CN105823252A - 第二类热驱动压缩式热泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供第二类热驱动压缩式热泵,属于热能利用与热泵技术领域。外部有中温中压介质通道与压缩机连通,压缩机还有高温高压介质通道经供热器与膨胀机连通,膨胀机还有低温低压介质通道与外部连通,供热器还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
Description
技术领域:
本发明属于动力、供热与热泵技术领域。
背景技术:
在工程实际中,余热资源与冷环境之间往往同时存在着压差和温差,将温差和压差同时加以利用,将更为有效地实现热能的利用价值。
以吸收式热泵技术为代表的热能(温差)利用技术,利用余热资源与冷环境之间的温差,能够实现一部分余热温度的提升;但因受到工作介质(溶液和冷剂介质)的性质影响,其应用领域和应用范围受到较大限制。传统的利用机械能与热能之间的品位差的压缩式热泵技术,具有一定的灵活性,但其在余热资源丰富的情况下,难以实现对余热资源的高效利用。两种技术还有共同的不足之处——无法同时实现温差和压差的利用。
针对余热资源与冷环境之间存在可利用的温差和压差,本发明提出以压缩机、膨胀机和供热器为核心部件,将温差和压差同时加以利用,并兼顾温差附加动力驱动方式,具有简单流程和结构的第二类热驱动压缩式热泵。
发明内容:
本发明主要目的是要提供能够将温差和压差利用起来的第二类热驱动压缩式热泵,具体发明内容分项阐述如下:
1.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机和供热器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机连通,压缩机还有高温高压介质通道经供热器与膨胀机连通,膨胀机还有低温低压介质通道与外部连通,供热器还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
2.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器、第二压缩机和第二供热器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机连通,压缩机还有高温高压介质通道经供热器与第二压缩机连通,第二压缩机还有高温高压介质通道经第二供热器与膨胀机连通,膨胀机还有低温低压介质通道与外部连通,供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
3.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器、第二压缩机、第二供热器和第二膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机连通,压缩机还有高温高压介质通道经热交换器与膨胀机连通,压缩机还有高温高压介质通道与第二压缩机连通,第二压缩机还有高温高压介质通道经第二供热器与第二膨胀机连通,第二膨胀机还有高温高压介质通道与膨胀机连通,膨胀机还有低温低压介质通道与外部连通,供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
4.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器、第二供热器和第二膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机连通,压缩机还有高温高压介质通道经供热器与膨胀机连通,膨胀机还有高温高压介质通道经第二供热器与第二膨胀机连通,第二膨胀机还有低温低压介质通道与外部连通,供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
5.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器、第二膨胀机和冷却器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机连通,压缩机还有高温高压介质通道经供热器与膨胀机连通,膨胀机还有低温低压介质通道经冷却器与第二膨胀机连,第二膨胀机还有低温低压介质通道与外部连通,供热器还有被加热介质通道与外部连通,冷却器还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
6.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器和第二膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机连通,压缩机还有高温高压介质通道经供热器与第二膨胀机连通,第二膨胀机还有低温低压介质通道与外部连通,第二膨胀机还有低温低压介质通道与膨胀机连通,膨胀机还有低温低压介质通道与外部连通,供热器还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
7.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器和回热器所组成;外部有中温中压介质通道经回热器与压缩机连通,压缩机还有高温高压介质通道经供热器和回热器与膨胀机连通,膨胀机还有低温低压介质通道与外部连通,供热器还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
8.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机和供热器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机连通,压缩机还有高温高压介质通道与供热器连通,供热器还有液态高温高压介质通道直接或经节流阀与外部连通,供热器还有气态高温高压介质通道与膨胀机连通,膨胀机还有低温低压介质通道与外部连通,供热器还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
9.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机和膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机连通,压缩机还有高温高压介质通道与外部连通,压缩机还有高温高压介质通道与膨胀机连通,膨胀机还有低温低压介质通道与外部连通,膨胀机连接压缩机并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
