[實用新型]多級壓縮多級冷凝中間閃蒸不完全冷卻中高溫熱泵系統

有效

• 申請號: 201921465389.1
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN211119988U
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 代寶民;劉笑;趙曉璇;漆樂;趙譜;孫悅桐
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: F24H4/02
• 分類號: F24H4/02;F25B1/10;F25B30/02;F25B43/00
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 仝林葉

本實用新型提出一種多級壓縮多級冷凝中間閃蒸不完全冷卻多溫級中高溫熱泵系統。本實用新型由蒸發器、各級壓縮機、各級冷凝器、各級節流閥和各級氣液分離器組成，其中包括多級連續壓縮工質熱泵循環和常溫水連續加熱過程；多級壓縮多級冷凝中間閃蒸不完全冷卻中高溫熱泵系統，可按照工藝需求設為多級(簡稱n級)，溫升越高，設置級數越多。通過制冷劑的多級壓縮和多級冷凝過程，對常溫水進行多次連續加熱，可顯著減小常溫水加熱過程中與制冷劑的換熱不可逆損失，各級壓縮機的壓縮比較小。在冷凝器間并聯供暖熱水加熱管路可用于房間供暖，實現熱量梯級利用。

技術領域

本實用新型涉及熱泵技術領域，特別是涉及一種多級壓縮多級冷凝中間閃蒸不完全冷卻中高溫熱泵系統。

背景技術

生活中及工業上對中高溫熱水及蒸汽的需求十分廣泛，然而生產中高溫熱水往往會消耗大量電力及燃料資源。熱泵產品作為一種清潔、高效、穩定的采暖設備已得到廣泛使用，進一步提高熱泵設備的能效對推動節能減排，提升經濟效益具有重要的實際意義和社會價值。

采用常規中高溫熱泵系統冷凝溫度恒定，常溫水在冷凝器中直接加熱，常溫水進出口溫差較大，受冷凝器制冷劑和常溫水換熱溫差的限制，冷凝器中兩側流體的換熱溫差分布嚴重不均勻，導致冷凝器中平均換熱溫差很大，換熱過程產生較大的不可逆損失，系統能效較低。使用非共沸工質的常規單級壓縮熱泵系統，其蒸發和冷凝過程的溫度滑移相當，適用于熱源和熱沉側換熱流體溫度變化接近的工況，但對于中高溫熱泵系統，熱源側的溫度變化一般較小，熱沉側的水或蒸汽的溫度升較大或很大，遠大于熱源側流體的溫降。并且對于熱源和熱沉溫跨較大的工況，常規壓縮機壓縮比較大，壓縮機效率低。

實用新型內容

本實用新型提供了一種多級壓縮多級冷凝中間閃蒸不完全冷卻多溫級中高溫熱泵系統，以解決換熱過程不可逆損失大、壓縮比大以及系統能效低的問題。

本實用新型所采取的技術方案是：

多級壓縮多級冷凝中間閃蒸不完全冷卻多溫級中高溫熱泵系統，其中包括多級連續壓縮工質熱泵循環和常溫水連續加熱過程；多級壓縮多級冷凝中間閃蒸不完全冷卻中高溫熱泵系統，可按照工藝需求設為多級(簡稱n級)，溫升越高，設置級數越多。

一種多級壓縮多級冷凝中間閃蒸不完全冷卻中高溫熱泵系統，所述系統中3 ≤i≤n-1，n≥4；

第一級壓縮機3出口與第一級冷凝器4工質側入口相連，第一級壓縮機3工質側出口與第二級壓縮機6入口相連，第一級冷凝器4工質側出口與第一級節流閥5入口相連，第二級氣液分離器9出口與第一級節流閥5入口相連，第一級節流閥5出口與蒸發器2工質側入口相連，蒸發器2工質側出口與所述第一級壓縮機3入口相連；常溫水出口與第二級冷凝器7換熱流體側入口相連，第二級冷凝器7換熱流體側出口與第三級冷凝器換熱流體(熱水或蒸汽)側入口相連，第i 級冷凝器11換熱流體側出口與第n級冷凝器15換熱流體側入口相連，第n級冷凝器15換熱流體側出口與中高溫熱水或高溫蒸汽入口相連；

第i-1級壓縮機出口與第i級壓縮機入口相連，第i級氣液分離器與第i級壓縮機入口相連，第i級壓縮機出口與第i+1級壓縮機入口相連，第i級壓縮機出口與第i級冷凝器工質側入口相連，第i級冷凝器工質側出口與第i級節流閥入口連接，第i+1級氣液分離器出口與第i級節流閥入口相連，第i級節流閥出口與第i級氣液分離器的入口相連，第i級氣液分離器的出口與第i-1級節流閥入口相連；

第n-1級壓縮機出口與第n級壓縮機14入口相連，第n級氣液分離器17側出口與第n級壓縮機14入口相連，第n級壓縮機14出口與第n級冷凝器15工質側入口相連，第n級冷凝器15工質側出口與第n級節流閥16入口連接，第n 級節流閥16出口與第n級氣液分離器17入口相連，第n級氣液分離器17出口與第n-1級節流閥入口相連。

常溫水依次流入各溫級冷凝器進行加熱，被連續加熱至工藝設計溫度，得到工藝所需中高溫熱水或高溫蒸汽，完成常溫水連續加熱過程。