[發(fā)明專利]一種大溫跨高溫?zé)岜孟到y(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911042997.6
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110793230B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王林;候召寧;曹藝飛;連夢雅;李修真;王占偉;袁俊飛;周西文;馬愛華;談瑩瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: F25B1/10
• 分類號: F25B1/10;F25B40/06
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 李真真

一種大溫跨高溫?zé)岜孟到y(tǒng)，包括低壓級壓縮子系統(tǒng)、第一高壓級冷凝溫度系統(tǒng)和第二高壓級冷凝溫度系統(tǒng)，低壓級壓縮子系統(tǒng)包括第一壓縮機(jī)、氣液分離器、第一節(jié)流部件、蒸發(fā)器、第一回?zé)崞鳌⒌谌責(zé)崞鳌⒌诙責(zé)崞鳎谝桓邏杭壚淠郎囟认到y(tǒng)包括第二壓縮機(jī)、第一冷凝器、第三回?zé)崞骱偷诙?jié)流部件，第二高壓級冷凝溫度系統(tǒng)包括第三壓縮機(jī)、第二冷凝器、第二回?zé)崞骱偷谌?jié)流部件。利用高低壓兩級壓縮方式解決高溫?zé)岜玫膯渭墘嚎s壓縮比偏大導(dǎo)致制熱效率偏低問題，采用高壓級并聯(lián)方式的雙冷凝溫度解決大溫跨制熱問題，通過構(gòu)建梯級制熱熱泵循環(huán)提高熱泵系統(tǒng)的制熱性能達(dá)到節(jié)省高品位電能目的，結(jié)合回?zé)峒夹g(shù)，使得本系統(tǒng)充分利用了低品位熱能同時(shí)降低了壓縮機(jī)的能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱泵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大溫跨高溫?zé)岜孟到y(tǒng)。

背景技術(shù)

高溫?zé)岜眉夹g(shù)是將太陽能、工業(yè)廢熱余熱或地下水源等低品位熱能轉(zhuǎn)換為120℃左右高溫?zé)崴蛘羝募夹g(shù)。由于冷凝溫度較高，冷凝溫度和蒸發(fā)溫度溫差較大，傳統(tǒng)單級壓縮熱泵循環(huán)存在壓縮機(jī)壓縮比較高，壓縮機(jī)容積效率較低，機(jī)組性能較低的特點(diǎn)。而兩級壓縮中間不完全冷卻循環(huán)是將蒸發(fā)器中產(chǎn)生的低壓制冷劑蒸汽首先被吸入低壓壓縮機(jī)中進(jìn)行絕熱壓縮至系統(tǒng)的中間壓力，然后制冷劑蒸汽進(jìn)一步壓縮至冷凝壓力。采用兩級壓縮熱泵循環(huán)促使低壓級壓縮機(jī)和高壓級壓縮機(jī)的壓縮比均得到了進(jìn)一步降低，壓縮機(jī)本身的容積效率得到了進(jìn)一步提高，中間冷卻技術(shù)的應(yīng)用使得壓縮機(jī)出口排氣溫度不致過高，機(jī)組性能得到了改善。但是隨著高溫?zé)岜眉夹g(shù)應(yīng)用的推廣，生產(chǎn)所需的冷凝溫度不斷提高，冷凝過程的傳熱溫差不斷增大，循環(huán)性能降低，嚴(yán)重限制了高溫?zé)岜妙I(lǐng)域的發(fā)展。近年來，為了提高高溫?zé)岜醚h(huán)的系統(tǒng)性能，研究人員在制冷劑替換、改善制冷循環(huán)系統(tǒng)等方面做出了大量的工作。

