CN103075839A - 一种动力循环与压缩式制冷循环复合的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力循环与压缩式制冷循环复合的装置，可同时完成动力循环和压缩式制冷循环。该装置包括压缩机、回热器、冷凝器、储液器、节流阀、蒸发器1、工质泵、蒸发器2、膨胀机以及传动装置，它们按照一定的规律连接。本发明可以利用太阳能、地热能、工业废热等中低品位能源驱动膨胀机做功，输出的轴功驱动压缩机运转，实现动力循环和制冷循环。同时，在不需要制冷工况运行时，该装置也可进行发电。本发明装置中增设回热器，减小冷凝器负荷的同时也降低了加热器的负荷；设置的储液器，使两个循环独立运行，保证对用户的稳定制冷。本发明在电力匮乏地区及小型区域供冷方面有很好的应用前景，而且对节能减排具有重要意义。

Description

一种动力循环与压缩式制冷循环复合的装置

技术领域

本发明涉及一种利用太阳能、地热能、工业废热等中低品位能源的动力循环与压缩式制冷循环复合的装置。

背景技术

空调行业是一个耗能大户，一般占总建筑能耗的40％-60％。而目前大多采取电能驱动压缩式制冷的方式，消耗了大量高品位的电能，给能源和环境带来很大的压力。在当前能源日益紧张环境污染严重的大环境下，实现节能减排是制冷行业不得不面临的问题。因此减少高品位能源的利用，寻求利用中低品位能源实现制冷，受到人们的广泛关注。中低品位能源有太阳能、地热能以及工业废热等，尤其是太阳能以其取之不尽、用之不竭的特点成为替代常规能源的清洁能源。探索新能源的利用，实现节能减排的任务，成为制冷行业发展的一项新课题。为了实现系统的零能耗，本发明装置通过动力循环为压缩式制冷循环提供动力。此外在不运行制冷工况时，本发明还可用来发电。并且装置中增设回热器来降低冷凝器的冷凝负荷和蒸发器的加热负荷；增设储液器使动力循环和制冷循环独立运行，保证为用户的稳定供冷。

发明内容

技术问题：本发明提出一种动力循环与压缩式制冷循环复合的装置，目的是提供一种利用中低品位热能的动力循环驱动压缩式制冷循环，同时也可以利用动力循环进行发电的装置，以实现最大限度的降低电耗。

技术方案：上述目的是通过以下技术方案实现的：该装置构成系统包括制冷循环子系统和动力循环子系统。制冷循环子系统由压缩机、回热器、冷凝器、储液器、节流阀和第一蒸发器组成。其连接方式为：储液器a出口的分管道与节流阀入口相连接，然后节流阀出口与第一蒸发器入口相连接，第一蒸发器出口与压缩机吸入管道相连接，压缩机排气管道与膨胀机排气管道汇集到一条管道与冷凝器入口相连接，冷凝器出口与储液器入口相连接。动力循环系统由回热器、冷凝器、储液器、工质泵、第二蒸发器和膨胀机组成。其连接方式为：储液器b出口的分支管道与工质泵入口相连接，工质泵出口接到第二蒸发器，第二蒸发器出口与膨胀机入口相连接，膨胀机排气管道与压缩机排气管道汇集到一条管道接到冷凝器入口，然后冷凝器出口与储液器相连接。两个系统之间是通过传动装置将膨胀机输出轴和压缩机转动轴相连接的，同时传动装置还与发电设备相连接。两个系统之间是通过传动装置将膨胀机输出轴和压缩机转动轴相连接的，同时传动装置还与发电设备相连接。

具体的循环方法为：首先储液器b出口出来的工质在回热器预热后，依次经过工质泵、第二蒸发器吸收热量升温升压，然后在膨胀机内膨胀输出轴功，从膨胀机出来的气态工质在回热器中与来自储液器b出口的液态工质换热后进入到冷凝器进一步冷凝放热，之后回到储液器中进行下一次动力循环；于此同时，从储液器a出口出来的工质经节流阀进入到蒸发器1，此时低温低压的工质吸收被冷却物的热量蒸发吸热实现制冷，再经压缩机升温升压，在回热器中与来自储液器b出口的液态工质换热后进入冷凝器进一步冷凝放热，冷却后的工质再流回储液器中，完成制冷循环。

设置一个回热器，使得压缩机的排气与膨胀机的乏汽混合之后的气态工质与动力循环侧工质泵入口前的液态工质进行热量交换，从而减少冷凝器的冷凝负荷和蒸发器2的加热负荷。

该装置构成的系统完成的制冷循环和动力循环所用工质相同，即制冷剂可做动力循环的工质，动力循环为有机郎肯循环。

此外，制冷循环和动力循环共用一个储液器，储液器中的工质自动分配给动力循环和制冷循环，使两个循环独立运行，保证动力循环产生的轴功能推动压缩机驱动制冷循环的完成。

有益效果：为实现最大限度节省电能，本发明装置中压缩机的转动轴和膨胀机的输出轴通过传动装置相连接，并且传动装置还连接有发电装置。当需要制冷工况运行时，该装置通过膨胀机输出的膨胀功驱动压缩式制冷为用户供冷；当不需要冷量时，该装置利用膨胀机输出的膨胀功驱动发电装置发电，产生电能。

