CN108007006A - 一种多模式喷射增效的自复叠热泵***及运行模式 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多模式喷射增效的自复叠热泵***及运行模式，该***由压缩机、冷凝器、气液分离器、节流阀、冷凝蒸发器、蒸发器、蒸汽喷射器和控制阀所组成；压缩机出口依次与冷凝器、气液分离器、第一节流阀、冷凝蒸发器、第四控制阀和压缩机入口相连通；气液分离器上端出口分两路，一路依次与第一控制阀、冷凝蒸发器、第二节流阀、蒸发器和第一节流阀出口相连通；另一路与第二控制阀和蒸汽喷射器入口相连通；冷凝蒸发器出口与第三控制阀和蒸汽喷射器入口相连通；蒸汽喷射器出口与压缩机入口相连通；本发明利用蒸汽喷射器回收气液分离器中高压制冷剂气体的可用能，且可根据室外环境温度选择单级热泵、自复叠热泵或部分复叠热泵运行模式。

Description

一种多模式喷射增效的自复叠热泵***及运行模式
技术领域
本发明涉及一种自复叠热泵***，具体涉及一种多模式喷射增效的自复叠热泵***及运行模式。
背景技术
利用热泵机组供热是我国冬季主要供热方式之一，但在寒冷的北方，室外环境温度往往很低，单级热泵已不能正常工作或者性能很差。自复叠热泵利用非共沸混合制冷剂在气液相平衡时气液相成分不同的特点，通过冷凝器和气液分离器将高沸点制冷剂和低沸点制冷剂分离并进入两个循环进行复叠制热。与常规的复叠热泵相比，自复叠热泵只需一台压缩机就可实现复叠制热，运动部件少，简单可靠；与单级热泵相比，自复叠热泵能够在室外环境温度较低的情况下制热，但在室外环境温度较高的情况下，自复叠热泵的性能较单级热泵差。所以，在冬夏季室外环境温度差异很大的地区，单一的采用单级热泵或自复叠热泵都不能很好地满足用户的需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多模式喷射增效的自复叠热泵***及运行模式，该***将单级热泵和自复叠热泵有效地结合在一起，用户可根据室外环境温度，选择单级热泵、自复叠热泵或部分复叠热泵运行模式，使***性能达到最佳状态；另外，该***增加了蒸汽喷射器用于回收高压制冷剂气体的可用能。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种多模式喷射增效的自复叠热泵***，由压缩机1、冷凝器2、气液分离器3、第一节流阀4、冷凝蒸发器5、第二节流阀6、蒸发器7、蒸汽喷射器8、第一控制阀9、第二控制阀10、第三控制阀11和第四控制阀12所组成；
所述压缩机1出口通过连接管依次与冷凝器2、气液分离器3、第一节流阀4、冷凝蒸发器5、第四控制阀12和压缩机1入口相连通；气液分离器3上端出口分两路，一路通过连接管依次与第一控制阀9、冷凝蒸发器5、第二节流阀6、蒸发器7和第一节流阀4出口相连通；另一路通过连接管依次与第二控制阀10和蒸汽喷射器8入口相连通；另外，冷凝蒸发器5出口通过连接管依次与第三控制阀11和蒸汽喷射器8入口相连通；蒸汽喷射器8出口与压缩机1入口相连通。
所述的蒸汽喷射器8回收气液分离器3中高压制冷剂气体的可用能，提高压缩机1入口的压力和温度。
所述的第一控制阀9、第二控制阀10、第三控制阀11和第四控制阀12为电磁阀，其作用是通过控制制冷剂的流动方向，决定本***按单级热泵、自复叠热泵还是部分复叠热泵模式运行。
所述的一种多模式喷射增效的自复叠热泵***的运行模式，包括单级热泵、自复叠热泵和部分复叠热泵运行模式，具体如下：
