CN114739034A - 第一类热驱动联合循环热泵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供第一类热驱动联合循环热泵装置，属于制冷与热泵技术领域。压缩机有循环工质通道经高温热交换器与膨胀机连通，膨胀机还有循环工质通道与供热器连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机与回热器连通，第二路经第二压缩机与回热器连通之后回热器再有冷凝液管路经节流阀与蒸发器连通；蒸发器还有循环工质通道与回热器连通，回热器还有循环工质通道与压缩机连通；高温热交换器还有高温热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，蒸发器还有低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和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。

Description

第一类热驱动联合循环热泵装置
技术领域：
本发明属于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；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，常常受到许多因素——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——的制约。从热源角度来看，很多时候热源介质和被加热介质同时具有变温和高温的特点，这使得依据简单热力循环实现制冷或供热时往往存在着性能指数不合理、供热参数不高、压缩比过大和工作压力大等多个问题。
本发明针对利用高温或变温热源进行供热或供冷，也考虑到同时利用动力驱动，以及考虑兼顾动力输出需求，提出变温过程获取高温驱动热负荷、相变定温过程获取低温热负荷、工作压力低、对冷凝显热加以有效利用和变温供热为主，对高温热源与被加热介质之间温差或高温热源与环境之间温差进行有效利用的第一类热驱动联合循环热泵装置。
发明内容：
本发明主要目的是要提供第一类热驱动联合循环热泵装置，具体发明内容分项阐述如下：
1.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器和回热器所组成；压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有循环工质通道与膨胀机连通，膨胀机还有循环工质通道与供热器连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机与回热器连通，第二路经第二压缩机与回热器连通之后回热器再有冷凝液管路经节流阀与蒸发器连通；蒸发器还有循环工质通道与回热器连通，回热器还有循环工质通道与压缩机连通；高温热交换器还有高温热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，蒸发器还有低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和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
2.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成；压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有循环工质通道与膨胀机连通，膨胀机还有循环工质通道与供热器连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机与回热器连通，第二路经第二压缩机与第二供热器连通；第二供热器还有循环工质通道与回热器连通之后回热器再有冷凝液管路经节流阀与蒸发器连通，蒸发器还有循环工质通道与回热器连通，回热器还有循环工质通道与压缩机连通；高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器还有低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和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
3.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器、喷管和第二回热器所组成；压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有循环工质通道与膨胀机连通，膨胀机还有循环工质通道与供热器连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机连通，第二路经第二压缩机与第二回热器连通；第二回热器还有循环工质通道与回热器连通之后再分成两路——第一路自回热器中间或末端引出并经喷管和第二回热器之后再通过中间进气端口与第二膨胀机连通，第二路自回热器末端引出之后经节流阀与蒸发器连通；第二膨胀机还有循环工质通道与回热器连通，蒸发器还有循环工质通道与回热器连通，回热器还有循环工质通道与压缩机连通；高温热交换器还有高温热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，蒸发器还有低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和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
4.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和再热器所组成；压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有循环工质通道与膨胀机连通，膨胀机还有循环工质通道与供热器连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机连通、第二膨胀机还有循环工质通道经再热器与自身连通和第二膨胀机再有循环工质通道与回热器连通，第二路经第二压缩机与再热器连通；再热器还有循环工质通道与回热器连通之后回热器再有冷凝液管路经节流阀与蒸发器连通，蒸发器还有循环工质通道与回热器连通，回热器还有循环工质通道与压缩机连通；高温热交换器还有高温热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，蒸发器还有低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和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
5.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在第1-4项所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加中温回热器，将回热器有循环工质通道与压缩机连通调整为回热器有循环工质通道经中温回热器与压缩机连通，将膨胀机有循环工质通道与供热器连通之后分成两路调整为膨胀机有循环工质通道经供热器与中温回热器连通之后分成两路，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
6.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在第1-5项所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加新增回热器，将压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通调整为压缩机有循环工质通道经新增回热器与高温热交换器连通，将膨胀机有循环工质通道与供热器连通调整为膨胀机有循环工质通道经新增回热器与供热器连通，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
7.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成；压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有循环工质通道与膨胀机连通，膨胀机还有第一循环工质通道与供热器连通，膨胀机还有第二循环工质通道与第二供热器连通，供热器还有循环工质通道经第二压缩机与回热器连通之后回热器再有冷凝液管路经节流阀与蒸发器连通，第二供热器还有循环工质通道经第二膨胀机与回热器连通，蒸发器还有循环工质通道与回热器连通，回热器还有循环工质通道与压缩机连通；高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器还有低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和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
