CN112361646A - 一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，高温热泵系统由热源供给单元、高温热泵循环单元和热产物生产单元组成，热源供给单元通过蒸发器与高温热泵循环单元连接，高温热泵循环单元由准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环耦合而成，热产物生产单元依据热产物的温升变化，依次通过第二冷凝器、过冷器和第一冷凝器与高温热泵循环单元连接，采用双闪蒸注气压缩式热泵循环与准两级压缩式热泵循环耦合的方式，在不同温度阈值范围内对热产物进行多级供热，减少了大温差换热造成的火用损失，提高了大温跨条件下高温热泵系统的热力学性能，改善了系统的热交换效率和制蒸汽效果，有利于工业废热回收及高温热泵系统制蒸汽领域的发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温热泵系统，特别涉及一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统。
背景技术
高温热泵技术用作高温热产物生产，被广泛应用于食品加工、工业生产及生活供暖等各个领域，并且高温热泵系统能够将工业中产生的大量废热进行回收，做到废热利用绿色环保。但是实际应用中随着应用工艺该技术存在诸多问题，一方面是由于废热温度与热产物温度的限制，导致高温热泵系统的温升与压比过大，使得系统的热力学性能下降；另一方面，由于热产物的温升过大，为此单一冷凝器在与热产物初步换热时温差过大，造成大量的火用损失。为此本发明所提出了一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，该热泵系统用作蒸汽生产的大温跨分流调控双循环耦合型高温热泵系统，通过采用双闪蒸注气压缩式热泵循环与准两级压缩式热泵循环进行耦合，通过分流阀组控制两个回路对热产物的供热比例来实现不同蒸汽生产的工艺要求，以此有效提高大温跨条件下系统的性能、单位制热量，热交换效率和制蒸汽效果。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统。
一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，所述高温热泵系统由热源供给单元、高温热泵循环单元和热产物生产单元组成，热源供给单元通过蒸发器与高温热泵循环单元连接，高温热泵循环单元由准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环耦合而成，热产物生产单元依据热产物的温升变化，依次通过第二冷凝器、过冷器和第一冷凝器与高温热泵循环单元连接，所述蒸发器、第一冷凝器、过冷器和第二冷凝器均包含热端和冷端；
所述热源供给单元由依次连接的热源供给接口、过滤器、蒸发器热端和热源供给出口组成；
所述高温热泵循环单元包括蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、分流阀组、高压级补气式压缩机、第一冷凝器热端、过冷器热端、第一膨胀阀、第一闪蒸器、第二膨胀阀、第二闪蒸器、第三膨胀阀、第二冷凝器热端和第四膨胀阀，蒸发器冷端分别连接第三膨胀阀和低压级补气式压缩机，低压级补气式压缩机分别与分流阀组和第二闪蒸器进行连接，高压级补气式压缩机分别与第一冷凝器热端和第一闪蒸器连接，所述分流阀组包括第一分流阀和第二分流阀，蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、第二分流阀、高压级补气式压缩机、第一冷凝器热端、过冷器热端、第一膨胀阀、第一闪蒸器、第二膨胀阀、第二闪蒸器、第三膨胀阀和蒸发器冷端依次连接构成双闪蒸注气压缩式热泵循环；蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、第一分流阀、第二冷凝器热端、第四膨胀阀、第二闪蒸器和蒸发器冷端依次连接构成准两级压缩式热泵循环；
所述热产物生成单元包括第一冷凝器冷端、过冷器冷端、第二冷凝器冷端、第三闪蒸器、动力泵、热产蒸汽出口、汇流三通和补充水接口，补充水接口通过第二冷凝器冷端与过冷器冷端连接，汇流三通的三个通口分别与过冷器冷端、动力泵和第一冷凝器冷端连接，第一冷凝器冷端连接第三闪蒸器，动力泵通过第三闪蒸器与热产蒸汽出口连接。
