CN103776188B - 间冷单工质热制冷制热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能源与动力及制冷领域，公开了一种间冷单工质热制冷制热系统，包括多级压缩机构和多级膨胀做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设级间排热器，所述多级压缩机构的工质出口经加热器与所述多级膨胀做功机构的工质入口连通，所述多级膨胀做功机构的工质出口经吸热器与所述多级压缩机构的工质入口连通，所述多级膨胀做功机构对所述多级压缩机构输出动力。本发明结构简单、效率高、可实现以热制冷制热或以热实现冷、热、电三联供。

Description

间冷单工质热制冷制热系统

技术领域

本发明涉及能源与动力及制冷领域，特别是一种间冷单工质热制冷制热系统。

背景技术

以制冷为目的的热力学循环和以输出动力为目的的热力学循环为人类的文明作出了很大的贡献，但是，至今为止的工业中，两者均是相互独立的，即以热量产生动力，绝大多数的动力是以电的形式对外输出，然后再以动力的形式输出，但是绝大数情况下是以电力输出，推动制冷循环进行制冷，这样不仅系统复杂，而且综合效率低，特别是近年来不断兴起的余热制冷和太阳能利用，急需发明一种结构简单、制冷效率高的热制冷制热系统以及冷热电三联供系统。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出的技术方案如下：

方案1：一种间冷单工质热制冷制热系统，包括多级压缩机构和多级膨胀做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设级间排热器，所述多级压缩机构的工质出口经加热器与所述多级膨胀做功机构的工质入口连通，所述多级膨胀做功机构的工质出口经吸热器与所述多级压缩机构的工质入口连通，所述多级膨胀做功机构对所述多级压缩机构输出动力。

方案2：在方案1的基础上，进一步可选择的，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设工质导出口，在所述多级膨胀做功机构的至少一个级间的连通通道上设工质导入口，所述工质导出口经旁通排热器与所述工质导入口连通。

方案3：在方案1的基础上，进一步可选择的，在所述级间排热器的工质出口通道上设工质导出口，在所述多级膨胀做功机构的至少一个级间的连通通道上设工质导入口，所述工质导出口与所述工质导入口连通。

方案4：在方案1至方案3中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设工质导出口，所述工质导出口与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器与所述多级压缩机构的工质入口连通。

方案5：在方案4的基础上，进一步可选择的，所述附属吸热器和所述吸热器一体化设置。

方案6：在方案4的基础上，进一步可选择的，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器。

方案7：在方案6的基础上，进一步可选择的，所述附属吸热器和所述吸热器一体化设置。

方案8.在方案4至方案7中任一方案的基础上，进一步可选择的，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设控制阀。

方案9：在方案1至方案8中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多级压缩机构设为速度型多级压缩机构，或所述多级压缩机构设为容积型多级压缩机构。

方案10：在方案1至方案9中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多级膨胀做功机构设为速度型多级膨胀做功机构，或所述多级膨胀做功机构设为容积型多级膨胀做功机构。

方案11：在方案1至方案10中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多级膨胀做功机构对外输出动力。

方案12：在方案1至方案10中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多级膨胀做功机构对发电机输出动力。

方案13：在方案1至方案12中任一方案的基础上，进一步可选择的，在所述多级膨胀做功机构的至少一个级间的连通通道上设膨胀工质排热器。

方案14：一种间冷单工质热制冷制热系统，包括多段压缩机构和多段膨胀做功机构，在所述多段压缩机构的至少一个相邻段间的连通通道上设段间排热器，所述多段压缩机构的工质出口经加热器与所述多段膨胀做功机构的工质入口连通；所述多段膨胀做功机构的工质出口经吸热器与所述多段压缩机构的工质入口连通，所述多段膨胀做功机构对所述多段压缩机构输出动力，或所述多段膨胀做功机构中的某段对所述多段压缩机构中的对应段输出动力，或所述多段膨胀做功机构中的某段对所述多段压缩机构中的某段输出动力。

方案15：在方案14的基础上，进一步可选择的，在所述多段压缩机构的至少一个相邻段间的连通通道上设工质导出口，在所述多段膨胀做功机构的至少一个相邻段间的连通通道上设工质导入口，所述工质导出口经旁通排热器与所述工质导入口连通。

方案16：在方案14的基础上，进一步可选择的，在所述段间排热器的工质出口通道上设工质导出口，在所述多段膨胀做功机构的至少一个相邻段间的连通通道上设工质导入口，所述工质导出口与所述工质导入口连通。