单级热泵：第一控制阀9和第四控制阀12全部关闭，第二控制阀10和第三控制阀11全部开启；压缩机1出口的高压非共沸混合制冷剂蒸汽进入冷凝器2冷凝放热后变为高压制冷剂气液两相混合物，高压制冷剂气液两相混合物在气液分离器3中进行气液分离，气液分离器3分离得到的高压制冷剂气体通过第二控制阀10进入蒸汽喷射器8，气液分离器3分离得到的高压制冷剂液体进入第一节流阀4节流降压成中压制冷剂气液两相混合物，然后进入冷凝蒸发器5蒸发吸热后通过第三控制阀11进入蒸汽喷射器8被气液分离器3分离得到的高压制冷剂气体引射升压后回到压缩机1完成循环；
自复叠热泵：第一控制阀9和第四控制阀12全部开启，第二控制阀10和第三控制阀11全部关闭；压缩机1出口的高压非共沸混合制冷剂蒸汽进入冷凝器2冷凝放热后变为高压制冷剂气液两相混合物，高压制冷剂气液两相混合物在气液分离器3中进行气液分离，气液分离器3分离得到的高压制冷剂液体进入第一节流阀4节流降压成中压制冷剂气液两相混合物，然后与来自蒸发器7的低压制冷剂气体混合；气液分离器3分离得到的高压制冷剂气体通过第一控制阀9进入冷凝蒸发器5冷凝放热，然后进入第二节流阀6节流降压成低压制冷剂气液两相混合物，低压制冷剂气液两相混合物进入蒸发器7蒸发吸热后与来自第一节流阀4的中压制冷剂气液两相混合物混合，混合后进入冷凝蒸发器5吸热，然后通过第四控制阀12回到压缩机1完成循环；
部分复叠热泵：第一控制阀9、第二控制阀10、第三控制阀11和第四控制阀12均部分开启；压缩机1出口的高压非共沸混合制冷剂蒸汽进入冷凝器2冷凝放热后变为高压制冷剂气液两相混合物，高压制冷剂气液两相混合物在气液分离器3中进行气液分离，气液分离器3分离得到的高压制冷剂液体进入第一节流阀4节流降压成中压制冷剂气液两相混合物，然后与来自蒸发器7的低压制冷剂气体混合；气液分离器3分离得到的高压制冷剂气体分两路：一路通过第二控制阀10进入蒸汽喷射器8；另一路通过第一控制阀9进入冷凝蒸发器5冷凝放热，然后进入第二节流阀6节流降压成低压制冷剂气液两相混合物，低压制冷剂气液两相混合物进入蒸发器7蒸发吸热后与来自第一节流阀4的中压制冷剂气液两相混合物混合，然后进入冷凝蒸发器5吸热，吸热后分两路，一路通过第四控制阀12回到压缩机1完成循环；另一路通过第三控制阀11进入蒸汽喷射器8被气液分离器3分离得到的高压制冷剂气体引射升压后回到压缩机1完成循环。
相对于常规的自复叠热泵***，本发明多模式喷射增效的自复叠热泵***有多种运行模式可供选择，可以适应不同的室外环境温度。该***仅须在常规的自复叠热泵***的基础上增设蒸汽喷射器和控制阀，而蒸汽喷射器和控制阀本身结构简单、价格低廉、性能稳定，所以多模式喷射增效的自复叠热泵***有望达到节能与经济的目的，有望达到如下有益效果：
(1)可根据室外环境温度，选择单级热泵、自复叠热泵或部分复叠热泵运行模式，使***性能达到最佳状态；
(2)气液分离器分离得到的高压制冷剂气体在蒸汽喷射器内引射冷凝蒸发器出口的中压制冷剂气体，提高了压缩机入口制冷剂气体的温度和压力。
附图说明
图1是本发明***的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种多模式喷射增效的自复叠热泵***，由压缩机1、冷凝器2、气液分离器3、第一节流阀4、冷凝蒸发器5、第二节流阀6、蒸发器7、蒸汽喷射器8、第一控制阀9、第二控制阀10、第三控制阀11和第四控制阀12所组成；
