[發(fā)明專利]高溫蒸汽熱泵機組

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410345064.5
• 申請日: 2014-07-19
• 公開（公告）號: CN104075489A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 遲永江;趙偉
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺明輝熱泵節(jié)能科技有限公司
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B27/02;F25B39/04;F25B39/02;F22B1/00
• 代理公司: 煙臺雙聯(lián)專利事務(wù)所(普通合伙) 37225
• 代理人: 呂靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高溫蒸汽熱泵機組，可將水加熱至沸騰，以及產(chǎn)生蒸汽。

背景技術(shù)

目前，為滿足節(jié)能減排的需要,小型燃煤鍋爐急需環(huán)保替代品—高溫熱泵機組。高溫熱泵的研究方向，主要在兩方面.第一，研究高溫型壓縮機，比如采用二級、三級壓縮；第二，研究新型的制冷劑；這兩種技術(shù)，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，無論是冷凝器還是蒸發(fā)器，其制冷劑和水媒質(zhì)橫向流動，從同一個方向進出，如圖1，實現(xiàn)的加熱效果，水溫只能小于冷凝壓力對應(yīng)的飽和溫度,只能將水溫升至85℃上下，加熱效率低、加熱效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了利用雙級熱泵等人工熱源或廢熱來產(chǎn)生沸水及至蒸汽的高溫熱泵機組，解決現(xiàn)有高溫熱泵機組加熱效率低、加熱效果差的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

高溫蒸汽熱泵機組，包括蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器以及電子膨脹閥節(jié)流裝置，所述蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)出口與壓縮機的入口聯(lián)通，所述壓縮機的出口與冷凝器的制冷劑冷凝入口聯(lián)通，冷凝器的制冷劑冷凝出口通過電子膨脹閥節(jié)流裝置與蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)入口聯(lián)通，其特殊之處在于：

上述冷凝器包括冷凝腔和冷凝水換熱管，所述冷凝腔內(nèi)從上至下設(shè)置有三個腔，依次為第一腔、第二腔、第三腔，第二腔內(nèi)排布有豎向的冷凝水換熱管，冷凝水換熱管的上端與第一腔聯(lián)通，冷凝水換熱管的下端與第三腔聯(lián)通，冷凝腔的制冷劑冷凝入口、冷凝腔的制冷劑冷凝出口均位于第二腔上，制冷劑冷凝入口的高度高于冷凝腔的制冷劑冷凝出口的高度，第一腔上設(shè)置有沸水/蒸汽出口，第三腔上設(shè)置有待加熱水入口。

針對廢熱水源回收的高溫熱泵機組，上述蒸發(fā)器包括蒸發(fā)腔和蒸發(fā)水換熱管，所述蒸發(fā)腔內(nèi)從上至下設(shè)置有三個腔，依次為第四腔、第五腔、第六腔，第五腔內(nèi)排布有豎向的蒸發(fā)水換熱管，蒸發(fā)水換熱管的上端與第四腔聯(lián)通，蒸發(fā)水換熱管的下端與第六腔聯(lián)通，蒸發(fā)腔的制冷劑蒸發(fā)入口、蒸發(fā)腔的制冷劑蒸發(fā)出口均位于第五腔上，制冷劑蒸發(fā)入口的高度低于蒸發(fā)腔的制冷劑蒸發(fā)出口的高度；所述蒸發(fā)腔內(nèi)的制冷劑處于氣液混合狀態(tài)；第六腔上設(shè)置有廢熱水源入口，第四腔上設(shè)置有廢熱水源出口。

針對高溫廢氣、廢汽等熱源回收的高溫熱泵機組，上述蒸發(fā)器采用翅片式蒸發(fā)器。

上述制冷劑冷凝出口與電子膨脹閥節(jié)流裝置之間還連接有節(jié)能熱交換器，水經(jīng)節(jié)能熱交換器被加熱后進入冷凝水換熱管。

上述制冷劑的蒸發(fā)溫度為30-60攝氏度，冷凝溫度高于120攝氏度。

上述制冷劑選用HFCR245fa。

上述蒸發(fā)腔內(nèi)蒸發(fā)壓力為1-3個大氣壓。

為了充分利用空間，上述冷凝器的冷凝腔和蒸發(fā)器的蒸發(fā)腔均采用縱置式的結(jié)構(gòu)，即立式的冷凝腔和蒸發(fā)腔。

本發(fā)明的有益效果是：

第一、冷凝水換熱管采用了豎向的管結(jié)構(gòu)，制冷劑和水媒質(zhì)采取相反的流向經(jīng)過換熱管，充分利用了冷凝過程產(chǎn)生的階梯溫度，讓水媒質(zhì)逐漸受熱，直至接近過熱溫度，從而可使加熱的水溫(或蒸汽溫度)高于制冷劑冷凝壓力對應(yīng)的飽和溫度。這種縱置結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可降低冷凝溫度，提高機組效率。本發(fā)明可以產(chǎn)生沸水以及1250C以上的蒸汽。

第二、可充分利用廢熱源，供蒸發(fā)器吸熱，以改善高溫機組的工況和提高效率；無廢熱、高溫熱源可利用時，可通過雙級熱泵實現(xiàn)。

第三、蒸發(fā)器亦采用縱置結(jié)構(gòu)，水煤質(zhì)和制冷劑的流向相同，相對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可提高蒸發(fā)壓力；同時，蒸發(fā)器工作于滿液工況，汽液混合的蒸發(fā)狀態(tài)結(jié)合提高了蒸發(fā)壓力將極大提高機組效率。

第四、充分利用蒸發(fā)溫度為30-60攝氏度、冷凝溫度大于等于120攝氏度的新型制冷劑的高溫冷凝特點，可使機組連續(xù)工作在高溫高壓冷凝狀態(tài)。

第五、從冷凝器排出的制冷劑在通往電子膨脹閥節(jié)流裝置之前流過節(jié)能熱交換器，與將要進入到純凈水媒質(zhì)入口的純凈水媒質(zhì)進行熱交換，提前將水媒質(zhì)升溫，實現(xiàn)節(jié)能效果，同時降低通過電子膨脹閥節(jié)流裝置的制冷劑溫度，既延長了其使用壽命，改善了蒸發(fā)器工作環(huán)境,同時提高了蒸發(fā)器吸熱效率。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)熱泵機組工作原理圖；

圖2是本發(fā)明機組工作示意圖。

圖2中，1-制冷劑冷凝入口；2-冷凝腔；3-制冷劑冷凝出口；4-待加熱水入口；5-冷凝水換熱管；6-沸水/蒸汽出口；7-電子膨脹閥節(jié)流裝置；8-蒸發(fā)腔；9-蒸發(fā)水換熱管；10-制冷劑蒸發(fā)出口；11-壓縮機；12-節(jié)能熱交換器；13-廢熱水源入口；14-廢熱水源出口；15-制冷劑蒸發(fā)入口。

具體實施方式

實施例一