附图说明:
图1是依据本发明所提供的第二类热驱动压缩式热泵第1种原则性热力***图。
图2是依据本发明所提供的第二类热驱动压缩式热泵第2种原则性热力***图。
图3是依据本发明所提供的第二类热驱动压缩式热泵第3种原则性热力***图。
图4是依据本发明所提供的第二类热驱动压缩式热泵第4种原则性热力***图。
图5是依据本发明所提供的第二类热驱动压缩式热泵第5种原则性热力***图。
图6是依据本发明所提供的第二类热驱动压缩式热泵第6种原则性热力***图。
图7是依据本发明所提供的第二类热驱动压缩式热泵第7种原则性热力***图。
图8是依据本发明所提供的第二类热驱动压缩式热泵第8种原则性热力***图。
图9是依据本发明所提供的第二类热驱动压缩式热泵第9种原则性热力***图。
图中,1-压缩机,2-膨胀机,3-供热器,4-第二压缩机,5-第二供热器,6-第二膨胀机,7-冷却器,8-回热器。
这里还要指出的是:
(1)高温高压介质——以图1所示为例,在热力变化过程中,压缩机1压缩之后的介质;其压力和温度最高。
(2)低温低压介质——以图1所示为例,在热力变化过程中,膨胀机2降压之后的介质;其压力和温度最低。
(3)中温中压介质——进行热力变化过程之前的介质,其压力和温度在高温高压介质和低温低压介质之间。
(4)关于压缩机之间的连通——以图3所示为例,压缩机1有高温高压介质与第二压缩机4连通,压缩机1和第二压缩机4也可以分别是压缩机的低压压缩段和高压压缩段。
(5)关于膨胀机之间的连通——以图3所示为例,第二膨胀机6有高温高压介质通道与膨胀机2连通,第二膨胀机6和膨胀机2也可以分别是膨胀机的高压膨胀段和低压膨胀段。
具体实施方式:
首先要说明的是,在结构和流程的表述上,非必要情况下不重复进行;对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
图1所示第二类热驱动压缩式热泵是这样实现的:
(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机和供热器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有高温高压介质通道经供热器3与膨胀机2连通,膨胀机2还有低温低压介质通道与外部连通,供热器3还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上,中温中压介质进入压缩机1被压缩成高温高压介质,高温高压介质流经供热器3并放热于被加热介质,之后进入膨胀机2降压作功,膨胀机2对外排出低温低压介质,膨胀机2输出的功提供给压缩机1作动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
图2所示第二类热驱动压缩式热泵是这样实现的:
(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、供热器、第二压缩机和第二供热器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机1连通,压缩机1有高温高压介质通道经供热器3与第二压缩机4连通,第二压缩机4还有高温高压介质通道经第二供热器5与膨胀机2连通,膨胀机2还有低温低压介质通道与外部连通,供热器3和第二供热器5还分别有被加热介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1和第二压缩机4并传输动力。
(2)流程上,中温中压介质进入压缩机1被压缩成高温高压介质,高温高压介质流经供热器3并放热于被加热介质,之后再进入第二压缩机4升压升温;第二压缩机4生产的高温高压介质流经第二供热器5并放热于被加热介质,之后进入膨胀机2降压作功,膨胀机2对外排出低温低压介质,膨胀机2输出的功提供给压缩机1和第二压缩机4作动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
图3所示第二类热驱动压缩式热泵是这样实现的:
(1)结构上,它要由压缩机、膨胀机、供热器、第二压缩机、第二供热器和第二膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机1连通,压缩机1有高温高压介质通道经热交换器3与膨胀机2连通,压缩机1还有高温高压介质通道与第二压缩机4连通,第二压缩机4还有高温高压介质通道经第二供热器5与第二膨胀机6连通,第二膨胀机6还有高温高压介质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有低温低压介质通道与外部连通,供热器3和第二供热器5还分别有被加热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机6连接压缩机1和第二压缩机4并传输动力。
(2)流程上,中温中压介质进入压缩机1被压缩成高温高压介质,之后分成两路——第一路流经供热器3并放热于被加热介质之后进入膨胀机2降压作功,第二路依次流经第二压缩机4压缩、流经第二供热器5并放热于被加热介质、进入第二膨胀机6降压作功和进入膨胀机2降压作功,膨胀机2对外排出低温低压介质,膨胀机2和第二膨胀机6输出的功提供给压缩机1和第二压缩机4作动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
图4所示第二类热驱动压缩式热泵是这样实现的:
(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、供热器、第二供热器和第二膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有高温高压介质通道经供热器3与膨胀机2连通,膨胀机2还有高温高压介质通道经第二供热器5与第二膨胀机6连通,第二膨胀机6还有低温低压介质通道与外部连通,供热器3和第二供热器5还分别有被加热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机6连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上,中温中压介质进入压缩机1被压缩成高温高压介质,高温高压介质流经供热器3并放热于被加热介质,之后进入膨胀机2降压作功;膨胀机2排出的高温高压介质流经第二供热器5并放热于被加热介质,之后再进入第二膨胀机6降压作功,第二膨胀机6对外排出低温低压介质,膨胀机2和第二膨胀机6输出的功提供给压缩机1作动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
