的用于亚临界和近临界操作的直流式换热器；

[0020] 图7图示了根据示例性实施例的用于近临界操作的ORC循环；

[0021] 图8示出了根据示例性实施例的立管式换热器；

[0022] 图9示出了根据示例性实施例的用于近临界或超临界操作的板肋片式换热器；

[0023] 图10是图示了根据示例性实施例的用于在超临界区域中操作换热器的步骤的流程图；以及

[0024] 图11是图示了根据示例性实施例的用于在近临界区域中操作换热器的步骤的流程图。

具体实施方式

[0025] 示例性实施例的以下详细说明参考附图。不同附图中的相同附图标记标识相同或相似的元件。另外，附图不一定按比例绘制。此外，以下的详细说明不限制本发明。而是，本发明的范围由所附权利要求限定。为简单起见，以下说明参考被安置在烟道气行进在其中的导管中的换热器。然而，热源可以是不同的，例如地热水，并且换热器可不安置在导管中。

[0026] 整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的参考是指关于实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在整个说明书的各种位置处的出现不一定指的是相同的实施例。而是，特定的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式结合。

[0027] 如在背景技术中所描述地，并如图1所示，兰金循环可用于二次功率生成系统，以重新利用来自一次功率生成系统的热排气的一些废能。一次系统产生大部分的能量，同时还浪费能量。二次系统可用于捕获来自一次系统的废能的一部分。ORC系统取决于功率生成系统的系统温度及其它细节可用于这些功率生成系统。根据示例性实施例，ORC系统可用于小到中型的燃气涡轮功率生成系统，以捕获来自热烟道气的额外热/能量。ORC流体的示例包括但不限于戊烷、丙烷、环己烷、环戊烷、丁烷、诸如R-245fa的氟代烃、诸如丙酮的酮或诸如甲苯或噻吩的芳香族。

[0028] 根据示例性实施例，如图4所图示地，直流式直接换热器可用于减小尺寸、成本和改善效率。根据示例性实施例，换热器402可具有横穿排气导管406的单一入口404和横穿排气导管406的单一出口408，并且没有换热器402的其它部分横穿排气导管406的壁。这与图1所示的传统换热器形成对比，其中换热器的不同部分通过排气导管的壁与安置在排气导管外的其它元件连通。热排气410可首先靠近工作流体出口408接触换热器402，并且冷(或者相对较冷)的排气412可靠近工作流体入口404离开换热器402。该示例性换热器可与处于各种压力和温度范围内的各种工作流体一起利用。另外，尽管在图1中将热排气410示出为热源，但本文中所描述的示例性实施例中可利用诸如其它热气体和热液体的其它热源，例如地热卤水。

[0029] 另外，根据示例性实施例，例如排气或诸如地热卤水流的液体的热源流体可以以相对于换热器402的配管(piping)内的ORC工作流体的流动的逆流路径操作。此外，根据示例性实施例，利用该直流式换热器，在不将ORC流体从导管406取出的情况下使ORC流体达到气态(或超临界流体状态)，这与图1所示的常规系统形成对比。为此，该示例性实施例的新颖的换热器称作直流式换热器。对于这样的产生处于超临界流体状态的ORC流体的直流式换热器，基于行进通过该换热器的特定ORC流体的质量流量和性质以及在换热器中利用的热源介质的质量流量和温度来计算换热器的尺寸。

[0030] 根据示例性实施例，换热器402可在超临界区域中操作。在该示例性情况下，ORC流体414处于或者高于对于所利用的类型的ORC流体的临界压力(Pc)作为液体或者作为似液体进入换热器。可期望工作ORC流体的压力在进入换热器402时高于ORC流体的临界压力，以补偿可例如由于流动障碍物而出现的压力的相对小的降低。ORC流体在其行进通过换热器402中的配管时被加热。在离开换热器402之前，ORC流体达到高于ORC流体临界温度(Tc)的温度。因此，离开的ORC流体416在该示例性情况下为超临界ORC流体。取决于所利用的ORC流体，临界温度可为近似240℃，并且临界压力可为近似45巴。

[0031] 根据示例性实施例，各种其它的换热器类型可用作图4中所示的直流式换热器。例如，示例性换热器设计可包括，对于超临界ORC应用，但不限于板式、板肋片式、壳管式换热器、紧凑肋片管式换热器和连续的板肋片管式换热器。由于这些类型的换热器在本领域中已知，所以本文中省略它们的说明。此外，该示例性过程可扩展以串联或并联地执行，从而匹配所期望的尺度、容量和温度变化。因此，在入口404与出口408之间可利用多于一根的管路。

[0032] 根据另一示例性实施例，如图5所示地，直流式换热器可用于亚临界和近临界应用。近临界ORC应用可由图3中的曲线302上的在曲线的上50％的那些点限定。另外，根据示例性实施例，近临界点还可包括具有在临界点周围的压力和温度的那些点。关于图5，加压ORC液体514通过入口510(尽管未示出，但每个入口/出口通过配管对应于排气导管的穿孔)进入换热器502，进入换热器502的预热段504。预热段504朝换热器502的较冷的排气520离开换热器502的端部定位。预热的液体然后继续移动到锅炉或蒸发器段506用于蒸发。在蒸发之后，ORC蒸汽继续到换热器中的过热阶段508。在该示例性实施例中，蒸发器段506定位在换热器502的预热段504与过热段508之间，其中过热段508定位成最靠近热排气518的进入点。在过热之后，过热蒸气ORC 516在换热器502的出口512处离开，并前进至功率生成循环的下一步骤，例如膨胀。

