CN105402887A - 开式的基于喷射热泵的燃气热水器 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24H2210/00—Burner and heat exchanger are integrated

Abstract

一种开式的基于喷射热泵的燃气热水器，包括冷水进口、直燃发生器和热水出口，所述燃气热水器还包括蒸发器和喷射器，所述冷水进口与第一水泵的入口侧相接，所述第一水泵的出口侧同时与第一节流装置的入口、第二节流装置的入口连接，所述第一节流装置的出口与所述蒸发器入口相接，所述蒸发器的出口与喷射器的第一入口相接，所述直燃发生器的出口与所述喷射器的第二入口相接，所述喷射器的出口、所述第二节流装置的出口同时与第二水泵入口相接，所述第二水泵的出口同时与热水出口、直燃发生器的入口相接。本发明提升热效率。

Description

开式的基于喷射热泵的燃气热水器
技术领域
本发明涉及热泵热水器领域，尤其是一种喷射热泵燃气热水器
背景技术
热水器早已走进千家万户，但它往往消耗大量能源，给能源与环境带来巨大压力。常见的非可再生能源驱动的热水器主要有三种原理，第一是直接用天然气或液化石油气等燃烧加热热水，第二是电热水器，直接用电加热热水，第三种用电能驱动蒸汽压缩热泵产生热水。
电能属于高品位能源，主要来自火力发电，因此其来源是高品位热能(350℃以上)。相比之下热水器产出的热水含有的热能属于低品位热能。以高品位热能为基准，当前火力发电效率约0.38，因此电热水器的热能效率仅0.38；而蒸汽压缩热泵的COP在冬季约3左右，则其热能效率在1左右(0.38×3)；燃气热水器的天然气火焰温度可达800℃以上，是高温热能，不考虑损失的情况下其热能效率即为1，与蒸汽压缩热泵热水器相当(或略低)而明显高于电热水器。
普通的燃气热水器出水温度在40—50℃附近，远远低于天然气燃烧后的高品位热能的温度，从热力学第二定律的角度来讲，这是一种对热能品质的浪费。
发明内容
为了克服已有燃气热水器的无法充分利用高温热能的高品质以及热效率较低的不足，本发明提供一种提升热效率的开式的基于喷射热泵的燃气热水器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种开式的基于喷射热泵的燃气热水器，包括冷水进口、直燃发生器和热水出口，所述燃气热水器还包括蒸发器和喷射器，所述冷水进口与第一水泵的入口侧相接，所述第一水泵的出口侧同时与第一节流装置的入口、第二节流装置的入口连接，所述第一节流装置的出口与所述蒸发器入口相接，所述蒸发器的出口与喷射器的第一入口相接，所述直燃发生器的出口与所述喷射器的第二入口相接，所述喷射器的出口、所述第二节流装置的出口同时与第二水泵入口相接，所述第二水泵的出口同时与热水出口、直燃发生器的入口相接。
本发明的技术构思为：将天然气燃烧所得的高品位热能用于驱动喷射式热泵，从空气中吸收能量。于是热水最终获得的能量包括高品位热能与空气能两部分，热能总量大于传统的燃气热水器，也就是说其热能效率大于1。与上文所述三种常见的热水器相比，其效率是最高的。与当前效率最高的蒸汽压缩热泵热水器相比，本发明另一个重要亮点是，本发明结构简单，无运动部件(水泵除外，水泵在其他热水器均有使用)，无需昂贵的压缩机，价格便宜，生产方便，维护少。且本发明采用利用喷射热泵以水为工质的特点，提出了开式循环，免去了换热温差损失，进一步提高了系统的节能效果。
本发明的有益效果主要表现在：有效提升热效率，节能效果良好
附图说明
图1是开式的基于喷射热泵的燃气热水器的结构图
图2是开式的基于喷射热泵的燃气热水器的工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2，一种开式的基于喷射热泵的燃气热水器，包括冷水进口、直燃发生器7和热水出口，所述燃气热水器还包括蒸发器3和喷射器4，所述冷水进口与第一水泵1的入口侧相接，所述第一水泵1的出口侧同时与第一节流装置2的入口、第二节流装置5的入口连接，所述第一节流装置2的出口与所述蒸发器3入口相接，所述蒸发器3的出口与喷射器4的第一入口相接，所述直燃发生器7的出口与所述喷射器4的第二入口相接，所述喷射器4的出口、所述第二节流装置5的出口同时与第二水泵6的入口相接，所述第二水泵6的出口同时与热水出口、直燃发生器7的入口相接。
本实施例的工作过程为：从外界输入的冷水经过第一水泵后分成两路，第一路经过第一节流装置后变成低压温度较低的流体，然后进入蒸发器中蒸发，吸收来自环境中的热量，变成饱和低温水蒸气从蒸发器出口流出并从喷射器引射流体入口被吸入喷射器，在喷射器中与高温高压的工作流体混合变成中温中压的气体后从喷射器出口流出；第二路经过第二节流装置后变成中压低温液体，与来自喷射器出口的气体混合后变成具有用户所需温度的液体，经过第二水泵加压后达到较高压力，一路供给用户，另一路进入直燃发生器吸收燃气燃烧的热量变成高温高压的水蒸气从直燃发生器出口流出进入喷射器工作流体入口，与引射流体发生混合。
下面给出本实例一个算例，以更好地验证系统的节能性和先进性，本实例中系统的工作条件为：冷水温度15℃，出水温度50℃，空气温度15℃。计算时用到的各个状态点如图2所示(A1到A8)，按热力学原理可以算得各状态点的比焓等状态参数，如表1所示(部分非计算效率必需的状态参数未给出)。计算中假设喷射器等熵效率为0.9，通过迭代，得引射为比0.29，最终算出各个状态点参数，则其效率等于热水得到的热能与直燃发生器消耗的热能之比，即((2672.86-209.34)×1.29+(209.34-63.36)×0.29)/(2720.1-209.34)＝1.283也就是说，比传统燃气热水器的效率高了28.3％。
表1。

Claims (1)

1.一种开式的基于喷射热泵的燃气热水器，包括冷水进口、直燃发生器和热水出口，其特征在于：所述燃气热水器还包括蒸发器和喷射器，所述冷水进口与第一水泵的入口侧相接，所述第一水泵的出口侧同时与第一节流装置的入口、第二节流装置的入口连接，所述第一节流装置的出口与所述蒸发器入口相接，所述蒸发器的出口与喷射器的第一入口相接，所述直燃发生器的出口与所述喷射器的第二入口相接，所述喷射器的出口、所述第二节流装置的出口同时与第二水泵的入口相接，所述第二水泵的出口同时与热水出口、直燃发生器的入口相接。
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