CN103277938A - 联合驱动的金属氢化物热泵系统及方法 - Google Patents
联合驱动的金属氢化物热泵系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103277938A CN103277938A CN2013102253202A CN201310225320A CN103277938A CN 103277938 A CN103277938 A CN 103277938A CN 2013102253202 A CN2013102253202 A CN 2013102253202A CN 201310225320 A CN201310225320 A CN 201310225320A CN 103277938 A CN103277938 A CN 103277938A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- low
- temperature
- reaction device
- fluid
- temp reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种联合驱动的金属氢化物热泵系统；包括低温反应器，四通控制阀，压缩机，高温反应器和阀门；低温反应器的低温反应器氢气接口Ⅲ连接四通控制阀的四通控制阀氢气接口Ⅰ，四通控制阀的四通控制阀氢气接口Ⅱ连接压缩机的压缩机氢气进口，压缩机的压缩机氢气出口连接四通控制阀的四通控制阀氢气接口Ⅲ，四通控制阀的四通控制阀氢气接口Ⅳ连接高温反应器的高温反应器氢气接口Ⅲ，高温反应器的高温反应器氢气接口Ⅳ通过阀门连接低温反应器的低温反应器氢气接口Ⅳ；低温反应器和高温反应器内分别有不同的金属氢化物。
Description
技术领域
本发明涉及一种制冷与空调设备技术领域，尤其是一种联合驱动的金属氢化物热泵系统。
背景技术
金属氢化物是一种新型功能金属材料，能在一定温度和压力下可逆地释放和吸收大量氢气，同时伴随巨大焓变，因此可以用来构造金属氢化物热泵系统，实现低温制冷以及高温供热等多种功能，且具有环境友好，低品位能源利用的特点，是国际上竞相研究开发的热点。
现有技术中，按照驱动方式可将金属氢化物热泵分为两类：热驱动金属氢化物热泵系统（MHHP）和压缩机驱动金属氢化物热泵系统（CDMHHP）。
热驱动金属氢化物热泵系统包括有两个反应器（两个反应器中填充有不同P-T性能的金属氢化物）为主体构成；每个反应器在各自的P-T平衡线上间隙式地进行吸氢/脱氢以及预冷/预热操作，反应过程中所释放出的氢气在两个反应器之间进行循环，吸氢反应所释放的热量可以用于制热，脱氢反应所吸收的热量可用于制冷，系统的驱动力为外界提供的热量，若安装两套系统进行分时、反相操作，还可以实现连续的制冷、制热，这是目前最为常见的系统型式。
压缩机驱动金属氢化物热泵系统（CDMHHP）包括有两个通过压缩机连接的反应器，两个反应器中装填同种氢化物。在运行时，利用压缩机做功将一个反应器中脱附出来的氢气增压，使之在另一个反应器中被吸附，随着过程进行，当原来处于富氢状态的反应器变为贫氢状态，处于贫氢状态的反应器变为富氢状态时，再将两反应器的连接管路反转，开始下一个工作周期，由此形成半连续运行。
热驱动的金属氢化物热泵系统构造及操作较复杂，不可逆损失较大，对合金对和热源温度都有较严格的要求，其优点是能灵活利用热源、无转动机械、噪音小。
相反，压缩机驱动的金属氢化物热泵系统构造较简单，不可逆损失较小，但其高温端只能放热，低温端只能吸热，即不能实现第一类热泵循环，同时对多温热源的匹配灵活性降低，另外当压缩比增加时，压缩机驱动系统的氢气具有更大的过热度，增加了传热过程的不可逆损失。
为此，需要提供一种能综合热驱动和压缩机驱动两种优点的金属氢化物热泵系统，使之具有更灵活的系统性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能综合热驱动和压缩机驱动两种优点的金属氢化物热泵系统，使之具有更灵活的系统性能。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种联合驱动的金属氢化物热泵系统，包括低温反应器，四通控制阀，压缩机，高温反应器和阀门；所述低温反应器上设置有低温反应器流体进口、低温反应器流体出口、低温反应器氢气接口Ⅲ和低温反应器氢气接口Ⅳ；所述四通控制阀上设置有四通控制阀氢气接口Ⅰ、四通控制阀氢气接口Ⅱ、四通控制阀氢气接口Ⅲ和四通控制阀氢气接口Ⅳ；所述压缩机上设置有压缩机氢气进口和压缩机氢气出口；所述高温反应器上设置有高温反应器流体进口、高温反应器流体出口、高温反应器氢气接口Ⅲ和高温反应器氢气接口Ⅳ；所述低温反应器氢气接口Ⅲ连接四通控制阀氢气接口Ⅰ，四通控制阀氢气接口Ⅱ连接压缩机氢气进口，压缩机氢气出口连接四通控制阀氢气接口Ⅲ，四通控制阀氢气接口Ⅳ连接高温反应器氢气接口Ⅲ，高温反应器氢气接口Ⅳ通过阀门连接低温反应器氢气接口Ⅳ；所述的低温反应器和高温反应器内分别装填有不同类型的金属氢化物。
作为对本发明所述的联合驱动的金属氢化物热泵系统的改进：所述低温反应器内装填LaNi5，所述高温反应器内装填LaNi4.7Al0.3。
作为对本发明所述的联合驱动的金属氢化物热泵系统的进一步改进：所述四通控制阀氢气接口Ⅰ连接到四通控制阀氢气接口Ⅱ，四通控制阀氢气接口Ⅲ连接到四通控制阀氢气接口Ⅳ。
作为对本发明所述的联合驱动的金属氢化物热泵系统的进一步改进：所述四通控制阀氢气接口Ⅳ连接到四通控制阀氢气接口Ⅱ，四通控制阀氢气接口Ⅲ连接到四通控制阀氢气接口Ⅰ。
一种联合驱动的金属氢化物热泵系统的运行方法：a、高温反应；压缩机关闭，阀门打开，高温反应器接高温换热流体，低温反应器接中温换热流体；高温换热流体通过高温反应器流体进口进入高温反应器，中温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器；高温换热流体与高温反应器内的金属氢化物吸收来自高温换热流体的热量，高温换热流体的温度降低，并通过高温反应器流体出口流出；同时，高温反应器内的金属氢化物吸热而发生脱氢反应，所产生的高压氢气在压差作用下被处于贫氢状态的低温反应器内的金属氢化物吸收，中温换热流体吸收低温反应器内的金属氢化物吸氢反应所释放的热量，中温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口流出；当高温反应器内的金属氢化物处于贫氢状态，而低温反应器内的金属氢化物处于富氢状态时，高温反应过程结束，阀门关闭；
b、预冷；压缩机和阀门都关闭，将中温换热流体接入高温反应器，将低温换热流体接入低温反应器；中温换热流体通过高温反应器流体进口进入高温反应器，低温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器；中温换热流体吸收高温反应器内的金属氢化物的热量，使得高温反应器内的金属氢化物冷却到中温，中温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口流出；同时，低温换热流体吸收低温反应器内的金属氢化物的热量，使得低温反应器内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口流出；
c、低温反应；压缩机打开，阀门关闭，将中温换热流体接入高温反应器，将低温换热流体接入低温反应器；处于富氢状态的低温反应器内的金属氢化物吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口流出；同时，低温反应器内的金属氢化物发生脱氢反应，所产生的低压氢气从低温反应器氢气接口Ⅲ依次通过四通控制阀氢气接口Ⅰ、四通控制阀氢气接口Ⅱ以及压缩机氢气进口后进入压缩机内；压缩机对低压氢气增压后，从压缩机氢气出口依次通过四通控制阀氢气接口Ⅲ、四通控制阀氢气接口Ⅳ和高温反应器氢气接口Ⅲ后进入高温反应器，并被处于贫氢状态的高温反应器内的金属氢化物吸收，吸氢反应释放热量；中温换热流体将吸氢反应所释放的热量吸收，中温换热流体的温度升高，并通过高温反应器流体出口流出；当低温反应器内的金属氢化物处于贫氢状态，而高温反应器内的金属氢化物处于富氢状态时，低温反应过程结束，压缩机关闭。
d、预热；压缩机和阀门都关闭，将高温换热流体接入高温反应器，将中温换热流体接入低温反应器1；高温换热流体通过高温反应器流体进口进入高温反应器，中温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器；高温反应器内的金属氢化物吸收高温换热流体的热量，使得高温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口流出；低温反应器内的金属氢化物吸收中温换热流体内的热量，使得中温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口流出；通过这样的间隙式循环操作，不断产生制冷或制热效应。
作为对一种联合驱动的金属氢化物热泵系统的运行方法的改进：所述步骤c步骤如下：压缩机（3）关闭，阀门（5）打开，将低温换热流体接入低温反应器（1），中温换热流体接入高温反应器（4）；处于富氢状态的低温反应器（1）内的金属氢化物吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口（12）流出；同时，低温反应器（1）内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的低压氢气在压差作用下被处于贫氢状态的高温反应器（4）内的金属氢化物吸收，吸氢反应释放热量，吸氢反应所释放的热量被中温换热流体吸收，中温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口（42）流出；当低温反应器（1）处于贫氢状态而高温反应器（4）处于富氢状态时，低温反应过程结束，阀门（5）关闭。
