[發(fā)明專(zhuān)利]一種熱泵

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810071081.9
• 申請(qǐng)日: 2008-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101298949A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪國(guó)偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 洪國(guó)偉
• 主分類(lèi)號(hào): F25B30/02
• 分類(lèi)號(hào): F25B30/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱泵技術(shù)，是一種節(jié)能供熱設(shè)備，屬機(jī)械工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

制熱循環(huán)是熱泵技術(shù)發(fā)展的理論基礎(chǔ)。每一次新的制熱循環(huán)的發(fā)展應(yīng)用，都能帶動(dòng)了熱泵技術(shù)的飛躍，有力推動(dòng)了社會(huì)進(jìn)步。

當(dāng)今熱泵時(shí)代是以相變制熱循環(huán)為主的相變制熱時(shí)代，自從這個(gè)制熱時(shí)代的主角之一熱泵工質(zhì)---氟利昻對(duì)臭氧層破壞行為被證實(shí)以后，氟利昻的限用和禁用觀(guān)念日漸深得人心。全世界許多熱泵專(zhuān)家都在努力開(kāi)發(fā)氟利昻的替代品并已產(chǎn)生多種新型無(wú)氟熱泵工質(zhì)，新型無(wú)氟熱泵工質(zhì)是否還有其它破壞自然環(huán)境的問(wèn)題，目前不得而知，但是每年成千上萬(wàn)噸的化工合成工質(zhì)由世界各地化工廠(chǎng)被生產(chǎn)制造出來(lái)就可以近似認(rèn)為未來(lái)幾年每年將有成千上萬(wàn)噸的化工物質(zhì)在向大氣排放，其隱患甚憂(yōu)。有識(shí)之士都認(rèn)為開(kāi)發(fā)利用天然工質(zhì)的熱泵循環(huán)，特別是用空氣或水為熱泵工質(zhì)的制熱循環(huán)是最根本的阻止熱泵工質(zhì)破壞自然環(huán)境的辦法。由于現(xiàn)有可用天然工質(zhì)的熱力循環(huán)普遍制熱效率較低，使得用天然工質(zhì)的熱泵開(kāi)發(fā)進(jìn)程緩慢。本發(fā)明的目標(biāo)正是希望推出一種可以使用天然工質(zhì)、制熱效率較高的熱泵。

逆卡諾循環(huán)是公知最好的熱泵循環(huán)，誕生以來(lái)物理學(xué)界鮮有人重視逆卡諾循環(huán)中的二個(gè)等溫過(guò)程的利用方法，即等溫壓縮過(guò)程和等溫膨脹過(guò)程的利用方法。本發(fā)明人注意到等溫壓縮過(guò)程和等溫膨脹過(guò)程具有良好的熱能交換價(jià)值，本發(fā)明涉及的熱力循環(huán)則利用了這種價(jià)值。

本發(fā)明涉及的一種制熱循環(huán)由二個(gè)定壓回?zé)徇^(guò)程和二個(gè)多變過(guò)程組成(如圖1所示)，這里稱(chēng)之為H熱力循環(huán)。需要說(shuō)明的是H熱力循環(huán)與概括性逆卡諾循環(huán)中的阿金森循環(huán)的不同點(diǎn)是二個(gè)多變過(guò)程與二個(gè)定溫過(guò)程的區(qū)別。與阿金森循環(huán)相比，H熱力循環(huán)更具有可操作意義，阿金森循環(huán)是H熱力循環(huán)的一個(gè)特例。

二個(gè)定壓回?zé)徇^(guò)程由一套回?zé)崞?氣---氣換熱器)實(shí)現(xiàn)。

二個(gè)多變過(guò)程分別是一個(gè)多變壓縮過(guò)程和一個(gè)多變膨脹過(guò)程，嚴(yán)格地說(shuō)是一個(gè)升溫壓縮過(guò)程和一個(gè)降溫膨脹過(guò)程。顯然，H循環(huán)在回?zé)崞鱾鳠釡夭钭銐蛐r(shí)，可以逼近概括性逆卡諾循環(huán)。本發(fā)明人認(rèn)為以空氣為工質(zhì)的H循環(huán)優(yōu)于目前公知的各類(lèi)空氣循環(huán)(如：布雷頓循環(huán))，可以作為空氣熱泵技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容

為實(shí)現(xiàn)H循環(huán)中的二個(gè)多變過(guò)程，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種實(shí)現(xiàn)多變膨脹過(guò)程的多變膨脹機(jī)組和一種實(shí)現(xiàn)多變壓縮過(guò)程的多變壓縮機(jī)組，同時(shí)還設(shè)計(jì)了取冷的方法和取熱的方法。多變膨脹機(jī)組和多變壓縮機(jī)組組合為一個(gè)執(zhí)行H循環(huán)的氣體熱泵。

執(zhí)行H循環(huán)氣體熱泵，簡(jiǎn)稱(chēng)一種熱泵，發(fā)明目的是提出一種可以使用天然工質(zhì)、制熱效率較高的熱泵。

附圖說(shuō)明

圖1為H循環(huán)的逆循環(huán)(H制熱循環(huán))溫熵圖，箭頭指向?yàn)檠h(huán)過(guò)程方向，圖中1→2為定壓升溫過(guò)程，2→3為多變壓縮過(guò)程，3→4為定壓降溫過(guò)程，4→1多變膨脹過(guò)程。

圖2為膨脹機(jī)示意圖，它是一種加熱型膨脹機(jī)。高壓氣體由下方箭頭指向進(jìn)入膨脹機(jī)內(nèi)，膨脹后由下方箭頭指向離開(kāi)膨脹機(jī)，驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸，對(duì)外作功，同時(shí)吸收上方流入膨脹機(jī)機(jī)體之低位熱源(載冷劑)的熱量Q(加熱)。低位熱源的流入流出方向與膨脹氣體走向相同，氣體被低位熱源間接加熱。

圖3為圖2與圖6的連合體，形成機(jī)組，為多變膨脹機(jī)組示意圖。

圖4為壓縮機(jī)示意圖，它是一種冷卻型壓縮機(jī)。低壓氣體由下方箭頭指向進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)，被壓縮后由下方箭頭指向離開(kāi)壓縮機(jī)，外力驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸，對(duì)氣體進(jìn)行壓縮，同時(shí)氣體被上方流入壓縮機(jī)機(jī)體的載熱劑(冷卻介質(zhì))的間接冷卻，排熱Q(放熱)。載熱劑的流入流出方向與氣體走向相同，氣體在壓縮過(guò)程中被壓縮機(jī)機(jī)體冷卻。

圖5為圖4與圖6的連合體，形成機(jī)組，為多變壓縮機(jī)組示意圖。

圖6為回?zé)崞魇疽鈭D，冷熱氣體分別由相反箭頭指向流入流出回?zé)崞鬟M(jìn)行熱交換，回?zé)崞魇悄媪餍蛽Q熱器。

圖7為H循環(huán)的氣體熱泵示意圖，為圖3與圖5的組合體。膨脹機(jī)和外力通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，熱泵對(duì)載熱劑實(shí)施供熱。

具體實(shí)施方案：

一膨脹機(jī)取冷方法和多變膨脹機(jī)組：