图5所示第二类热驱动压缩式热泵是这样实现的:
(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、供热器、第二膨胀机和冷却器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有高温高压介质通道经供热器3与膨胀机2连通,膨胀机2还有低温低压介质通道经冷却器7与第二膨胀机6连,第二膨胀机6还有低温低压介质通道与外部连通,供热器3还有被加热介质通道与外部连通,冷却器7还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机6连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上,中温中压介质进入压缩机1被压缩成高温高压介质,高温高压介质流经供热器3并放热于被加热介质,之后进入膨胀机2降压作功;膨胀机2排出的低温低压介质流经冷却器7并放热,之后进入第二膨胀机6降压作功;第二膨胀机6对外排出低温低压介质,膨胀机2和第二膨胀机6输出的功提供给压缩机1作动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
图6所示第二类热驱动压缩式热泵是这样实现的:
(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、供热器和第二膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有高温高压介质通道经供热器3与第二膨胀机6连通,第二膨胀机6还有低温低压介质通道与外部连通,第二膨胀机6还有低温低压介质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有低温低压介质通道与外部连通,供热器3还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机6连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上,中温中压介质进入压缩机1被压缩成高温高压介质,高温高压介质流经供热器3并放热于被加热介质,之后进入第二膨胀机6降压作功;第二膨胀机6排出两路低温低压介质——第一路对外排出,第二路流经膨胀机2降压作功并对外排出,膨胀机2和第二膨胀机6输出的功提供给压缩机1作动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
图7所示第二类热驱动压缩式热泵是这样实现的:
(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、供热器和回热器所组成;外部有中温中压介质通道经回热器8与压缩机1连通,压缩机1还有高温高压介质通道经供热器3和回热器8与膨胀机2连通,膨胀机2还有低温低压介质通道与外部连通,供热器3还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上,中温中压介质流经回热器8吸热,之后进入压缩机1被压缩成高温高压介质;高温高压介质依次流经供热器3和回热器8并逐步放热,之后进入膨胀机2降压作功,膨胀机2对外排出低温低压介质,膨胀机2输出的功提供给压缩机1作动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
图8所示第二类热驱动压缩式热泵是这样实现的:
(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机和供热器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有高温高压介质通道与供热器3连通,供热器3还有液态高温高压介质通道与外部连通,供热器3还有气态高温高压介质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有低温低压介质通道与外部连通,供热器3还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上,中温中压介质进入压缩机1被压缩成高温高压介质,高温高压介质进入供热器3并放热于被加热介质,之后分成两路——液态高温高压介质对外排出,气而态高温高压介质进入膨胀机2降压作功之后膨胀机2对外排出低温低压介质,膨胀机2输出的功提供给压缩机1作动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
图9所示第二类热驱动压缩式热泵是这样实现的:
(1)结构上,它主要由压缩机和膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机1连通,压缩机1还有高温高压介质通道与外部连通,压缩机1还有高温高压介质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有低温低压介质通道与外部连通,膨胀机2连接压缩机1并传输动力。
(2)流程上,中温中压介质进入压缩机1被压缩成高温高压介质,之后分成两路——第一路对外排放,第二路进入膨胀机2降压作功并对外排出低温低压介质,膨胀机2输出的功提供给压缩机1作动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
这里顺便指出的是,当仅采用温差(热能)驱动时,为方便启动,可考虑在第二类热驱动压缩式热泵中设置启动电机。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的第二类热驱动压缩式热泵,具有如下效果和优势:
(1)提出了温差利用的新思路和新技术。
(2)温差和压差同时加以利用,并兼顾温差加动力共同驱动方式,实现热能温度提升。
(3)流程合理,热力学参数与性能指数之间实现合理对应。
(4)必要时,借助外部动力实现热能温度提升,方式灵活,适应性好。
(5)以压缩机、膨胀机和热交换器为核心部件,结构简单。
(6)工质选择范围广,能够很好地适应供热需求,工质与工作参数的匹配灵活。
(7)给出多种具体技术方案,能够应对众多不同的实际状况,有较宽的适用范围。
(8)扩展了热泵技术,丰富了压缩式热泵的类型,有利于更好地实现热能的高效利用。
Claims (9)