方案17：在方案14至方案16中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多段压缩机构的至少一个段间的连通通道上设工质导出口，所述工质导出口与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器与所述多段压缩机构的工质入口连通。

方案18：在方案17的基础上，进一步可选择的，所述附属吸热器和所述吸热器一体化设置。

方案19：在方案17的基础上，进一步可选择的，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器。

方案20：在方案19的基础上，进一步可选择的，所述附属吸热器和所述吸热器一体化设置。

方案21：在方案17至方案20中任一方案的基础上，进一步可选择的，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设控制阀。

方案22：在方案14至方案21中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多段压缩机构设为速度型多段压缩机构，或所述多段压缩机构设为容积型多段压缩机构。

方案23：在方案14至方案 22中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多段膨胀做功机构设为速度型多段膨胀做功机构，或所述多段膨胀做功机构设为容积型多段膨胀做功机构。

方案24：在方案14至方案23中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多段膨胀做功机构对外输出动力。

方案25：在方案14至方案23中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多段膨胀做功机构对发电机输出动力。

方案26：在方案14至方案23中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多段膨胀做功机构的高压段对外输出动力。

方案27：在方案14至方案23中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多段膨胀做功机构的高压段对发电机输出动力。

方案28：在方案14至方案27中任一项方案的基础上，进一步可选择的，在所述多段膨胀做功机构的至少一个相邻段间的连通通道上设膨胀工质排热器。

方案29：一种间冷单工质热制冷制热系统，包括多级压缩机构和喷管推进转子做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设级间排热器，所述多级压缩机构的工质出口经加热器与所述喷管推进转子做功机构的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构的工质出口经吸热器与所述多级压缩机构的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构对所述多级压缩机构输出动力。

方案30：在方案29的基础上，进一步可选择的，所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设工质导出口，所述工质导出口与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器与所述多级压缩机构的工质入口连通。

方案31：在方案30的基础上，进一步可选择的，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器。

方案32：在方案30或方案31的基础上，进一步可选择的，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设控制阀。

方案33：在方案30至方案32中任一方案的基础上，进一步选择的，所述附属吸热器和所述吸热器一体化设置。

方案34： 一种间冷单工质热制冷制热系统，包括多段压缩机构和喷管推进转子做功机构，在所述多段压缩机构的至少一个相邻段间的连通通道上设段间排热器，所述多段压缩机构的工质出口经加热器与所述喷管推进转子做功机构的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构的工质出口经吸热器与所述多段压缩机构的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构对所述多段压缩机构输出动力。

方案35：在方案34的基础上，进一步可选择的，所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多段压缩机构的至少一个段间的连通通道上设工质导出口，所述工质导出口与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器与所述多段压缩机构的工质入口连通。

方案36：在方案35的基础上，进一步可选择的，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器。

方案37：在方案35或方案36的基础上，进一步可选择的，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设控制阀。

方案38：在方案35至方案37中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述附属吸热器和所述吸热器一体化设置。

方案39：在上述所有方案中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述间冷单工质热制冷制热系统的循环工质设为二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气。

方案40：在上述所有方案中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述间冷单工质热制冷制热系统的循环工质设为二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物和空气中的两种或三种以上物质的混合物。

本发明中，当所述多级压缩机构或所述多段压缩机构采用速度型压缩机构，比如叶轮压气机，的情况下，在选择工质时，应综合考虑工质的绝热指数、分子量和热导率，在有些情况下，某一种物质的热导率很高，但其分子量小，由于分子量小会影响叶轮式压气机的压比，例如氦气；另一种物质的热导率低但其分子量大，有利于提高叶轮式压气机的压比，例如氪气、氙气，在这种情况下，我们可以选择氦气和氪气的混合物、氦气和氙气的混合物或氦气和氪气、氙气的混合物，这样以统筹压比和热导率，使压比和热导率都达到可以接受的程度。

本发明中，在所述间冷单工质热制冷制热系统内循环的工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物和空气中的两种或三种以上物质的混合物的目的是为了统筹压比、热导率和绝热指数，使压比、绝热指数和热导率都达到可以接受的程度。

本发明中，所谓的“多级压缩机构”是指一切可以对气体进行多级压缩的机构，包括速度型多级压缩机构和容积型多级压缩机构，例如，轴流式气体压缩机、径流式气体压缩机、罗茨气体压缩机、螺杆式气体压缩机、活塞式气体压缩机等，所谓“多级”是指两级以上。

