CN109059349A - 第一类热驱动压缩式热泵 - Google Patents
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- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
Abstract
本发明提供第一类热驱动压缩式热泵，属于动力、制冷与热泵技术领域。外部有空气通道与压缩机连通，压缩机还有空气通道经供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有空气通道经高温热交换器之后分别与膨胀机和第三压缩机连通，膨胀机还有空气通道与外部连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通，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、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
Description
技术领域：
本发明属于动力、制冷与热泵技术领域。
背景技术：
冷需求、热需求和动力需求，为人类生活与生产当中所常见；现实中，人们经常需要利用高温热能来实现制冷、供热或转化为动力，也需要利用动力来进行制冷或利用动力并结合低温热能进行供热。在实现上述目的之过程中，将面临多方面的考虑或条件限制，包括能源的类型、品位和数量，用户需求的类型、品位和数量，环境温度，工作介质的类型，设备的流程、结构和制造成本等等。
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较大限制。利用机械能与热能之间品位差的压缩式热泵技术，具有一定的灵活性，但其很多情况下难以实现对热能的高效利用。同时，两种技术还有共同的不足之处——无法在制热或制冷同时实现热能向机械能的转化。
本发明针对直接利用燃料或直接利用高温热源进行供热或供冷，兼顾动力驱动或兼顾动力输出，提出对高温热源与被加热介质之间温差进行有效利用或对高温热源与环境之间温差进行有效利用，具有简单流程和结构的系列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第一类热驱动压缩式热泵，具体发明内容分项阐述如下：
1.第一类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机和第二高温热交换器所组成；外部有工作介质通道与压缩机连通，压缩机还有工作介质通道经供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有工作介质通道经高温热交换器之后分别与膨胀机和第三压缩机连通，膨胀机还有工作介质通道与外部连通，第三压缩机还有工作介质通道经第二高温热交换器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有工作介质通道经高温热交换器与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，第二高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，高温热交换器或还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，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，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、第二高温热交换器和低温回热器所组成；外部有工作介质通道与压缩机连通，压缩机还有工作介质通道经低温回热器和供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有工作介质通道经低温回热器和高温热交换器之后分别与膨胀机和第三压缩机连通，膨胀机还有工作介质通道与外部连通，第三压缩机还有工作介质通道经第二高温热交换器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有工作介质通道经高温热交换器与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，第二高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，高温热交换器或还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，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，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、第二高温热交换器和低温回热器所组成；外部有工作介质通道经低温回热器与压缩机连通，压缩机还有工作介质通道经供热器和低温回热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有工作介质通道经高温热交换器之后分别与膨胀机和第三压缩机连通，膨胀机还有工作介质通道与外部连通，第三压缩机还有工作介质通道经第二高温热交换器与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有工作介质通道经高温热交换器与外部连通，供热器还有被加热介质通道与外部连通，第二高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，高温热交换器或还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机和第二膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，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，是在第1-3项所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机有工作介质通道经高温热交换器与外部连通调整为第二膨胀机有工作介质通道经高温回热器和高温热交换器与外部连通，将第三压缩机有工作介质通道经第二高温热交换器与第二膨胀机连通调整为第三压缩机有工作介质通道经高温回热器和第二高温热交换器与第二膨胀机连通，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，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机和燃烧室所组成；外部有空气通道与压缩机连通，压缩机还有空气通道经供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有空气通道经高温热交换器之后分别与膨胀机和第三压缩机连通，膨胀机还有空气通道与外部连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通，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、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，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，