另一种联合驱动的金属氢化物热泵系统的运行方法：a、高温反应，压缩机打开，阀门关闭；低温反应器接入中温换热流体，高温换热流体接入高温反应器；中温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内，高温换热流体通过高温反应器流体进口进入高温反应器内；处于富氢状态的低温反应器内的金属氢化物吸收来自中温换热流体的热量，中温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口流出；同时，发生脱氢反应所产生的低压氢气从低温反应器氢气接口Ⅲ依次通过四通控制阀氢气接口Ⅰ四通控制阀氢气接口Ⅱ和压缩机氢气进口进入压缩机；压缩机对低压氢气增压后，增压后的低压氢气依次从压缩机氢气出口、四通控制阀氢气接口Ⅲ、四通控制阀氢气接口Ⅳ和高温反应器氢气接口Ⅲ进入高温反应器，并被处于贫氢状态的高温反应器内的金属氢化物吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，高温换热流体通过高温反应器流体出口流出；当低温反应器处于贫氢状态而高温反应器处于富氢状态时，高温反应过程结束，压缩机关闭；
b、预冷；压缩机和阀门都关闭，将中温换热流体接入高温反应器，将低温换热流体接入低温反应器；中温换热流体通过高温反应器流体进口进入高温反应器内，低温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内；中温换热流体吸收高温反应器内的金属氢化物的热量，高温反应器内的金属氢化物冷却到中温，中温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口流出；同时，低温换热流体吸收低温反应器内的金属氢化物的热量，低温反应器内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口流出；
c、低温反应；压缩机关闭，阀门打开，中温换热流体接入高温反应器，低温换热流体接入低温反应器；中温换热流体通过高温反应器流体进口进入高温反应器内，低温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内；处于富氢状态的高温反应器内的金属氢化物吸收来自中温换热流体的热量，中温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口流出；同时，发生脱氢反应所产生的低压氢气被处于贫氢状态的低温反应器内的金属氢化物吸收，低温反应器内的金属氢化物吸氢反应时所释放的热量被低温换热流体吸收，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口流出；当高温反应器处于贫氢状态而低温反应器处于富氢状态时，低温反应过程结束，阀门关闭；
d、预热；压缩机和阀门都关闭，将高温换热流体接入高温反应器，中温温换热流体接入低温反应器；高温换热流体通过通过高温反应器流体进口进入高温反应器内，中温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内；高温反应器内的金属氢化物吸收来自高温换热流体的热量，高温反应器内的金属氢化物加热到高温，高温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口流出；同时，低温反应器内的金属氢化物吸收中温换热流体的热量，低温反应器内的金属氢化物加热到中温，中温换热流体的温度降低，并通过低温反应器流体出口流出；通过以上所述的步骤的间隙式循环操作，可使系统不断产生制热效应。
再一种联合驱动的金属氢化物热泵系统的运行方法：a、高温反应，压缩机关闭，阀门打开，中温换热流体接入低温反应器，高温换热流体接入高温反应器内；中温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内，高温换热流体通过通过高温反应器流体进口进入高温反应器内；处于富氢状态的低温反应器内的金属氢化物吸收来自中温换热流体的热量，中温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口流出；同时，低温反应器内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的高压氢气在压差作用下被处于贫氢状态的高温反应器内的金属氢化物吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口流出；当低温反应器处于贫氢状态而高温反应器处于富氢状态时，高温反应过程结束，阀门关闭；
b、预冷；压缩机和阀门都关闭，将中温换热流体接入高温反应器，将低温换热流体接入低温反应器；中温换热流体通过高温反应器流体进口进入高温反应器内，低温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内；中温换热流体吸收高温反应器内的金属氢化物的热量，高温反应器内的金属氢化物冷却到中温，中温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口流出；同时，低温换热流体吸收低温反应器内的金属氢化物的热量，低温反应器内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口流出；
c、低温反应；压缩机关闭，阀门打开，中温换热流体接入高温反应器，低温换热流体接入低温反应器；中温换热流体通过高温反应器流体进口进入高温反应器内，低温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内；处于富氢状态的高温反应器内的金属氢化物吸收来自中温换热流体的热量，中温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口流出；同时，发生脱氢反应所产生的低压氢气被处于贫氢状态的低温反应器内的金属氢化物吸收，低温反应器内的金属氢化物吸氢反应时所释放的热量被低温换热流体吸收，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口流出；当高温反应器处于贫氢状态而低温反应器处于富氢状态时，低温反应过程结束，阀门关闭；
d、预热；压缩机和阀门都关闭，将高温换热流体接入高温反应器，中温温换热流体接入低温反应器；高温换热流体通过通过高温反应器流体进口进入高温反应器内，中温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内；高温反应器内的金属氢化物吸收来自高温换热流体的热量，高温反应器内的金属氢化物加热到高温，高温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口流出；同时，低温反应器内的金属氢化物吸收中温换热流体的热量，低温反应器内的金属氢化物加热到中温，中温换热流体的温度降低，并通过低温反应器流体出口流出；通过以上所述的步骤的间隙式循环操作，可使系统不断产生制热效应。
再一种联合驱动的金属氢化物热泵系统的运行方法：分为工作1环节和工作2环节；
a、在工作1环节时，压缩机打开，阀门关闭；低温换热流体接入高温反应器，高温换热流体接入低温反应器内；低温换热流体通过高温反应器流体进口进入高温反应器内；高温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内；处于富氢状态的高温反应器内的金属氢化物吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口流出；同时，高温反应器内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的低压氢气从高温反应器氢气接口Ⅲ依次通过四通控制阀氢气接口Ⅳ、四通控制阀氢气接口Ⅲ和压缩机氢气出口进入压缩机内，低压氢气被压缩机增压后变为高压氢气，高压氢气再从压缩机氢气进口依次通过四通控制阀氢气接口Ⅱ、四通控制阀氢气接口Ⅰ和低温反应器氢气接口Ⅲ进入到低温反应器内，并被处于贫氢状态的低温反应器内的金属氢化物吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口流出；当高温反应器处于贫氢状态而低温反应器处于富氢状态时，该步骤的反应过程结束，压缩机关闭；
b、预热/预冷，压缩机和阀门都关闭，将高温换热流体接入高温反应器4，将低温换热流体接入低温反应器；低温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内，高温换热流体通过通过高温反应器流体进口进入高温反应器内；高温反应器内的金属氢化物吸收高温换热流体的热量，高温反应器内的金属氢化物被加热到高温，高温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口流出；低温反应器内金属氢化物的热量被低温换热流体吸收，低温反应器内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口流出；