本发明中，所谓的“多级膨胀做功机构”是指以输出动力为目的的膨胀做功机构，包括速度型膨胀做功机构和容积型膨胀做功机构，例如轴流透平、径流透平（含涡轮）、活塞式膨胀做功机构、螺杆式膨胀做功机构、罗茨式膨胀做功机构等，所谓“多级”是指两级以上。

本发明中，所述“多段压缩机构”是由两个以上气体压缩单元串联构成的压缩机构，每个压缩单元可以是一个单级压缩机，也可以是多级压缩机，各气体压缩单元的旋转轴相互独立，所谓“多段”是指两段以上。

本发明中，所述“多段膨胀做功机构”是由两个以上气体膨胀做功单元串联构成的膨胀做功机构，每个气体膨胀做功单元可以是一个单级膨胀机，也可以是多级膨胀机，各气体膨胀单元的旋转轴相互独立，所谓“多段”是指两段以上。

本发明中，所述喷管推进转子做功机构包括工质回收壳和设置在旋转结构体上的喷管。

本发明中，所述“高压段”是指工质压力较高的段；所述“低压段”是指工质压力较低段，同理还可以分成高压段、中压段、低压段。

本发明中，所谓的“吸热器”是指以制冷为目的，工质自外部吸热的热交换器。

本发明中，所述吸热器和所述附属吸热器都是吸热器，名称不同只是为了区分而加以定义的。

本发明中，所谓的“排热器”是指将气体工质的热量对外排放的装置，可以是散热器，也可以是以降温为目的的热交换器即冷却器等，在需要对外供热时可选择性地采用热交换器的形式。

本发明中，所述膨胀工质排热器、所述级间排热器、所述旁通排热器和所述段间排热器均是排热器，只是为了对其所在的位置进行区分而定义的。

本发明中，所述附属膨胀做功机构对所述多级压缩机构或对所述多段压缩机构输出动力，也可对外输出动力。

本发明中，由于有以输出动力为目的的热力学循环，因此希望加热时工质处于较高的压力，尤其是在选用速度型多级压缩机构时，应当注重工质选择，可选择性地选择的值小于80公斤力·米/公斤·K的工质。

本发明中是气体工质的绝热指数，一般说来单原子为1.67，双原子为1.4，过热水蒸气为1.3，随着气体分子结构复杂化而减少，例如：氟利昂R123为1.15。

本发明中是气体常数，不同于人们更为熟知的摩尔气体常数，值为8.3145，且不仅与气体状态无关，也与气体的种类无关，而则不同，的值与气体状态无关，但与气体的种类有关，的计算方式为：，其中为气体的分子量，过热水蒸气的值为47公斤力·米/公斤·K。

本发明中，K是开尔文温度。

本发明中，可选择性地选择氟气、氯气、溴气、碘气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气、氟利昂R123、氟利昂R245A、氟利昂R134A、氟利昂R22、氟利昂R32、氟利昂R125、氟利昂R152A、氟利昂R142B、氟利昂R415B、氟利昂R418A、四氯化碳、氯仿、满足的值小于80公斤力·米/公斤·K的限定条件的溴烷烃或选择满足的值小于80公斤力·米/公斤·K的限定条件的气体混合物作为工质，还可以选择地充入的的值小于80公斤力·米/公斤·K的氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物和空气中的两种或三种以上物质的混合物作为工质。