进一步地，蒸发器热端为热端蒸发器管程，蒸发器冷端为冷端蒸发器壳程，热端蒸发器管程设置有蒸发器管程入口和蒸发器管程出口，冷端蒸发器壳程设置有蒸发器壳程入口和蒸发器壳程出口，热源供给接口通过过滤器与蒸发器管程入口连接，蒸发器管程出口与热源供给出口连接。
进一步地，所述低压级补气式压缩机包括低压压缩机进口、低压压缩机出口和低压压缩机补气口三个通口，所述高压级补气式压缩机包括高压压缩机进口、高压压缩机出口和高压压缩机补气口三个通口；
第一冷凝器热端为第一冷凝器壳程，第一冷凝器冷端为第一冷凝器管程，第一冷凝器管程设置有第一冷凝器管程入口和第一冷凝器管程出口，第一冷凝器壳程设置有第一冷凝器壳程入口和第一冷凝器壳程出口，过冷器热端为过冷器壳程，过冷器冷端为过冷器管程，过冷器管程设置有过冷器管程入口和过冷器管程出口，第二冷凝器冷端为第二冷凝器管程，第二冷凝器热端为第二冷凝器壳程，第二冷凝器管程设置有第二冷凝器管程入口和第二冷凝器管程出口，第二冷凝器壳程设置有第二冷凝器壳程入口和第二冷凝器壳程出口，第一闪蒸器包括第一闪蒸罐和第一稳压器，所述第一闪蒸罐含有4个通口，分别为1a口、1b口、1c口和1d口，第一闪蒸罐通过1d口与第一稳压器连接，第二闪蒸器包括第二闪蒸罐和第二稳压器，所述第二闪蒸罐含有5个通口，分别为2a口、2b口、2c口、2d口和2e口，第二闪蒸罐通过2e口与第二稳压器连接，所述高温热泵部分的循环方式是由准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环耦合而成；
所述双闪蒸注气压缩式热泵循环为：蒸发器壳程的蒸发器壳程出口连接低压压缩机进口，低压压缩机出口通过第二分流阀连接高压压缩机进口，期间第二闪蒸罐的2d口与低压压缩机补气口连接，将第二闪蒸罐中部分气态制冷剂补充进低压级补气式压缩机中，第二闪蒸罐的2d口作为第二闪蒸罐气相出口，第一闪蒸罐的1c口与高压压缩机补气口连接，将第一闪蒸罐中部分气态制冷剂补充进高压级补气式压缩机中，1c口作为第一第一闪蒸罐的气相出口，高压压缩机出口与第一冷凝器壳程入口连接，第一冷凝器壳程出口与过冷器壳程入口连接，将制冷剂由第一冷凝器转至过冷器，进行二次换热，过冷器壳程出口通过第一膨胀阀与第一闪蒸罐的1a口连接，第一闪蒸罐的1b口通过第二膨胀阀与第二闪蒸罐的2a口连接，1b口为第一闪蒸罐的液相出口，2a口为第二闪蒸罐的第一入口，第二闪蒸罐的2c口通过第三膨胀阀与蒸发器壳程入口连接，2c口为第二闪蒸罐的液相出口；
所述准两级压缩式热泵循环为：第二冷凝器管程包含第二冷凝器管程入口和第二冷凝器管程出口两个通口，第二冷凝器壳程包含第二冷凝器壳程入口和第二冷凝器壳程出口两个通口，蒸发器壳程出口连接低压压缩机进口，低压压缩机出口通过第一分流阀连接第二冷凝器壳程入口，第二闪蒸罐的2d口与低压压缩机补气口连接，第二冷凝器壳程出口通过第四膨胀阀与第二闪蒸罐的2b口连接，2b口为第二闪蒸罐的第二入口，第二闪蒸罐的2c口通过第三膨胀阀与蒸发器壳程入口连接；
部分制冷剂在准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环中重复耦合工作，由分流阀组中的第一分流阀和第二分流阀共同调整两个回路的制冷剂循环比例。
进一步地，所述汇流三通包含3个通口，分别是4a口、4b口和4c口，4a口和4b口为汇流三通的进流口，4c口为汇流三通的汇流出口，第三闪蒸器包括第三闪蒸罐和第三稳压器，第三闪蒸罐中包含4个通口，分别是3a口、3b口、3c口和3d口，所述3a口为第三闪蒸罐的入口，且与第一冷凝器管程出口连接，3b口为第三闪蒸罐的气相出口与热产蒸汽出口连接，3d口为第三闪蒸罐的稳压接口与第三稳压器连接，3c口为第三第三闪蒸罐的液相出口且通过动力泵与汇流三通的4a口连接，补充水接口与第二冷凝器管程入口连接，第二冷凝器管程出口与过冷器管程入口连接，过冷器管程出口连接汇流三通的4b口，汇流三通的4c口与第一冷凝器管程入口连接，由此构成系统的热产物生产单元。