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室和低温回热器所组成；外部有空气通道与压缩机连通，压缩机还有空气通道经低温回热器和供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有空气通道经低温回热器和高温热交换器之后分别与膨胀机和第三压缩机连通，膨胀机还有空气通道与外部连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通，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、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，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，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室和低温回热器所组成；外部有空气通道经低温回热器与压缩机连通，压缩机还有空气通道经供热器和低温回热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有空气通道经高温热交换器之后分别与膨胀机和第三压缩机连通，膨胀机还有空气通道与外部连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有燃料通道与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通，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、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，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5-7项所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机有燃气通道经高温热交换器与外部连通调整为第二膨胀机有燃气通道经高温回热器和高温热交换器与外部连通，将第三压缩机有空气通道与燃烧室连通调整为第三压缩机有空气通道经高温回热器与燃烧室连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。
9.第一类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室和第四压缩机所组成；外部有空气通道与压缩机连通，压缩机还有空气通道经供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有空气通道经高温热交换器之后分别与膨胀机和第三压缩机连通，膨胀机还有空气通道与外部连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有气态燃料通道经第四压缩机与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通，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、第二压缩机、第三压缩机和第四压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
10.第一类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室、低温回热器和第四压缩机所组成；外部有空气通道与压缩机连通，压缩机还有空气通道经低温回热器和供热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有空气通道经低温回热器和高温热交换器之后分别与膨胀机和第三压缩机连通，膨胀机还有空气通道与外部连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有气态燃料通道经第四压缩机与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通，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、第二压缩机、第三压缩机和第四压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
11.第一类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室、低温回热器和第四压缩机所组成；外部有空气通道经低温回热器与压缩机连通，压缩机还有空气通道经供热器和低温回热器与第二压缩机连通，第二压缩机还有空气通道经高温热交换器之后分别与膨胀机和第三压缩机连通，膨胀机还有空气通道与外部连通，第三压缩机还有空气通道与燃烧室连通，外部还有气态燃料通道经第四压缩机与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与第二膨胀机连通，第二膨胀机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通，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、第二压缩机、第三压缩机和第四压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
12.第一类热驱动压缩式热泵，是在第9-11项所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机有燃气通道经高温热交换器与外部连通调整为第二膨胀机有燃气通道经高温回热器和高温热交换器与外部连通，将第三压缩机有空气通道与燃烧室连通调整为第三压缩机有空气通道经高温回热器与燃烧室连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。
13.第一类热驱动压缩式热泵，是在第9-11项所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机有燃气通道经高温热交换器与外部连通调整为第二膨胀机有燃气通道经高温回热器和高温热交换器与外部连通，将外部有气态燃料通道经第四压缩机与燃烧室连通调整为外部有气态燃料通道经第四压缩机和高温回热器与燃烧室连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。
14.第一类热驱动压缩式热泵，是在第9-11项所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机有燃气通道经高温热交换器与外部连通调整为第二膨胀机有燃气通道经高温回热器和高温热交换器与外部连通，将第三压缩机有空气通道与燃烧室连通调整为第三压缩机有空气通道经高温回热器与燃烧室连通，将外部有气态燃料通道经第四压缩机与燃烧室连通调整为外部有气态燃料通道经第四压缩机和高温回热器与燃烧室连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。
15.第一类热驱动压缩式热泵，是在第1项所述第一类热驱动压缩式热泵中，增加新增压缩机，将外部有工作介质通道与压缩机连通调整为外部有工作介质通道与新增压缩机连通，新增压缩机再有工作介质通道经供热器与压缩机连通，第二膨胀机连接新增压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