本发明中，应根据能源与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。

本发明中，应根据制热动力和制冷领域的公知技术，在必要的地方设置控制阀、传感器、隔热层等。

本发明中，采用单一工质同时进行制冷循环和动力循环。

本发明的有益效果如下：

本发明结构简单、效率高、可实现以热制冷制热或以热实现冷、热、电三联供。

附图说明：

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明实施例3的结构示意图；

图4是本发明实施例4的结构示意图；

图5是本发明实施例5的结构示意图；

图6是本发明实施例6的结构示意图；

图7是本发明实施例7的结构示意图；

图8是本发明实施例8的结构示意图；

图9是本发明实施例9的结构示意图；

图10是本发明实施例10的结构示意图；

图11是本发明实施例11的结构示意图；

图12是本发明实施例12的结构示意图；

图13是本发明实施例13的结构示意图；

图14是本发明实施例14的结构示意图；

图15是本发明实施例15的结构示意图；

图16是本发明实施例16的结构示意图；

图17是本发明实施例17的结构示意图，

图中：

1多级压缩机构、2多级膨胀做功机构、3加热器、4吸热器、41附属吸热器、5膨胀工质排热器、51级间排热器、52旁通排热器、53附属排热器、101工质导出口、201工质导入口、6多段压缩机构、7多段膨胀做功机构、501段间排热器、9喷管推进转子做功机构、11叶轮式压缩机构、12叶轮式压缩机构、13附属涡轮式膨胀做功机构、21涡轮式膨胀做功机构、22涡轮式膨胀做功机构、110速度型两级压缩机构、220速度型两级膨胀做功机构、610速度型两段压缩机构720速度型两段膨胀做功机构、111叶轮式压缩单元、121叶轮式压缩单元。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的间冷单工质热制冷制热系统，包括多级压缩机构1和多级膨胀做功机构2，在所述多级压缩机构1的至少一个级间的连通通道上设级间排热器51，所述多级压缩机构1的工质出口经加热器3与所述多级膨胀做功机构2的工质入口连通，所述多级膨胀做功机构2的工质出口经吸热器4与所述多级压缩机构1的工质入口连通，所述多级膨胀做功机构2对所述多级压缩机构1输出动力。

本实施例以及下述所有包括所述多级压缩机构1的实施方式中，均将所述多级压缩机构1具体的设为了两级，作为可以变换的实施方式，所述多级压缩机构1还可改设为三级或三级以上，并在至少一个级间的连通通道上设所述级间排热器51。

实施例2

如图2所示的间冷单工质热制冷制热系统，其与实施例1的区别在于：将所述多级压缩机构1设为速度型多级压缩机构，具体设为包括叶轮式压缩机构11和叶轮式压缩机构12的速度型两级压缩机构110，将所述多级膨胀机构2设为速度型多级膨胀做功机构，具体设为包括涡轮式膨胀做功机构21和涡轮式膨胀做功机构22的速度型两级膨胀做功机构220，在所述涡轮式膨胀做功机构21和所述涡轮式膨胀做功机构22的连通通道上增设膨胀工质排热器5，所述速度型两级膨胀做功机构220对外输出动力。

作为可变换的实施方式，本实施例中以及下述所有包括所述多级压缩机构1的实施方式中，均可选择性地将所述多级压缩机构1改设为其它形式的速度型多级压缩机构，所述多级膨胀机构2也可改设为其他形式的速度型多级膨胀做功机构。

作为可变换的实施方式，本实施例中以及下述所有包括所述多级压缩机构1的实施方式中，均可选择性地将所述多级压缩机构1改设为容积型多级压缩机构，同时将所述多级膨胀机构2改设为容积型多级膨胀做功机构；或者只将所多级压缩机构1改设为容积型多级压缩机构；或者只将所述多级膨胀做功机构2改设为容积型多级膨胀做功机构。

本实施例以及下述所有包括所述多级膨胀做功机构2的实施方式中，均将所述多级膨胀做功机构2设为了两级，作为可变换的实施方式，可选择性地将所述多级膨胀做功机构2改设为三级或三级以上，并可进一步选择性地在所述多级膨胀做功机构2的至少一个级间的连通通道上设所述膨胀工质排热器5。

作为可变换的实施方式，本实施例中所述速度型两级膨胀做功机构220还可对发电机输出动力，且本发明所有实施方式中所述多级膨胀做功机构2均可选择的对外输出动力，或者对发电机输出动力。

实施例3

如图3所示的间冷单工质热制冷制热系统，其在实施例2的基础上：在所述叶轮式压缩机构11和所述叶轮式压缩机构12之间的连通通道上增设工质导出口101，在所述涡轮式膨胀做功机构21与所述涡轮式膨胀做功机构22之间的连通通道上增设工质导入口201，所述工质导出口101经旁通排热器52与所述工质导入口201连通。

作为可变换的实施方式，所述工质导出口101还可选择的改设在所述级间排热器51的工质出口通道上。

实施例4

如图4所示的间冷单工质热制冷制热系统，其在实施例2的基础上：所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，本实施例中，具体地将所述附属膨胀做功机构设为附属涡轮式膨胀做功机构13，在所述叶轮式压缩机构11和所述叶轮式压缩机构12之间的连通通道上设工质导出口101，具体地将所述工质导出口101改设在所述级间排热器51的工质出口通道上，所述工质导出口101与所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口连通，所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质出口经附属吸热器41与所述叶轮式压缩机构11的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构13对所述速度型两级压缩机构110输出动力。