c、在工作2环节时，压缩机关闭，阀门打开，低温换热流体接入低温反应器，高温换热流体接入高温反应器；低温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内，高温换热流体通过通过高温反应器流体进口进入高温反应器内；处于富氢状态的低温反应器内的金属氢化物吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口流出；同时，低温反应器内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的中压氢气被处于贫氢状态的高温反应器内的金属氢化物吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口流出；当低温反应器处于贫氢状态而高温反应器处于富氢状态时，该步骤的反应过程结束，阀门关闭；
d、预冷/预热时，压缩机和阀门都关闭，将低温换热流体接入高温反应器，高温换热流体接入低温反应器；低温换热流体通过通过高温反应器流体进口进入高温反应器内，高温换热流体通过低温反应器流体进口进入低温反应器内；低温换热流体吸收高温反应器内的金属氢化物的热量，高温反应器内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口流出；低温反应器内的金属氢化物吸收高温换热流体的热量，低温反应器内的金属氢化物加热到高温，高温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口流出。
本发明的联合驱动的金属氢化物热泵系统与现有热驱动或压缩机驱动的金属氢化物热泵系统相比，具有以下优点：
1）相比热驱动的金属氢化物热泵系统，本发明可减少金属氢化物的配对难度，在相同配置下可降低制冷温度，提高制热温度，相应扩大了其适用范围，另外利用联合驱动也减少了预热和预冷环节的不可逆损失。
2）相比热驱动的金属氢化物热泵系统，本发明还可以在无需热源驱动条件下，按压缩机驱动模式进行循环，增强了系统的适应能力。
3）相比压缩机驱动的金属氢化物热泵系统，本发明可进行第一类热泵循环，可利用联合驱动减少压缩机功耗，还可降低压缩机排气温度，减少过热损失。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是本发明的联合驱动的金属氢化物热泵系统的主要结构示意图。
具体实施方式
实施实例1、图1给出一种联合驱动的金属氢化物热泵系统，包括低温反应器1，四通控制阀2，压缩机3，高温反应器4和阀门5。
低温反应器1上设置有低温反应器流体进口11、低温反应器流体出口12、低温反应器氢气接口Ⅲ13和低温反应器氢气接口Ⅳ14；四通控制阀2上设置有四通控制阀氢气接口Ⅰ21、四通控制阀氢气接口Ⅱ22、四通控制阀氢气接口Ⅲ23和四通控制阀氢气接口Ⅳ24；压缩机3上设置有压缩机氢气进口31和压缩机氢气出口32；高温反应器4上设置有高温反应器流体进口41、高温反应器流体出口42、高温反应器氢气接口Ⅲ43和高温反应器氢气接口Ⅳ44。
低温反应器氢气接口Ⅲ13连接四通控制阀氢气接口Ⅰ21，四通控制阀氢气接口Ⅱ22连接压缩机氢气进口31，压缩机氢气出口32连接四通控制阀氢气接口Ⅲ23，四通控制阀氢气接口Ⅳ24连接高温反应器氢气接口Ⅲ43，高温反应器氢气接口Ⅳ44通过阀门5连接低温反应器氢气接口Ⅳ14；低温反应器流体进口11连接有外部系统Ⅰ的换热流体出口，低温反应器流体出口12连接有外部系统Ⅰ的换热流体进口，高温反应器流体进口41连接有外部系统Ⅱ的换热流体出口，高温反应器流体出口42连接有外部系统Ⅱ的换热流体进口；以上所述的低温反应器1和高温反应器4内分别装填有不同的金属氢化物，所用金属氢化物可从工作温度、反应动力学及技术经济指标方面进行优选。
以上所述的四通控制阀2可根据工作的需要改变连接方式（通过内部切换改变管路连接方式）；即可将四通控制阀氢气接口Ⅰ21连接到四通控制阀氢气接口Ⅱ22，四通控制阀氢气接口Ⅲ23连接到四通控制阀氢气接口Ⅳ24，四通控制阀氢气接口Ⅳ24连接到四通控制阀氢气接口Ⅱ22，四通控制阀氢气接口Ⅲ23连接到四通控制阀氢气接口Ⅰ21。
外部系统Ⅰ和外部系统Ⅱ内的换热流体可为高温换热流体、中温换热流体或低温换热流体；根据工作过程需要，在不同的工作状态下，分别对接入低温反应器1和高温反应器4的外部系统Ⅰ和外部系统Ⅱ内的换热流体进行切换（即换热流体在高温换热流体、中温换热流体和低温换热流体中进行切换）。压缩机3为变频压缩机，根据设定出口压力进行控制。
联合驱动的金属氢化物热泵系统可按第一类热泵循环、第二类热泵循环（第一类热泵循环是指在高温端吸热进行驱动的循环，把第一类循环反向运行，就是第二类热泵循环，高温端是放热，而利用中温端吸热进行驱动）工作。联合驱动的金属氢化物热泵系统按第一类热泵循环工作时，由高温反应、预冷、低温反应和预热四个环节组成，且可按热驱动或热、压缩机联合驱动两种模式运行。当循环中有压缩机3介入时，该金属氢化物热泵系统即运行于热、压缩机联合驱动模式，否则即为传统的热驱动模式。
当用于制冷时，低温反应器1内的金属氢化物（处于富氢状态）在低温反应时吸收低温换热流体的热量，使低温换热流体温度降低后成为联合驱动的金属氢化物热泵系统的有效冷输出；高温反应器4内的金属氢化物（处于富氢状态）在高温反应时吸收的高温换热流体的热量以及压缩机3的做功为联合驱动的金属氢化物热泵系统的能量输入端。
当用于制热时，处于贫氢状态的高温反应器4内的金属氢化物/低温反应器1内的金属氢化物分别在低温反应/高温反应时释放给中温换热流体的热量，使中温换热流体温度升高后成为联合驱动的金属氢化物热泵系统的有效热输出；而处于富氢状态的低温反应器1内的金属氢化物在低温反应时吸收的低温换热流体的热量，以及处于富氢状态的高温反应器4内的金属氢化物在高温反应时吸收的高温换热流体的热量以及压缩机3的做功为联合驱动的金属氢化物热泵系统的能量输入端。
联合驱动的金属氢化物热泵系统联合驱动的金属氢化物热泵按按第二类热泵循环下工作时，一个完整循环由高温反应、预冷、低温反应、预热四个环节依次组成，只有制热模式。当循环中有压缩机3介入时，该金属氢化物热泵系统即运行于热、压缩机联合驱动模式，否则即为传统的热驱动模式。制热时，处于贫氢状态的高温反应器4内的金属氢化物在高温反应时释放给高温换热流体的热量，使高温换热流体温度升高后成为系统有效热输出，而处于富氢状态的高温反应器/低温反应器内的金属氢化物在低温反应/高温反应时吸收的中温换热流体的热量以及压缩机3做功为系统能量输入端。
联合驱动的金属氢化物热泵系统联合驱动的金属氢化物热泵可完全按压缩机驱动模式运行，此时系统具有传统压缩机驱动的氢化物热泵系统的半连续运行特点，当用于制冷时，处于富氢状态的高温反应器1或低温反应器4内的金属氢化物在低温状态下吸收低温流体的热量，使低温流体温度降低后成为系统有效输出，而压缩机3做功为能量输入端。当用于制热时，处于贫氢状态的高温反应器1或低温反应器4内的金属氢化物在高温状态下释放给高温流体的热量，使高温流体温度升高后成为系统有效输出，而压缩机3做功为系统能量输入端。
所述联合驱动的金属氢化物热泵系统在热、压缩机联合驱动模式以及热驱动模式下可采用两套系统，进行分时、反向操作以进行连续的制冷、制热。
实际使用时，分如下步骤：
一、第一类热泵循环下工作（具有制冷和制热的功能，分为高温反应、预冷、低温反应以及预热四个环节进行，可按热驱动或热、压缩机联合驱动两种模式运行）：
A、采用热、压缩机联合驱动模式：
当低温反应器1（在低温下进行脱氢反应时）的平衡压力低于高温反应器4（在中温下进行吸氢反应时）的平衡压力时，采用热、压缩机联合驱动模式；
B、采用热驱动模式：
当低温反应器1（在低温下进行脱氢反应时）的平衡压力高于高温反应器4（在中温下进行吸氢反应时）的平衡压力；
1、按第一类热泵循环时，采用热、压缩机联合驱动模式的工作步骤如下：
1.1、高温反应；压缩机3关闭，阀门5打开，高温反应器4接高温换热流体，低温反应器1接中温换热流体；
1.1.1、高温换热流体通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4，中温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1；
1.1.2、高温换热流体与高温反应器4内的金属氢化物吸收来自高温换热流体的热量，高温换热流体的温度降低（此时，高温换热流体的温度略有降低，但幅度不大，高温换热流体温度降再低也比高温反应器发生吸氢反应的温度要高），并通过高温反应器流体出口42流出；
同时，高温反应器4内的金属氢化物吸热而发生脱氢反应，所产生的高压氢气在压差作用下被低温反应器1内的金属氢化物（处于贫氢状态）吸收，中温换热流体吸收低温反应器1内的金属氢化物吸氢反应所释放的热量，中温换热流体温度升高（此时，中温换热流体温度略有增加的，但幅度不大），并通过低温反应器流体出口12流出；
1.1.3、当高温反应器4内的金属氢化物处于贫氢状态，而低温反应器1内的金属氢化物处于富氢状态时，高温反应过程结束，阀门5关闭。
1.2、预冷；压缩机3和阀门5都关闭，将中温换热流体接入高温反应器4，将低温换热流体接入低温反应器1：
1.2.1、中温换热流体通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4，低温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1；
