CN105485951A - 利用气液两相分离装置提高制热效率的二氧化碳热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用气液两相分离装置提高制热效率的二氧化碳热泵系统，包括压缩机，气冷器，膨胀装置，蒸发器以及气体收集器，其特征是，在膨胀装置与蒸发器之间连接气液两相分离装置，膨胀装置的出气口与气液两相分离装置的进气口连接；本发明在现有二氧化碳热泵系统中增加了气液两相分离装置，气液两相分离装置的进气口与膨胀装置的出气口连接，气液两相分离装置两个出口分别与蒸发器和气体收集器连接。通过气液两相分离装置来使液态二氧化碳进入蒸发器而气态二氧化碳直接进入气体收集器，降低蒸发器内二氧化碳的干度，提高蒸发器的换热系数，从而提高二氧化碳热泵系统的整体制热效率。

Description

利用气液两相分离装置提高制热效率的二氧化碳热泵系统
技术领域
本发明涉及一种用于制热的二氧化碳热泵，属于能源类节能技术领域。
背景技术
二氧化碳作为天然制冷剂，获取简单,对臭氧层无危害，无毒不可燃，是最安全的制冷剂，同时二氧化碳本身的物理特性决定了其具有高容积比的体积冷冻能力特性以及良好的流动性与传热系数，利用二氧化碳作为制冷剂的热泵系统比以氟利昂为制冷剂的热泵更加节能、环保，并且可以一次性制取80℃的高温热水，在温度低于零下的外界环境也能稳定的工作。
但随着热源温度的降低，二氧化碳热泵的能效比以及制热量都随之降低。为了更好的实现二氧化碳热泵的节能效果，可以从提高二氧化碳系统中蒸发器的换热效率入手，来提高二氧化碳热泵系统的制热效率。
发明内容
本发明提供一种利用气液两相分离装置提高制热效率的二氧化碳热泵系统，克服了现有技术的不足，有效提高了二氧化碳热泵在各个工况下的整体制热效率。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种利用气液两相分离装置提高制热效率的二氧化碳热泵系统，包括压缩机，气冷器，膨胀装置，气液两相分离装置，蒸发器以及气体收集器等构件，各部件通过管道进行连接，压缩机的出气口与气冷器的进气口通过管道连接，气冷器的出气口与膨胀装置的进气口通过管道连接，特征是，在膨胀装置与蒸发器之间通过管道连接气液两相分离装置，膨胀装置的出气口与气液两相分离装置的进气口通过管道连接，气液两相分离装置的出口A与蒸发器的进气口通过管道连接，蒸发器的出气口与气体收集器的进口D通过管道连接，气液两相分离装置的出口B与气体收集器的进口C通过管道连接，气体收集器的出气口与压缩机的进气口通过管道连接；热泵系统运行时，二氧化碳由膨胀装置出气口进入气液两相分离装置进行气液分离，其中的液态二氧化碳经出口A进入蒸发器进气口，吸热蒸发后由蒸发器出气口进入气体收集器进口D；气液两相分离装置中的气态二氧化碳经出口B进入气体收集器进口C。
本发明在现有二氧化碳热泵系统中增加了气液两相分离装置，通过气液两相分离装置来使进入蒸发器的二氧化碳为液态。在蒸发器中，二氧化碳与热源的换热系数随着二氧化碳干度的增加而下降，蒸发器的换热效率也随之下降，当进入蒸发器的二氧化碳为液态时，二氧化碳的干度降低，因而二氧化碳与热源的换热系数提高，蒸发器的换热效率也相应提高，从而提高了二氧化碳热泵系统的整体制热效率。
附图说明
图1所示为本发明的结构示意图。
图1中各标号依次表示：压缩机1，气冷器2，膨胀装置3，气液两相分离装置4，蒸发器5，气体收集器6。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1：如图1所示，一种利用气液两相分离装置提高制热效率的二氧化碳热泵系统，包括压缩机1，气冷器2，膨胀装置3，气液两相分离装置4，蒸发器5，以及气体收集器6。各部件通过管道进行连接，压缩机1的出气口与气冷器2的进气口连接，气冷器2的出气口与膨胀装置3的进气口连接，膨胀装置3的出气口与气液两相分离装置4的进气口连接，气液两相分离装置4的出口A与蒸发器的进气口连接，气液两相分离装置4的出口B与气体收集器6的进口C连接，蒸发器5的出气口与气体收集器的进口D连接，气体收集器6的出气缩机1的进气口连接。
