[實用新型]高溫蒸汽熱泵機組

有效

• 申請號: 201420401233.8
• 申請日: 2014-07-19
• 公開（公告）號: CN203949410U
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 遲永江;趙偉
• 申請（專利權）人: 煙臺明輝熱泵節能科技有限公司
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B27/02;F25B39/04;F25B39/02;F22B1/00
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 呂靜

技術領域

本實用新型涉及一種高溫蒸汽熱泵機組，可將水加熱至沸騰，以及產生蒸汽。

背景技術

目前，為滿足節能減排的需要,小型燃煤鍋爐急需環保替代品—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，在傳統結構上，無論是冷凝器還是蒸發器，其制冷劑和水媒質橫向流動，從同一個方向進出，如圖1，實現的加熱效果，水溫只能小于冷凝壓力對應的飽和溫度,只能將水溫升至85℃上下，加熱效率低、加熱效果不理想。

實用新型內容

本實用新型提供了利用雙級熱泵等人工熱源或廢熱來產生沸水及至蒸汽的高溫熱泵機組，解決現有高溫熱泵機組加熱效率低、加熱效果差的技術問題。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

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

上述冷凝器包括冷凝腔和冷凝水換熱管，所述冷凝腔內從上至下設置有三個腔，依次為第一腔、第二腔、第三腔，第二腔內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通，冷凝水換熱管的下端與第三腔聯通，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，第一腔上設置有沸水/蒸汽出口，第三腔上設置有待加熱水入口。

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

針對高溫廢氣、廢汽等熱源回收的高溫熱泵機組，上述蒸發器采用翅片式蒸發器。

上述制冷劑冷凝出口與電子膨脹閥節流裝置之間還連接有節能熱交換器，水經節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。

上述蒸發腔內蒸發壓力為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器的蒸發腔均采用縱置式的結構，即立式的冷凝腔和蒸發腔。

本實用新型的有益效果是：

第一、冷凝水換熱管采用了豎向的管結構，制冷劑和水媒質采取相反的流向經過換熱管，充分利用了冷凝過程產生的階梯溫度，讓水媒質逐漸受熱，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的飽和溫度。這種縱置結構相對于傳統結構，可降低冷凝溫度，提高機組效率。本實用新型可以產生沸水以及125℃以上的蒸汽。

第二、可充分利用廢熱源，供蒸發器吸熱，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。

第三、蒸發器亦采用縱置結構，水煤質和制冷劑的流向相同，相對于傳統結構，可提高蒸發壓力；同時，蒸發器工作于滿液工況，汽液混合的蒸發狀態結合提高了蒸發壓力將極大提高機組效率。

第四、充分利用蒸發溫度為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，可使機組連續工作在高溫高壓冷凝狀態。

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

附圖說明

圖1是傳統熱泵機組工作原理圖；

圖2是本實用新型機組工作示意圖。

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-電子膨脹閥節流裝置；8-蒸發腔；9-蒸發水換熱管；10-制冷劑蒸發出口；11-壓縮機；12-節能熱交換器；13-廢熱水源入口；14-廢熱水源出口；15-制冷劑蒸發入口。

具體實施方式