CN103438615B - 一种旋转电磁热泵*** - Google Patents
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Abstract
一种旋转电磁热泵***,属于机电领域,为现有技术中的热泵***在低温或低温热源缺乏的环境下制热效率较低的问题。它包括旋转电磁发生器、溶液换热器、两个节流阀、溶液泵、吸收器、四通阀和两个换热器;旋转电磁发生器上设置有外界气体入口、外界气体出口、外界媒质入口、外界媒质出口、两个工质入口和一个工质出口;旋转电磁发生器旋转产生热量加热工质,工质气化析出后进入换热器与外界媒质换热,将热量传递给外界媒质后进入另一换热器从外界媒质吸热,外界媒质降温后,制冷剂升温通过吸收器和溶液换热器进入旋转电磁发生器再次被加热。此外,旋转电磁发生器亦可直接对外界媒质进行加热。本发明用于实现需要对外界媒质加热、降温的场所。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转电磁热泵***,属于机电领域。
背景技术
目前,热泵***通常包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器等。在制热过程中,蒸发器中的冷媒吸收空气、水或其他媒质中的低温热气化,在经过压缩机处理后变为高温冷媒,高温冷媒输送到冷凝器的冷媒管中,冷媒管中的高温冷媒对水箱中的水等载冷剂进行加热。由上可知,热泵供暖***如在低温环境下,或者低温热源缺乏的环境下运行,蒸发器中的低温冷媒获得的热量较少,且存在严重的结霜现象,导致现有的热泵***在低温环境下制热效率很低。
发明内容
本发明目的是为了解决现有技术中的热泵***在低温或低温热源缺乏的环境下制热效率较低的问题,提供了一种旋转电磁热泵***。
本发明所述一种旋转电磁热泵***,它包括旋转电磁发生器、溶液换热器、一号节流阀、溶液泵、吸收器、四通阀、一号换热器、二号换热器和二号节流阀;
所述旋转电磁发生器上设置有外界气体入口、外界气体出口、外界媒质入口、外界媒质出口、两个工质入口和一个工质出口;
所述旋转电磁发生器的工质出口连接四通阀的一号接口;
所述一号换热器上设置有外界液体媒质出口、外界液体媒质入口、工质入口和工质出口;
所述二号换热器上设置有一号工质入口、二号工质入口、外界媒质入口和外界媒质出口;
所述旋转电磁发生器的外界媒质出口连接二号换热器的外界媒质入口;
所述吸收器上设置有一个工质入口和两个工质出口;
所述溶液换热器上设置有两个工质入口和两个工质出口;
所述四通阀的二号接口连接一号换热器的工质入口;所述四通阀的三号接口连接二号换热器的一号工质入口;所述四通阀的四号接口连接吸收器的工质入口;
所述一号换热器的工质出口连接二号节流阀的一端,所述二号节流阀的另一端连接二号换热器的二号工质入口;
所述吸收器的两个工质出口中的一个工质出口连接一号节流阀一端,该一号节流阀的另一端连接溶液换热器的两个工质入口中的一个工质入口;
所述吸收器的两个工质出口中的另一个工质出口连接溶液泵的工质入口;该溶液泵的工质出口连接溶液换热器的两个工质入口的另一个工质入口;
所述溶液换热器的两个工质出口同时连接旋转电磁发生器两个工质入口。
本发明的优点:
该发明利用外力拖动旋转电磁发生器旋转产生热量加热液态工质,工质中的制冷剂气化析出后进入换热器与外界媒质换热。将热量传递给外界媒质后进入另一换热器从外界媒质吸热,外界媒质降温后,制冷剂升温通过吸收器和溶液换热器进入旋转电磁发生器再次被加热。此外,旋转电磁发生器亦可直接对外界媒质进行加热。因此该***可实现对外界媒质加热、降温多种功能,且能综合利用外界低温热媒的热能以及风能、水能和电能等清洁能源,达到节能的效果。
由于当外界媒质为空气,且温度较低时,在换热器进行热交换时会结霜,而本发明采用将空气先从进入旋转电磁发生装置外界媒质的接口进行预热后再进入换热器进行热交换,从而达到除霜的目的。
附图说明
图1是本发明所述一种旋转电磁热泵***的结构示意图;