作为可变换的实施方式，所述附属膨胀做功机构13还可选择的对外输出动力，且本发明所有包括所述附属膨胀做功机构13的实施方式中，所述附属膨胀做功机构13可选择的对所述多级压缩机构1输出动力，也可选择的对外输出动力。

实施例5

如图5所示的间冷单工质热制冷制热系统，其在实施例4的基础上：在所述工质导出口101和所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口之间的连通通道上增设附属排热器53，将所述附属吸热器41和所述吸热器4一体化设置，将所述工质导出口101改设在所述级间排热器51工质出口与所述叶轮式压缩机构12的工质入口之间的连通通道上，在所述工质导出口101和所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口之间的连通通道上增设控制阀8，所述附属膨胀做功机构13还可对外输出动力。

实施例6

如图6所示的间冷单工质热制冷制热系统，包括多段压缩机构6和多段膨胀做功机构7，在所述多段压缩机构的至少一个相邻段间的连通通道上设段间排热器501，所述多段压缩机构6的工质出口经加热器3与所述多段膨胀做功机构7的工质入口连通，所述多段膨胀做功机构7的工质出口经吸热器4与所述多段压缩机构6的工质入口连通，所述多段膨胀做功机构7对所述多段压缩机构6输出动力。

作为可变换的实施方式，选择性地，所述多段膨胀做功机构7中的某段对所述多段压缩机构6中的对应段输出动力；或所述多段膨胀做功机构7中的某段对所述多段压缩机构6中的某段输出动力。

本实施例以及下述所有包括所述多段压缩机构6的实施方式中，均将所述多段压缩机构6具体的设为两段，作为可变换的实施方式，选择性地，所述多段压缩机构6还可改设为三段或三段以上，并在至少一个段间的连通通道上设段间排热器501。

实施例7

如图7所示的间冷单工质热制冷制热系统，其与实施例6的区别在于：将所述多段压缩机构6设为速度型多段压缩机构，具体设为包括叶轮式压缩机构11和叶轮式压缩机构12的速度型两段压缩机构610，将所述多段膨胀机构7设为速度型多段膨胀做功机构，具体设为包括涡轮式膨胀做功机构21和涡轮式膨胀做功机构22的速度型两段膨胀做功机构720，在所述涡轮式膨胀做功机构21和所述涡轮式膨胀做功机构22的连通通道上增设膨胀工质排热器5，所述速度型两段膨胀做功机构720对所述速度型两段压缩机构610输出动力。

作为可变换的实施方式，本实施例中以及下述所有包括所述多级压缩机构1的实施方式中，均可选择性地将所述多级压缩机构1改设为其它形式的速度型多级压缩机构，所述多级膨胀机构2也可改设为其他形式的速度型多级膨胀做功机构。

作为可变换的实施方式，本实施例中以及下述所有包括所述多段压缩机构6的实施方式中，均可选择性地将所述多段压缩机构6改设为容积型多段压缩机构，同时将所述多段膨胀机构7改设为速度型多段膨胀做功机构；或者仅将所述多段压缩机构6改设为容积型多段压缩机构；或者仅将所述多段膨胀做功机构7改设为速度型多段压缩机构。

本实施例以及下述所有包括所述多段膨胀机构7的实施方式中，均将所述多段膨胀机构7设为了两段，作为可变换的实施方式，可选择性地将所述多段膨胀做功机构7改设为三段或三段以上，在将所多段膨胀做功机构7设为三段或三段以上的结构中，可选择的，在所述多段膨胀机构7的至少一个段间的连通通道上增设所述膨胀工质排热器5。

实施例8

如图8所示的间冷单工质热制冷制热系统，其与实施例7的区别在于：将所述多段压缩机构6改设为包括叶轮式压缩单元111和叶轮式压缩单元121的两段压缩机构620。

实施例9

如图9所示的间冷单工质热制冷制热系统，其在实施例7的基础上：在所述叶轮式压缩机构11和所述叶轮式压缩机构12之间的连通通道上增设工质导出口101，在所述涡轮式膨胀做功机构21和所述涡轮式膨胀做功机构22之间的连通通道上增设工质导入口201，所述工质导出口101经旁通排热器52与所述工质导入口201连通。

本实施例中所述工质导出口101设置在所述叶轮式压缩机构11与所述段间排热器501之间的连通通道上，作为可变换的实施方式，可选择的所述工质导出口101还可改设在所述段间排热器501的工质出口通道上。

