CN210345951U - 气悬浮热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气悬浮热泵机组，蒸发器内的冷媒工质吸收热源的热量，蒸发成低温低压的气态冷媒工质，气悬浮压缩机将其抽出，压缩成高温高压的气态冷媒工质，送入冷凝器冷凝成高温高压的液态冷媒工质并对使用侧放热，一路液态冷媒工质通过一次节流膨胀装置形成气液两相流体送入经济器，经济器将闪发的气态冷媒工质补入气悬浮压缩机的两级离心压缩机之间的中压腔，液态冷媒工质通过二次节流膨胀装置送入蒸发器，完成循环；另一路经供气罐加热为气悬浮压缩机的气悬浮轴承提供高压气体。本实用新型的气悬浮热泵机组，简单、可靠、噪声低、效率高，可以实现快速启动和重启。

Description

气悬浮热泵机组

技术领域

本实用新型涉及中深层地热能开发利用技术，特别涉及一种气悬浮热泵机组。

背景技术

热泵从周围环境吸取热量，并把它传递给被加热对象(温度较高物体)，其原理与制冷机相同，都是按热机的逆循环工作，只是工作温度范围不同。

热泵技术就是在高位能的推动下，将热量从低位热源流向高位热源的技术。也就是说，把不能直接利用的低品位的热源如空气、土壤、水、太阳能、工业废热等热源转化为可利用的高位能热源，从而达到部分节约一次性如煤、石油、天然气、电等高位能源的技术。

热泵的低温热源通常是环境介质，如空气、地下热水和生产过程的废气、废水、废油等。热泵供热***按所选用的热源种类可分为地下水热泵***、空气源型热泵***、土壤地源型热泵***等。

压缩式供热***，是将低沸点工质(如氟利昂)通过节流阀后在蒸发器中蒸发吸热，经压缩机提高温度和压力后送入冷凝器放热，凝成液体的工质通过节流阀再进入蒸发器蒸发，如此不断循环供热。

地源热泵机组主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀四部分组成，通过让液态工质(制冷剂或冷媒)不断完成：蒸发(吸取环境中的热量)→压缩→冷凝(放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。压缩机起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵(制冷)***的心脏；蒸发器是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的；冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的；膨胀阀对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的循环工质流量。

目前常见的热泵***，主要采用螺杆热泵机组，满负荷及部分负荷效率有限，噪声大，无法实现快速启动和重启，同时由于螺杆热泵机组需要油的润滑，热泵***结构复杂，性能逐年衰减。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种气悬浮热泵机组，简单、可靠、噪声低、效率高，可以实现快速启动和重启。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的气悬浮热泵机组，其包括蒸发器1、气悬浮压缩机2、冷凝器3、经济器4、一次节流膨胀装置51、二次节流膨胀装置52、溶液泵6及供气罐7；