图2是具体实施方式二所述的旋转电磁发生器的结构图示意图;
图3是具体实施方式二所述的旋转电磁发生器的定子铁芯的结构示意图;
图4是具体实施方式三所述的旋转电磁发生器的定子铁芯的结构示意图;
图5是具体实施方式四所述的旋转电磁发生器的定子铁芯的结构示意图;
图6是具体实施方式五、六所述的旋转电磁发生器的转子铁芯切向充磁的结构示意图;
图7是具体实施方式七所述的旋转电磁发生器的转子铁芯径向充磁的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式所述一种旋转电磁热泵***,它包括旋转电磁发生器11、溶液换热器12、一号节流阀13、溶液泵14、吸收器15、四通阀16、一号换热器17、二号换热器18和二号节流阀19;
所述旋转电磁发生器11上设置有外界气体入口a、外界气体出口b、外界媒质入口c、外界媒质出口h、两个工质入口和一个工质出口;
所述旋转电磁发生器11的工质出口g连接四通阀16的一号接口;
所述一号换热器17上设置有外界液体媒质出口e、外界液体媒质入口f、工质入口和工质出口;
所述二号换热器18上设置有一号工质入口、二号工质入口、外界媒质入口c和外界媒质出口h;
所述旋转电磁发生器11的外界媒质出口h连接二号换热器18的外界媒质入口p;
所述吸收器15上设置有一个工质入口和两个工质出口;
所述溶液换热器12上设置有两个工质入口和两个工质出口;
所述四通阀16的二号接口连接一号换热器17的工质入口k;所述四通阀16的三号接口连接二号换热器18的一号工质入口m;所述四通阀16的四号接口连接吸收器15的工质入口;
所述一号换热器17的工质出口1连接二号节流阀19的一端,所述二号节流阀19的另一端连接二号换热器18的二号工质入口n;
所述吸收器15的两个工质出口中的一个工质出口连接一号节流阀13一端,该一号节流阀13的另一端连接溶液换热器12的两个工质入口中的一个工质入口;
所述吸收器15的两个工质出口中的另一个工质出口连接溶液泵14的工质入口;该溶液泵14的工质出口连接溶液换热器12的两个工质入口的另一个工质入口;
所述溶液换热器12的两个工质出口同时连接旋转电磁发生器11两个工质入口。
当旋转电磁发生器11旋转时,工质加热腔24内的液体工质被加热,沸点较低的制冷剂汽化后通过四通阀16进入一号换热器17,将热量传递给外界液体媒质后液化,经过二号节流阀19降压后进入二号换热器18,从外界媒质中吸收热量。制冷剂吸热后通过四通阀16进入吸收器15,与其内的吸收剂混合后通过溶液换热器12进入旋转电磁发生器11再次被加热。通过转换四通阀16,可以改变制冷剂进入一号换热器17和二号换热器18的顺序。
具体实施方式二:下面结合图1、图2和图3说明本实施方式,本实施方式对实施方式一作进一步说明,本实施方式所述的一种旋转电磁热泵***,所述旋转电磁发生器11包括两个端盖21、壳体22、轴承及密封组件23、定子、转子、转轴28和保温外壳210组成;所述端盖21为圆盘形端盖,壳体22为圆筒形壳体;
所述两个端盖21分别装设在壳体22的两端,定子和转子均设置在壳体22内部;
所述端盖21的中心处设置有轴承座;轴承及密封组件23固定装设在轴承座内;转轴28通过轴承及密封组件23与端盖21转动连接;
所述转子固定装设在转轴28上,
所述转子包括转子铁芯27和极对数为N的转子永磁体26,其中N为4,6,8,10…;
所述转子永磁体26均匀排列设置在转子铁芯27的外圆周面表面上;
所述定子包括定子铁芯25;所述定子铁芯25为圆筒形,定子铁芯25固定设置在壳体22的内圆周表面上;
壳体22的内壁沿圆周方向设置有工质加热腔24;壳体22的上部和下部分别设置有工质出口g和两个工质入口,工质出口g及两个工质入口均与工质加热腔24连通;所述定子铁芯27的装设位置与工质加热腔24的开设位置相对应;
所述工质加热腔24的工质出口g即为旋转电磁发生器11的工质出口g;
所述工质加热腔24的两个工质入口即为旋转电磁发生器11的两个工质入口;