实施例10

如图10所示的间冷单工质热制冷制热系统，其在实施例7的基础上：所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，本实施例中，具体地将所述附属膨胀做功机构设为附属涡轮式膨胀做功机构13，在所述叶轮式压缩机构11和所述叶轮式压缩机构12之间的连通通道上设工质导出口101，具体地将所述工质导出口101改设在所述级间排热器51的工质出口通道上，所述工质导出口101与所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口连通，所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质出口经附属吸热器41与所述叶轮式压缩机构11的工质入口连通，所述附属涡轮式膨胀做功机构13对外输出动力。

本实施例中所述工质导出口设置在所述段间排热器501与所述叶轮式压缩机构12的工质入口之间的连通通道上，作为可变换的实施方式，所述工质导出口101还可选择的改设在所述叶轮式压缩机构11的工质出口与所述段间排热器501之间的连通通道上。

实施例11

如图11所示的间冷单工质热制冷制热系统，其在实施例10的基础上：在所述工质导出口101和所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口之间的连通通道上增设附属排热器53，将所述附属吸热器41和所述吸热器4一体化设置，在所述工质导出口101和所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口之间的连通通道上增设控制阀8。

作为可变换的实施方式，本发明上述所有设置有所述膨胀工质排热器5实施方式中，所述膨胀工质排热器5均可选择的取消不设。

实施例12

如图12所示的间冷单工质热制冷制热系统，包括多级压缩机构1和喷管推进转子做功机构9，在所述多级压缩机构1的至少一个级间的连通通道上设级间排热器51，所述多级压缩机构1的工质出口经加热器3与所述喷管推进转子做功机构9的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构9的工质出口经吸热器4与所述多级压缩机构1的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构9对所述多级压缩机构1输出动力。

本实施例中，将所述多级压缩机构1具体的设为两级，在该两级压缩机构之间的连通通道上设所述级间排热器51。

实施例13

如图13所示的间冷单工质热制冷制热系统，其在实施例12的基础上：所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，本实施例中，具体地将所述附属膨胀做功机构设为附属涡轮式膨胀做功机构13，将所述多级压缩机构1设为速度型多级压缩机构，具体设为包括叶轮式压缩机构11和叶轮式压缩机构12的速度型两级压缩机构110，在所述叶轮式压缩机构11和所述叶轮式压缩机构12之间的连通通道上增设工质导出口101，所述工质导出口101与所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口连通，所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质出口经附属吸热器41与所述速度型两级压缩机构110的工质入口连通，所述附属涡轮式膨胀做功机构13对外输出动力。

实施例14

如图14所示的间冷单工质热制冷制热系统，其在实施例13的基础上：在所述工质导出口101和所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口之间的连通通道上增设附属排热器53，所述附属吸热器41和所述吸热器4一体化设置，在所述工质导出口101和所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口之间的连通通道上增设控制阀8，所述附属涡轮式膨胀做功机构13对所述速度型两级压缩机构110输出动力。

作为可变换的实施方式，实施例5、实施例11和实施例14中，所述附属排热器53和/或将所述控制阀8取消不设，而实施例4、实施例10和实施例13中可参考本实施例增设所述附属排热器53和/或所述控制阀8。

实施例15

如图15所示的间冷单工质热制冷制热系统，包括多段压缩机构6和喷管推进转子做功机构9，本实施例中，将所述多段压缩机构6具体的设为两段，在两段压缩机构的段间的连通通道上设段间排热器501，所述多段压缩机构6的工质出口经加热器3与所述喷管推进转子做功机构9的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构9的工质出口经吸热器4与所述多段压缩机构6的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构9对所述多段压缩机构6输出动力。

实施例16

如图16所示的间冷单工质热制冷制热系统，其在实施例15的基础上：所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，本实施例中，具体地将所述附属膨胀做功机构设为附属涡轮式膨胀做功机构13，所述多段压缩机构6设为速度型多段压缩机构，具体设为包括叶轮式压缩机构11和叶轮式压缩机构12的速度型两段压缩机构610，在所述叶轮式压缩机构11和所述叶轮式压缩机构12之间的连通通道上设工质导出口101，所述工质导出口101与所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口连通，所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质出口经附属吸热器41与所述速度型两段压缩机构610的工质入口连通，所述附属涡轮式膨胀做功机构13对所述速度型两段压缩机构610输出动力。