有益效果：本发明提供一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，采用双闪蒸注气压缩式热泵循环与准两级压缩式热泵循环进行耦合，构成两个冷凝温度对热产物进行不同温度范围内的多级供热，从而解决由于单冷凝器在大温差换热下造成的火用损失较大的问题，并通过分流阀组控制制冷剂在两个循环回路的比例，极大提高了在大温度跨度工作条件下高温热泵系统的热交换效率和制蒸汽效果，有利于工业废热回收以及高温热泵系统制蒸汽领域的发展。
附图说明
图1为本发明系统结构特征及整体示意图；
图2为本发明系统的热源供给结构示意图；
图3为本发明系统的高温热泵循环结构部件示意图；
图4为本发明系统的高温热泵循环结构部件的具体通口示意图；
图5为本发明系统的热产物生产结构示意图。
图中：1、热源供给接口，2、过滤器，3、蒸发器，301、蒸发器管程，311、蒸发器管程入口，312、蒸发器管程出口，302、蒸发器壳程，321、蒸发器壳程入口，322、蒸发器壳程出口，4、热源供给出口，5、低压级补气式压缩机，511、低压压缩机进口，512、低压压缩机出口，513、低压压缩机补气口，6、分流阀组，601、第一分流阀，602、第二分流阀，7、高压级补气式压缩机，711、高压压缩机进口，712、高压压缩机出口，713、高压压缩机补气口，8、第一冷凝器，801、第一冷凝器管程，811、第一冷凝器管程入口，812、第一冷凝器管程出口，802、第一冷凝器壳程，821、第一冷凝器壳程入口，822、第一冷凝器壳程出口，9、过冷器，901、过冷器管程，911、过冷器管程入口，912、过冷器管程出口，902、过冷器壳程，921、过冷器壳程入口，922、过冷器壳程出口，10、第一膨胀阀，11、第一闪蒸器，1101、第一闪蒸罐，1111、1a口，1112、1b口，1113、1c口，1114、1d口，1102、第一稳压器，12、第二膨胀阀，13、第二闪蒸器，1301、第二闪蒸罐，1311、2a口，1312、2b口，1313、2c口，1314、2d口，1315、2e口，1302、第二稳压器，14、第三膨胀阀，15、第二冷凝器，1501、第二冷凝器管程，1511、第二冷凝器管程入口，1512、第二冷凝器管程出口，1502、第二冷凝器壳程，1521、第二冷凝器壳程入口，1522、第二冷凝器壳程出口，16、第四膨胀阀，17、第三闪蒸器，1711、3a口，1712、3b口，1713、3c口，1714、3d口，1701、第三闪蒸罐，1702、第三稳压器，18、动力泵，19、热产蒸汽出口，20、汇流三通，2011、4a口，2012、4b口，2013、4c口，21、补充水接口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面结合附图对本发明做进一步描述：
如图1所示，一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，所述高温热泵系统由热源供给单元、高温热泵循环单元和热产物生产单元组成，其特征在于，所述热源供给单元、高温热泵循环单元和热产物生产单元由热源供给接口1、过滤器2、蒸发器3、热源供给出口4、低压级补气式压缩机5、分流阀组6、高压级补气式压缩机7、第一冷凝器8、过冷器9、第一膨胀阀10、第一闪蒸器11、第二膨胀阀12、第二闪蒸器13、第三膨胀阀14、第二冷凝器15、第四膨胀阀16、第三闪蒸器17、动力泵18、热产蒸汽出口19、汇流三通20和补充水接口21共同组成；所述热源供给单元通过蒸发器3与高温热泵循环单元连接，高温热泵部分的循环方式是由准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环耦合而成，热产物生产单元依据热产物的温升变化，依次通过第二冷凝器15、过冷器9及第一冷凝器8与高温热泵循环单元连接，蒸发器3、第一冷凝器8、过冷器9、第二冷凝器15均包含热端和冷端。所述热源供给单元为：热源供给接口1，过滤器2，蒸发器3热端和热源供给出口4，如图2所示，其中蒸发器3包括热端蒸发器管程301和冷端蒸发器壳程302，蒸发器热端管程设置有蒸发器管程入口311和蒸发器管程出口312，冷端壳程设置有蒸发器壳程入口321和蒸发器壳程出口322，热源供给接口1通过过滤器2与蒸发器管程301的蒸发器管程入口311连接，蒸发器管程301的蒸发器管程出口312与热源供给出口4连接，当系统工作时，热源由热源供给接口1进入系统，通过过滤器2将自身携带的一些杂质过滤，随后由蒸发器管程入口311进入蒸发器管程301，再由蒸发器管程出口312排出，利用管壳换热将热源自身的热量传递给蒸发器壳程302中制冷剂，最后由热源供给出口4排出系统，是整个系统的热量供给单元。