所述定子与转子之间留有外界媒质腔;壳体22的上部和下部分别设置有外界媒质出口h和外界媒质入口c,外界媒质出口h及外界媒质入口c均与外界媒质腔连通;
所述保温外壳210设置在壳体22外部,保温外壳210与壳体22之间留有外界气体腔;保温外壳210的上部和下部分别设置有外界气体出口b和外界气体入口a,外界气体出口b及外界气体入口a均与外界气体腔连通;所述工质出口g、两个工质入口、外界媒质出口h和外界媒质入口c均贯穿保温外壳210与外部连通;
所述保温外壳210的外界气体入口a和外界气体出口b即为旋转电磁发生器11的外界气体入口a和外界气体出口b。
具体实施方式三:下面结合图4说明本实施方式,本实施方式对实施方式一作进一步说明,本实施方式所述的一种旋转电磁热泵***,所述定子铁芯25为内环侧壁上沿轴向开有M个矩形凹槽的圆环结构;所述M个矩形凹槽均匀分布在内环侧壁上。
具体实施方式四:下面结合图5说明本实施方式,本实施方式对实施方式一作进一步说明,本实施方式所述的一种旋转电磁热泵***,所述定子铁芯25为圆环的外环壁与内环壁中间沿轴向,等距离轴心处均匀开有L个圆形通孔的圆环结构,其中L为偶数。
具体实施方式五:下面结合图6说明本实施方式,本实施方式对实施方式一作进一步说明,本实施方式所述的一种旋转电磁热泵***,所述转子包括转子铁芯27和极对数为N的转子永磁体26,其中N为4,6,8,10…,
转子为内置式切向结构,转子铁芯27为圆台结构,转子铁芯27中心设置有通孔,M个相同的长条形转子永磁体26沿转子铁芯27的圆周方向,均匀嵌入转子铁芯27内部中,每块转子永磁体26沿轴向的截面为矩形。
具体实施方式六:下面结合图6说明本实施方式,本实施方式对实施方式五作进一步说明,本实施方式所述转子永磁体26的充磁方向为径向充磁,且相邻的两块转子永磁体26的充磁方向相反。
具体实施方式七:下面结合图7说明本实施方式,本实施方式对实施方式一作进一步说明,本实施方式所述的一种旋转电磁热泵***,所述转子包括转子铁芯27和极对数为N的转子永磁体26,其中N为4,6,8,10…,
所述转子为表贴式切向结构,沿转子铁芯27外表面均匀设置有H个转子永磁体26,且相邻的两块转子永磁体26的极性相反,其中H为偶数。
具体实施方式八、下面结合图1、图2和图3说明本实施方式,本实施方式对实施方式一作进一步说明,本实施方式所述的一种旋转电磁热泵***,所述工质为以液体工质,采用氨水实现,外界媒质为地下水,外界液体媒质为供暖用水,旋转电磁发生器11使用电动机驱动来进行说明:
采用本发明的旋转电磁热泵***,它包括供暖模式、同时制冷制热模式、冷暖两用模式、辅热模式1、辅热模式2和除霜模式;
一、供暖模式:当电动机驱动旋转电磁发生器11旋转时,旋转电磁发生器11的带有永磁体26的转子旋转,产生旋转磁场,该旋转磁场切割工质加热腔24,产生涡流和磁滞热,将工质加热腔24内的氨水(液态工质)加热,沸点较低的氨气(制冷剂)汽化,从旋转电磁发生器11的工质出口流出,并通过四通阀16进入一号换热器17;在一号换热器17中,从外界液体媒质入口进入一号换热器17中的供暖回水与从一号换热器17的工质入口进入的高温氨气进行充分的热交换,一号换热器17中的供暖回水温度升高,从外界液体媒质出口流出进行供暖;
此时,一号换热器17中的高温氨气降温成低温氨气,并经过二号节流阀19降压后进入二号换热器18,在二号换热器18中,从外界媒质入口进入二号换热器18中的地下水(低温热源)与从二号换热器18的工质入口进入的低温氨气进行热交换,处于二号换热器18中的低温氨气吸热升温后再通过四通阀16进入吸收器15;处于二号换热器18中的地下水放热降温后从二号换热器18的外媒出口排出;
在吸收器15内,氨气被其内的水(吸收剂)吸收后混合成氨水,通过溶液换热器12进入旋转电磁发生器11再次被加热,至此完成一个循环。
在一个循环中,旋转电磁发生器11消耗能量Q1传热给工质,工质从地下水(低温热源)吸热Q2,供暖回水获得热量Q3,若不考虑***的散热损失,则有热量平衡Q1+Q2=Q3。即供暖回水升温的热量除来自于旋转电磁发生器的能耗外,还从地下水(低温热源)吸热,因此可达到节能的效果。