1.2.2、中温换热流体吸收高温反应器4内的金属氢化物的热量，使得高温反应器4内的金属氢化物冷却到中温，中温换热流体温度升高（此时，因预冷和预热是显热变化，所消耗的热量都很小，所以中温换热流体不会转化为高温换热流体），并通过高温反应器流体出口42流出；
同时，低温换热流体吸收低温反应器1内的金属氢化物的热量，使得低温反应器1内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口12流出。
1.3、低温反应；压缩机3打开，阀门5关闭，将中温换热流体接入高温反应器4，将低温换热流体接入低温反应器1：
1.3.1、低温反应器1内的金属氢化物（处于富氢状态）吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口12流出；
同时，低温反应器1内的金属氢化物发生脱氢反应，所产生的低压氢气从低温反应器氢气接口Ⅲ13依次通过四通控制阀氢气接口Ⅰ21、四通控制阀氢气接口Ⅱ22以及压缩机氢气进口31后进入压缩机3内；
1.3.2、压缩机3对低压氢气增压后，从压缩机氢气出口32依次通过四通控制阀氢气接口Ⅲ23、四通控制阀氢气接口Ⅳ24和高温反应器氢气接口Ⅲ43后进入高温反应器4，并被高温反应器4内的金属氢化物（处于贫氢状态）吸收，吸氢反应释放热量；中温换热流体将吸氢反应所释放的热量吸收，中温换热流体的温度升高，并通过高温反应器流体出口42流出；
1.3.3、当低温反应器1内的金属氢化物处于贫氢状态，而高温反应器4内的金属氢化物处于富氢状态时，低温反应过程结束，压缩机3关闭。
1.4、预热；压缩机3和阀门5都关闭，将高温换热流体接入高温反应器4，将中温换热流体接入低温反应器1：
1.4.1、高温换热流体通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4，中温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1；
1.4.2、高温反应器4内的金属氢化物吸收高温换热流体的热量，使得高温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口42流出；
低温反应器1内的金属氢化物吸收中温换热流体内的热量，使得中温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口12流出；
1.4.3、通过这样的间隙式循环操作，可使本发明的联合驱动的金属氢化物热泵系统不断产生制冷或制热效应。
2、按第一类热泵循环时，采用热驱动模式的工作步骤为：
2.1、高温反应；同以上所述的步骤1.1。
2.2、预冷；同以上所述的步骤1.2。
2.3、低温反应；压缩机3关闭，阀门5打开，将低温换热流体接入低温反应器1，中温换热流体接入高温反应器4；
2.3.1、低温反应器1内的金属氢化物（处于富氢状态）吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口12流出；
同时，低温反应器1内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的低压氢气在压差作用下被处于贫氢状态的高温反应器4内的金属氢化物吸收，吸氢反应释放热量，吸氢反应所释放的热量被中温换热流体吸收，中温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口42流出；
2.3.2、当低温反应器1处于贫氢状态而高温反应器4处于富氢状态时，低温反应过程结束，阀门5关闭。
2.4、预热；同以上所述的步骤1.4。
当用于制冷时，处于富氢状态的低温反应器1内的金属氢化物在低温反应时吸收低温换热流体的热量，使低温换热流体温度降低后成为系统有效冷输出，而处于富氢状态的高温反应器4内的金属氢化物在高温反应时吸收的高温换热流体的热量和压缩机3做功为系统能量输入端；
当用于制热时，处于贫氢状态的高温反应器4/低温反应器1内的金属氢化物在低温反应/高温反应时释放给中温换热流体的热量，使中温换热流体温度升高后成为系统有效热输出，而处于富氢状态的低温反应器1内的金属氢化物在低温反应时吸收的低温换热流体的热量，处于富氢状态的高温反应器4内的金属氢化物在高温反应时吸收的高温换热流体的热量以及压缩3做功为系统能量输入端。
二、联合驱动的金属氢化物热泵在第二类热泵循环下工作时，一个完整循环由高温反应、预冷、低温反应和预热四个环节依次组成，具有制热功能；
C、采用热、压缩机联合驱动模式：
低温反应器1（在中温下进行脱氢反应时）的平衡压力低于高温反应器4（在高温下进行吸氢反应时）的平衡压力。
D、采用热驱动模式：
低温反应器1（在中温下进行脱氢反应时）的平衡压力高于高温反应器4（在高温下进行吸氢反应时）的平衡压力。
3、按第二类热泵循环时，采用热、压缩机联合驱动模式的工作步骤为：
3.1、高温反应，压缩机3打开，阀门5关闭；低温反应器1接入中温换热流体，高温换热流体接入高温反应器4。
3.1.1、中温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1内，高温换热流体通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4内；
3.1.2、低温反应器1内的金属氢化物（处于富氢状态）吸收来自中温换热流体的热量，中温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口12流出；
同时，发生脱氢反应所产生的低压氢气从低温反应器氢气接口Ⅲ13依次通过四通控制阀氢气接口Ⅰ21、四通控制阀氢气接口Ⅱ22和压缩机氢气进口31进入压缩机3；压缩机3对低压氢气增压后，增压后的低压氢气依次从压缩机氢气出口32、四通控制阀氢气接口Ⅲ23、四通控制阀氢气接口Ⅳ24和高温反应器氢气接口Ⅲ43进入高温反应器4，并被高温反应器4内的金属氢化物（处于贫氢状态）吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，高温换热流体通过高温反应器流体出口42流出；
3.1.3、当低温反应器1处于贫氢状态而高温反应器4处于富氢状态时，高温反应过程结束，压缩机3关闭。
3.2、预冷；压缩机和阀门5都关闭，将中温换热流体接入高温反应器4，将低温换热流体接入低温反应器1；
3.2.1、中温换热流体通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4内，低温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1内；
3.2.2、中温换热流体吸收高温反应器4内的金属氢化物的热量，高温反应器4内的金属氢化物冷却到中温，中温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口42流出；
同时，低温换热流体吸收低温反应器1内的金属氢化物的热量，低温反应器1内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口12流出。
3.3、低温反应；压缩机3关闭，阀门5打开，中温换热流体接入高温反应器4，低温换热流体接入低温反应器1；
3.3.1、中温换热流体通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4内，低温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1内；
3.3.2、高温反应器4内的金属氢化物(处于富氢状态)吸收来自中温换热流体的热量，中温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口42流出；
同时，发生脱氢反应所产生的低压氢气被低温反应器1内的金属氢化物（处于贫氢状态）吸收，低温反应器1内的金属氢化物吸氢反应时所释放的热量被低温换热流体吸收，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口12流出；
3.3.3、当高温反应器4处于贫氢状态而低温反应器1处于富氢状态时，低温反应过程结束，阀门5关闭；
3.4、预热；压缩机3和阀门5都关闭，将高温换热流体接入高温反应器4，中温温换热流体接入低温反应器1；
3.4.1、高温换热流体通过通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4内，中温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1内；
3.4.2、高温反应器4内的金属氢化物吸收来自高温换热流体的热量，高温反应器4内的金属氢化物加热到高温，高温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口42流出；
同时，低温反应器1内的金属氢化物吸收中温换热流体的热量，低温反应器1内的金属氢化物加热到中温，中温换热流体的温度降低，并通过低温反应器流体出口12流出；
通过以上所述的步骤3.1到3.4间隙式循环操作，可使系统不断产生制热效应。
4、按第二类热泵循环时，采用热驱动模式的工作步骤为：
4.1、高温反应，压缩机3关闭，阀门5打开，中温换热流体接入低温反应器1，高温换热流体接入高温反应器4内；
4.1.2、中温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1内，高温换热流体通过通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4内；