所述压缩机1出口通过连接管依次与冷凝器2、气液分离器3、第一节流阀4、冷凝蒸发器5、第四控制阀12和压缩机1入口相连通；气液分离器3上端出口分两路，一路通过连接管依次与第一控制阀9、冷凝蒸发器5、第二节流阀6、蒸发器7和第一节流阀4出口相连通；另一路通过连接管依次与第二控制阀10和蒸汽喷射器8入口相连通；另外，冷凝蒸发器5出口通过连接管依次与第三控制阀11和蒸汽喷射器8入口相连通；蒸汽喷射器8出口与压缩机1入口相连通。
本发明多模式喷射增效的自复叠热泵***按以下模式运行：
单级热泵：第一控制阀9和第四控制阀12全部关闭，第二控制阀10和第三控制阀11全部开启；压缩机1出口的高压非共沸混合制冷剂蒸汽进入冷凝器2冷凝放热后变为高压制冷剂气液两相混合物，高压制冷剂气液两相混合物在气液分离器3中进行气液分离，气液分离器3分离得到的高压制冷剂气体通过第二控制阀10进入蒸汽喷射器8，气液分离器3分离得到的高压制冷剂液体进入第一节流阀4节流降压成中压制冷剂气液两相混合物，然后进入冷凝蒸发器5蒸发吸热后通过第三控制阀11进入蒸汽喷射器8被气液分离器3分离得到的高压制冷剂气体引射升压后回到压缩机1完成循环。
自复叠热泵：第一控制阀9和第四控制阀12全部开启，第二控制阀10和第三控制阀11全部关闭；压缩机1出口的高压非共沸混合制冷剂蒸汽进入冷凝器2冷凝放热后变为高压制冷剂气液两相混合物，高压制冷剂气液两相混合物在气液分离器3中进行气液分离，气液分离器3分离得到的高压制冷剂液体进入第一节流阀4节流降压成中压制冷剂气液两相混合物，然后与来自蒸发器7的低压制冷剂气体混合；气液分离器3分离得到的高压制冷剂气体通过第一控制阀9进入冷凝蒸发器5冷凝放热，然后进入第二节流阀6节流降压成低压制冷剂气液两相混合物，低压制冷剂气液两相混合物进入蒸发器7蒸发吸热后与来自第一节流阀4的中压制冷剂气液两相混合物混合，混合后进入冷凝蒸发器5吸热，然后通过第四控制阀12回到压缩机1完成循环。
部分复叠热泵：第一控制阀9、第二控制阀10、第三控制阀11和第四控制阀12均部分开启；压缩机1出口的高压非共沸混合制冷剂蒸汽进入冷凝器2冷凝放热后变为高压制冷剂气液两相混合物，高压制冷剂气液两相混合物在气液分离器3中进行气液分离，气液分离器3分离得到的高压制冷剂液体进入第一节流阀4节流降压成中压制冷剂气液两相混合物，然后与来自蒸发器7的低压制冷剂气体混合；气液分离器3分离得到的高压制冷剂气体分两路：一路通过第二控制阀10进入蒸汽喷射器8；另一路通过第一控制阀9进入冷凝蒸发器5冷凝放热，然后进入第二节流阀6节流降压成低压制冷剂气液两相混合物，低压制冷剂气液两相混合物进入蒸发器7蒸发吸热后与来自第一节流阀4的中压制冷剂气液两相混合物混合，然后进入冷凝蒸发器5吸热，吸热后分两路，一路通过第四控制阀12回到压缩机1完成循环；另一路通过第三控制阀11进入蒸汽喷射器8被气液分离器3分离得到的高压制冷剂气体引射升压后回到压缩机1完成循环。

Claims (4)

1.一种多模式喷射增效的自复叠热泵***，其特征在于：由压缩机(1)、冷凝器(2)、气液分离器(3)、第一节流阀(4)、冷凝蒸发器(5)、第二节流阀(6)、蒸发器(7)、蒸汽喷射器(8)、第一控制阀(9)、第二控制阀(10)、第三控制阀(11)和第四控制阀(12)所组成；
所述压缩机(1)出口通过连接管依次与冷凝器(2)、气液分离器(3)、第一节流阀(4)、冷凝蒸发器(5)、第四控制阀(12)和压缩机(1)入口相连通；气液分离器(3)上端出口分两路，一路通过连接管依次与第一控制阀(9)、冷凝蒸发器(5)、第二节流阀(6)、蒸发器(7)和第一节流阀(4)出口相连通；另一路通过连接管依次与第二控制阀(10)和蒸汽喷射器(8)入口相连通；另外，冷凝蒸发器(5)出口通过连接管依次与第三控制阀(11)和蒸汽喷射器(8)入口相连通；蒸汽喷射器(8)出口与压缩机(1)入口相连通。
