[發(fā)明專利]重力場低品位熱源轉(zhuǎn)換裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610014050.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN105546877B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王厲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F25B30/06
• 分類號(hào): F25B30/06;F25B41/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司33212
• 代理人: 金祺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種重力場低品位熱源轉(zhuǎn)換裝置及方法。

背景技術(shù)

空調(diào)工程中大量存在對(duì)低品位冷源(15～25℃)的客觀需求，同時(shí)環(huán)境中也經(jīng)常存在著大量低品位熱源(<50℃)，如何利用這些低品位熱源來得到低品位冷源是可再生能源利用的一個(gè)重要方向，但這當(dāng)中存在的主要挑戰(zhàn)是，由于熱源品味較低，可資用的傳遞勢差小，因此就對(duì)系統(tǒng)的可逆性就提出了更高的要求。

目前熱-冷轉(zhuǎn)換的主要方式有兩種，一種是利用吸收式制冷循環(huán)來實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，但由于吸收式制冷循環(huán)中存在五個(gè)傳熱過程和兩個(gè)傳質(zhì)過程，使得系統(tǒng)不僅復(fù)雜，而且不可逆損失較大，因此不適合于低品位熱源—低品位冷源的轉(zhuǎn)換過程。

另外一種可能的方案是利用噴射式制冷循環(huán)來實(shí)現(xiàn)熱—冷轉(zhuǎn)換，這種方案雖然系統(tǒng)較簡單，但噴射器中的混合過程和高速流動(dòng)過程會(huì)產(chǎn)生更大的不可逆損失，效率很低，因此也不合適。

為此，有必要提出一種簡單易行，效率較高的系統(tǒng)形式來通過對(duì)低品位熱源的利用以直接獲取低品位冷源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的重力場低品位熱源轉(zhuǎn)換裝置及方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種重力場低品位熱源轉(zhuǎn)換裝置，包括內(nèi)置工質(zhì)的高位蒸發(fā)器、低位冷凝器、液泵和低位加熱器；所述高位蒸發(fā)器的蒸發(fā)管道、低位冷凝器的冷凝管道、液泵、低位加熱器的加熱管道之間依次連接后形成閉環(huán)。

作為本發(fā)明所述的重力場低品位熱源轉(zhuǎn)換裝置的改進(jìn)：所述高位蒸發(fā)器位于高位；低位冷凝器、液泵和低位加熱器位于低位。

作為本發(fā)明所述的重力場低品位熱源轉(zhuǎn)換裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述高位與低位之間差距大于等于100米。

作為本發(fā)明所述的重力場低品位熱源轉(zhuǎn)換裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述高位蒸發(fā)器、低位冷凝器、液泵和低位加熱器之間的閉環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的工質(zhì)為制冷工質(zhì)。

作為本發(fā)明所述的重力場低品位熱源轉(zhuǎn)換裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述低位冷凝器排放給外部中溫冷源；低位加熱器從外部低溫?zé)嵩次鼰?；高位蒸發(fā)器由外部高溫?zé)嵩垂帷?/p>

重力場低品位熱源轉(zhuǎn)換方法：從高位蒸發(fā)器的蒸發(fā)管道流出的低壓氣液混合物在重力和壓差的共同作用下絕熱流動(dòng)到低位冷凝器的冷凝管道時(shí)被增壓到中壓，重力勢能降低，溫度升高；中壓氣液混合物在低位冷凝器中向外部中溫冷源放熱后，變成中溫中壓液體；中溫中壓液體進(jìn)入液泵后被加壓到高壓，成為高壓下的過冷液，之后高壓過冷液進(jìn)入低位加熱器的加熱管道，吸收外部高溫?zé)嵩捶懦龅臒崃亢螅蔀轱柡鸵后w(或干度較低的氣液混合物)，該飽和液體(或干度較低的氣液混合物)在重力和壓差的共同作用下絕熱流動(dòng)到高位蒸發(fā)器的蒸發(fā)管道進(jìn)口時(shí)，溫度降低到低溫，重力勢能增加，壓力降低到低壓，成為低溫低壓的氣液混合物；低溫低壓的氣液混合物進(jìn)入高位蒸發(fā)器的蒸發(fā)管道，吸收外部低溫?zé)嵩吹臒崃亢笞兂傻蛪簹庖夯旌衔铮辉摰蛪簹庖夯旌衔飶母呶徽舭l(fā)器的蒸發(fā)管道流出后再流向低位冷凝器，如此循環(huán)。

本發(fā)明與現(xiàn)有熱轉(zhuǎn)換器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)不需要膨脹閥。

2)能自行回收膨脹功。

3)系統(tǒng)環(huán)節(jié)少，效率高。

4)利用重力場實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)的膨脹和壓縮。

5)適合于利用低品位熱源(<50℃)來獲取低品位冷源(15～25℃)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1、圖1給出了一種重力場低品位熱源轉(zhuǎn)換裝置及方法。

該重力場低品位熱源轉(zhuǎn)換裝置由內(nèi)置工質(zhì)的高位蒸發(fā)器4、低位冷凝器1、液泵2和低位加熱器3構(gòu)成；其中，高位蒸發(fā)器4的蒸發(fā)管道的一端通過管道與低位冷凝器1的冷凝管道的一端相連接，其低位冷凝器1的冷凝管道的另外一端設(shè)置液泵2，通過液泵2連接有低位加熱器3的加熱管道一端，而低位加熱器3的加熱管道另外一端通過其他的管道與高位蒸發(fā)器4的蒸發(fā)管道的另外一端相連通。即本發(fā)明的裝置通過高位蒸發(fā)器4、低位冷凝器1、液泵2和低位加熱器3之間依次連接后形成的閉環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成。

而其中，以上所述的高位蒸發(fā)器4位于高位，低位冷凝器1、液泵2和低位加熱器3位于低位。高位與低位之間差距大于等于100米。以上高位蒸發(fā)器4、低位冷凝器1、液泵2和低位加熱器3之間的閉環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的工質(zhì)為制冷工質(zhì)。并且低位冷凝器1排放給外部中溫冷源；低位加熱器3從外部低溫?zé)嵩次鼰幔桓呶徽舭l(fā)器4由外部高溫?zé)嵩垂帷?/p>