所述高温热泵循环结构由蒸发器壳程302、低压级补气式压缩机5、分流阀组6、高压级补气式压缩机7、第一冷凝器8、过冷器9、第一膨胀阀10、第一闪蒸器11、第二膨胀阀12、第二闪蒸器13、第三膨胀阀14、第二冷凝器15和第四膨胀阀16共同组成，其中蒸发器壳程302的蒸发器壳程入口321和蒸发器壳程出口322分别连接第三膨胀阀14和低压级补气式压缩机5，低压级补气式压缩机5与分流阀组6和第二闪蒸器13进行连接，其中分流阀组6包括了第一分流阀601和第二分流阀602，低压级补气式压缩机5通过第二分流阀602与高压级补气式压缩机7连接，低压级补气式压缩机5通过第一分流阀601与第二冷凝器15热端连接，高压级补气式压缩机7与第一闪蒸器11和第一冷凝器8热端连接，第一冷凝器8热端通过过冷器9热端与第一膨胀阀10连接，第一膨胀阀10与第一闪蒸器11连接，第一闪蒸器11通过第二膨胀阀12与第二闪蒸器13连接，且第二冷凝器15热端通过第四膨胀阀16与第二闪蒸器13连接，第二闪蒸器13通过第三膨胀阀14与蒸发器3冷端连接，是整个系统的中间热量传递单元。所述热产物生产结构为：补充水接口21通过第二冷凝器15冷端与过冷器9冷端连接，汇流三通20的三个接口分别与冷器9冷端、动力泵18和第一冷凝器8冷端连接，第一冷凝器8冷端连接第三闪蒸器17，动力泵18通过第三闪蒸器17与热产蒸汽出口19连接，是整个系统的热产物生产单元。
所述高温热泵循环单元由蒸发器壳程302、低压级补气式压缩机5、分流阀组6、高压级补气式压缩机7、第一冷凝器8、过冷器9、第一膨胀阀10、第一闪蒸器11、第二膨胀阀12、第二闪蒸器13、第三膨胀阀14、第二冷凝器15和第四膨胀阀16共同组成，如图3所示，其中低压级补气式压缩机5和高压级补气式压缩机7均属于补气式压缩机，低压级补气式压缩机5含有三个通口，分别为低压压缩机进口511、低压压缩机出口512和低压压缩机补气口513，高压级补气式压缩机7含有三个通口，分别为高压压缩机进口711、高压压缩机出口712和高压压缩机补气口713，第一冷凝器8包括第一冷凝器管程801和第一冷凝器壳程802，第一冷凝器管程801设置有第一冷凝器管程入口811和第一冷凝器管程出口812，第一冷凝器壳程802设置有第一冷凝器壳程入口821和第一冷凝器壳程出口822，过冷器9包括过冷器管程901和过冷器壳程902，过冷器管程901设置有过冷器管程入口911和过冷器管程出口912，过冷器壳程902设置有过冷器壳程入口921和过冷器壳程出口922，第二冷凝器15包括第二冷凝器管程1501和第二冷凝器壳程1502，第二冷凝器管程1501设置有第二冷凝器管程入口1511和第二冷凝器管程出口1512，第二冷凝器壳程1502设置有第二冷凝器壳程入口1521和第二冷凝器壳程出口1522，第一闪蒸器11包括了第一第一闪蒸罐101和第一稳压器1102，其中第一第一闪蒸罐101含有4个通口，分别为1a口1111、1b口1112、1c口1113和1d口1114，第一第一闪蒸罐101通过1d口1114与第一稳压器1102连接，第二闪蒸器13包括了第二闪蒸罐1301和第二稳压器1302，其中第二闪蒸罐1301含有5个通口，分别为2a口1311、2b口1312、2c口1313、2d口1314和2e口1315，第二闪蒸罐1301通过2e口1315与第二稳压器1302连接，所述高温热泵部分的循环方式是由准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环耦合而成。