在供暖模式中,旋转电磁发生器也可由风力机或水轮机等动力机械驱动。
具体实施方式九、下面结合图1、图2和图3说明本实施方式,本实施方式对实施方式一作进一步说明,本实施方式所述的一种旋转电磁热泵***,所述其中的工质采用液体工质为溴化锂和水,则工质加热腔升温后,沸点较低的水(制冷剂)将汽化析出进入换热器17和18中换热;
具体实施方式十、下面结合图1、图2和图3说明本实施方式,本实施方式对实施方式一作进一步说明,本实施方式所述的一种旋转电磁热泵***,所述其中的外界媒质分别为空气或污水的低温热源,则在二号换热器18中,低温氨气(制冷剂)分别与空气、污水进行热交换后升温。
同时制冷制热模式:此时外界媒质为空气,在二号换热器18中,空气与低温氨气发生热交换,空气降温后从外媒出口排出,达到制冷的目的。其余与具体实施方式1相同,该种实施方式可同时进行供暖和制热。
冷暖两用模式:外界媒质1为空气,即可对二号换热器18周围的空气降温,达到制冷的目的。转换四通阀,从旋转电磁发生器出来的高温氨气进入二号换热器18,在二号换热器18中,空气与高温氨气进行热交换后升温,达到制热的目的。高温氨气与空气热交换降温后通过节流阀19降压后进入换热器17,从地下水(外界媒质2)中吸热,通过四通阀、吸收器、溶液换热器进入旋转电磁发生器再次被加热。该种实施方式通过转换四通阀,可通过二号换热器18对同一位置的空气进行加热或降温,达到对同一位置进行供暖或制冷的效果。
若外界媒质2分别为空气、污水等低温热源,则在换热器17中低温氨气分别与空气、污水进行热交换升温后通过四通阀、吸收器、溶液换热器进入旋转电磁发生器。
辅热模式1:供暖用水2通过换热器17被加热的同时,亦可同时从旋转电磁发生装置外界媒质3的接口进出被加热,达到辅助加热的目的。
辅热模式2:外界空气通过二号换热器18被加热的同时,亦可同时从旋转电磁发生装置外界媒质1的接口进出被加热,达到辅助加热的目的。
除霜模式:当外界媒质为空气,且温度较低时,在二号换热器18进行热交换时会结霜,此时可将空气先从进入旋转电磁发生装置外界媒质1的接口进出预热后再进入二号换热器18进行热交换,达到除霜的目的。
Claims (7)
1.一种旋转电磁热泵***,其特征在于,它包括旋转电磁发生器(11)、溶液换热器(12)、一号节流阀(13)、溶液泵(14)、吸收器(15)、四通阀(16)、一号换热器(17)、二号换热器(18)和二号节流阀(19);
所述旋转电磁发生器(11)上设置有外界气体入口a、外界气体出口b、外界媒质入口c、外界媒质出口h、两个工质入口和一个工质出口;
所述旋转电磁发生器(11)的工质出口g连接四通阀(16)的一号接口;
所述一号换热器(17)上设置有外界液体媒质出口e、外界液体媒质入口f、工质入口和工质出口;
所述二号换热器(18)上设置有一号工质入口、二号工质入口、外界媒质入口p和外界媒质出口d;
所述旋转电磁发生器(11)的外界媒质出口h连接二号换热器(18)的外界媒质入口p;
所述吸收器(15)上设置有一个工质入口和两个工质出口;
所述溶液换热器(12)上设置有两个工质入口和两个工质出口;
所述四通阀(16)的二号接口连接一号换热器(17)的工质入口k;所述四通阀(16)的三号接口连接二号换热器(18)的一号工质入口m;所述四通阀(16)的四号接口连接吸收器(15)的工质入口;
所述一号换热器(17)的工质出口(l)连接二号节流阀(19)的一端,所述二号节流阀(19)的另一端连接二号换热器(18)的二号工质入口n;
所述吸收器(15)的两个工质出口中的一个工质出口连接一号节流阀(13)一端,该一号节流阀(13)的另一端连接溶液换热器(12)的两个工质入口中的一个工质入口;
所述吸收器(15)的两个工质出口中的另一个工质出口连接溶液泵(14)的工质入口;该溶液泵(14)的工质出口连接溶液换热器(12)的两个工质入口的另一个工质入口;