所述气悬浮压缩机2包括气悬浮轴承20、一级离心压缩机21、二级离心压缩机22及电机23；

所述气悬浮轴承20包括轴套和输出轴；

所述轴套套在所述输出轴外，通过输入高压气体使所述输出轴悬浮在所述轴套内；

一级离心压缩机21的叶轮及二级离心压缩机22的叶轮均同轴固定在所述输出轴上；

一级离心压缩机21的出口通过中压腔25接二级离心压缩机22的进口；

所述电机23用于驱动所述输出轴旋转从而带动一级离心压缩机21及二级离心压缩机22的叶轮旋转；

一级离心压缩机21的进口通过管路接蒸发器1的出口，抽取所述蒸发器1蒸发形成的低温低压气态冷媒工质进行压缩后送入中压腔25；

二级离心压缩机22抽取并压缩中压腔25中的气态冷媒工质，形成高温高压气态冷媒工质进入冷凝器3；

所述冷凝器3将所述高温高压气态冷媒工质冷凝成高温高压液态冷媒工质，并对使用侧放热；

所述冷凝器3冷凝成的高温高压液态冷媒工质，一路通过溶液泵6泵入供气罐7，另一路进入一次节流膨胀装置51；

所述供气罐7用于将进入其内部的冷媒工质加热成高压气体通入气悬浮轴承，使其输出轴悬浮在轴套内；

所述一次节流膨胀装置51，用于将进入的高温高压液态冷媒工质变为气液两相冷媒工质送入所述经济器4；

所述经济器4，用于将进入的气液两相冷媒工质的进一步冷却，并将液态冷媒工质送入二次节流膨胀装置52，将气态冷媒工质送入所述气悬浮压缩机2的中压腔25；

所述二次节流膨胀装置52，用于将进入的液态冷媒工质变为气液两相冷媒工质送入所述蒸发器1；

所述蒸发器1内的冷媒工质吸收热源的热量，蒸发成低温低压的气态冷媒工质。

较佳的，所述经济器4为闪发式经济器。

较佳的，所述热源采用地热。

较佳的，所述气悬浮轴承20为静压气悬浮轴承。

较佳的，所述蒸发器1采用降膜式蒸发器。

较佳的，所述冷凝器3采用壳管式冷凝器。

较佳的，所述气悬浮压缩机2采用静压气悬浮永磁变频离心式压缩机。

本实用新型的气悬浮热泵机组，蒸发器1内的冷媒工质吸收热源的热量，蒸发成低温低压的气态冷媒工质，气悬浮压缩机2将其抽出，压缩成高温高压的气态冷媒工质，送入冷凝器3冷凝成高温高压的液态冷媒工质并对使用侧放热，一路液态冷媒工质通过一次节流膨胀装置51形成气液两相流体送入经济器4，经济器4将闪发的气态冷媒工质补入气悬浮压缩机的两级离心压缩机之间的中压腔25，液态冷媒工质通过二次节流膨胀装置52送入蒸发器1，完成循环；另一路经供气罐7加热为气悬浮压缩机的气悬浮轴承提供高压气体。该气悬浮热泵机组，由于采用了气悬浮压缩机2，整个机组全无油，***简单、可靠，噪声比相同排量的螺杆压缩机显著降低；冷媒工质既在主换热***循环，又为压缩机的气悬浮轴承提供高压气体实现轴承的悬浮，提升了热泵***的满负荷及部分负荷效率，可以实现快速启动和重启。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面对本实用新型所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的气悬浮热泵机组的结构示意图。

附图标记说明

1蒸发器；2气悬浮压缩机；20气悬浮轴承；21一级离心压缩机；22二级离心压缩机；23电机；25中压腔；3冷凝器；4经济器；51一次节流膨胀装置；52二次节流膨胀装置；6溶液泵；7供气罐。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，气悬浮热泵机组包括蒸发器1、气悬浮压缩机2、冷凝器3、经济器4、一次节流膨胀装置51、二次节流膨胀装置52、溶液泵6及供气罐7；

所述气悬浮压缩机2包括气悬浮轴承20、一级离心压缩机21、二级离心压缩机22及电机23；

所述气悬浮轴承20包括轴套和输出轴；

所述轴套套在所述输出轴外，通过输入高压气体使所述输出轴悬浮在所述轴套内；

一级离心压缩机21的叶轮及二级离心压缩机22的叶轮均同轴固定在所述输出轴上；

一级离心压缩机21的出口通过中压腔25接二级离心压缩机22的进口；

所述电机23用于驱动所述输出轴旋转从而带动一级离心压缩机21及二级离心压缩机22的叶轮旋转；

一级离心压缩机21的进口通过管路接蒸发器1的出口，抽取所述蒸发器1蒸发形成的低温低压气态冷媒工质进行压缩后送入中压腔25；

二级离心压缩机22抽取并压缩中压腔25中的气态冷媒工质，形成高温高压气态冷媒工质进入冷凝器3；

所述冷凝器3将所述高温高压气态冷媒工质冷凝成高温高压液态冷媒工质，并对使用侧放热；

所述冷凝器3冷凝成的高温高压液态冷媒工质，一路通过溶液泵6泵入供气罐7，另一路进入一次节流膨胀装置51；

所述供气罐7用于将进入其内部的冷媒工质加热成高压气体通入气悬浮轴承，使其输出轴悬浮在轴套内；

所述一次节流膨胀装置51，用于将进入的高温高压液态冷媒工质变为气液两相冷媒工质送入所述经济器4；

所述经济器4，用于将进入的气液两相冷媒工质的进一步冷却，并将液态冷媒工质送入二次节流膨胀装置52，将气态冷媒工质送入所述气悬浮压缩机2的中压腔25；

所述二次节流膨胀装置52，用于将进入的液态冷媒工质变为气液两相冷媒工质送入所述蒸发器1；

所述蒸发器1内的冷媒工质吸收热源的热量，蒸发成低温低压的气态冷媒工质。

较佳的，所述经济器4为闪发式经济器。

较佳的，所述热源采用地热。

较佳的，所述气悬浮轴承20为静压气悬浮轴承。

实施例一的气悬浮热泵机组，蒸发器1内的冷媒工质吸收热源的热量，蒸发成低温低压的气态冷媒工质，气悬浮压缩机2将其抽出，压缩成高温高压的气态冷媒工质，送入冷凝器3冷凝成高温高压的液态冷媒工质并对使用侧放热，一路液态冷媒工质通过一次节流膨胀装置51形成气液两相流体送入经济器4，经济器4将闪发的气态冷媒工质补入气悬浮压缩机的两级离心压缩机之间的中压腔25，液态冷媒工质通过二次节流膨胀装置52送入蒸发器1，完成循环；另一路经供气罐7加热为气悬浮压缩机的气悬浮轴承提供高压气体。

实施例一的气悬浮热泵机组，由于采用了气悬浮压缩机2，整个机组全无油，***简单、可靠，噪声比相同排量的螺杆压缩机显著降低；冷媒工质既在主换热***循环，又为压缩机的气悬浮轴承提供高压气体实现轴承的悬浮，提升了热泵***的满负荷及部分负荷效率，可以实现快速启动和重启。