所述双闪蒸注气压缩式热泵循环为：蒸发器壳程302的蒸发器壳程出口322连接低压压缩机进口511，低压压缩机出口512通过第二分流阀602连接高压压缩机进口711，期间第二闪蒸罐1301的2d口1314与低压压缩机补气口513连接，将第二闪蒸罐1301中部分气态制冷剂补充进低压级补气式压缩机5中，其中2d口1314作为第二闪蒸罐1301气相出口，同理，第一第一闪蒸罐101的1c口1113与高压压缩机补气口713连接，将第一第一闪蒸罐101中部分气态制冷剂补充进高压级补气式压缩机7中，其中1c口1113作为第一第一闪蒸罐101的气相出口，高压压缩机出口712与第一冷凝器壳程802的第一冷凝器壳程入口821连接，第一冷凝器壳程出口822与过冷器壳程902的过冷器壳程入口921连接，将制冷剂由第一冷凝器8转至过冷器9，进行二次换热，过冷器壳程出口922通过第一膨胀阀10与第一第一闪蒸罐101的1a口1111连接，其中1a口1111作为第一第一闪蒸罐101的入口，第一第一闪蒸罐101的1b口1112通过第二膨胀阀12与第二闪蒸罐1301的2a口1311连接，其中1b口1112作为第一第一闪蒸罐101的液相出口，2a口1311作为第二闪蒸罐1301的第一入口，第二闪蒸罐1301的2c口1313通过第三膨胀阀14与蒸发器壳程302的蒸发器壳程入口321连接，其中2c口1313作为第二闪蒸罐1301的液相出口，以此构成双闪蒸注气压缩式热泵循环。所述准两级压缩式热泵循环为：所述第二冷凝器15包含第二冷凝器管程1501和第二冷凝器壳程1502，第二冷凝器管程1501具有第二冷凝器管程入口1511和第二冷凝器管程出口1512两个通口，第二冷凝器壳程1502具有第二冷凝器壳程入口1521和第二冷凝器壳程出口1522两个通口，蒸发器壳程302的蒸发器壳程出口322连接低压压缩机进口511，低压压缩机出口512通过第一分流阀601连接第二冷凝器壳程1502的第二冷凝器壳程入口1521，期间第二闪蒸罐1301的2d口1314与低压压缩机补气口513连接，第二冷凝器壳程出口1522通过第四膨胀阀16与第二闪蒸罐1301的2b口1312连接，其中2b口1312作为第二闪蒸罐1301第二入口，第二闪蒸罐1301的2c口1313通过第三膨胀阀14与蒸发器壳程302的蒸发器壳程入口321连接，以此构成准两级压缩式热泵循环。当系统工作时，双闪蒸注气压缩式热泵循环中的制冷剂由第一冷凝器壳程入口821进入，由第一冷凝器壳程出口822排出，期间对热产物进行三次供热，随后由过冷器壳程入口921进入过冷器壳程902，由过冷器壳程出口922排出，期间对热产物进行二次预热供热，随后制冷剂经过第一膨胀阀10降压后进入到第一第一闪蒸罐101，第一稳压器1102通过1d口1114与第一第一闪蒸罐101联通，稳定第一第一闪蒸罐101的工作压力，此时制冷剂转变为气液两相态，液相部分由1b口1112流经第二膨胀阀12再次降压后进入第二闪蒸罐1301，同理第二稳压器1302用作稳定第二闪蒸罐1301内的压力，此时由1b口1112出来的液相制冷剂再次转变为气液两相态，液相部分制冷剂由2c口1313排出，流经第三膨胀阀14三次降压进入到蒸发器壳程302吸热，转变为气相后由低压压缩机进口511吸入到低压级补气式压缩机5进行一次压缩，第二闪蒸罐1301中的气相制冷剂由2d口1314排出，经低压压缩机补气口513注入到低压级补气式压缩机5，实现双闪蒸注气压缩式热泵循环中的一次补气，一次补气的制冷剂与一次压缩后的制冷剂混合进行二次压缩，由低压压缩机出口512排出，排出的气相制冷剂由第二分流阀602调控制冷剂流量大小，由高压压缩机进口711吸入到高压级补气式压缩机7并进行一次压缩，第一第一闪蒸罐101中的气相制冷剂由1c口1113排出，由高压压缩机补气口713注入到高压级补气式压缩机7中，实现双闪蒸注气压缩式热泵循环中的二次补气，二次补气的制冷剂与高压级补气式压缩机7一次压缩的制冷剂混合进行二次压缩，最终由第一冷凝器壳程入口821进入第一冷凝器壳程802，形成双闪蒸注气压缩式热泵循环回路，该循环回路通过两次补气、三次降压减少了制冷剂流经膨胀阀造成的热量损失，同时降低了蒸发器3在同等制冷量下循环所需要的制冷剂流量。准两级压缩式热泵循环中的制冷剂由第二冷凝器壳程入口1521进入第二冷凝器壳程1502，由第二冷凝器壳程出口1522排出，期间对热产物进行首次预热供热，随后制冷剂经过第四膨胀阀16降压后进入到第二闪蒸罐1301，此时制冷剂转变为气液两相态，液相部分制冷剂由2c口1313排出，流经第三膨胀阀14后降压进入到蒸发器壳程302吸热，转变为气相后由低压压缩机进口511吸入到低压级补气式压缩机5进行一次压缩，第二闪蒸罐1301中的气相制冷剂由2d口1314排出，经低压压缩机补气口513注入到低压级补气式压缩机5，实现准两级压缩式热泵循环中的一次补气，一次补气的制冷剂与一次压缩后的制冷剂混合进行二次压缩，由低压压缩机出口512排出，排出的气相制冷剂由第一分流阀601调控制冷剂流量大小，最终由第二冷凝器壳程入口1521再次进入第二冷凝器壳程1502，形成准两级压缩式热泵循环回路，上述各个构件的通口分布如图4所示。