16.第一类热驱动压缩式热泵，是在第5、9项所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加新增压缩机，将外部有空气通道与压缩机连通调整为外部有空气通道与新增压缩机连通，新增压缩机再有空气通道经供热器与压缩机连通，第二膨胀机连接新增压缩机并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
17.第一类热驱动压缩式热泵，是在第1-16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。
18.第一类热驱动压缩式热泵，是在第1-16项所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加工作机，第二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。
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8是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第8种原则性热力系统图。
图9是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第9种原则性热力系统图。
图10是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第10种原则性热力系统图。
图11是依据本发明所提供的第一类热驱动压缩式热泵第11种原则性热力系统图。
图中，1-压缩机，2-第二压缩机，3-膨胀机，4-供热器，5-高温热交换器，6-第三压缩机，7-第二膨胀机，8-第二高温热交换器，9-低温回热器，10-高温回热器，11-燃烧室，12-第四压缩机；A-新增压缩机。
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，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机和第二高温热交换器所组成；外部有工作介质通道与压缩机1连通，压缩机1还有工作介质通道经供热器4与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有工作介质通道经高温热交换器5之后分别与膨胀机3和第三压缩机6连通，膨胀机3还有工作介质通道与外部连通，第三压缩机6还有工作介质通道经第二高温热交换器8与第二膨胀机7连通，第二膨胀机7还有工作介质通道经高温热交换器5与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，第二高温热交换器8还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机3和第二膨胀机7连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6并传输动力。
(2)流程上，外部工作介质流经压缩机1升压升温，流经供热器4并放热，流经第二压缩机2升压升温，流经高温热交换器5并吸热，之后分成两路——第一路流经膨胀机3降压作功并对外排放，第二路进入第三压缩机6升压升温；第三压缩机6排放的工作介质流经第二高温热交换器8并吸热，流经第二膨胀机7降压作功，流经高温热交换器5并放热，之后对外排放；高温热介质通过第二高温热交换器8提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，流经压缩机1、供热器4、第二压缩机2、高温热交换器5和膨胀机3的工作介质提供低温热负荷，膨胀机3和第二膨胀机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6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，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、第二高温热交换器和低温回热器所组成；外部有工作介质通道与压缩机1连通，压缩机1还有工作介质通道经低温回热器9和供热器4与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有工作介质通道经低温回热器9和高温热交换器5之后分别与膨胀机3和第三压缩机6连通，膨胀机3还有工作介质通道与外部连通，第三压缩机6还有工作介质通道经第二高温热交换器8与第二膨胀机7连通，第二膨胀机7还有工作介质通道经高温热交换器5与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，第二高温热交换器8还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机3和第二膨胀机7连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6并传输动力。
(2)流程上，外部工作介质流经压缩机1升压升温，流经低温回热器9和供热器4并逐步放热，流经第二压缩机2升压升温，流经低温回热器9和高温热交换器5并逐步吸热，之后分成两路——第一路流经膨胀机3降压作功并对外排放，第二路进入第三压缩机6升压升温；第三压缩机6排放的工作介质流经第二高温热交换器8并吸热，流经第二膨胀机7降压作功，流经高温热交换器5并放热，之后对外排放；高温热介质通过第二高温热交换器8提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，流经压缩机1、供热器4、第二压缩机2、高温热交换器5和膨胀机3的工作介质提供低温热负荷，膨胀机3和第二膨胀机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6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，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、第二高温热交换器和低温回热器所组成；外部有工作介质通道经低温回热器9与压缩机1连通，压缩机1还有工作介质通道经供热器4和低温回热器9与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有工作介质通道经高温热交换器5之后分别与膨胀机3和第三压缩机6连通，膨胀机3还有工作介质通道与外部连通，第三压缩机6还有工作介质通道经第二高温热交换器8与第二膨胀机7连通，第二膨胀机7还有工作介质通道经高温热交换器5与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，第二高温热交换器8还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机3和第二膨胀机7连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6并传输动力。