1.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机和供热器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机(1)连通,压缩机(1)还有高温高压介质通道经供热器(3)与膨胀机(2)连通,膨胀机(2)还有低温低压介质通道与外部连通,供热器(3)还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机(2)连接压缩机(1)并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
2.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器、第二压缩机和第二供热器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机(1)连通,压缩机(1)还有高温高压介质通道经供热器(3)与第二压缩机(4)连通,第二压缩机(4)还有高温高压介质通道经第二供热器(5)与膨胀机(2)连通,膨胀机(2)还有低温低压介质通道与外部连通,供热器(3)和第二供热器(5)还分别有被加热介质通道与外部连通,膨胀机(2)连接压缩机(1)和第二压缩机(4)并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
3.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器、第二压缩机、第二供热器和第二膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机(1)连通,压缩机(1)还有高温高压介质通道经热交换器(3)与膨胀机(2)连通,压缩机(1)还有高温高压介质通道与第二压缩机(4)连通,第二压缩机(4)还有高温高压介质通道经第二供热器(5)与第二膨胀机(6)连通,第二膨胀机(6)还有高温高压介质通道与膨胀机(2)连通,膨胀机(2)还有低温低压介质通道与外部连通,供热器(3)和第二供热器(5)还分别有被加热介质通道与外部连通,膨胀机(2)和第二膨胀机(6)连接压缩机(1)和第二压缩机(4)并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
4.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器、第二供热器和第二膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机(1)连通,压缩机(1)还有高温高压介质通道经供热器(3)与膨胀机(2)连通,膨胀机(2)还有高温高压介质通道经第二供热器(5)与第二膨胀机(6)连通,第二膨胀机(6)还有低温低压介质通道与外部连通,供热器(3)和第二供热器(5)还分别有被加热介质通道与外部连通,膨胀机(2)和第二膨胀机(6)连接压缩机(1)并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
5.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器、第二膨胀机和冷却器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机(1)连通,压缩机(1)还有高温高压介质通道经供热器(3)与膨胀机(2)连通,膨胀机(2)还有低温低压介质通道经冷却器(7)与第二膨胀机(6)连,第二膨胀机(6)还有低温低压介质通道与外部连通,供热器(3)还有被加热介质通道与外部连通,冷却器(7)还有冷却介质通道与外部连通,膨胀机(2)和第二膨胀机(6)连接压缩机(1)并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
6.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器和第二膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机(1)连通,压缩机(1)还有高温高压介质通道经供热器(3)与第二膨胀机(6)连通,第二膨胀机(6)还有低温低压介质通道与外部连通,第二膨胀机(6)还有低温低压介质通道与膨胀机(2)连通,膨胀机(2)还有低温低压介质通道与外部连通,供热器(3)还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机(2)和第二膨胀机(6)连接压缩机(1)并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
7.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机、供热器和回热器所组成;外部有中温中压介质通道经回热器(8)与压缩机(1)连通,压缩机(1)还有高温高压介质通道经供热器(3)和回热器(8)与膨胀机(2)连通,膨胀机(2)还有低温低压介质通道与外部连通,供热器(3)还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机(2)连接压缩机(1)并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
8.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机、膨胀机和供热器所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机(1)连通,压缩机(1)还有高温高压介质通道与供热器(3)连通,供热器(3)还有液态高温高压介质通道直接或经节流阀与外部连通,供热器(3)还有气态高温高压介质通道与膨胀机(2)连通,膨胀机(2)还有低温低压介质通道与外部连通,供热器(3)还有被加热介质通道与外部连通,膨胀机(2)连接压缩机(1)并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
9.第二类热驱动压缩式热泵,主要由压缩机和膨胀机所组成;外部有中温中压介质通道与压缩机(1)连通,压缩机(1)还有高温高压介质通道与外部连通,压缩机(1)还有高温高压介质通道与膨胀机(2)连通,膨胀机(2)还有低温低压介质通道与外部连通,膨胀机(2)连接压缩机(1)并传输动力,形成第二类热驱动压缩式热泵。
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