所述两个回路的制冷剂由第二闪蒸罐1301实现汇流，由分流阀组6实现分流，部分制冷剂制冷剂在准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环中耦合工作，两个回路中制冷剂的循环比例由第一分流阀601和第二分流阀602共同调整，实现不同温度下高温热泵循环结构对热产物进行三次供热，提高系统整体的热力学性能。
所述热产物生产单元由第一冷凝器管程801，过冷器管程901，第二冷凝器管程1501，第三闪蒸器17，动力泵18，热产蒸汽出口19，汇流三通20，补充水接口21组成，如图5所示，其中汇流三通20包含3个通口，分别是4a口2011、4b口2012、4c口2013，其中4a口2011和4b口2012为汇流三通20的进流口，4c口2013为汇流三通20的汇流出口，第三闪蒸器17包括第三闪蒸罐1701和第三稳压器1702，第三闪蒸罐1701中包含4个通口，分别是3a口1711、3b口1712、3c口1713、3d口1714，3a口1711作为第三闪蒸罐1701的入口，与第一冷凝器管程801的第一冷凝器管程出口812连接，3b口1712作为第三闪蒸罐1701的气相出口，连接热产蒸汽出口19，3d口1714作为第三闪蒸罐1701的稳压接口，连接第三稳压器1702，3c口1713作为第三闪蒸罐1701的液相出口，通过动力泵18与汇流三通20的4a口2011连接，补充水接口21连接第二冷凝器管程1501的第二冷凝器管程入口1511，第二冷凝器管程出口1512与过冷器管程901的过冷器管程入口911连接，过冷器管程出口912连接汇流三通20的4b口2012，汇流三通20的4c口2013与第一冷凝器管程801的第一冷凝器管程入口811连接，由此构成系统的热产物生产结构。当系统工作时，待加热的热产物由补充水接口21进入系统，依次进入第二冷凝器管程1501和过冷器管程901，使得热产物实现首次预热和二次预热，随后进入汇流三通20的4b口2012，由动力泵18提供动力，将第三闪蒸罐1701中液相热产物注入汇流三通20的4a口2011，与二次预热后的补充热产物混合，由汇流三通20的4c口2013排出，混合后的热产物进入第一冷凝器管程801并实现热产物的三次吸热，随后由3a口1711进入第三闪蒸罐1701中，其中热产物气相蒸汽通过3b口1712最终由热产蒸汽出口19排出系统，实现热产物蒸汽的生产工艺，采用闪蒸器回流的方式，增加热产物蒸汽生产的稳定性。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，所述高温热泵系统由热源供给单元、高温热泵循环单元和热产物生产单元组成，其特征在于：热源供给单元通过蒸发器与高温热泵循环单元连接，高温热泵循环单元由准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环耦合而成，热产物生产单元依据热产物的温升变化，依次通过第二冷凝器、过冷器和第一冷凝器与高温热泵循环单元连接，所述蒸发器、第一冷凝器、过冷器和第二冷凝器均包含热端和冷端；
所述热源供给单元由依次连接的热源供给接口、过滤器、蒸发器热端和热源供给出口组成；
所述高温热泵循环单元包括蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、分流阀组、高压级补气式压缩机、第一冷凝器热端、过冷器热端、第一膨胀阀、第一闪蒸器、第二膨胀阀、第二闪蒸器、第三膨胀阀、第二冷凝器热端和第四膨胀阀，蒸发器冷端分别连接第三膨胀阀和低压级补气式压缩机，低压级补气式压缩机分别与分流阀组和第二闪蒸器进行连接，高压级补气式压缩机分别与第一冷凝器热端和第一闪蒸器连接，所述分流阀组包括第一分流阀和第二分流阀，蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、第二分流阀、高压级补气式压缩机、第一冷凝器热端、过冷器热端、第一膨胀阀、第一闪蒸器、第二膨胀阀、第二闪蒸器、第三膨胀阀和蒸发器冷端依次连接构成双闪蒸注气压缩式热泵循环；蒸发器冷端、低压级补气式压缩机、第一分流阀、第二冷凝器热端、第四膨胀阀、第二闪蒸器和蒸发器冷端依次连接构成准两级压缩式热泵循环；