(2)流程上，外部工作介质流经低温回热器9并吸热，流经压缩机1升压升温，流经供热器4和低温回热器9并逐步放热，流经第二压缩机2升压升温，流经高温热交换器5并吸热，之后分成两路——第一路流经膨胀机3降压作功并对外排放，第二路进入第三压缩机6升压升温；第三压缩机6排放的工作介质流经第二高温热交换器8并吸热，流经第二膨胀机7降压作功，流经高温热交换器5并放热，之后对外排放；高温热介质通过第二高温热交换器8提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，流经压缩机1、供热器4、第二压缩机2、高温热交换器5和膨胀机3的工作介质提供低温热负荷，膨胀机3和第二膨胀机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6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：
在图1所示第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机7有工作介质通道经高温热交换器5与外部连通调整为第二膨胀机7有工作介质通道经高温回热器10和高温热交换器5与外部连通，将第三压缩机6有工作介质通道经第二高温热交换器8与第二膨胀机7连通调整为第三压缩机6有工作介质通道经高温回热器10和第二高温热交换器8与第二膨胀机7连通；第三压缩机6排放的工作介质流经高温回热器10和第二高温热交换器8并逐步吸热，流经第二膨胀机7降压作功，流经高温回热器10和高温热交换器5并逐步放热，之后对外排放，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，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机和燃烧室所组成；外部有空气通道与压缩机1连通，压缩机1还有空气通道经供热器4与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有空气通道经高温热交换器5之后分别与膨胀机3和第三压缩机6连通，膨胀机3还有空气通道与外部连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室11连通，外部还有燃料通道与燃烧室11连通，燃烧室11还有燃气通道与第二膨胀机7连通，第二膨胀机7还有燃气通道经高温热交换器5与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机3和第二膨胀机7连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6并传输动力。
(2)流程上，外部空气流经压缩机1升压升温，流经供热器4并放热，流经第二压缩机2升压升温，流经高温热交换器5并吸热，之后分成两路——第一路流经膨胀机3降压作功并对外排放，第二路进入第三压缩机6升压升温；第三压缩机6排放的空气进入燃烧室11，外部燃料进入燃烧室11之后与压缩空气混合并燃烧成高温燃气，高温燃气进入第二膨胀机7降压作功，第二膨胀机7排放的燃气流经高温热交换器5并放热，之后对外排放；燃料通过燃烧提供高温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，流经压缩机1、供热器4、第二压缩机2、高温热交换器5和膨胀机3的空气提供低温热负荷，膨胀机3和第二膨胀机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6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，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室和低温回热器所组成；外部有空气通道与压缩机1连通，压缩机1还有空气通道经低温回热器9和供热器4与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有空气通道经低温回热器9和高温热交换器5之后分别与膨胀机3和第三压缩机6连通，膨胀机3还有空气通道与外部连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室11连通，外部还有燃料通道与燃烧室11连通，燃烧室11还有燃气通道与第二膨胀机7连通，第二膨胀机7还有燃气通道经高温热交换器5与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机3和第二膨胀机7连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6并传输动力。
(2)流程上，外部空气流经压缩机1升压升温，流经低温回热器9和供热器4并逐步放热，流经第二压缩机2升压升温，流经低温回热器9和高温热交换器5并逐步吸热，之后分成两路——第一路流经膨胀机3降压作功并对外排放，第二路进入第三压缩机6升压升温；第三压缩机6排放的空气进入燃烧室11，外部燃料进入燃烧室11之后与压缩空气混合并燃烧成高温燃气，高温燃气进入第二膨胀机7降压作功，第二膨胀机7排放的燃气流经高温热交换器5并放热，之后对外排放；燃料通过燃烧提供高温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，流经压缩机1、供热器4、第二压缩机2、高温热交换器5和膨胀机3的空气提供低温热负荷，膨胀机3和第二膨胀机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机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，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室和低温回热器所组成；外部有空气通道经低温回热器9与压缩机1连通，压缩机1还有空气通道经供热器4和低温回热器9与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有空气通道经高温热交换器5之后分别与膨胀机3和第三压缩机6连通，膨胀机3还有空气通道与外部连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室11连通，外部还有燃料通道与燃烧室11连通，燃烧室11还有燃气通道与第二膨胀机7连通，第二膨胀机7还有燃气通道经高温热交换器5与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机3和第二膨胀机7连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6并传输动力。
(2)流程上，外部空气流经低温回热器9并吸热，流经压缩机1升压升温，流经供热器4和低温回热器9并逐步放热，流经第二压缩机2升压升温，流经高温热交换器5并吸热，之后分成两路——第一路流经膨胀机3降压作功并对外排放，第二路进入第三压缩机6升压升温；第三压缩机6排放的空气进入燃烧室11，外部燃料进入燃烧室11之后与压缩空气混合并燃烧成高温燃气，高温燃气进入第二膨胀机7降压作功，第二膨胀机7排放的燃气流经高温热交换器5并放热，之后对外排放；燃料通过燃烧提供高温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，流经压缩机1、供热器4、第二压缩机2、高温热交换器5和膨胀机3的空气提供低温热负荷，膨胀机3和第二膨胀机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机6作动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
图8所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