4.1.3、低温反应器1内的金属氢化物（处于富氢状态）吸收来自中温换热流体的热量，中温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口12流出；
同时，低温反应器1内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的高压氢气在压差作用下被高温反应器4内的金属氢化物（处于贫氢状态）吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口42流出；
4.1.4、当低温反应器1处于贫氢状态而高温反应器4处于富氢状态时，高温反应过程结束，阀门5关闭；
4.2、与2.3.2完全相同；
4.3、与2.3.3完全相同；
4.4、与2.3.4完全相同。
制热时，高温反应器4内的金属氢化物（处于贫氢状态）在高温反应时释放给高温换热流体热量，使高温换热流体温度升高后成为系统（系统指的是本发明的联合驱动的金属氢化物热泵系统）有效热输出，而处于富氢状态的高温反应器4和低温反应器1内的金属氢化物在低温反应和高温反应时吸收的中温换热流体的热量以及压缩机做功为系统能量输入端。
三、联合驱动的金属氢化物热泵在压缩机驱动模式下工作时，一个完整循环由以下步骤组成：
E、联合驱动的金属氢化物热泵在压缩机驱动模式下工作时，一个完整循环由工作1、预热/预冷、工作2、预冷/预热四个环节组成，有半连续循环特点，具有制冷、制热功能；
5、压缩机3驱动模式的工作步骤如下：
5.1、在工作1环节时，压缩机3打开，阀门5关闭；低温换热流体接入高温反应器4，高温换热流体接入低温反应器1内；
5.1.1、低温换热流体通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4内；高温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1内。
5.1.2、高温反应器4内的金属氢化物（处于富氢状态）吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口42流出；
同时，高温反应器4内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的低压氢气从高温反应器氢气接口Ⅲ43依次通过四通控制阀氢气接口Ⅳ24、四通控制阀氢气接口Ⅲ23和压缩机氢气出口32进入压缩机3内，低压氢气被压缩机3增压后变为高压氢气，高压氢气再从压缩机氢气进口31依次通过四通控制阀氢气接口Ⅱ22、四通控制阀氢气接口Ⅰ21和低温反应器氢气接口Ⅲ13进入到低温反应器1内，并被低温反应器内的金属氢化物（处于贫氢状态）吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口12流出；
5.1.3、当高温反应器4处于贫氢状态而低温反应器1处于富氢状态时，该步骤的反应过程结束，压缩机3关闭；
5.2、预热/预冷（高温反应器4预热，低温反应器1预冷），压缩机3和阀门5都关闭，将高温换热流体接入高温反应器4，将低温换热流体接入低温反应器1；
5.2.1、低温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1内，高温换热流体通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4内。
5.2.2、高温反应器4内的金属氢化物吸收高温换热流体的热量，高温反应器4内的金属氢化物被加热到高温，高温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口42流出；
低温反应器1内金属氢化物的热量被低温换热流体吸收，低温反应器1内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口12流出；
5. 3、在工作2环节时，压缩机3关闭，阀门5打开，低温换热流体接入低温反应器1，高温换热流体接入高温反应器4；
5.3.1、低温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1内，高温换热流体通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4内。
5.3.2、低温反应器1内的金属氢化物（处于富氢状态）吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口12流出；
同时，低温反应器1内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的中压氢气被高温反应器4内的金属氢化物（处于贫氢状态）吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口42流出；
5.3.3、当低温反应器1处于贫氢状态而高温反应器4处于富氢状态时，该步骤的反应过程结束，阀门5关闭；
5.4、预冷/预热时，压缩机3和阀门5都关闭，将低温换热流体接入高温反应器4，高温换热流体接入低温反应器1；
5.4.1、低温换热流体通过通过高温反应器流体进口41进入高温反应器4内，高温换热流体通过低温反应器流体进口11进入低温反应器1内。
5.4.2、低温换热流体吸收高温反应器4内的金属氢化物的热量，高温反应器4内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口42流出；
低温反应器1内的金属氢化物吸收高温换热流体的热量，低温反应器1内的金属氢化物加热到高温，高温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口12流出。
制冷时，处于富氢状态的高温反应器4或低温反应器1内的金属氢化物在低温状态下发生脱氢反应，吸收低温流体的热量，使低温流体温度降低后成为系统有效输出，而压缩机3做功为系统能量输入端。
制热时，处于贫氢状态的高温反应器4或低温反应器1内的金属氢化物在高温状态下发生吸氢反应，向高温流体释放热量，使高温流体温度升高后成为系统有效输出，而压缩机3做功为系统能量输入端。
压缩机在工作1环节运行，工作2环节关闭，为间隙式运行。
实施实例1的计算参数见表1联合驱动栏（针对1mol氢气）。设计条件为：制冷工况，环境温度30℃，金属氢化物工作对为LaNi4.7Al0.3和LaNi5,其中LaNi4.7Al0.3装填于高温反应器4，LaNi5装填于低温反应器1，低温脱氢反应温度10℃，中温吸氢反应物温度45℃，化学反应压力比为1.5，压缩机工作效率0.8，金属氢化物定压比热容设为0.36kJ/(kg.K)，反应器（即低温反应器1和高温反应器4）对金属氢化物比重为0.2，考虑金属氢化物的平台滞后。
对于联合驱动的金属氢化物热泵系统，COP表示为有效输出冷量与高温吸热量及压缩机能耗之和的比值，计算表明所需驱动热源的温度应大于92.8℃，高温吸热量37.1 kJ/mol，压缩机能耗3.52 kJ/mol，COP为0.73，火用（即exergy）效为21.6%。作为对比，还计算了压缩机驱动的金属氢化物热泵（采用单级压缩）的性能表现（见表1压缩机驱动栏），在相同计算条件下，其压缩机能耗为9.63 kJ/mol ，COP为3.06，火用效为21.6%，但排气温度高达278℃，远高于联合驱动时的108℃，不具有现实可行性，除非采用成本更高的多级压缩方式。另外，采用联合驱动时，压缩机排气的过热火用损占压缩机功的比例为8.03%，而压缩机驱动时则高达24.6%，虽然联合驱动热泵的过热火用损较小，但多了一个中温下的排热损失，所以其火用效与压缩机驱时的火用效率基本相同。另外，在以上相同条件下，如果只采用热驱动，则因压差推动力不足而不能运行，除非改变金属氢化物工作对。综上所述，本发明所提出的一种联合驱动的金属氢化物热泵系统具有金属氢化物配对难度小，能利用低品位热源，能减少压缩机功耗，降低排气温度和过热损失的优点，具有较好的应用价值。
以上实施实例中，可综合考虑具体的使用条件与要求、技术经济性能等因素合理确定系统的设计参数，以兼顾系统的适用性和经济性。
表1实施实例1的热力计算结果（1mol氢气）
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (9)
1.联合驱动的金属氢化物热泵系统；包括低温反应器（1），四通控制阀（2），压缩机（3），高温反应器（4）和阀门（5）；其特征是：所述低温反应器（1）上设置有低温反应器流体进口（11）、低温反应器流体出口（12）、低温反应器氢气接口Ⅲ（13）和低温反应器氢气接口Ⅳ（14）；
所述四通控制阀（2）上设置有四通控制阀氢气接口Ⅰ（21）、四通控制阀氢气接口Ⅱ（22）、四通控制阀氢气接口Ⅲ（23）和四通控制阀氢气接口Ⅳ（24）；
所述压缩机（3）上设置有压缩机氢气进口（31）和压缩机氢气出口（32）；
所述高温反应器（4）上设置有高温反应器流体进口（41）、高温反应器流体出口（42）、高温反应器氢气接口Ⅲ（43）和高温反应器氢气接口Ⅳ（44）；
所述低温反应器氢气接口Ⅲ（13）连接四通控制阀氢气接口Ⅰ（21），四通控制阀氢气接口Ⅱ（22）连接压缩机氢气进口（31），压缩机氢气出口（32）连接四通控制阀氢气接口Ⅲ（23），四通控制阀氢气接口Ⅳ（24）连接高温反应器氢气接口Ⅲ（43），高温反应器氢气接口Ⅳ（44）通过阀门（5）连接低温反应器氢气接口Ⅳ（14）；