[0033] 根据替代性的示例性实施例，如图6所示，各种换热阶段的位置可出现在换热器502内的不同的位置处。在该替代性的示例性实施例中，颠倒过热段508与蒸发器段506的位置。该变化导致蒸发器段定位成较靠近至换热器502的热排气518进口。另外，该变化可改变过热蒸汽ORC 516从换热器502(和排气导管(未示出))的相对离开点512，以及在一些示例性的情况下，将原本过量的流体温度减轻到低于某些排气及ORC流体条件下。换热器502内的顺序的变化可用于亚临界和近临界的ORC系统。

[0034] 根据其它示例性实施例，各种类型的换热器可实现用于图4-6所示的亚临界和近临界ORC系统的直流式设计。例如，示例性换热器类型可包括但不限于板式、立管式(如图8所示)、板肋片式(如图9所示)、壳管式和紧凑的肋片管式换热器。另外，换热器的直流式设计通过移除例如蒸发与过热之间的分离器的各种常规中间阶段、其它储存阶段等而允许减少与换热器相关的成本(和空间要求)。此外，由于当利用该示例性直流式换热器时的构件的减少，所以成本的减少可通过系统维护和停工时间的潜在减少而实现。根据示例性实施例，该示例性过程可扩展以串联或并联地执行，从而匹配所期望的尺度和容量。

[0035] 如上所述，根据示例性实施例，直流式换热器可用于亚临界和近临界的ORC系统。近临界ORC系统在如所期望地仍利用不太昂贵的亚临界系统的物理构件的同时，允许从超临界ORC系统获得的一些效率改善。近临界ORC系统被构造成以沿着将用于ORC流体的三相点联接至临界点的曲线302(见图3)的上10％或上20％或上50％的温度与压力组合操作，并且还以在如具有低于临界压力的压力的压力对温度平面中描述的点操作。曲线302限定用于在各种压力/温度组合下的ORC流体的沸点/冷凝点。因此，近临界ORC系统被构造成操作，使得在预热和蒸发阶段中，介质的压力P低于Pc，并且介质的温度T低于Tc。
然而，根据示例性实施例，在一些情况下，压力可高于临界点值。在蒸发之后，例如在过热期间，只要P保持低于Pc，则T可变成高于Tc，以形成过热蒸汽。根据替代性的示例性实施例，近临界ORC系统还可利用具有配管的常规换热器操作，所述配管进入和离开排气导管两次或更多次，例如，配管离开，以将流体联通至分离器，然后将纯蒸汽提供回导管。

[0036] 根据示例性实施例，如关于图7所示的功率生成系统700所描述地，例如环戊烷或异戊烷的ORC流体可用于近临界ORC功率生成系统。在该示例性实施例中，ORC流体的临界点限定为近似45巴和240℃。从闭环功率生成系统700中的泵702开始，ORC流体作为例如在50℃时1巴的相对低的压力和温度的液体被接收，并被加压至至少40巴(比较而言，标准的亚临界ORC系统将在其近似20巴的高压侧上操作)。该加压ORC流体行进通过同流换热器704，并在由换热器706的预热器段708接收之前被加热至近似110℃。换热器接收例如处于500℃的排气，所述排气加热换热器706的各个阶段。这些阶段可包括预热器708和锅炉/过热器段710。替代性地，可利用其它类型的换热器，例如图5和6所图示的直流式换热器。在加热ORC流体之后，排气处于例如120℃离开换热器706。

[0037] 如上所述，加压ORC流体进入预热器708，并且然后继续移动到锅炉/过热器710。当ORC流体以接近但低于其临界压力的压力到达换热器时，其以接近其临界温度的温度蒸发(并且可能过热)，并且ORC流体作为例如40巴和250℃的高压蒸汽或高压过热蒸汽离开换热器，并且继续行进到涡轮712用于功率生成和膨胀。ORC蒸汽以比进入涡轮712的ORC蒸汽更低的压力离开涡轮712，并且然后行进通过同流换热器704，所述同流换热器704冷却蒸汽。ORC蒸汽然后进入冷凝器714，被冷凝成液相，并作为低压液体继续移动回泵702。

[0038] 尽管在图7中示出了各种温度和压力，但可存在对这些纯粹说明性的值的将不会明显改变系统的如所期望地执行的能力的一些差异。另外，排气生成器的类型可改变入口排气温度，其例如可通过增加用于换热器708的配管的长度而得到补偿。此外，各种温度与压力的组合可用于不同的ORC流体和/或当在近临界点区域中的不同的点时。