在图5所示第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机7有燃气通道经高温热交换器5与外部连通调整为第二膨胀机7有燃气通道经高温回热器10和高温热交换器5与外部连通，将第三压缩机6有空气通道与燃烧室11连通调整为第三压缩机6有空气通道经高温回热器10与燃烧室11连通；第三压缩机6排放的空气流经高温回热器10吸热之后进入燃烧室11，外部燃料进入燃烧室11之后与压缩空气混合并燃烧成高温燃气，高温燃气进入第二膨胀机7降压作功，第二膨胀机7排放的燃气流经高温回热器10和高温热交换器5并逐步放热，之后对外排放，形成第一类热驱动压缩式热泵。
图9所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室和第四压缩机所组成；外部有空气通道与压缩机1连通，压缩机1还有空气通道经供热器4与第二压缩机2连通，第二压缩机2还有空气通道经高温热交换器5之后分别与膨胀机3和第三压缩机6连通，膨胀机3还有空气通道与外部连通，第三压缩机6还有空气通道与燃烧室11连通，外部还有气态燃料通道经第四压缩机12与燃烧室11连通，燃烧室11还有燃气通道与第二膨胀机7连通，第二膨胀机7还有燃气通道经高温热交换器5与外部连通，供热器4还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机3和第二膨胀机7连接压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机6和第四压缩机12并传输动力。
(2)流程上，外外部空气流经压缩机1升压升温，流经供热器4并放热，流经第二压缩机2升压升温，流经高温热交换器5并吸热，之后分成两路——第一路流经膨胀机3降压作功并对外排放，第二路进入第三压缩机6升压升温；第三压缩机6排放的空气进入燃烧室11，外部气态燃料流经第四压缩机12加压进入燃烧室11之后与压缩空气混合并燃烧成高温燃气，高温燃气进入第二膨胀机7降压作功，第二膨胀机7排放的燃气流经高温热交换器5并放热，之后对外排放；燃料通过燃烧提供高温热负荷，被加热介质通过供热器4获取中温热负荷，流经压缩机1、供热器4、第二压缩机2、高温热交换器5和膨胀机3的空气提供低温热负荷，膨胀机3和第二膨胀机7输出的功提供给压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机6和第四压缩机12作动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
图10所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
(1)结构上，在图9所示第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机7有燃气通道经高温热交换器5与外部连通调整为第二膨胀机7有燃气通道经高温回热器10和高温热交换器5与外部连通，将第三压缩机6有空气通道与燃烧室11连通调整为第三压缩机6有空气通道经高温回热器10与燃烧室11连通，将外部有气态燃料通道经第四压缩机12与燃烧室11连通调整为外部有气态燃料通道经第四压缩机12和高温回热器10与燃烧室11连通。
(2)流程上，与图9所示第一类热驱动压缩式热泵流程相比，不同之处在于——第三压缩机6排放的空气流经高温回热器10吸热之后进入燃烧室11，外部气态燃料流经第四压缩机12加压和流经高温回热器10吸热之后进入燃烧室11；燃料在燃烧室11内与压缩空气混合并燃烧成高温燃气，高温燃气进入第二膨胀机7降压作功，第二膨胀机7排放的燃气流经高温回热器10和高温热交换器5并逐步放热，之后对外排放，形成第一类热驱动压缩式热泵。
图11所示第一类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
在图1所示的第一类热驱动压缩式热泵中，增加新增压缩机，将外部有工作介质通道与压缩机1连通调整为外部有工作介质通道与新增压缩机A连通，新增压缩机A再有工作介质通道经供热器4与压缩机1连通，第二膨胀机7连接新增压缩机A并传输动力；工作介质进入新增压缩机A升压升温，新增压缩机A排放的工作介质流经供热器4并放热，之后进入压缩机1升压升温；膨胀机3或第二膨胀机7向新增压缩机A提供动力，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)提出了温差利用的新思路和新技术。
(2)热能(温差)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，实现热能(温差)的充分和高效利用，实现变温热源的深度利用。
(4)灵活实现高温热负荷与中温热负荷之间温差高效利用，并扩大低温热负荷温度范围。
(5)必要时，借助外部动力实现供热/制冷，方式灵活，适应性好。
(6)以压缩机、膨胀机和热交换器为压缩式热泵组成部件，结构简单。
(7)对热源或燃料的适应范围广，有利于实现不同热源或多种燃料的高效利用。
(8)工质适应范围广，能够很好地适应供热/制冷需求，工质与工作参数的匹配灵活。
(9)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。
(10)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 (18)
1.第一类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机和第二高温热交换器所组成；外部有工作介质通道与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有工作介质通道经供热器(4)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有工作介质通道经高温热交换器(5)之后分别与膨胀机(3)和第三压缩机(6)连通，膨胀机(3)还有工作介质通道与外部连通，第三压缩机(6)还有工作介质通道经第二高温热交换器(8)与第二膨胀机(7)连通，第二膨胀机(7)还有工作介质通道经高温热交换器(5)与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，第二高温热交换器(8)还有高温热介质通道与外部连通，高温热交换器(5)或还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和第二膨胀机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(6)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，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、第二高温热交换器和低温回热器所组成；外部有工作介质通道与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有工作介质通道经低温回热器(9)和供热器(4)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有工作介质通道经低温回热器(9)和高温热交换器(5)之后分别与膨胀机(3)和第三压缩机(6)连通，膨胀机(3)还有工作介质通道与外部连通，第三压缩机(6)还有工作介质通道经第二高温热交换器(8)与第二膨胀机(7)连通，第二膨胀机(7)还