2.如权利要求1所述的一种多模式喷射增效的自复叠热泵***，其特征在于：所述的蒸汽喷射器(8)回收气液分离器(3)中高压制冷剂气体的可用能，提高压缩机(1)入口的压力和温度。
3.如权利要求1所述的一种多模式喷射增效的自复叠热泵***，其特征在于：所述的第一控制阀(9)、第二控制阀(10)、第三控制阀(11)和第四控制阀(12)为电磁阀，其作用是通过控制制冷剂的流动方向，决定本***按单级热泵、自复叠热泵还是部分复叠热泵模式运行。
4.权利要求1至3任一项所述的一种多模式喷射增效的自复叠热泵***的运行模式，其特征在于：包括单级热泵、自复叠热泵和部分复叠热泵运行模式，具体如下：
单级热泵：第一控制阀(9)和第四控制阀(12)全部关闭，第二控制阀(10)和第三控制阀(11)全部开启；压缩机(1)出口的高压非共沸混合制冷剂蒸汽进入冷凝器(2)冷凝放热后变为高压制冷剂气液两相混合物，高压制冷剂气液两相混合物在气液分离器(3)中进行气液分离，气液分离器(3)分离得到的高压制冷剂气体通过第二控制阀(10)进入蒸汽喷射器(8)，气液分离器(3)分离得到的高压制冷剂液体进入第一节流阀(4)节流降压成中压制冷剂气液两相混合物，然后进入冷凝蒸发器(5)蒸发吸热后通过第三控制阀(11)进入蒸汽喷射器(8)被气液分离器(3)分离得到的高压制冷剂气体引射升压后回到压缩机(1)完成循环。
自复叠热泵：第一控制阀(9)和第四控制阀(12)全部开启，第二控制阀(10)和第三控制阀(11)全部关闭；压缩机(1)出口的高压非共沸混合制冷剂蒸汽进入冷凝器(2)冷凝放热后变为高压制冷剂气液两相混合物，高压制冷剂气液两相混合物在气液分离器(3)中进行气液分离，气液分离器(3)分离得到的高压制冷剂液体进入第一节流阀(4)节流降压成中压制冷剂气液两相混合物，然后与来自蒸发器(7)的低压制冷剂气体混合；气液分离器(3)分离得到的高压制冷剂气体通过第一控制阀(9)进入冷凝蒸发器(5)冷凝放热，然后进入第二节流阀(6)节流降压成低压制冷剂气液两相混合物，低压制冷剂气液两相混合物进入蒸发器(7)蒸发吸热后与来自第一节流阀(4)的中压制冷剂气液两相混合物混合，混合后进入冷凝蒸发器(5)吸热，然后通过第四控制阀(12)回到压缩机(1)完成循环。
部分复叠热泵：第一控制阀(9)、第二控制阀(10)、第三控制阀(11)和第四控制阀(12)均部分开启；压缩机(1)出口的高压非共沸混合制冷剂蒸汽进入冷凝器(2)冷凝放热后变为高压制冷剂气液两相混合物，高压制冷剂气液两相混合物在气液分离器(3)中进行气液分离，气液分离器(3)分离得到的高压制冷剂液体进入第一节流阀(4)节流降压成中压制冷剂气液两相混合物，然后与来自蒸发器(7)的低压制冷剂气体混合；气液分离器(3)分离得到的高压制冷剂气体分两路：一路通过第二控制阀(10)进入蒸汽喷射器(8)；另一路通过第一控制阀(9)进入冷凝蒸发器(5)冷凝放热，然后进入第二节流阀(6)节流降压成低压制冷剂气液两相混合物，低压制冷剂气液两相混合物进入蒸发器(7)蒸发吸热后与来自第一节流阀(4)的中压制冷剂气液两相混合物混合，然后进入冷凝蒸发器(5)吸热，吸热后分两路，一路通过第四控制阀(12)回到压缩机(1)完成循环；另一路通过第三控制阀(11)进入蒸汽喷射器(8)被气液分离器(3)分离得到的高压制冷剂气体引射升压后回到压缩机(1)完成循环。
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