[0039] 根据示例性实施例，如上所述，各种换热器设计可用于近临界ORC系统。例如，可利用如图8所示的立管束(bank)式换热器802。立管束换热器802可安装在排气导管804内。立管束式换热器802包括在其中使工作ORC流体蒸发的竖直定向的管束，并且在顶上装有在管中间均匀地再分配未沸腾的液体的容器。

[0040] 根据示例性实施例，一种在换热器中利用有机兰金循环(ORC)用于功率生成的系统包括：入口，其从排气导管的外侧横穿至排气导管的内侧；出口，其从排气导管的内侧横穿至排气导管的外侧；以及管路，其将入口流体地并且直接地连接至出口，并被构造成：或者(i)以高于ORC流体的临界压力的压力接收ORC流体，并且在ORC流体在换热器内的同时将ORC流体的温度提高至高于ORC流体的临界温度；或者(ii)接收ORC流体，并且在将ORC流体从换热器输出之前将ORC流体的温度增加至亚临界值。另外，用于将入口连接至出口的管路或管的长度可以是计算长度。计算该长度的输入可包括但不限于各种参数，诸如排气热温度、所选择的ORC流体、配管直径、所利用的换热器的类型、物理空间限制、入口流体压力、流体流动速率、例如亚临界、近临界或超临界的操作范围等。

[0041] 根据另一示例性实施例，利用ORC流体的功率生成系统中的换热可包括在换热器处从源接收热，其中换热器被构造成相对便宜的逆流或交叉流紧凑换热器，诸如如图9所示的板式或板肋片式换热器902。如图9所示，示例性的板肋片式换热器902包括板段904、肋片段906，其中流体流动方向由箭头908所示。另外，可利用侧杆、以及一系列板和肋片段。然而，本文中描述的示例性实施例中可利用各种类型的板肋片式换热器902。

[0042] 根据另一示例性实施例，换热器902在一个入口处以高于或等于ORC流体的临界压力的压力接收作为加压液体的ORC流体，在换热器管路的另一端上的出口处排出处于超临界相的ORC流体。替代性地，换热器902可以以近临界压力接收和排出ORC流体。在例如排气导管的相应另一管路中，加热介质作为液体或气态加热介质从入口流向相应的对立出口，热从所述加热介质穿过另一管路的壁传递至ORC流体，从而冷却加热介质。在这些示例性的实施例中，当加热出现在近临界或超临界区域中时，被现在相对高压的蒸汽占用的体积导致通过类似于板式或板肋片式变型的紧凑换热器的收缩(constricted)通路的低得多的压降，这使得板式或板肋片式换热器对于这些特定的区域可行。

[0043] 利用根据示例性实施例的上述示例性系统，在图10的流程图中示出了一种用于换热的方法。初始地，一种利用有机兰金循环(ORC)流体用于在功率生成系统中进行换热的方法包括：在步骤1002中在换热器处从源接收热，其中换热器被构造成完全安装在排气导管内，换热器具有单一入口、管路和单一出口；在步骤1004中在从排气导管的外侧横穿至排气导管的内侧的单一入口处以高于或等于ORC流体的临界压力的压力接收作为加压液体的ORC流体；在步骤1006中在从排气导管的内侧横穿至排气导管的外侧的单一出口处使处于超临界相的ORC流体离开；以及在加热ORC流体以将相从加压液体变成超临界相的同时，在步骤1008中使ORC流体行进通过在单一入口与单一出口之间的管路。换热器被构造成将ORC流体加热至高于ORC流体的临界温度的温度，并使ORC流体作为超临界流体通过单一出口离开，并且超临界流体由高于临界温度的温度和高于临界压力的压力限定。

[0044] 利用根据示例性实施例的上述示例性系统，在图11的流程图中示出了一种用于加热ORC流体的方法。一种用于加热在换热器中的有机兰金循环(ORC)流体的方法包括：在步骤1102中在换热器处从源接收热，其中换热器被构造成安装在导管内，并具有入口、管路和出口；在步骤1104中在从导管的外侧横穿至导管的内侧的入口处接收作为加压液体的ORC流体；在步骤1106中在从导管的内侧横穿至导管的外侧的出口处使处于近临界区域中的ORC流体离开；以及在步骤1108中使ORC流体行进通过在入口与出口之间的管路。
ORC流体受热，以从加压液体变至近临界区域，其中ORC流体的近临界区域由联接用于ORC流体的三相点与临界点的曲线的上半部描述。ORC流体的亚临界区域由曲线的下半部描述，并且曲线由限定用于ORC流体的沸点的压力值和温度值限定。

[0045] 上述示例性实施例意图为在各方面说明而非限制本发明。因此，本发明在详细实施中能够有可通过本领域技术人员从本文中包含的说明得到的许多变型。所有这样的变型和修改被视为在如由所附权利要求所限定的本发明的范围和精神内。除非同样明确地描述，否则用于本申请的说明的元件、动作或指令不应解释为对本发明是关键的或必需的。此外，如本文中所利用地，冠词“一”意图为包括一个或多个制品。

[0046] 该书面说明利用所公开的本主题的示例，使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和利用任何装置或系统及进行任何合并的方法。本主题的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员所想到的其它示例。这样的其它的示例意图为在权利要求的范围之内。