CN105865084A - 第一类热驱动压缩式热泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供实现温差和压差同时利用的第一类热驱动压缩式热泵，属于动力、制冷与热泵技术领域。主要由膨胀机、压缩机和热源供热器所组成，外部有高温热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有高温热介质通道经热源供热器与压缩机连通，压缩机还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器还有热源介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。

Description

第一类热驱动压缩式热泵
技术领域：
本发明属于动力、制冷与热泵技术领域。
背景技术：
在工程实际中，供热介质与热用户之间往往同时存在着压差和温差，为此常采用节流阀进行降压降温，以实现供热介质与热用户之间参数的匹配，从而造成能源浪费。
以吸收式热泵技术为代表的热能(温差)利用技术，利用高温热负荷驱动实现供热或制冷，但难以同时将压差利用起来；还有，因受到工作介质(溶液和冷剂介质)的性质影响，其应用领域和应用范围受到限制。利用机械能与热能之间品位差的压缩式热泵技术，具有较好的灵活性，但其本身不具有利用温差和压差的功能。
本发明针对供热介质与热用户之间存在温差和压差不匹配问题，提出以膨胀机、压缩机和低温热交换器为技术手段，实现温差和压差高效利用，具有简单流程和结构的第一类热驱动压缩式热泵。
发明内容：
本发明主要目的是要提供同时实现温差和压差利用的第一类热驱动压缩式热泵，实现供热或制冷。具体发明内容分项阐述如下：
1.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机和热源供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有高温热介质通道经热源供热器与压缩机连通，压缩机还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器还有热源介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
2.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机和第二热源供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有高温热介质通道经热源供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有高温热介质通道经第二热源供热器与压缩机连通，压缩机还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器和第二热源供热器还分别有热源介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
3.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机、第二热源供热器和第二压缩机所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有高温热介质通道经热源供热器与压缩机连通，膨胀机还有高温热介质通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有高温热介质通道经第二热源供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有高温热介质通道与压缩机连通，压缩机还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器和第二热源供热器还分别有热源介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
4.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机和供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有高温热介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有高温热介质通道经热源供热器与压缩机连通，压缩机还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
5.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机和供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有高温热介质通道经热源供热器与压缩机连通，压缩机有高温热介质通道经供热器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
6.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二压缩机和供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有高温热介质通道经热源供热器与压缩机连通，压缩机还有高温热介质通道经供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器还有热源介质通道与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
7.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器和第二压缩机所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有高温热介质通道经热源供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有高温热介质通道与外部连通，第二压缩机还有高温热介质通道与压缩机连通，压缩机有高温热介质通道与外部连通，热源供热器还有热源介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
8.第一类热驱动压缩式热泵，是在第1-7项所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加工作机，膨胀机连接工作机并向工作机提供动力，形成附加对外提供动力负荷的第一类热驱动压缩式热泵。
9.第一类热驱动压缩式热泵，是在第1-7项所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加动力机，动力机连接压缩机并向压缩机提供动力，形成附加外部动力驱动的第一类热驱动压缩式热泵。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第1种原则性热力系统图。
图2是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第2种原则性热力系统图。
图3是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第3种原则性热力系统图。
图4是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第4种原则性热力系统图。
图5是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第5种原则性热力系统图。
图6是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第6种原则性热力系统图。