所述热产物生成单元包括第一冷凝器冷端、过冷器冷端、第二冷凝器冷端、第三闪蒸器、动力泵、热产蒸汽出口、汇流三通和补充水接口，补充水接口通过第二冷凝器冷端与过冷器冷端连接，汇流三通的三个通口分别与过冷器冷端、动力泵和第一冷凝器冷端连接，第一冷凝器冷端连接第三闪蒸器，动力泵通过第三闪蒸器与热产蒸汽出口连接。
2.根据权利要求1所述的一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，其特征在于，蒸发器热端为热端蒸发器管程，蒸发器冷端为冷端蒸发器壳程，热端蒸发器管程设置有蒸发器管程入口和蒸发器管程出口，冷端蒸发器壳程设置有蒸发器壳程入口和蒸发器壳程出口，热源供给接口通过过滤器与蒸发器管程入口连接，蒸发器管程出口与热源供给出口连接。
3.根据权利要求1所述的一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，其特征在于，所述低压级补气式压缩机包括低压压缩机进口、低压压缩机出口和低压压缩机补气口三个通口，所述高压级补气式压缩机包括高压压缩机进口、高压压缩机出口和高压压缩机补气口三个通口；
第一冷凝器热端为第一冷凝器壳程，第一冷凝器冷端为第一冷凝器管程，第一冷凝器管程设置有第一冷凝器管程入口和第一冷凝器管程出口，第一冷凝器壳程设置有第一冷凝器壳程入口和第一冷凝器壳程出口，过冷器热端为过冷器壳程，过冷器冷端为过冷器管程，过冷器管程设置有过冷器管程入口和过冷器管程出口，第二冷凝器冷端为第二冷凝器管程，第二冷凝器热端为第二冷凝器壳程，第二冷凝器管程设置有第二冷凝器管程入口和第二冷凝器管程出口，第二冷凝器壳程设置有第二冷凝器壳程入口和第二冷凝器壳程出口，第一闪蒸器包括第一闪蒸罐和第一稳压器，所述第一闪蒸罐含有4个通口，分别为1a口、1b口、1c口和1d口，第一闪蒸罐通过1d口与第一稳压器连接，第二闪蒸器包括第二闪蒸罐和第二稳压器，所述第二闪蒸罐含有5个通口，分别为2a口、2b口、2c口、2d口和2e口，第二闪蒸罐通过2e口与第二稳压器连接，所述高温热泵部分的循环方式是由准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环耦合而成；
所述双闪蒸注气压缩式热泵循环为：蒸发器壳程的蒸发器壳程出口连接低压压缩机进口，低压压缩机出口通过第二分流阀连接高压压缩机进口，期间第二闪蒸罐的2d口与低压压缩机补气口连接，将第二闪蒸罐中部分气态制冷剂补充进低压级补气式压缩机中，第二闪蒸罐的2d口作为第二闪蒸罐气相出口，第一闪蒸罐的1c口与高压压缩机补气口连接，将第一闪蒸罐中部分气态制冷剂补充进高压级补气式压缩机中，1c口作为第一第一闪蒸罐的气相出口，高压压缩机出口与第一冷凝器壳程入口连接，第一冷凝器壳程出口与过冷器壳程入口连接，将制冷剂由第一冷凝器转至过冷器，进行二次换热，过冷器壳程出口通过第一膨胀阀与第一闪蒸罐的1a口连接，第一闪蒸罐的1b口通过第二膨胀阀与第二闪蒸罐的2a口连接，1b口为第一闪蒸罐的液相出口，2a口为第二闪蒸罐的第一入口，第二闪蒸罐的2c口通过第三膨胀阀与蒸发器壳程入口连接，2c口为第二闪蒸罐的液相出口；
所述准两级压缩式热泵循环为：第二冷凝器管程包含第二冷凝器管程入口和第二冷凝器管程出口两个通口，第二冷凝器壳程包含第二冷凝器壳程入口和第二冷凝器壳程出口两个通口，蒸发器壳程出口连接低压压缩机进口，低压压缩机出口通过第一分流阀连接第二冷凝器壳程入口，第二闪蒸罐的2d口与低压压缩机补气口连接，第二冷凝器壳程出口通过第四膨胀阀与第二闪蒸罐的2b口连接，2b口为第二闪蒸罐的第二入口，第二闪蒸罐的2c口通过第三膨胀阀与蒸发器壳程入口连接；
部分制冷剂在准两级压缩式热泵循环与双闪蒸注气压缩式热泵循环中重复耦合工作，由分流阀组中的第一分流阀和第二分流阀共同调整两个回路的制冷剂循环比例。