本发明在现有的蒸汽压缩式制冷装置的基础上增设了由工质泵、第二蒸发器器和膨胀机，与压缩制冷循环装置中的冷凝器一同构成动力循环，将压缩机和膨胀机通过传动装置连接，由工质泵从储液器引出的部分工质，在第二蒸发器内吸收如太阳能、地热和工业废热等中低品位热能的热量后，在膨胀机内膨胀输出轴功，压缩机接受膨胀机输出的轴功，实现制冷剂的压缩式制冷循环。在本发明的系统装置中还设有回热器和储液器，回热器的设置不仅预热动力循环侧液态工质减少蒸发器2的加热负荷，而且有利于减少冷凝器的冷凝负荷；储液器的设置联系了动力循环和制冷循环，有利于两个循环独立运行，保证对用户稳定供冷。同时，本发明还有一个特点就是当不需要供冷时，可以利用动力循环进行发电。因此这项发明在电力匮乏地区及小型区域供冷方面有很好的应用前景，而且对节能减排具有重要意义。

附图说明

图1为本发明工作原理图

图中：压缩机1、回热器2、冷凝器3、储液器4、节流阀5、第一蒸发器6、工质泵7；第二蒸发器8、膨胀机9、传动装置10。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种动力循环与压缩式制冷循环复合的装置作进一步详细说明。

本发明一种动力循环与压缩式制冷循环复合的装置构成的系统包含两种循环方式：动力循环II和制冷循环I，具体的循环方法：

首先储液器4b出口出来的工质在回热器2预热后，依次经过工质泵7、蒸发器28吸收热量升温升压，然后在膨胀机9内膨胀输出轴功，从膨胀机出来的气态工质在回热器2中与来自储液器4b出口的液态工质换热后进入到冷凝器3进一步冷凝放热，之后回到储液器3中进行下一次动力循环II。

于此同时，从储液器4a出口出来的工质经节流阀5进入到蒸发器16，此时低温低压的工质吸收被冷却物的热量蒸发吸热实现制冷，再经压缩机1升温升压，在回热器2中与来自储液器4b出口的液态工质换热后进入冷凝器3进一步冷凝放热，冷却后的工质再流回储液器4中，完成制冷循环I。

如图1所示，实现上述循环方法的装置如下：

制冷循环I子系统由压缩机1、回热器2、冷凝器3、储液器4、节流阀5和蒸发器1组成。其连接方式为：储液器4a出口的分管道与节流阀5入口相连接，然后节流阀5出口与蒸发器16入口相连接，蒸发器16出口与压缩机1吸入管道相连接，压缩机1排气管道与膨胀机9排气管道汇集到一条管道与冷凝器3入口相连接，冷凝器3出口与储液器4入口相连接。

动力循环II系统由回热器2、冷凝器3、储液器4、工质泵7、蒸发器2和膨胀机9组成。其连接方式为：储液器4b出口的分支管道与工质泵7入口相连接，工质泵7出口接到蒸发器2，蒸发器2出口与膨胀机9入口相连接，膨胀机9排气管道与压缩机1排气管道汇集到一条管道接到冷凝器3入口，然后冷凝器3出口与储液器4相连接。

通过传动装置将膨胀机输出轴与压缩机转动轴相连接，膨胀机输出的轴功为压缩式制冷循环提供动力。两个循环通过储液器自动分配循环所需的工质量，使两个循环独立运行，保证为用户稳定供冷。并且回热器的设置同时减少冷凝器的冷凝负荷和蒸发器2的加热负荷。所述的中低品位能源可以是太阳能、地热，也可以是工业废热等热源。同时，在不进行制冷工况运行的同时，与传动装置相连接的发电设备进行发电，以实现最大限度的降低电耗。所以本发明在电力匮乏地区及小型区域供冷方面有很好的应用前景，而且对节能减排具有重要意义。

Claims (1)

1.一种动力循环与压缩式制冷循环复合的装置，其特征在于：由该装置构成的系统包括制冷循环(I)子系统和动力循环(II)子系统；

制冷循环(I)子系统由压缩机(1)、回热器(2)、冷凝器(3)、储液器(4)、节流阀(5)和第一蒸发器(6)组成，其连接方式为：储液器(4)a出口的分管道与节流阀(5)入口相连接，然后节流阀(5)出口与第一蒸发器(6)入口相连接，第一蒸发器(6)出口与压缩机(1)吸入管道相连接，压缩机(1)排气管道与膨胀机(9)排气管道汇集到一条管道与冷凝器(3)入口相连接，冷凝器(3)出口与储液器(4)入口相连接；

动力循环(II)系统由回热器(2)、冷凝器(3)、储液器(4)、工质泵(7)、第二蒸发器(8)和膨胀机(9)组成。其连接方式为：储液器(4)b出口的分支管道与工质泵(7)入口相连接，工质泵(7)出口接到第二蒸发器(8)，第二蒸发器(8)出口与膨胀机(9)入口相连接，膨胀机(9)排气管道与压缩机(1)排气管道汇集到一条管道接到冷凝器(3)入口，然后冷凝器(3)出口与储液器(4)相连接；

两个系统之间是通过传动装置(10)将膨胀机(9)输出轴和压缩机(1)转动轴相连接的，同时传动装置还与发电设备相连接。

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