所述蒸发器5为风冷翅片式蒸发器，放置于室外。
系统运行时，气体收集器6中的二氧化碳进入压缩机1被压缩成为高温高压的气体，压缩后的二氧化碳再进入气冷器2与冷水进行换热成为低温高压的液体，随后进入膨胀装置3成为低温低压的气液两相二氧化碳，二氧化碳从膨胀装置3出来后进入气液两相分离装置4进行气液分离，其中液态二氧化碳经出口A进入蒸发器5进气口，与空气进行换热蒸发后由蒸发器5出气口进入气体收集器6进口D；气液两相分离装置4中的气态二氧化碳经出口B进入气体收集器6进口C。
二氧化碳制冷剂在系统中如此循环将通过蒸发器5的空气的热量不断转移到进入气冷器2的冷水，使之成为高温热水从而实现制热循环。
实施例2：如图1所示，一种利用气液两相分离装置提高制热效率的二氧化碳热泵系统，包括压缩机1，气冷器2，膨胀装置3，气液两相分离装置4，蒸发器5，以及气体收集器6。各部件通过管道进行以下连接，压缩机1的出气口与气冷器2的进气口连接，气冷器2的出气口与膨胀装置3的进气口连接，膨胀装置3的出气口与气液两相分离装置4的进气口连接，气液两相分离装置4的出口A与蒸发器的进气口连接，气液两相分离装置4的出口B与气体收集器6的进口C连接，蒸发器5的出气口与气体收集器的进口D连接，气体收集器6的出气缩机1的进气口连接。
所述蒸发器5为水冷板式换热器，放置于靠近作为热源的水源附近。
系统运行时，气体收集器6中的二氧化碳进入压缩机1被压缩成为高温高压的气体，压缩后的二氧化碳再进入气冷器2与冷水进行换热成为低温高压的液体，随后进入膨胀装置3成为低温低压的气液两相二氧化碳，二氧化碳从膨胀装置3出来后进入气液两相分离装置4进行气液分离，其中液态二氧化碳经出口A进入蒸发器5进气口，与作为热源的水进行换热蒸发后由蒸发器5出气口进入气体收集器6进口D；气液两相分离装置4中的气态二氧化碳经出口B进入气体收集器6进口C。
二氧化碳制冷剂在系统中如此循环将通过蒸发器5的作为热源的水的热量不断转移到进入气冷器2的冷水，使之成为高温热水从而实现制热循环。
上面结合具体实施例及图1对本发明做了详细说明，但是本发明的保护范围并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.一种利用气液两相分离装置提高制热效率的二氧化碳热泵系统，包括压缩机（1），气冷器（2），膨胀装置（3），蒸发器（5）以及气体收集器（6）部件，压缩机（1）的出气口与气冷器（2）的进气口通过管道连接，气冷器（2）的出气口与膨胀装置（3）的进气口通过管道连接，其特征是，在膨胀装置（3）与蒸发器（5）之间通过管道连接气液两相分离装置（4），膨胀装置（3）的出气口与气液两相分离装置（4）的进气口通过管道连接，气液两相分离装置（4）的出口A与蒸发器（5）的进气口通过管道连接，蒸发器（5）的出气口与气体收集器（6）的进口D通过管道连接，气液两相分离装置（4）的出口B与气体收集器（6）的进口C通过管道连接，气体收集器（6）的出气口与压缩机（1）的进气口通过管道连接；热泵系统运行时，二氧化碳由膨胀装置（3）出气口进入气液两相分离装置（4）进行气液分离，其中的液态二氧化碳经出口A进入蒸发器（5）进气口，吸热蒸发后由蒸发器（5）出气口进入气体收集器（6）进口D；气液两相分离装置（4）中的气态二氧化碳经出口B进入气体收集器（6）进口C。
2.根据权利要求1所述的一种利用气液两相分离装置提高制热效率的二氧化碳热泵系统，其特征是：所述蒸发器（5）为放置于室外的风冷翅片式蒸发器。
3.根据权利要求1所述的一种利用气液两相分离装置提高制热效率的二氧化碳热泵系统，其特征是：所述蒸发器（5）为水冷板式换热器，放置于靠近作为热源的水源附近。
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