所述溶液换热器(12)的两个工质出口同时连接旋转电磁发生器(11)两个工质入口。
2.根据权利要求1所述一种旋转电磁热泵***,其特征在于,所述旋转电磁发生器(11)包括两个端盖(21)、壳体(22)、轴承及密封组件(23)、定子、转子、转轴(28)和保温外壳(210)组成;所述端盖(21)为圆盘形端盖,壳体(22)为圆筒形壳体;
所述两个端盖(21)分别装设在壳体(22)的两端,定子和转子均设置在壳体(22)内部;
所述端盖(21)的中心处设置有轴承座;轴承及密封组件(23)固定装设在轴承座内;转轴(28)通过轴承及密封组件(23)与端盖(21)转动连接;
所述转子固定装设在转轴(28)上,
所述转子包括转子铁芯(27)和极对数为N的转子永磁体(26),其中N为4,6,8,10…;
所述转子永磁体(26)均匀排列设置在转子铁芯(27)的外圆周面表面上;
所述定子包括定子铁芯(25);所述定子铁芯(25)为圆筒形,定子铁芯(25)固定设置在壳体(22)的内圆周表面上;
壳体(22)的内壁沿圆周方向设置有工质加热腔(24);壳体(22)的上部和下部分别设置有工质出口g和两个工质入口,工质出口g及两个工质入口均与工质加热腔(24)连通;所述定子铁芯(27)的装设位置与工质加热腔(24)的开设位置相对应;
所述工质加热腔(24)的工质出口g即为旋转电磁发生器(11)的工质出口g;
所述工质加热腔(24)的两个工质入口即为旋转电磁发生器(11)的两个工质入口;
所述定子与转子之间留有外界媒质腔;壳体(22)的上部和下部分别设置有外界媒质出口h和外界媒质入口c,外界媒质出口h及外界媒质入口c均与外界媒质腔连通;
所述保温外壳(210)设置在壳体(22)外部,保温外壳(210)与壳体(22)之间留有外界气体腔;保温外壳(210)的上部和下部分别设置有外界气体出口b和外界气体入口a,外界气体出口b及外界气体入口a均与外界气体腔连通;所述工质出口g、两个工质入口、外界媒质出口h和外界媒质入口c均贯穿保温外壳(210)与外部连通;
所述保温外壳(210)的外界气体入口a和外界气体出口b即为旋转电磁发生器(11)的外界气体入口a和外界气体出口b。
3.根据权利要求2所述一种旋转电磁热泵***,其特征在于,所述定子铁芯(25)为内环侧壁上沿轴向开有M个矩形凹槽的圆环结构,其中M为偶数;所述M个矩形凹槽均匀分布在内环侧壁上。
4.根据权利要求2所述一种旋转电磁热泵***,其特征在于,所述定子铁芯(25)为圆环的外环壁与内环壁中间沿轴向,等距离轴心处均匀开有L个圆形通孔的圆环结构,其中L为偶数。
5.根据权利要求2所述一种旋转电磁热泵***,其特征在于,所述转子包括转子铁芯(27)和极对数为N的转子永磁体(26),其中N为4,6,8,10…,
转子为内置式切向结构,转子铁芯(27)为圆柱形结构,转子铁芯(27)中心设置有通孔,M个相同的长条形转子永磁体(26)沿转子铁芯(27)的圆周方向均匀嵌入转子铁芯(27)内部中,每块转子永磁体(26)沿轴向的截面为矩形。
6.根据权利要求5所述一种旋转电磁热泵***,其特征在于,所述转子永磁体(26)的充磁方向为径向充磁,且相邻的两块转子永磁体(26)的充磁方向相反。
7.根据权利要求2所述一种旋转电磁热泵***,其特征在于,所述转子包括转子铁芯(27)和极对数为N的转子永磁体(26),其中N为4,6,8,10…,
所述转子为表贴式切向结构,沿转子铁芯(27)外表面均匀设置有H个转子永磁体(26),且相邻的两块转子永磁体(26)的极性相反,其中H为偶数。
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- 2013-09-12 CN CN201310414967.XA patent/CN103438615B/zh not_active Expired - Fee Related
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