实施例二

基于实施例一的气悬浮热泵机组，所述蒸发器1采用降膜式蒸发器。

降膜蒸发是将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入，经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，在重力和真空诱导及气流作用下，成均匀膜状自上而下流动。流动过程中，被壳程加热介质加热汽化，产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室，汽液经充分分离，蒸汽进入冷凝器冷凝(单效操作)或进入下一效蒸发器作为加热介质，从而实现多效操作，液相则由分离室排出。

降膜式蒸发器的料液是从蒸发器的顶部加入，在重力作用下沿管壁成膜状下降，并在此过程中蒸发增浓，在其底部得到浓缩液。降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大物料。由于料液在单程型蒸发器中呈膜状流动，传热系数较高。料液停留时间短，不易引起物料变质，适于处理热敏性物料。液体滞留量小，降膜蒸发器可以根据能量供应、真空度、进料量、浓度等的变化而采取快速运作。由于工艺流体仅在重力作用下流动，而不是靠高温差来推动，可以使用低温差蒸发。降膜式蒸发器具有蒸发能力高、节能降耗、运行费用低且能保证物料在蒸发过程中不变性等优点。

实施例三

基于实施例一的气悬浮热泵机组，所述冷凝器3采用壳管式冷凝器。

实施例四

基于实施例一的气悬浮热泵机组，所述气悬浮压缩机2采用静压气悬浮永磁变频离心式压缩机。

永磁变频压缩机气压稳定，能平缓启动，对用气量波动比较大的场合，又能快速调节响应，并且对交流电源的电压适应性好、噪音低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种气悬浮热泵机组，其特征在于，其包括蒸发器(1)、气悬浮压缩机(2)、冷凝器(3)、经济器(4)、一次节流膨胀装置(51)、二次节流膨胀装置(52)、溶液泵(6)及供气罐(7)；

所述气悬浮压缩机(2)包括气悬浮轴承(20)、一级离心压缩机(21)、二级离心压缩机(22)及电机(23)；

所述气悬浮轴承(20)包括轴套和输出轴；

所述轴套套在所述输出轴外，通过输入高压气体使所述输出轴悬浮在所述轴套内；

一级离心压缩机(21)的叶轮及二级离心压缩机(22)的叶轮均同轴固定在所述输出轴上；

一级离心压缩机(21)的出口通过中压腔(25)接二级离心压缩机(22)的进口；

所述电机(23)用于驱动所述输出轴旋转从而带动一级离心压缩机(21)及二级离心压缩机(22)的叶轮旋转；

一级离心压缩机(21)的进口通过管路接蒸发器(1)的出口，抽取所述蒸发器(1)蒸发形成的低温低压气态冷媒工质进行压缩后送入中压腔(25)；

二级离心压缩机(22)抽取并压缩中压腔(25)中的气态冷媒工质，形成高温高压气态冷媒工质进入冷凝器(3)；

所述冷凝器(3)将所述高温高压气态冷媒工质冷凝成高温高压液态冷媒工质，并对使用侧放热；

所述冷凝器(3)冷凝成的高温高压液态冷媒工质，一路通过溶液泵(6)泵入供气罐(7)，另一路进入一次节流膨胀装置(51)；

所述供气罐(7)用于将进入其内部的冷媒工质加热成高压气体通入气悬浮轴承，使其输出轴悬浮在轴套内；

所述一次节流膨胀装置(51)，用于将进入的高温高压液态冷媒工质变为气液两相冷媒工质送入所述经济器(4)；

所述经济器(4)，用于将进入的气液两相冷媒工质的进一步冷却，并将液态冷媒工质送入二次节流膨胀装置(52)，将气态冷媒工质送入所述气悬浮压缩机(2)的中压腔(25)；

所述二次节流膨胀装置(52)，用于将进入的液态冷媒工质变为气液两相冷媒工质送入所述蒸发器(1)；

所述蒸发器(1)内的冷媒工质吸收热源的热量，蒸发成低温低压的气态冷媒工质。

2.根据权利要求1所述的气悬浮热泵机组，其特征在于，

所述经济器(4)为闪发式经济器。

3.根据权利要求1所述的气悬浮热泵机组，其特征在于，

所述热源采用地热。

4.根据权利要求1所述的气悬浮热泵机组，其特征在于，

所述气悬浮轴承(20)为静压气悬浮轴承。

5.根据权利要求1所述的气悬浮热泵机组，其特征在于，

所述蒸发器(1)采用降膜式蒸发器。

6.根据权利要求1所述的气悬浮热泵机组，其特征在于，

所述冷凝器(3)采用壳管式冷凝器。

7.根据权利要求1所述的气悬浮热泵机组，其特征在于，

所述气悬浮压缩机(2)采用静压气悬浮永磁变频离心式压缩机。

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