所述的低温反应器（1）和高温反应器（4）内分别装填有不同类型的金属氢化物。
2.根据权利要求1所述的联合驱动的金属氢化物热泵系统，其特征是：所述低温反应器（1）内装填LaNi5，所述高温反应器（4）内装填LaNi4.7Al0.3。
3.根据权利要求2所述的联合驱动的金属氢化物热泵系统，其特征是：所述四通控制阀氢气接口Ⅰ（21）连接到四通控制阀氢气接口Ⅱ（22），四通控制阀氢气接口Ⅲ（23）连接到四通控制阀氢气接口Ⅳ（24）。
4.根据权利要求2所述的联合驱动的金属氢化物热泵系统，其特征是：所述四通控制阀氢气接口Ⅳ（24）连接到四通控制阀氢气接口Ⅱ（22），四通控制阀氢气接口Ⅲ（23）连接到四通控制阀氢气接口Ⅰ（21）。
5.联合驱动的金属氢化物热泵系统的运行方法，其特征是：a、高温反应；压缩机（3）关闭，阀门（5）打开，高温反应器（4）接高温换热流体，低温反应器（1）接中温换热流体；高温换热流体通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4），中温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）；高温换热流体与高温反应器（4）内的金属氢化物吸收来自高温换热流体的热量，高温换热流体的温度降低，并通过高温反应器流体出口（42）流出；同时，高温反应器（4）内的金属氢化物吸热而发生脱氢反应，所产生的高压氢气在压差作用下被处于贫氢状态的低温反应器（1）内的金属氢化物吸收，中温换热流体吸收低温反应器（1）内的金属氢化物吸氢反应所释放的热量，中温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口（12）流出；当高温反应器（4）内的金属氢化物处于贫氢状态，而低温反应器（1）内的金属氢化物处于富氢状态时，高温反应过程结束，阀门（5）关闭；
b、预冷；压缩机（3）和阀门（5）都关闭，将中温换热流体接入高温反应器（4），将低温换热流体接入低温反应器（1）；中温换热流体通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4），低温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）；中温换热流体吸收高温反应器（4）内的金属氢化物的热量，使得高温反应器（4）内的金属氢化物冷却到中温，中温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口（42）流出；同时，低温换热流体吸收低温反应器（1）内的金属氢化物的热量，使得低温反应器（1）内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口（12）流出；
c、低温反应；压缩机（3）打开，阀门（5）关闭，将中温换热流体接入高温反应器（4），将低温换热流体接入低温反应器（1）；处于富氢状态的低温反应器（1）内的金属氢化物吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口（12）流出；同时，低温反应器（1）内的金属氢化物发生脱氢反应，所产生的低压氢气从低温反应器氢气接口Ⅲ（13）依次通过四通控制阀氢气接口Ⅰ（21）、四通控制阀氢气接口Ⅱ（22）以及压缩机氢气进口（31）后进入压缩机（3）内；压缩机（3）对低压氢气增压后，从压缩机氢气出口（32）依次通过四通控制阀氢气接口Ⅲ（23）、四通控制阀氢气接口Ⅳ（24）和高温反应器氢气接口Ⅲ（43）后进入高温反应器（4），并被处于贫氢状态的高温反应器（4）内的金属氢化物吸收，吸氢反应释放热量；中温换热流体将吸氢反应所释放的热量吸收，中温换热流体的温度升高，并通过高温反应器流体出口（42）流出；当低温反应器（1）内的金属氢化物处于贫氢状态，而高温反应器（4）内的金属氢化物处于富氢状态时，低温反应过程结束，压缩机（3）关闭；
d、预热；压缩机（3）和阀门（5）都关闭，将高温换热流体接入高温反应器（4），将中温换热流体接入低温反应器1；高温换热流体通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4），中温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）；高温反应器（4）内的金属氢化物吸收高温换热流体的热量，使得高温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口（42）流出；低温反应器（1）内的金属氢化物吸收中温换热流体内的热量，使得中温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口（12）流出；通过这样的间隙式循环操作，不断产生制冷或制热效应。
6.根据权利要求5所述的联合驱动的金属氢化物热泵系统的运行方法，其特征是：所述步骤c步骤如下：压缩机（3）关闭，阀门（5）打开，将低温换热流体接入低温反应器（1），中温换热流体接入高温反应器（4）；处于富氢状态的低温反应器（1）内的金属氢化物吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口（12）流出；同时，低温反应器（1）内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的低压氢气在压差作用下被处于贫氢状态的高温反应器（4）内的金属氢化物吸收，吸氢反应释放热量，吸氢反应所释放的热量被中温换热流体吸收，中温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口（42）流出；当低温反应器（1）处于贫氢状态而高温反应器（4）处于富氢状态时，低温反应过程结束，阀门（5）关闭。
7.联合驱动的金属氢化物热泵系统的运行方法，其特征是：a、高温反应，压缩机（3）打开，阀门（5）关闭；低温反应器（1）接入中温换热流体，高温换热流体接入高温反应器（4）；中温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内，高温换热流体通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内；处于富氢状态的低温反应器（1）内的金属氢化物吸收来自中温换热流体的热量，中温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口（12）流出；同时，发生脱氢反应所产生的低压氢气从低温反应器氢气接口Ⅲ（13）依次通过四通控制阀氢气接口Ⅰ（21）、四通控制阀氢气接口Ⅱ（22）和压缩机氢气进口（31）进入压缩机（3）；压缩机（3）对低压氢气增压后，增压后的低压氢气依次从压缩机氢气出口（32）、四通控制阀氢气接口Ⅲ（23）、四通控制阀氢气接口Ⅳ（24）和高温反应器氢气接口Ⅲ（43）进入高温反应器（4），并被处于贫氢状态的高温反应器（4）内的金属氢化物吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，高温换热流体通过高温反应器流体出口（42）流出；当低温反应器（1）处于贫氢状态而高温反应器（4）处于富氢状态时，高温反应过程结束，压缩机（3）关闭；
b、预冷；压缩机和阀门（5）都关闭，将中温换热流体接入高温反应器（4），将低温换热流体接入低温反应器（1）；中温换热流体通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内，低温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内；中温换热流体吸收高温反应器（4）内的金属氢化物的热量，高温反应器（4）内的金属氢化物冷却到中温，中温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口（42）流出；同时，低温换热流体吸收低温反应器（1）内的金属氢化物的热量，低温反应器（1内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口（12）流出；
c、低温反应；压缩机（3）关闭，阀门（5）打开，中温换热流体接入高温反应器（4），低温换热流体接入低温反应器（1）；中温换热流体通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内，低温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内；处于富氢状态的高温反应器（4）内的金属氢化物吸收来自中温换热流体的热量，中温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口（42）流出；同时，发生脱氢反应所产生的低压氢气被处于贫氢状态的低温反应器（1）内的金属氢化物吸收，低温反应器（1）内的金属氢化物吸氢反应时所释放的热量被低温换热流体吸收，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口（12）流出；当高温反应器（4）处于贫氢状态而低温反应器（1）处于富氢状态时，低温反应过程结束，阀门（5）关闭；
