[發(fā)明專利]一種高效超級熱泵換熱裝置及換熱方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011539312.1
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112539573A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫健;戈志華;杜小澤;楊勇平
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B30/06;F25B31/00;F25B41/20;F25B49/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明公開了屬于能源利用技術(shù)領(lǐng)域的一種高效超級熱泵換熱裝置及換熱方法；該換熱裝置由熱匯入口、熱匯出口、熱源出口、熱源入口、A換熱器、B換熱器、C換熱器、D換熱器、A壓縮裝置、B壓縮裝置、A轉(zhuǎn)軸、B轉(zhuǎn)軸、A通道開關(guān)、B通道開關(guān)、A閥門、B閥門、C閥門、D閥門、A驅(qū)動裝置、B驅(qū)動裝置、A循環(huán)工質(zhì)和B循環(huán)工質(zhì)構(gòu)成，本發(fā)明根據(jù)熱源和熱匯的溫度自行調(diào)節(jié)運行方式，以6種運行方式實現(xiàn)不同熱源及熱匯溫度要求下低不可逆損失靈活高效換熱，實現(xiàn)熱源與熱匯的大溫差換熱。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高效超級熱泵換熱裝置及換熱方法；具體說是一種提取冷源中熱量以加熱熱源，并根據(jù)冷源溫度自動調(diào)節(jié)運行方式的熱泵裝置。

背景技術(shù)

在能源利用領(lǐng)域，各種工業(yè)與民用工藝存在著大量的換熱過程。根據(jù)牛頓第二定律，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，該換熱工況僅使用普通的換熱器即可實現(xiàn)；如果需要將熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，則需要消耗一定量的高品位能量，如電、高溫蒸汽或熱水等。同時，我國工業(yè)能耗占總能耗的70％以上，其中至少50％轉(zhuǎn)化為載體不同、溫度不同的工業(yè)余熱，大部分可回收利用；而目前我國工業(yè)余熱資源回收率僅約為30％，大力開展工業(yè)余熱綜合利用的基礎(chǔ)研究和工業(yè)實踐，對推動我國節(jié)能減排重大戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)具有重要的意義。在余熱利用領(lǐng)域熱泵技術(shù)具有顯著的節(jié)能減排優(yōu)勢，但是工業(yè)余熱具有熱量分布范圍廣和溫度不穩(wěn)定的特點，為了深度回收各種余熱廢熱，實現(xiàn)熱源與熱匯的大溫差換熱，滿足生產(chǎn)工藝和民用場合需求，本發(fā)明提出了一種超級熱泵裝置，實現(xiàn)熱源與熱匯的大溫差換熱同時，并根據(jù)熱源與熱匯溫度變化運行實現(xiàn)靈活高效換熱過程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種高效超級熱泵換熱裝置，其特征在于：該換熱裝置由熱匯入口1、熱匯出口2、熱源出口3、熱源入口4、A換熱器5、B換熱器6、C換熱器7、D換熱器8、A壓縮裝置9、B壓縮裝置10、A轉(zhuǎn)軸11、B轉(zhuǎn)軸12、A通道開關(guān)13、B通道開關(guān)14、A閥門15、B閥門(16、C閥門17、D閥門18、A驅(qū)動裝置19、B驅(qū)動裝置20、A循環(huán)工質(zhì)和B循環(huán)工質(zhì)構(gòu)成；其中A壓縮裝置9包括A低壓腔9a、A中壓腔9b、A高壓腔9c、A驅(qū)動裝置19和A轉(zhuǎn)軸11；B壓縮裝置10包括B低壓腔10a、B中壓腔10b、B高壓腔10c、B驅(qū)動裝置20和B轉(zhuǎn)軸12；A轉(zhuǎn)軸11上安裝A葉片11a和B葉片11b、B轉(zhuǎn)軸12上安裝C葉片12a和D葉片12b。

所述A循環(huán)工質(zhì)依次經(jīng)過A換熱器5、A閥門15、C換熱器7和A壓縮裝置9返回A換熱器5；B循環(huán)工質(zhì)依次經(jīng)過B換熱器6、C閥門17、D換熱器8和B壓縮裝置10返回B換熱器6；熱匯從熱匯入口1依次經(jīng)過A換熱器5和B換熱器6被加熱，熱源從熱源入口4依次經(jīng)過D換熱器8和C換熱器7被冷卻。

所述A換熱器5與B換熱器6的主管道串聯(lián)；C換熱器7與D換熱器8的主管道串聯(lián)；A換熱器5的換熱管一端通過A閥門15分別與C換熱器7的換熱管一端和B閥門16相連，B閥門16與A壓縮裝置9相連；A換熱器5的換熱管另一端與A高壓腔9c連接；C換熱器7的換熱管一端與A低壓腔9a連接；

所述B換熱器6的換熱管一端通過C閥門17分別與D換熱器8的換熱管一端和D閥門18相連，D閥門18與B壓縮裝置10相連；B換熱器6的換熱管另一端與B高壓腔10c相連；D換熱器8的換熱管另一端與B低壓腔10a。

所述A壓縮裝置9包括A低壓腔9a、A中壓腔9b、A高壓腔9c、A驅(qū)動裝置19、A通道開關(guān)13和A轉(zhuǎn)軸11；A轉(zhuǎn)軸11通過A低壓腔9a和A中壓腔9b之間的支架固定在該兩個腔內(nèi)；在A低壓腔9a內(nèi)，A轉(zhuǎn)軸11上裝有A葉片11a，在A中壓腔9b內(nèi)，A轉(zhuǎn)軸11上裝有B葉片11b；A驅(qū)動裝置19固定在A低壓腔9a下面，并與A轉(zhuǎn)軸11連接，