[發明專利]蒸汽熱泵的兩種應用方式及其系統

有效

• 申請號: 201710949247.1
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107702378B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 陳則韶;韓華威
• 申請（專利權）人: 陳則韶
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F04B37/18;F04B35/04;F26B23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種蒸汽熱泵系統，系統是開放式蒸汽熱泵系統，包括蒸汽增壓機、電機、補水器系統、冷卻水系統、智能控制柜系統，其特征在于：蒸汽增壓機的進、出汽口分別與低壓進汽蒸汽管、高壓出汽蒸汽管連接；低壓進汽蒸汽管上安裝有進汽閥、電動進氣閥、文丘里管、進汽的壓力和溫度探頭；高壓出汽蒸汽管上安裝有蒸汽流量計、排汽的壓力和溫度探頭、單向閥；所述的補水器系統，由補水噴嘴、補水閥、補水泵和補水管路構成，補水噴嘴固定插在文丘里管的近喉口處；低壓進汽蒸汽管的低處增設有疏水管，在疏水管上安裝有疏水閥；電機帶動蒸汽增壓機工作；所述的冷卻水系統，包括冷卻水進出水管，用于冷卻潤滑油系統油箱中的潤滑油；所述的智能控制柜系統，包括智能控制柜、信號檢測和處理系統，能夠實時檢測蒸汽增壓機進、出汽口蒸汽的溫度和壓力，蒸汽壓縮機出口蒸汽流量，潤滑油油溫，補水溫度和壓力，能夠自動調節補水閥開度，防止超溫超壓和穩定輸出壓力，對故障有聲光報警和記憶功能；

所述的補水器系統是為防止在蒸汽壓縮過程蒸汽增壓機的溫度過高出現黏齒的措施，補水量是以控制壓縮過程結束時排汽蒸汽過熱度不超過5℃為目標，調整蒸汽增壓機的進汽干度；

補水量的具體數量通過熱力分析獲得，具體分析方法是：首先，約定來自蒸汽源的蒸汽在系統中記為節點1的蒸汽，補水后的進汽在系統中記為節點2的蒸汽，排汽在系統中記為節點3的蒸汽，上述蒸汽的熱力參數比熵s、比焓h、干度x、壓力p、溫度T、質量流量m分別用下角標1、2、3加以區別，飽和水與飽和蒸汽的熱力參數分別在相關符號的右上角添加一撇“’”和兩撇“””區分；熱力分析提供理論和實際兩種補水量：

理論補水量是在假定等熵效率的等熵壓縮過程和排汽干度的條件下求得的補水量；實際補水量是在假定等熵效率的非壓縮過程和排汽干度的條件下求得的補水量；

理論補水量的推導：由等熵過程，可以求出節點2蒸汽的干度

（1）

又根據干度的定義式，

（2）

補充水量，即節點2補充的飽和水量為

（3）

實際補水量的推導：實際蒸汽壓縮過程為非等熵過程，假定蒸汽增壓機實際壓縮過程的等熵效率，和分別為系統理論和實際的壓縮功率；蒸汽增壓機多消耗的電功，會增加蒸汽的過熱度，如果仍然要控制排氣為干度的飽和蒸汽，則需要把排汽比焓節點3與相同壓力比焓的飽和蒸汽的熱值差，用壓力比焓的附加補充水量的焓來平衡，附加補充水使用壓力為的飽和水，其補充水與過熱蒸汽的能量平衡方程為

（4）

整理得

（5）

節點2蒸汽的比焓值為

（6）。

2.根據權利要求1所述的蒸汽熱泵系統，其特征是：所述的開放式蒸汽熱泵系統的理論壓縮功率、性能系數COP 和實際性能壓縮功率、性能系數分別為

（7）

（8）

（9）

節點3的比焓為

（10）

（11）。