CN108444149A - 空气工质开环制热机 - Google Patents

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CN108444149A CN201810253050.9A CN201810253050A CN108444149A CN 108444149 A CN108444149 A CN 108444149A CN 201810253050 A CN201810253050 A CN 201810253050A CN 108444149 A CN108444149 A CN 108444149A
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孙瑞山
刘晓慧
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Civil Aviation University of China
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

一种空气工质开环制热机。其包括智能控制器、壳体、第一水泵、第二水泵以及设于壳体内的开环制热系统；开环制热系统包括变频电机、第一气体压缩机、第一高效换热器、第二气体压缩机、第二高效换热器、涡轮以及轴。与现有技术相比，本发明优点在于部件简单，开环供热系统仅由变频电机、两台气体压缩机、轴、涡轮、两台高效换热器组成。工作时由电能驱动，将空气作为工质，制热能力几乎不受环境温度影响，且制热系数高，不仅绿色环保而且制热效果好，更能满足社会节能环保的供热需求。

Description

空气工质开环制热机
技术领域
本发明属于热泵技术领域,特别是涉及一种以空气为制热工质的空气工质开环制热机。
背景技术
热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术，热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出能用的高品位热能的设备，目前已被广泛应用到航空航天、兵器工业、化工工业及生活领域。传统热泵的工质一般为氟利昂等化学工质，由于氟利昂对地球大气臭氧层具有破坏作用，为了保护地球的生态环境，各国科学家都在致力于新型工质的开发。目前，我国大部分厂家所采用的工质仍是R22，而日本等一些国家已率先采用CO2作为工质，从而能避免对臭氧层造成破坏。所以除了提高热泵的制热系数，有效利用能源以外，开发使用环保工质的热泵技术迫在眉睫。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种以空气为工质、结构简单、制热系数高、绿色环保的空气工质开环制热机。
为了达到上述目的,本发明提供的空气工质开环制热机包括：
智能控制器、壳体、第一水泵、第二水泵以及设于壳体内的开环制热系统；其中开环制热系统包括变频电机、第一气体压缩机、第一高效换热器、第二气体压缩机、第二高效换热器、涡轮以及轴；壳体的两端呈开口状；第一气体压缩机和涡轮分别设在壳体的两端开口处；第一高效换热器、第二气体压缩机和第二高效换热器间隔设在第一气体压缩机和涡轮之间；变频电机设置在第一气体压缩机内部且变频电机的输出轴与第一气体压缩机的驱动轴相连；第二气体压缩机通过轴与涡轮连接；第一高效换热器和第二高效换热器的进水口和出水口分别位于壳体的外部，并且第一高效换热器和第二高效换热器7的进水口分别与第一水泵和第二水泵的排水口相接，出水口连接末端设备；第一水泵和第二水泵的吸入口连接水源；智能控制器同时与变频电机、第一水泵和第二水泵电连接。
所述的壳体为水平设置的变径管状结构。
所述的第一高效换热器和第二高效换热器均为蛇形管状换热器。
与现有技术相比，本发明优点在于部件简单，开环供热系统仅由变频电机、两台气体压缩机、轴、涡轮、两台高效换热器组成。工作时由电能驱动，将空气作为工质，制热能力几乎不受环境温度影响，且制热系数高，不仅绿色环保而且制热效果好，更能满足社会节能环保的供热需求。
附图说明
图1为本发明提供的空气工质开环制热机结构示意图。
图2为本发明提供的空气工质开环制热机的制热系数与环境温度关系图。
图3为本发明提供的空气工质开环制热机制热系数与增压比关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的空气工质开环制热机进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的空气工质开环制热机包括：
智能控制器1、壳体2、第一水泵10、第二水泵11以及设于壳体2内的开环制热系统；其中开环制热系统包括变频电机3、第一气体压缩机4、第一高效换热器5、第二气体压缩机6、第二高效换热器7、涡轮8以及轴9；壳体2的两端呈开口状；第一气体压缩机4和涡轮8分别设在壳体2的两端开口处；第一高效换热器5、第二气体压缩机6和第二高效换热器7间隔设在第一气体压缩机4和涡轮8之间；变频电机3设置在第一气体压缩机4内部且变频电机3的输出轴与第一气体压缩机4的驱动轴相连；第二气体压缩机6通过轴9与涡轮8连接；第一高效换热器5和第二高效换热器7的进水口和出水口分别位于壳体2的外部，并且第一高效换热器5和第二高效换热器7的进水口分别与第一水泵10和第二水泵11的排水口相接，出水口连接末端设备；第一水泵10和第二水泵11的吸入口连接水源；智能控制器1同时与变频电机3、第一水泵10和第二水泵11电连接。
所述的壳体2为水平设置的变径管状结构。
所述的第一高效换热器5和第二高效换热器7均为蛇形管状换热器。
现将本发明提供的空气工质开环制热机工作原理阐述如下：
首先由工作人员在智能控制器1上设置所需的控制参数，然后在智能控制器1的控制下开启变频电机3，变频电机3产生旋转进而带动第一气体压缩机4的驱动轴转动，由此将从第一气体压缩机4的进气口吸入其内部的空气进行绝热压缩，此时壳体2内迅速达到高压，压缩气体进入涡轮8膨胀做功进而由涡轮8为第二气体压缩机6提供动力，根据参数要求，适时在智能控制器1的控制下开启第一水泵10和第二水泵11。
当达到定常态工作状况时，第一水泵10和第二水泵11将来自水源的冷水通过第一高效换热器5和第二高效换热器7的进水口提供给第一高效换热器5和第二高效换热器7的内部；与此同时，变频电机3将产生旋转，进而带动第一气体压缩机4上的驱动轴转动，由此将从第一气体压缩机4的进气口吸入其内部的空气进行绝热压缩，然后将压缩空气排向第一高效换热器5，在经过第一高效换热器5时将放出一部分热量，该热量将通过热交换的方式将第一高效换热器5内的冷水加热，经等压放热后，气体流入第二气体压缩机6内并被再次进行绝热压缩，之后排向第二高效换热器7而进行等压放热，由此将第二高效换热器7内的冷水加热，之后气体进入涡轮8膨胀做功而由涡轮8为第二气体压缩机6提供动力，最后低能空气通过涡轮8的排气口排放至大气中，从而实现循环过程。而第一高效换热器5和第二高效换热器7内的热水则通过出水口流入末端设备。
如图2所示，本空气工质开环制热机的制热系数几乎不受环境温度变化的影响，在很宽的环境温度范围下都可正常运行。
如图3所示，本空气工质开环制热机的制热系数受第一气体压缩机4的增压比影响，因此控制第一气体压缩机4的增压比可以实现空气工质开环制热机的工况调整。
与现有技术相比，本发明优点在于部件简单，开环供热系统仅由变频电机、两台气体压缩机、轴、涡轮、两台高效换热器组成。工作时由电能驱动，将空气作为工作工质，制热能力几乎不受环境温度影响，且制热系数高，不仅绿色环保而且制热效果好，更能满足现代社会节能环保的供热需求。

