[發明專利]重力場低品位熱源轉換裝置及方法

有效

• 申請號: 201610014050.4
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105546877B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 王厲
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F25B41/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明涉及動力設備技術領域，具體為一種重力場低品位熱源轉換裝置及方法。

背景技術

空調工程中大量存在對低品位冷源(15～25℃)的客觀需求，同時環境中也經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重要方向，但這當中存在的主要挑戰是，由于熱源品味較低，可資用的傳遞勢差小，因此就對系統的可逆性就提出了更高的要求。

目前熱-冷轉換的主要方式有兩種，一種是利用吸收式制冷循環來實現這種轉換，但由于吸收式制冷循環中存在五個傳熱過程和兩個傳質過程，使得系統不僅復雜，而且不可逆損失較大，因此不適合于低品位熱源—低品位冷源的轉換過程。

另外一種可能的方案是利用噴射式制冷循環來實現熱—冷轉換，這種方案雖然系統較簡單，但噴射器中的混合過程和高速流動過程會產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，效率較高的系統形式來通過對低品位熱源的利用以直接獲取低品位冷源。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單的重力場低品位熱源轉換裝置及方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種重力場低品位熱源轉換裝置，包括內置工質的高位蒸發器、低位冷凝器、液泵和低位加熱器；所述高位蒸發器的蒸發管道、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。

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

作為本發明所述的重力場低品位熱源轉換裝置的進一步改進：所述高位與低位之間差距大于等于100米。

作為本發明所述的重力場低品位熱源轉換裝置的進一步改進：所述高位蒸發器、低位冷凝器、液泵和低位加熱器之間的閉環系統內的工質為制冷工質。

作為本發明所述的重力場低品位熱源轉換裝置的進一步改進：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熱源吸熱；高位蒸發器由外部高溫熱源供熱。

重力場低品位熱源轉換方法：從高位蒸發器的蒸發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到低位冷凝器的冷凝管道時被增壓到中壓，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，之后高壓過冷液進入低位加熱器的加熱管道，吸收外部高溫熱源放出的熱量后，成為飽和液體(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到高位蒸發器的蒸發管道進口時，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入高位蒸發器的蒸發管道，吸收外部低溫熱源的熱量后變成低壓氣液混合物；該低壓氣液混合物從高位蒸發器的蒸發管道流出后再流向低位冷凝器，如此循環。

本發明與現有熱轉換器相比，具有以下優點：

1)不需要膨脹閥。

2)能自行回收膨脹功。

3)系統環節少，效率高。

4)利用重力場實現對工質的膨脹和壓縮。

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

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明。

圖1是本發明的主要結構示意圖。

具體實施方式

實施例1、圖1給出了一種重力場低品位熱源轉換裝置及方法。

該重力場低品位熱源轉換裝置由內置工質的高位蒸發器4、低位冷凝器1、液泵2和低位加熱器3構成；其中，高位蒸發器4的蒸發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器4的蒸發管道的另外一端相連通。即本發明的裝置通過高位蒸發器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系統構成。

而其中，以上所述的高位蒸發器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。以上高位蒸發器4、低位冷凝器1、液泵2和低位加熱器3之間的閉環系統內的工質為制冷工質。并且低位冷凝器1排放給外部中溫冷源；低位加熱器3從外部低溫熱源吸熱；高位蒸發器4由外部高溫熱源供熱。