[發(fā)明專利]一種適用于大溫跨的低溫?zé)岜醚h(huán)系統(tǒng)及循環(huán)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011066476.7
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112229085B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白濤;陸宇;晏剛;魚劍琳
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F25B7/00
• 分類號: F25B7/00;F25B9/08;F25B30/02;F25B40/06;F25B43/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

本發(fā)明公開了一種適用于大溫跨的低溫?zé)岜醚h(huán)系統(tǒng)及循環(huán)方法，該系統(tǒng)使用兩臺壓縮機，低壓側(cè)和高壓側(cè)壓縮機；高低壓壓縮機排氣形成兩個不同的冷凝溫度，滿足大溫跨供熱需求。該循環(huán)可以通過雙壓縮機獨立運行，通過噴射器將兩個單獨的系統(tǒng)進行耦合，提高系統(tǒng)運行的可靠性，并通過雙冷凝溫度下的梯度加熱實現(xiàn)大溫跨供熱；同時，通過噴射器，可以提高低壓側(cè)壓縮機的吸氣壓力，通過中間閃蒸控制高壓側(cè)壓縮機的吸氣壓力，從而降低雙壓縮機的壓比，適應(yīng)低環(huán)境溫度下的運行，提高系統(tǒng)的整體性能；另外，由于噴射器的壓力提升作用造成兩蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度不同，減少了制冷工質(zhì)與熱源之間傳熱過程的不可逆損失，也進一步提高了系統(tǒng)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于蒸氣壓縮式熱泵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于大溫跨的低溫?zé)岜醚h(huán)系統(tǒng)及循環(huán)方法。

技術(shù)背景

隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，提高能源利用率，減少能源利用過程中的環(huán)境問題是當(dāng)今世界關(guān)注的主要問題之一。熱泵作為一種充分利用低品位熱能的高效節(jié)能裝置，是現(xiàn)階段世界上倍受關(guān)注的新能源技術(shù)之一。近年來，隨著我國清潔能源改革的推進,熱泵技術(shù)發(fā)展迅速，特別是在北方寒冷地區(qū)得到了廣泛使用。目前，隨著科技水平的不斷發(fā)展和進步，在食品、醫(yī)藥等工農(nóng)業(yè)烘干、建筑采暖，工業(yè)供熱等方面對高供熱溫度和大溫跨的供熱需求與日俱增，尤其在北方寒冷地區(qū)，發(fā)展適用于大溫跨的低溫?zé)岜眉夹g(shù)是目前熱泵行業(yè)的主要發(fā)展方向之一。

在傳統(tǒng)的單級壓縮熱泵低溫工況下會出現(xiàn)熱負荷衰減嚴(yán)重，供熱溫度不夠，壓縮機壓比過大等問題，從而降低了壓縮機效率并嚴(yán)重限制了熱泵在寒冷地區(qū)的使用。另外，傳統(tǒng)熱泵技術(shù)在面對高供熱溫度的時候，需要系統(tǒng)運行在較高的冷凝溫度和壓力下，這樣會導(dǎo)致壓縮機壓比的增大和系統(tǒng)可靠性的降低；同時大的溫跨下，冷凝器傳熱溫差過大也會增大傳熱不可逆損失，降低系統(tǒng)的整體性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種采用噴射器增效的大溫跨低溫?zé)岜醚h(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)不但可以保證高的供熱溫度還可以適應(yīng)低的環(huán)境溫度，同時降低系統(tǒng)耗功，提高系統(tǒng)整體性能。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供的第一種適用于大溫跨的低溫?zé)岜醚h(huán)系統(tǒng)，采用雙壓縮機獨立運行，通過噴射器和氣液分離器將兩個子系統(tǒng)進行耦合，實現(xiàn)雙溫區(qū)和大溫跨制熱；所述系統(tǒng)包括：低壓側(cè)壓縮機101、低溫側(cè)冷凝器102、第一節(jié)流裝置103、氣液分離器104-1、第二節(jié)流裝置105、低溫側(cè)蒸發(fā)器106、噴射器107、高溫側(cè)蒸發(fā)器108、高壓側(cè)壓縮機109和高溫側(cè)冷凝器110；

所述低壓側(cè)壓縮機101排氣口與低溫側(cè)冷凝器102入口相連，低溫側(cè)冷凝器102出口與第一節(jié)流裝置103進口相連；低溫側(cè)冷凝器102供熱介質(zhì)出口與高溫側(cè)冷凝器110供熱介質(zhì)入口相連；第一節(jié)流裝置103出口與氣液分離器104-1入口相連，氣液分離器104氣體出口與高壓側(cè)壓縮機109、高溫側(cè)冷凝器110和噴射器107一次流入口依次相連，氣液分離器104-1液體出口與第二節(jié)流裝置105、低溫側(cè)蒸發(fā)器106和噴射器107的二次流入口依次相連；噴射器107出口與高溫側(cè)蒸發(fā)器108入口相連，高溫側(cè)蒸發(fā)器108出口與低壓側(cè)壓縮機101入口相連；形成完整的熱泵循環(huán)系統(tǒng)。

高溫側(cè)冷凝器110出口的液態(tài)制冷劑作為噴射器107一次流，可以提高噴射器的引射能力，回收更多的膨脹功，同時，由于噴射器107的升壓作用，可以有效降低低壓側(cè)蒸發(fā)壓力和溫度，提升低壓側(cè)壓縮機101的吸氣壓力；另外，設(shè)置了氣液分離器104-1，氣液分離器104-1中處于中間壓力的飽和氣態(tài)制冷劑進入高壓側(cè)壓縮機109，保證高壓側(cè)壓縮機109較高的吸氣壓力，因此有效降低了兩個壓縮機的壓縮比，適應(yīng)低環(huán)溫下高的供熱溫度，同時提高系統(tǒng)性能。