d、预热；压缩机（3）和阀门（5）都关闭，将高温换热流体接入高温反应器（4），中温温换热流体接入低温反应器（1）；高温换热流体通过通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内，中温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内；高温反应器（4）内的金属氢化物吸收来自高温换热流体的热量，高温反应器（4）内的金属氢化物加热到高温，高温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口（42）流出；同时，低温反应器（1）内的金属氢化物吸收中温换热流体的热量，低温反应器（1）内的金属氢化物加热到中温，中温换热流体的温度降低，并通过低温反应器流体出口（12）流出；通过以上所述的步骤的间隙式循环操作，可使系统不断产生制热效应。
8.联合驱动的金属氢化物热泵系统的运行方法，其特征是：a、高温反应，压缩机（3）关闭，阀门（5）打开，中温换热流体接入低温反应器（1），高温换热流体接入高温反应器（4）内；中温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内，高温换热流体通过通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内；处于富氢状态的低温反应器（1）内的金属氢化物吸收来自中温换热流体的热量，中温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口（12）流出；同时，低温反应器（1）内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的高压氢气在压差作用下被处于贫氢状态的高温反应器（4）内的金属氢化物吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口（42）流出；当低温反应器（1）处于贫氢状态而高温反应器（4）处于富氢状态时，高温反应过程结束，阀门（5）关闭；
b、预冷；压缩机和阀门（5）都关闭，将中温换热流体接入高温反应器（4），将低温换热流体接入低温反应器（1）；中温换热流体通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内，低温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内；中温换热流体吸收高温反应器（4）内的金属氢化物的热量，高温反应器（4）内的金属氢化物冷却到中温，中温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口（42）流出；同时，低温换热流体吸收低温反应器（1）内的金属氢化物的热量，低温反应器（1）内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口（12）流出；
c、低温反应；压缩机（3）关闭，阀门（5）打开，中温换热流体接入高温反应器（4），低温换热流体接入低温反应器（1）；中温换热流体通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内，低温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内；处于富氢状态的高温反应器（4）内的金属氢化物吸收来自中温换热流体的热量，中温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口（42）流出；同时，发生脱氢反应所产生的低压氢气被处于贫氢状态的低温反应器（1）内的金属氢化物吸收，低温反应器（1）内的金属氢化物吸氢反应时所释放的热量被低温换热流体吸收，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口（12）流出；当高温反应器（4）处于贫氢状态而低温反应器（1）处于富氢状态时，低温反应过程结束，阀门（5）关闭；
d、预热；压缩机（3）和阀门（5）都关闭，将高温换热流体接入高温反应器（4），中温温换热流体接入低温反应器（1）；高温换热流体通过通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内，中温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内；高温反应器（4）内的金属氢化物吸收来自高温换热流体的热量，高温反应器（4）内的金属氢化物加热到高温，高温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口（42）流出；同时，低温反应器（1）内的金属氢化物吸收中温换热流体的热量，低温反应器（1）内的金属氢化物加热到中温，中温换热流体的温度降低，并通过低温反应器流体出口（12）流出；通过以上所述的步骤的间隙式循环操作，可使系统不断产生制热效应。
9.联合驱动的金属氢化物热泵系统的运行方法，其特征是：分为工作1环节和工作2环节；
a、在工作1环节时，压缩机（3）打开，阀门（5）关闭；低温换热流体接入高温反应器（4），高温换热流体接入低温反应器（1）内；低温换热流体通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内；高温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内；处于富氢状态的高温反应器（4）内的金属氢化物吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口（42）流出；同时，高温反应器（4）内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的低压氢气从高温反应器氢气接口Ⅲ（43）依次通过四通控制阀氢气接口Ⅳ（24）、四通控制阀氢气接口Ⅲ（23）和压缩机氢气出口（32）进入压缩机（3）内，低压氢气被压缩机（3）增压后变为高压氢气，高压氢气再从压缩机氢气进口（31）依次通过四通控制阀氢气接口Ⅱ（22）、四通控制阀氢气接口Ⅰ（21）和低温反应器氢气接口Ⅲ（13）进入到低温反应器（1）内，并被处于贫氢状态的低温反应器内的金属氢化物吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口（12）流出；当高温反应器（4）处于贫氢状态而低温反应器（1）处于富氢状态时，该步骤的反应过程结束，压缩机（3）关闭；
b、预热/预冷，压缩机（3）和阀门（5）都关闭，将高温换热流体接入高温反应器4，将低温换热流体接入低温反应器（1）；低温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内，高温换热流体通过通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内；高温反应器（4）内的金属氢化物吸收高温换热流体的热量，高温反应器（4）内的金属氢化物被加热到高温，高温换热流体温度降低，并通过高温反应器流体出口（42）流出；低温反应器（1）内金属氢化物的热量被低温换热流体吸收，低温反应器（1）内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过低温反应器流体出口（12）流出；
c、在工作2环节时，压缩机（3）关闭，阀门（5）打开，低温换热流体接入低温反应器（1），高温换热流体接入高温反应器（4）；低温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内，高温换热流体通过通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内；处于富氢状态的低温反应器（1）内的金属氢化物吸收来自低温换热流体的热量，低温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口（12）流出；同时，低温反应器（1）内的金属氢化物发生脱氢反应，脱氢反应所产生的中压氢气被处于贫氢状态的高温反应器（4）内的金属氢化物吸收，吸氢反应所释放的热量被高温换热流体吸收，高温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口（42）流出；当低温反应器（1）处于贫氢状态而高温反应器（4）处于富氢状态时，该步骤的反应过程结束，阀门（5）关闭；
d、预冷/预热时，压缩机（3）和阀门（5）都关闭，将低温换热流体接入高温反应器（4），高温换热流体接入低温反应器（1）；低温换热流体通过通过高温反应器流体进口（41）进入高温反应器（4）内，高温换热流体通过低温反应器流体进口（11）进入低温反应器（1）内；低温换热流体吸收高温反应器（4）内的金属氢化物的热量，高温反应器（4）内的金属氢化物冷却到低温，低温换热流体温度升高，并通过高温反应器流体出口（42）流出；低温反应器（1）内的金属氢化物吸收高温换热流体的热量，低温反应器（1）内的金属氢化物加热到高温，高温换热流体温度降低，并通过低温反应器流体出口（12）流出。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310225320.2A CN103277938B (zh) | 2013-06-05 | 2013-06-05 | 联合驱动的金属氢化物热泵系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310225320.2A CN103277938B (zh) | 2013-06-05 | 2013-06-05 | 联合驱动的金属氢化物热泵系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103277938A true CN103277938A (zh) | 2013-09-04 |