实施例17

如图17所示的间冷单工质热制冷制热系统，其在实施例16的基础上：所述附属吸热器41和所述吸热器4一体化设置，在所述工质导出口101和所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口之间的连通通道上增设控制阀8，所述附属涡轮式膨胀做功机构13对外输出动力。

作为可变换的实施方式，可选择的在所述工质导出口101和所述附属涡轮式膨胀做功机构13的工质入口之间的连通通道上增设附属排热器53，所述控制阀8可以选择性的不设。

作为可变换的实施方式，本发明中所有设有所述多段膨胀做功机构7的实施方式中，均可选择性地使所述多段膨胀做功机构7可对外输出动力，或使所述多段膨胀做功机构7还可对发电机输出动力，或使所述多段膨胀做功机构7的高压段对外输出动力，或使所述多段膨胀做功机构7的高压段对发电机输出动力。

本发明中，所有包括所述附属膨胀做功机构的实施方式中，均将所述附属膨胀做功机构设为了所述附属涡轮式膨胀做功机构13，作为可以变换的实施方式，所述附属膨胀做功机构可以改设为其它任何形式的膨胀做功机构，比如活塞式膨胀做功机构、螺杆式膨胀做功机构等等。

以上所有所述实施方式中，具体实施时，所述间冷单工质热制冷制热系统的循环工质可设为二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气。

以上所有所述实施方式中，具体实施时，所述间冷单工质热制冷制热系统的循环工质可设为二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物和空气中的两种或三种以上物质的混合物。

显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (40)

1.一种间冷单工质热制冷制热系统，包括多级压缩机构(1)和多级膨胀做功机构(2)，其特征在于：在所述多级压缩机构(1)的至少一个级间的连通通道上设级间排热器(51)，所述多级压缩机构(1)的工质出口经加热器(3)与所述多级膨胀做功机构(2)的工质入口连通，所述多级膨胀做功机构(2)的工质出口经吸热器(4)与所述多级压缩机构(1)的工质入口连通，所述多级膨胀做功机构(2)对所述多级压缩机构(1)输出动力。

2.如权利要求1所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述多级压缩机构(1)的至少一个级间的连通通道上设工质导出口(101)，在所述多级膨胀做功机构(2)的至少一个级间的连通通道上设工质导入口(201)，所述工质导出口(101)经旁通排热器(52)与所述工质导入口(201)连通。

3.如权利要求1所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述级间排热器(51)的工质出口通道上设工质导出口(101)，在所述多级膨胀做功机构(2)的至少一个级间的连通通道上设工质导入口(201)，所述工质导出口(101)与所述工质导入口(201)连通。

4.如权利要求1所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多级压缩机构(1)的至少一个级间的连通通道上设工质导出口(101)，所述工质导出口(101)与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器(41)与所述多级压缩机构(1)的工质入口连通。

5.如权利要求4所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述附属吸热器(41)和所述吸热器(4)一体化设置。

6.如权利要求4所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述工质导出口(101)和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器(53)。

7.如权利要求6所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述附属吸热器(41)和所述吸热器(4)一体化设置。

8.如权利要求4至7中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述工质导出口(101)和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设控制阀(8)。

9.如权利要求1至7中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述多级压缩机构(1)设为速度型多级压缩机构，或所述多级压缩机构(1)设为容积型多级压缩机构。

10.如权利要求1至7中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述多级膨胀做功机构(2)设为速度型多级膨胀做功机构，或所述多级膨胀做功机构(2)设为容积型多级膨胀做功机构。

11.如权利要求1至7中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述多级膨胀做功机构(2)对外输出动力。

12.如权利要求1至7中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述多级膨胀做功机构(2)对发电机输出动力。

13.如权利要求1至7中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述多级膨胀做功机构(2)的至少一个级间的连通通道上设膨胀工质排热器(5)。

14.一种间冷单工质热制冷制热系统，包括多段压缩机构(6)和多段膨胀做功机构(7)，其特征在于：在所述多段压缩机构(6)的至少一个相邻段间的连通通道上设段间排热器(501)，所述多段压缩机构(6)的工质出口经加热器(3)与所述多段膨胀做功机构(7)的工质入口连通，所述多段膨胀做功机构(7)的工质出口经吸热器(4)与所述多段压缩机构(6)的工质入口连通；所述多段膨胀做功机构(7)对所述多段压缩机构(6)输出动力，或所述多段膨胀做功机构(7)中的某段对所述多段压缩机构(6)中的对应段输出动力，或所述多段膨胀做功机构(7)中的某段对所述多段压缩机构(6)中的某段输出动力。