有工作介质通道经高温热交换器(5)与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，第二高温热交换器(8)还有高温热介质通道与外部连通，高温热交换器(5)或还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和第二膨胀机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(6)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，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、第二高温热交换器和低温回热器所组成；外部有工作介质通道经低温回热器(9)与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有工作介质通道经供热器(4)和低温回热器(9)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有工作介质通道经高温热交换器(5)之后分别与膨胀机(3)和第三压缩机(6)连通，膨胀机(3)还有工作介质通道与外部连通，第三压缩机(6)还有工作介质通道经第二高温热交换器(8)与第二膨胀机(7)连通，第二膨胀机(7)还有工作介质通道经高温热交换器(5)与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，第二高温热交换器(8)还有高温热介质通道与外部连通，高温热交换器(5)或还有高温热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和第二膨胀机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(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，是在权利要求1-3所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机(7)有工作介质通道经高温热交换器(5)与外部连通调整为第二膨胀机(7)有工作介质通道经高温回热器(10)和高温热交换器(5)与外部连通，将第三压缩机(6)有工作介质通道经第二高温热交换器(8)与第二膨胀机(7)连通调整为第三压缩机(6)有工作介质通道经高温回热器(10)和第二高温热交换器(8)与第二膨胀机(7)连通，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，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机和燃烧室所组成；外部有空气通道与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有空气通道经供热器(4)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有空气通道经高温热交换器(5)之后分别与膨胀机(3)和第三压缩机(6)连通，膨胀机(3)还有空气通道与外部连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(11)连通，外部还有燃料通道与燃烧室(11)连通，燃烧室(11)还有燃气通道与第二膨胀机(7)连通，第二膨胀机(7)还有燃气通道经高温热交换器(5)与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和第二膨胀机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(6)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，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室和低温回热器所组成；外部有空气通道与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有空气通道经低温回热器(9)和供热器(4)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有空气通道经低温回热器(9)和高温热交换器(5)之后分别与膨胀机(3)和第三压缩机(6)连通，膨胀机(3)还有空气通道与外部连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(11)连通，外部还有燃料通道与燃烧室(11)连通，燃烧室(11)还有燃气通道与第二膨胀机(7)连通，第二膨胀机(7)还有燃气通道经高温热交换器(5)与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和第二膨胀机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(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，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室和低温回热器所组成；外部有空气通道经低温回热器(9)与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有空气通道经供热器(4)和低温回热器(9)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有空气通道经高温热交换器(5)之后分别与膨胀机(3)和第三压缩机(6)连通，膨胀机(3)还有空气通道与外部连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(11)连通，外部还有燃料通道与燃烧室(11)连通，燃烧室(11)还有燃气通道与第二膨胀机(7)连通，第二膨胀机(7)还有燃气通道经高温热交换器(5)与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和第二膨胀机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(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5-7所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机(7)有燃气通道经高温热交换器(5)与外部连通调整为第二膨胀机(7)有燃气通道经高温回热器(10)和高温热交换器(5)与外部连通，将第三压缩机(6)有空气通道与燃烧室(11)连通调整为第三压缩机(6)有空气通道经高温回热器(10)与燃烧室(11)连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。