高溫?zé)岜眉夹g(shù)是一種利用低品位太陽能或其他余熱廢熱的方式，依靠壓縮機(jī)將低溫低壓的制冷劑蒸汽絕熱壓縮至生產(chǎn)所需冷凝溫度下的高溫高壓制冷劑來制取高溫?zé)崴蛘羝募夹g(shù)。高溫?zé)岜眉夹g(shù)一般利用壓縮熱泵循環(huán)來實(shí)現(xiàn)，一般認(rèn)為壓縮機(jī)的排氣溫度不超過70℃，這是由于隨著壓縮機(jī)排氣溫度的升高，壓縮機(jī)的壓縮比大幅度提高，其吸氣密度降低，機(jī)組的工作效率降低。當(dāng)壓縮機(jī)的壓縮比大到一定數(shù)值，將造成壓縮機(jī)停止運(yùn)行的情況，因此壓縮機(jī)的壓縮比不能過高。

為了降低壓縮機(jī)的壓縮比，獲取更高的冷凝溫度，兩級壓縮循環(huán)被人們發(fā)明，兩級壓縮熱泵循環(huán)比單級壓縮熱泵循環(huán)在機(jī)組性能方面得到了大的改善，但是當(dāng)制取130℃左右高溫的熱水或蒸汽時(shí)，由于傳熱溫差較大以及兩級的壓縮機(jī)壓縮比過高的問題，同樣造成了系統(tǒng)性能的降低，使得兩級壓縮熱泵無法突破更高的供熱溫度。現(xiàn)有技術(shù)公開了活塞式的用于余熱回收高溫?zé)岜玫难b置，該裝置提高了機(jī)組的工作效率，但是這種高溫?zé)岜醚h(huán)仍然沒有解決冷凝器側(cè)傳熱溫差過大以及壓縮機(jī)壓縮比過大的問題，機(jī)組的性能仍需提高。

鑒上，如何利用高溫?zé)岜眉夹g(shù)制取高溫?zé)崴蛘羝瑫r(shí)降低壓縮機(jī)壓縮比，減小系統(tǒng)傳熱溫差，提高系統(tǒng)熱泵循環(huán)效率，成為了業(yè)內(nèi)關(guān)注的并且期待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種大溫跨高溫?zé)岜孟到y(tǒng)，該系統(tǒng)利用高低壓兩級壓縮方式解決高溫?zé)岜盟嬖趩渭墘嚎s的壓縮比偏大導(dǎo)致制熱效率偏低的問題，采用高壓級并聯(lián)方式的雙冷凝溫度解決大溫跨制熱問題，通過構(gòu)建該梯級制熱熱泵循環(huán)提高熱泵系統(tǒng)的制熱性能以達(dá)到節(jié)省高品位電能目的，并結(jié)合回?zé)峒夹g(shù)，使得本系統(tǒng)充分利用了低品位熱能同時(shí)降低了壓縮機(jī)的能耗。本發(fā)明提供了一種梯級加熱的大溫跨高溫?zé)岜孟到y(tǒng)，達(dá)到提高機(jī)組能效，節(jié)能能源、保護(hù)環(huán)境的目的，滿足了生活或生產(chǎn)中對高溫?zé)崴蛘羝男枨蟆?/p>

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種大溫跨高溫?zé)岜孟到y(tǒng)，包括低壓級壓縮子系統(tǒng)、第一高壓級冷凝溫度系統(tǒng)和第二高壓級冷凝溫度系統(tǒng)，所述低壓級壓縮子系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的第一壓縮機(jī)、氣液分離器、第一節(jié)流部件、蒸發(fā)器、第一回?zé)崞鳌⒌谌責(zé)崞鳌⒌诙責(zé)崞鳎龅谝桓邏杭壚淠郎囟认到y(tǒng)包括依次串聯(lián)的第二壓縮機(jī)、第一冷凝器、第三回?zé)崞骱偷诙?jié)流部件，所述第二高壓級冷凝溫度系統(tǒng)包括第三壓縮機(jī)、第二冷凝器、第二回?zé)崞骱偷谌?jié)流部件，所述第二節(jié)流部件和第三節(jié)流部件并聯(lián)后與氣液分離器連接；