Claims (3)

1.一种空气工质开环制热机，其特征在于：所述的空气工质开环制热机包括：智能控制器(1)、壳体(2)、第一水泵(10)、第二水泵(11)以及设于壳体(2)内的开环制热系统；其中开环制热系统包括变频电机(3)、第一气体压缩机(4)、第一高效换热器(5)、第二气体压缩机(6)、第二高效换热器(7)、涡轮(8)以及轴(9)；壳体(2)的两端呈开口状；第一气体压缩机(4)和涡轮(8)分别设在壳体(2)的两端开口处；第一高效换热器(5)、第二气体压缩机(6)和第二高效换热器(7)间隔设在第一气体压缩机(4)和涡轮(8)之间；变频电机(3)设置在第一气体压缩机(4)内部且变频电机(3)的输出轴与第一气体压缩机(4)的驱动轴相连；第二气体压缩机(6)通过轴(9)与涡轮(8)连接；第一高效换热器(5)和第二高效换热器(7)的进水口和出水口分别位于壳体(2)的外部，并且第一高效换热器(5)和第二高效换热器(7)的进水口分别与第一水泵(10)和第二水泵(11)的排水口相接，出水口连接末端设备；第一水泵(10)和第二水泵(11)的吸入口连接水源；智能控制器(1)同时与变频电机(3)、第一水泵(10)和第二水泵(11)连接。
2.根据权利要求1所述的空气工质开环制热机，其特征在于：所述的壳体(2)为水平设置的变径管状结构。
3.根据权利要求1所述的空气工质开环制热机，其特征在于：所述的第一高效换热器(5)和第二高效换热器(7)均为蛇形管状换热器。
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