[發明專利]一種雙噴嘴噴射器增效的蒸氣壓縮高溫熱泵系統及其循環方法

在審

• 申請號: 202210631406.4
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115823773A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 白濤;陸宇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B1/10;F25B5/02;F25B6/02;F25B9/08;F25B31/00;F25B40/06;F25B43/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種雙噴嘴噴射器增效的蒸氣壓縮高溫熱泵系統及其循環方法，該系統包括一臺低壓壓縮機和一臺高壓壓縮機；其中第一冷凝器與低壓壓縮機相連，用于被加熱介質的初步加熱；第二冷凝器與高壓側壓縮機相連，用于供熱介質進一步加熱；該循環可以通過雙壓縮機獲得不同的冷凝溫度，實現對加熱介質梯級升溫，從而降低傳熱不可逆損失；同時，使用回熱器來保證壓縮機吸氣保持一定的過熱度，避免壓縮機濕壓縮，保證了壓縮機運行的可靠性。另外，通過雙噴嘴噴射器可同時回收兩路高壓流體的膨脹功，提升壓縮機吸氣壓力。同時，通過雙噴嘴噴射器壓力提升作用可以實現雙溫蒸發，有效地降低蒸發器傳熱溫差和不可逆損失，進而提高系統的綜合能效水平。

技術領域

本發明屬于蒸氣壓縮式熱泵供暖技術領域，具體涉及一種雙噴嘴噴射器增效的蒸氣壓縮高溫熱泵系統及其循環方法。

背景技術

近年來，能源問題已經成為制約我國社會經濟發展的重要因素之一，節能減排、降低能耗和提高能源利用率是解決能源問題的根本途徑。目前，高溫熱泵技術因其具有較高的能量品味提升效果，被廣泛應用于化工、食品、石油、制藥、陶瓷等行業的余熱回收利用領域。因此，開發新型高效的高溫熱泵節能技術，是目前蒸汽壓縮式熱泵技術的重要發展方向。

對于傳統的高溫熱泵技術，采用單級壓縮熱泵系統具有冷凝溫度和蒸發溫度單一，在實現熱源與熱匯溫跨較大工況運行時，壓縮機壓比較大，性能衰減嚴重的特點。首先，單一冷凝溫度的高溫熱泵系統在制冷劑與加熱介質換熱時存在較大的換熱溫差，尤其在熱匯流體進出口溫差較大時，傳熱過程的不可逆損失，制冷劑與熱匯介質溫度匹配較差；同樣在單一蒸發溫度下，制冷劑與熱源介質的換熱過程也會存在傳熱損失較大的情況；最后，傳統單級壓縮高溫熱泵循環由于高溫供熱系統冷凝溫度較高，導致系統冷凝壓力和壓比升高，傳統節流結構的不可逆損失增加，最終導致系統性能的下降。

針對上述問題，可以采用雙壓縮機形成雙冷凝壓力，從而減少冷源介質與冷凝器傳熱過程的不可逆損失，同時，利用噴射器升壓能力，構建雙溫蒸發效果，也可以達到減小吸熱過程傳熱不可逆損失的目的。另外，針對大溫跨熱泵加熱過程節流損失過大、壓比增加和壓縮機性能下降的問題，提出使用雙噴嘴噴射器并聯壓縮的循環系統，既可以最大限度回收膨脹功，又提高了壓縮機的吸氣壓力，降低壓縮機壓比，減小系統能耗，從而達到節能增效的目的。

發明內容

本發明的目的在于針對現有高溫熱泵技術中存在的不足，提供一種雙噴嘴噴射器增效的蒸氣壓縮高溫熱泵系統及其循環方法，該系統不但可以實現高溫制熱的需求，還可以進一步提升系統的制熱性能。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案為：

一種雙噴嘴噴射器增效的蒸氣壓縮高溫熱泵系統，采用雙壓縮機并聯與雙噴嘴噴射器耦合的方式實現高溫制熱；所述系統包括：低壓壓縮機101、高壓壓縮機102、第一冷凝器103、第二冷凝器104、回熱器105、雙噴嘴噴射器106、第一蒸發器107、第二蒸發器108、氣液分離器109以及節流裝置110；

低壓壓縮機101出口與第一冷凝器103入口相連；高壓壓縮機102出口與第二冷凝器104入口相連；第一冷凝器103出口與回熱器105中溫側入口相連，回熱器105中溫側出口與雙噴嘴噴射器106第一噴嘴入口相連；第二冷凝器104出口與回熱器105高溫側入口相連，回熱器105高溫側出口與雙噴嘴噴射器106第二噴嘴入口相連；雙噴嘴噴射器106出口與第一蒸發器107入口相連；第一蒸發器107出口與氣液分離器109入口相連；氣液分離器109液管出口與節流裝置110入口相連；節流裝置110出口與第二蒸發器108入口相連；第二蒸發器108出口與雙噴嘴噴射器106二次流入口相連；氣液分離器109氣管出口與回熱器105低溫側入口相連；回熱器105低溫側出口與低壓壓縮機101和高壓壓縮機102吸氣口相連，從而形成完整的熱泵循環系統；