图7是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第7种原则性热力系统图。
图中，1-膨胀机，2-压缩机，3-热源供热器，4-第二膨胀机，5-第二热源供热器，6-第二压缩机，7-供热器。
这里还要明确如下概念：
(1)热源介质——通过热源供热器3向流经膨胀机1降压降温之后的高温热介质提供热能的介质。比较高温热介质，热源介质又可称为低温热源介质或余热介质。
(2)被加热介质——获得热能的工作介质，其温度低于高温热介质而高于热源介质。
(3)高温热介质——比较高温热介质的需求方，初始状态的高温热介质与需求方之间存在温差和压差。
具体实施方式：
首先要说明的是，在结构和流程的表述上，非必要情况下不重复进行；对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
图1所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、压缩机和热源供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有高温热介质通道经热源供热器3与压缩机2连通，压缩机2还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器3还有热源介质通道与外部连通，膨胀机1连接压缩机2并传输动力。
(2)流程上，外部高温热介质进入膨胀机1降压作功，流经热源供热器3并吸热，进入压缩机2升压升温，压缩机2对外排放高温热介质，膨胀机1产生的功提供给压缩机2作动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
图2所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机和第二热源供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有高温热介质通道经热源供热器3与第二膨胀机4连通，第二膨胀机4还有高温热介质通道经第二热源供热器5与压缩机2连通，压缩机2有高温热介质通道与外部连通，热源供热器3和第二热源供热器5还分别有热源介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机4连接压缩机2并传输动力。
(2)流程上，外部高温热介质进入膨胀机1降压作功，流经热源供热器3并吸热，之后进入第二膨胀机4降压作功；第二膨胀机4排放的高温热介质流经第二热源供热器5并吸热，之后进入压缩机2升压升温并对外排放；膨胀机1和第二膨胀机4产生的功提供给压缩机2作动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
图3所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机、第二热源供热器和第二压缩机所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有高温热介质通道经热源供热器3与压缩机2连通，膨胀机1还有高温热介质通道与第二膨胀机4连通，第二膨胀机4还有高温热介质通道经第二热源供热器5与第二压缩机6连通，第二压缩机6还有高温热介质通道与压缩机2连通，压缩机2有高温热介质通道与外部连通，热源供热器3和第二热源供热器5还分别有热源介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机4连接压缩机2和第二压缩机6并传输动力。
(2)流程上，外部高温热介质进入膨胀机1降压作功之后分成两路——第一路流经热源供热器3吸热之后进入压缩机2升压升温，第二路进入第二膨胀机4降压作功；第二膨胀机4排放的高温热介质流经第二热源供热器5吸热并向第二压缩机6提供，第二压缩机6排放的高温热介质进入压缩机2升压升温，压缩机2对外排放高温热介质，膨胀机1和第二膨胀机4产生的功提供给压缩机2作动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
图4所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机和供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有高温热介质通道经供热器7与第二膨胀机4连通，第二膨胀机4还有高温热介质通道经热源供热器3与压缩机2连通，压缩机2还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器3还有热源介质通道与外部连通，供热器7还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机4连接压缩机2并传输动力。
(2)流程上，外部高温热介质进入膨胀机1降压作功，流经供热器7并放热，之后进入第二膨胀机4降压作功；第二膨胀机4排放的高温热介质流经热源供热器3并吸热，进入压缩机2升压升温并对外排放；膨胀机1和第二膨胀机4产生的功提供给压缩机2作动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
图5所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机和供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有高温热介质通道经热源供热器3与压缩机2连通，压缩机2有高温热介质通道经供热器7与第二膨胀机4连通，第二膨胀机4还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器3还有热源介质通道与外部连通，供热器7还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机1和第二膨胀机4连接压缩机2并传输动力。
(2)流程上，外部高温热介质进入膨胀机1降压作功，流经热源供热器3并吸热，之后进入压缩机2升压升温；压缩机2排放的高温热介质流经供热器7并放热，之后进入第二膨胀机4降压作功并对外排放；膨胀机1和第二膨胀机4产生的功提供给压缩机2作动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
图6所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二压缩机和供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有高温热介质通道经热源供热器3与压缩机2连通，压缩机2还有高温热介质通道经供热器7与第二压缩机6连通，第二压缩机6还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器3还有热源介质通道与外部连通，供热器7还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机1连接压缩机2和第二压缩机6并传输动力。
(2)流程上，外部高温热介质进入膨胀机1降压作功，流经热源供热器3并吸热，之后进入压缩机2升压升温；压缩机2排放的高温热介质流经供热器7并放热，之后进入第二压缩机6升温升压并对外排放；膨胀机1产生的功提供给压缩机2和第二压缩机6作动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
图7所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
(1)结构上，它主要由膨胀机、压缩机、热源供热器和第二压缩机所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机1连通，膨胀机1还有高温热介质通道经热源供热器3与第二压缩机6连通，第二压缩机6还有高温热介质通道与外部连通，第二压缩机6还有高温热介质通道与压缩机2连通，压缩机2有高温热介质通道与外部连通，热源供热器3还有热源介质通道与外部连通，膨胀机1连接压缩机2和第二压缩机6并传输动力。