| CN103277938B CN103277938B (zh) | 2016-02-03 |
Family
ID=49060530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310225320.2A Expired - Fee Related CN103277938B (zh) | 2013-06-05 | 2013-06-05 | 联合驱动的金属氢化物热泵系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103277938B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106440495A (zh) * | 2015-09-17 | 2017-02-22 | 李华玉 | 第四类热驱动压缩‑吸收式热泵 |
| CN107782010A (zh) * | 2016-08-25 | 2018-03-09 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 金属氢化物制冷系统及其控制方法 |
| CN107975967A (zh) * | 2016-10-21 | 2018-05-01 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 金属氢化物制冷系统及其控制方法 |
| CN110057027A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-26 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 温湿度调节设备监控的方法、装置及计算机存储介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030003546A (ko) * | 2001-07-03 | 2003-01-10 | 한국과학기술원 | 서로 다른 두 개의 수소저장합금을 이용한 ｃｄｍｈｈｐ냉각 시스템 |
| CN1532479A (zh) * | 2003-03-21 | 2004-09-29 | 乐金电子(天津)电器有限公司 | 利用氢储藏合金的制冷、制暖装置 |
| CN1888725A (zh) * | 2006-07-13 | 2007-01-03 | 上海交通大学 | 单合金压缩－扩散式金属氢化物热泵/制冷方法及系统 |
| CN203413877U (zh) * | 2013-06-05 | 2014-01-29 | 浙江理工大学 | 联合驱动的金属氢化物热泵系统 |
-
2013
- 2013-06-05 CN CN201310225320.2A patent/CN103277938B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030003546A (ko) * | 2001-07-03 | 2003-01-10 | 한국과학기술원 | 서로 다른 두 개의 수소저장합금을 이용한 ｃｄｍｈｈｐ냉각 시스템 |
| CN1532479A (zh) * | 2003-03-21 | 2004-09-29 | 乐金电子(天津)电器有限公司 | 利用氢储藏合金的制冷、制暖装置 |
| CN1888725A (zh) * | 2006-07-13 | 2007-01-03 | 上海交通大学 | 单合金压缩－扩散式金属氢化物热泵/制冷方法及系统 |
| CN203413877U (zh) * | 2013-06-05 | 2014-01-29 | 浙江理工大学 | 联合驱动的金属氢化物热泵系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张计鹏等: "阀门控制的金属氢化物制冷系统的热力学分析", 《制冷学报》, vol. 27, no. 3, 30 June 2006 (2006-06-30) * |
| 雷军拓等: "压缩机驱动金属氢化物制冷系统的热力学分析", 《华北电力大学学报》, vol. 34, no. 2, 31 March 2007 (2007-03-31) * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106440495A (zh) * | 2015-09-17 | 2017-02-22 | 李华玉 | 第四类热驱动压缩‑吸收式热泵 |
| CN106440495B (zh) * | 2015-09-17 | 2020-03-17 | 李华玉 | 第四类热驱动压缩-吸收式热泵 |
| CN107782010A (zh) * | 2016-08-25 | 2018-03-09 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 金属氢化物制冷系统及其控制方法 |
| CN107975967A (zh) * | 2016-10-21 | 2018-05-01 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 金属氢化物制冷系统及其控制方法 |
| CN110057027A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-26 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 温湿度调节设备监控的方法、装置及计算机存储介质 |
| CN110057027B (zh) * | 2019-04-15 | 2021-01-29 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 温湿度调节设备监控的方法、装置及计算机存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103277938B (zh) | 2016-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108679880B (zh) | 双工质联合循环压缩式热泵 | |
| CN103743150B (zh) | 吸收压缩式自复叠制冷系统及使用方法 | |
| CN108662809B (zh) | 双工质联合循环压缩式热泵 | |
| CN103277938A (zh) | 联合驱动的金属氢化物热泵系统及方法 | |
| CN105698432A (zh) | 多功能模式co2冷电联合循环系统及模式切换控制方法 | |
| CN105841382A (zh) | 开式双向热力循环与第一类热驱动压缩式热泵 | |
| CN107830651A (zh) | 一种低温制冷系统 | |
| CN109826682A (zh) | 一种可实现冷热电联供的集成型供能系统 | |
| CN104963732A (zh) | 联合循环供能系统 | |
| CN101398242A (zh) | 蓄热除霜或控温的混合工质深冷节流制冷系统 | |
| CN106440493A (zh) | 第四类热驱动压缩‑吸收式热泵 | |
| CN109519243A (zh) | 超临界co2和氨水联合循环系统及发电系统 | |
| Yuan et al. | Proposal and thermoeconomic analysis of a novel combined cooling and power system using carbon dioxide as the working fluid | |
| CN110887270B (zh) | 一种空压机余热多级利用系统及方法 | |
| CN202928089U (zh) | 一种多温区二氧化碳热泵热水机组 | |
| CN209042886U (zh) | 一种基于液态空气储能的冷-热-电联供系统 | |
| CN109916108A (zh) | 一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统 | |
| CN211233445U (zh) | 直流变频二氧化碳热泵冷热机组 | |
| CN203413877U (zh) | 联合驱动的金属氢化物热泵系统 | |
| CN101093118B (zh) | 单级复合吸收式制冷机 | |
| CN110307673B (zh) | 一种太阳能增效热泵系统 | |
| CN110259533B (zh) | 耦合溴化锂吸收式制冷的卡琳娜循环余热发电系统 | |
| CN109826684A (zh) | 一种可高效利用低温冷能的低压型有机朗肯循环发电系统 | |
| RU2131987C1 (ru) | Тепловая установка, работающая по принципу стирлинга | |
| CN205477788U (zh) | 一种燃气调压设施余压利用系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160203 Termination date: 20160605 |