4.根据权利要求1所述的一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统，其特征在于，所述汇流三通包含3个通口，分别是4a口、4b口和4c口，4a口和4b口为汇流三通的进流口，4c口为汇流三通的汇流出口，第三闪蒸器包括第三闪蒸罐和第三稳压器，第三闪蒸罐中包含4个通口，分别是3a口、3b口、3c口和3d口，所述3a口为第三闪蒸罐的入口，且与第一冷凝器管程出口连接，3b口为第三闪蒸罐的气相出口与热产蒸汽出口连接，3d口为第三闪蒸罐的稳压接口与第三稳压器连接，3c口为第三第三闪蒸罐的液相出口且通过动力泵与汇流三通的4a口连接，补充水接口与第二冷凝器管程入口连接，第二冷凝器管程出口与过冷器管程入口连接，过冷器管程出口连接汇流三通的4b口，汇流三通的4c口与第一冷凝器管程入口连接，由此构成系统的热产物生产单元。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140150489A1 (en) * | 2011-07-26 | 2014-06-05 | Carrier Corporation | Startup Logic For Refrigeration System |
| CN107461961A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-12 | 江苏科技大学 | 一种双热源的两级闪蒸两级压缩式热泵装置及工作方法 |
| KR101966980B1 (ko) * | 2017-10-18 | 2019-04-08 | 삼성중공업 주식회사 | 냉매순환라인 및 이를 포함하는 냉각시스템 |
| CN109870038A (zh) * | 2017-12-02 | 2019-06-11 | 哈尔滨工大金涛科技股份有限公司 | 高炉冲渣水余热制冷装置 |
| CN110332635A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-15 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器 |
| US20200224930A1 (en) * | 2019-01-10 | 2020-07-16 | Haier Us Appliance Solutions, Inc. | Fast switching multiple evaporator system for an appliance |
-
2020
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140150489A1 (en) * | 2011-07-26 | 2014-06-05 | Carrier Corporation | Startup Logic For Refrigeration System |
| CN107461961A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-12 | 江苏科技大学 | 一种双热源的两级闪蒸两级压缩式热泵装置及工作方法 |
| KR101966980B1 (ko) * | 2017-10-18 | 2019-04-08 | 삼성중공업 주식회사 | 냉매순환라인 및 이를 포함하는 냉각시스템 |
| CN109870038A (zh) * | 2017-12-02 | 2019-06-11 | 哈尔滨工大金涛科技股份有限公司 | 高炉冲渣水余热制冷装置 |
| US20200224930A1 (en) * | 2019-01-10 | 2020-07-16 | Haier Us Appliance Solutions, Inc. | Fast switching multiple evaporator system for an appliance |
| CN110332635A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-15 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器 |
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Granted publication date: 20211015 |
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