[發明專利]一種熱能驅動蒸汽射流熱泵循環結構及方法

無效

• 申請號: 201410263404.X
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104019576A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 茍仲武
• 申請（專利權）人: 茍仲武
• 主分類號: F25B19/02
• 分類號: F25B19/02;F25B30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及射流熱泵循環，具體涉及一種熱能驅動蒸汽射流熱泵循環結構及方法。

背景技術

熱泵（英語：Heat?Pump）熱泵是一種利用某種形式的能量驅動的裝置，使熱量從某種場合或介質轉移到另外的場合或介質中的熱能搬運裝置。通常利用該技術實現不容易被利用的低溫熱能，轉移到高溫熱源中進行再利用。熱泵按照其技術原理區分有很多種，常見的有壓縮式熱泵、吸收式熱泵、半導體熱泵、熱管熱泵等。熱泵工作通常都需要有驅動能源。根據驅動能量來源劃分，則有熱源驅動、機械動力驅動、電能驅動幾大類。

壓縮式熱泵是利用機械能（如電機、內燃機等）帶動壓縮機，強制工作介質冷媒（如氟利昂、氨、二氧化碳等）進行氣體、液體相變，通過介質以不同形式流動，利用相變過程吸熱、放熱實現熱量隨介質流動而轉移，實現將低溫熱源的熱量“逆”轉移到高溫熱源中，實現再利用，驅動的動能也轉化為熱量一并到達輸出端；

吸收式熱泵是利用高溫熱能驅動蒸發、凝結循環過程，利用不同狀態液體、氣體轉移，利用不同壓力下介質的沸點不同，實現較高溫度下凝結釋放熱量、較低溫度下蒸發吸收熱量，實現將低溫熱源的熱量“逆”轉移到高溫熱源中，實現再利用，驅動的熱能也同樣傳遞到輸出端；

半導體熱泵則是利用一種具有特殊電流、熱流功能的PN結，實現根據電流驅動，實現PN結一側的熱量轉移到另外一側的的特殊能力，用電流作為能源驅動，實現將低溫熱源的熱量“逆”轉移到高溫熱源中，實現再利用，同時驅動電能也轉化為熱能同時到達目的端；

熱管熱泵則是利用真空環境下工作媒體（冷媒）蒸發過程吸熱汽化，在另一端遇冷凝結，通過重力或毛細作用回流到蒸發端實現循環，同時從高溫到低溫傳導大量熱量。這種熱管熱泵雖然實現的還是高溫到低溫傳熱，和自然傳熱不同之處是具有數十倍甚至數百倍以上的導熱效率；

除半導體熱泵之外，其它幾乎所有的熱泵的工作機理在某種意義上來講都是相同或相似，即通過工作介質（冷媒）的搬運、流動，實際上實現其所帶熱能的轉移和吸收、釋放。它們都要采用某種方式強迫介質實現在較低溫度環境下汽化吸熱，到了較高溫度環境下被強迫凝結放熱，實現熱量隨介質的轉移而轉移。

根據熱力學第二定律，熱量從高溫熱源到低溫熱源都可以實現自然傳導，熱管熱泵可以在不需要能源驅動的情況下實現高效率的、快速的熱量自然傳導。其它熱泵都是希望通過將低溫熱源中的熱源，“逆向”搬運到高溫熱源中，實現熱能的再利用、能量的“放大”利用目的。

根據逆卡諾循環的效率公式：COP=T2/dT。其中T2是熱泵熱量輸出的目標溫度，dT是熱源和目標溫度之間的溫差。從公式中可以看出，由于熱源不可能是絕對零度（0K），因此能效COP理論值一定是大于100%。而且溫差越小，能效比越高；目標溫度越高，同樣溫差，能效比越高。顯然，熱泵是一個節能減排的非常重要的手段，如果應用得當，可以讓各行業的用能狀況發生巨大的變化，為解決人類能源危機做出巨大的貢獻！目前采用壓縮式、吸收式熱泵的輸出目標溫度已經可以超過100℃，完全可以應用在眾多的高耗能行業，如食品、藥品、造紙、輪胎、化工等等領域，實現高耗能環節的大比例節能！

進入20世紀70年代以后，世界各國都在進一步研究有關射流引流、真空理論，通過對一些細節的研究，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的無葉片風扇，以及工業化應用的氣體放大器。

氣體放大器原理是當高壓氣體通過氣體放大器?0.05～0.1毫米的環形窄縫后噴出，通過科恩達效應原理及氣體放大器特殊的幾何形狀，最大10~100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出口吹出。近兩年來氣體放大器（空氣放大器）應用領域迅速擴展，常用大比例節約壓縮空氣，并且利用壓縮空氣實現吹塵、吸塵、物料運送等工業應用，技術成熟穩定。這種應用方式下較典型的被吸入的介質是空氣或水蒸氣。如入口氣體是低溫、低壓蒸汽（可壓縮流體），驅動氣流是高溫、高壓過熱蒸汽，在高溫蒸汽從環形噴口噴出時，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，從出口排出。

發明內容

本發明為利用射流技術，進一步改善熱泵的效率，拓展熱泵應用領域，提出一種熱能驅動蒸汽射流熱泵循環結構及方法。