9.第一类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室和第四压缩机所组成；外部有空气通道与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有空气通道经供热器(4)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有空气通道经高温热交换器(5)之后分别与膨胀机(3)和第三压缩机(6)连通，膨胀机(3)还有空气通道与外部连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(11)连通，外部还有气态燃料通道经第四压缩机(12)与燃烧室(11)连通，燃烧室(11)还有燃气通道与第二膨胀机(7)连通，第二膨胀机(7)还有燃气通道经高温热交换器(5)与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和第二膨胀机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)、第三压缩机(6)和第四压缩机(12)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
10.第一类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室、低温回热器和第四压缩机所组成；外部有空气通道与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有空气通道经低温回热器(9)和供热器(4)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有空气通道经低温回热器(9)和高温热交换器(5)之后分别与膨胀机(3)和第三压缩机(6)连通，膨胀机(3)还有空气通道与外部连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(11)连通，外部还有气态燃料通道经第四压缩机(12)与燃烧室(11)连通，燃烧室(11)还有燃气通道与第二膨胀机(7)连通，第二膨胀机(7)还有燃气通道经高温热交换器(5)与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和第二膨胀机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)、第三压缩机(6)和第四压缩机(12)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
11.第一类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、高温热交换器、第三压缩机、第二膨胀机、燃烧室、低温回热器和第四压缩机所组成；外部有空气通道经低温回热器(9)与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有空气通道经供热器(4)和低温回热器(9)与第二压缩机(2)连通，第二压缩机(2)还有空气通道经高温热交换器(5)之后分别与膨胀机(3)和第三压缩机(6)连通，膨胀机(3)还有空气通道与外部连通，第三压缩机(6)还有空气通道与燃烧室(11)连通，外部还有气态燃料通道经第四压缩机(12)与燃烧室(11)连通，燃烧室(11)还有燃气通道与第二膨胀机(7)连通，第二膨胀机(7)还有燃气通道经高温热交换器(5)与外部连通，供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，膨胀机(3)和第二膨胀机(7)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)、第三压缩机(6)和第四压缩机(12)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
12.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求9-11所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机(7)有燃气通道经高温热交换器(5)与外部连通调整为第二膨胀机(7)有燃气通道经高温回热器(10)和高温热交换器(5)与外部连通，将第三压缩机(6)有空气通道与燃烧室(11)连通调整为第三压缩机(6)有空气通道经高温回热器(10)与燃烧室(11)连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。
13.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求9-11所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机(7)有燃气通道经高温热交换器(5)与外部连通调整为第二膨胀机(7)有燃气通道经高温回热器(10)和高温热交换器(5)与外部连通，将外部有气态燃料通道经第四压缩机(12)与燃烧室(11)连通调整为外部有气态燃料通道经第四压缩机(12)和高温回热器(10)与燃烧室(11)连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。
14.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求9-11所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加高温回热器，将第二膨胀机(7)有燃气通道经高温热交换器(5)与外部连通调整为第二膨胀机(7)有燃气通道经高温回热器(10)和高温热交换器(5)与外部连通，将第三压缩机(6)有空气通道与燃烧室(11)连通调整为第三压缩机(6)有空气通道经高温回热器(10)与燃烧室(11)连通，将外部有气态燃料通道经第四压缩机(12)与燃烧室(11)连通调整为外部有气态燃料通道经第四压缩机(12)和高温回热器(10)与燃烧室(11)连通，形成第一类热驱动压缩式热泵。
15.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求1所述第一类热驱动压缩式热泵中，增加新增压缩机，将外部有工作介质通道与压缩机(1)连通调整为外部有工作介质通道与新增压缩机(A)连通，新增压缩机(A)再有工作介质通道经供热器(4)与压缩机(1)连通，第二膨胀机(7)连接新增压缩机(A)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
16.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求5、9所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加新增压缩机，将外部有空气通道与压缩机(1)连通调整为外部有空气通道与新增压缩机(A)连通，新增压缩机(A)再有空气通道经供热器(4)与压缩机(1)连通，第二膨胀机(7)连接新增压缩机(A)并传输动力，形成第一类热驱动压缩式热泵。
17.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求1-16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(1)并向压缩机(1)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。
18.第一类热驱动压缩式热泵，是在权利要求1-16所述任一第一类热驱动压缩式热泵中，增加工作机，第二膨胀机(7)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。
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