15.如权利要求14所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述多段压缩机构(6)的至少一个相邻段间的连通通道上设工质导出口(101)，在所述多段膨胀做功机构(7)的至少一个相邻段间的连通通道上设工质导入口(201)，所述工质导出口(101)经旁通排热器(52)与所述工质导入口(201)连通。

16.如权利要求14所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述段间排热器(501)的工质出口通道上设工质导出口(101)，在所述多段膨胀做功机构(7)的至少一个相邻段间的连通通道上设工质导入口(201)，所述工质导出口(101)与所述工质导入口(201)连通。

17.如权利要求14所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多段压缩机构(6)的至少一个段间的连通通道上设工质导出口(101)，所述工质导出口(101)与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器(41)与所述多段压缩机构(6)的工质入口连通。

18.如权利要求17所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述附属吸热器(41)和所述吸热器(4)一体化设置。

19.如权利要求17所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述工质导出口(101)和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器(53)。

20.如权利要求19所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述附属吸热器(41)和所述吸热器(4)一体化设置。

21.如权利要求17至20中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述工质导出口(101)和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设控制阀(8)。

22.如权利要求14至20中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述多段压缩机构(6)设为速度型多段压缩机构，或所述多段压缩机构(6)设为容积型多段压缩机构。

23.如权利要求14至20中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述多段膨胀做功机构(7)设为速度型多段膨胀做功机构，或所述多段膨胀做功机构(7)设为容积型多段膨胀做功机构。

24.如权利要求14至20中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述多段膨胀做功机构(7)对外输出动力。

25.如权利要求14至20中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述多段膨胀做功机构(7)对发电机输出动力。

26.如权利要求14至20中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述多段膨胀做功机构(7)的高压段对外输出动力。

27.如权利要求14至20中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述多段膨胀做功机构(7)的高压段对发电机输出动力。

28.如权利要求14至20中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述多段膨胀做功机构(7)的至少一个相邻段间的连通通道上设膨胀工质排热器(5)。

29.一种间冷单工质热制冷制热系统，包括多级压缩机构(1)和喷管推进转子做功机构(9)，其特征在于：在所述多级压缩机构(1)的至少一个级间的连通通道上设级间排热器(51)，所述多级压缩机构(1)的工质出口经加热器(3)与所述喷管推进转子做功机构(9)的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构(9)的工质出口经吸热器(4)与所述多级压缩机构(1)的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构(9)对所述多级压缩机构(1)输出动力。

30.如权利要求29所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多级压缩机构(1)的至少一个级间的连通通道上设工质导出口(101)，所述工质导出口(101)与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器(41)与所述多级压缩机构(1)的工质入口连通。

31.如权利要求30所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述工质导出口(101)和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器(53)。

32.如权利要求30或31所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于；在所述工质导出口(101)和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设控制阀(8)。

33.如权利要求30或31所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述附属吸热器(41)和所述吸热器(4)一体化设置。

34.一种间冷单工质热制冷制热系统，包括多段压缩机构(6)和喷管推进转子做功机构(9)，其特征在于：在所述多段压缩机构(6)的至少一个相邻段间的连通通道上设段间排热器(501)，所述多段压缩机构(6)的工质出口经加热器(3)与所述喷管推进转子做功机构(9)的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构(9)的工质出口经吸热器(4)与所述多段压缩机构(6)的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构(9)对所述多段压缩机构(6)输出动力。

35.如权利要求34所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述间冷单工质热制冷制热系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多段压缩机构(6)的至少一个段间的连通通道上设工质导出口(101)，所述工质导出口(101)与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器(41)与所述多段压缩机构(6)的工质入口连通。

36.如权利要求35所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述工质导出口(101)和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器(53)。

37.如权利要求35或36所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：在所述工质导出口(101)和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设控制阀(8)。

38.如权利要求35或36所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述附属吸热器(41)和所述吸热器(4)一体化设置。

39.如权利要求1至7中任一项或14至20中任一项或29至31中任一项或34至36中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述间冷单工质热制冷制热系统的循环工质设为二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气。

40.如权利要求1至7中任一项或14至20中任一项或29至31中任一项或34至36中任一项所述间冷单工质热制冷制热系统，其特征在于：所述间冷单工质热制冷制热系统的循环工质设为二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物和空气中的两种或三种以上物质的混合物。