(2)流程上，外部高温热介质进入膨胀机1降压作功，流经热源供热器3并吸热，进入第二压缩机6升压升温；第二压缩机6排放的高温热介质分成两路——第一路对外排放，第二路进入压缩机2升温升压之后对外排放，形成第一类热驱动压缩式热泵。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的第一类热驱动压缩式热泵，具有如下效果和优势：
(1)提出了将温差和压差同时加以利用的新思路、新概念和新技术，将推动热能高效利用技术的进一步发展和应用。
(2)温差和压差同时驱动，实现供热/制冷，或可选择同时对外提供动力。
(3)流程合理，结构简单，性能指数可变且热力学参数变化相对应，能够实现温差和压差的充分和高效利用。
(4)必要时，借助部分外部动力实现供热/制冷，方式灵活，适应性好。
(5)给出多种具体技术方案，能够应对众多不同的实际状况，有较宽的适用范围。
(6)扩展了热泵技术，丰富了压缩式热泵的类型，有利于更好地实现热能的高效利用。

Claims (9)

1.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机和热源供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有高温热介质通道经热源供热器(3)与压缩机(2)连通，压缩机(2)还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器(3)还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(1)连接压缩机(2)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
2.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机和第二热源供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有高温热介质通道经热源供热器(3)与第二膨胀机(4)连通，第二膨胀机(4)还有高温热介质通道经第二热源供热器(5)与压缩机(2)连通，压缩机(2)还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器(3)和第二热源供热器(5)还分别有热源介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(4)连接压缩机(2)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
3.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机、第二热源供热器和第二压缩机所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有高温热介质通道经热源供热器(3)与压缩机(2)连通，膨胀机(1)还有高温热介质通道与第二膨胀机(4)连通，第二膨胀机(4)还有高温热介质通道经第二热源供热器(5)与第二压缩机(6)连通，第二压缩机(6)还有高温热介质通道与压缩机(2)连通，压缩机(2)还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器(3)和第二热源供热器(5)还分别有热源介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(4)连接压缩机(2)和第二压缩机(6)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
4.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机和供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有高温热介质通道经供热器(7)与第二膨胀机(4)连通，第二膨胀机(4)还有高温热介质通道经热源供热器(3)与压缩机(2)连通，压缩机(2)还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器(3)还有热源介质通道与外部连通，供热器(7)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(4)连接压缩机(2)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
5.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二膨胀机和供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有高温热介质通道经热源供热器(3)与压缩机(2)连通，压缩机(2)有高温热介质通道经供热器(7)与第二膨胀机(4)连通，第二膨胀机(4)还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器(3)还有热源介质通道与外部连通，供热器(7)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(1)和第二膨胀机(4)连接压缩机(2)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
6.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器、第二压缩机和供热器所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有高温热介质通道经热源供热器(3)与压缩机(2)连通，压缩机(2)还有高温热介质通道经供热器(7)与第二压缩机(6)连通，第二压缩机(6)还有高温热介质通道与外部连通，热源供热器(3)还有热源介质通道与外部连通，供热器(7)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(1)连接压缩机(2)和第二压缩机(6)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
7.第一类热驱动压缩式热泵，主要由膨胀机、压缩机、热源供热器和第二压缩机所组成；外部有高温热介质通道与膨胀机(1)连通，膨胀机(1)还有高温热介质通道经热源供热器(3)与第二压缩机(6)连通，第二压缩机(6)还有高温热介质通道与外部连通，第二压缩机(6)还有高温热介质通道与压缩机(2)连通，压缩机(2)有高温热介质通道与外部连通，热源供热器(3)还有热源介质通道与外部连通，膨胀机(1)连接压缩机(2)和第二压缩机(6)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
8.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求1-7所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加工作机，膨胀机(1)连接工作机并向工作机提供动力，形成附加对外提供动力负荷的第一类热驱动压缩-吸收式热泵。
9.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求1-7所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加动力机，动力机连接压缩机(2)并向压缩机(2)提供动力，形成附加外部动力驱动的第一类热驱动压缩-吸收式热泵。
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