8.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成；压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有循环工质通道与膨胀机连通，膨胀机还有第一循环工质通道与第二供热器连通，膨胀机还有第二循环工质通道与供热器连通，供热器还有循环工质通道经第二压缩机与回热器连通之后回热器再有冷凝液管路经节流阀与蒸发器连通，第二供热器还有循环工质通道经第二膨胀机与回热器连通，蒸发器还有循环工质通道与回热器连通，回热器还有循环工质通道与压缩机连通；高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器还有低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和第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
9.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器、第二供热器和新增压缩机所组成；压缩机有循环工质通道与高温热交换器连通，高温热交换器还有循环工质通道与膨胀机连通，膨胀机还有循环工质通道与供热器连通，供热器还有循环工质通道经第二压缩机与回热器连通之后回热器再有冷凝液管路经节流阀与蒸发器连通，蒸发器还有循环工质通道与回热器连通，回热器还有循环工质通道分别与压缩机和新增压缩机连通，新增压缩机还有循环工质通道与第二供热器连通，第二供热器还有循环工质通道经第二膨胀机与回热器连通；高温热交换器还有高温热介质通道与外部连通，供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器还有低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、第二压缩机和新增压缩机并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
10.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在第7-9项所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加新增供热器，将供热器有循环工质通道经第二压缩机与回热器连通调整为供热器有循环工质通道经第二压缩机和新增供热器与回热器连通，新增供热器还有被加热介质通道与外部连通，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
11.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在第7-9项所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加喷管和第二回热器，将供热器有循环工质通道经第二压缩机与回热器连通调整为供热器有循环工质通道经第二压缩机和第二回热器与回热器连通，回热器增设循环工质通道经喷管和第二回热器之后通过中间进气端口与第二膨胀机连通，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
12.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在第7-9项所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加再热器，将供热器有循环工质通道经第二压缩机与回热器连通调整为供热器有循环工质通道经第二压缩机和再热器与回热器连通，将第二供热器有循环工质通道经第二膨胀机与回热器连通调整为第二供热器有循环工质通道与第二膨胀机连通、第二膨胀机还有循环工质通道经再热器与自身连通和第二膨胀机还有循环工质通道与回热器连通，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
13.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在第1-12项所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，取消节流阀，取消蒸发器及其与外部连通的低温热介质通道，将蒸发器有循环工质通道与回热器连通调整为外部有蒸汽通道与回热器连通，将回热器有冷凝液管路经节流阀与蒸发器连通调整为回热器有冷凝液管路与外部连通，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
14.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在第1-12项所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加涡轮机并取代节流阀，涡轮机连接第二压缩机并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的第一类热驱动联合循环热泵装置第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联合循环热泵装置第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联合循环热泵装置第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联合循环热泵装置第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联合循环热泵装置第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联合循环热泵装置第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联合循环热泵装置第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联合循环热泵装置第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联合循环热泵装置第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联合循环热泵装置第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联合循环热泵装置第11种原则性热力系统图。
图12是依据本发明所提供的第一类热驱动联合循环热泵装置第12种原则性热力系统图。
图13是依据本发明所提供的第一类热驱动联合循环热泵装置第13种原则性热力系统图。
图14是依据本发明所提供的第一类热驱动联合循环热泵装置第14种原则性热力系统图。
图中，1-压缩机，2-膨胀机，3-第二膨胀机，4-第二压缩机，5-节流阀，6-高温热交换器，7-供热器，8-蒸发器，9-回热器，10-第二供热器，11-喷管，12-第二回热器，13-再热器，14-中温回热器，15-涡轮机；A-新增回热器，B-新增压缩机，C-新增供热器。
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所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器和回热器所组成；压缩机1有循环工质通道与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有循环工质通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机3与回热器9连通，第二路经第二压缩机4与回热器9连通之后回热器9再有冷凝液管路经节流阀5与蒸发器8连通；蒸发器8还有循环工质通道与回热器9连通，回热器9还有循环工质通道与压缩机1连通；高温热交换器6还有高温热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，蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和第二压缩机4并传输动力。
(2)流程上，第二膨胀机3和蒸发器8排放的循环工质进入回热器9吸热升温，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的循环工质流经高温热交换器6并吸热，流经膨胀机2降压作功，流经供热器7放热降温，之后分成两路——第一路流经第二膨胀机3降压作功之后进入回热器9，第二路进入第二压缩机4升压升温；第二压缩机4排放的循环工质流经回热器9放热冷凝，流经节流阀5节流降压，流经蒸发器8吸热汽化，之后进入回热器9；膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和第二压缩机4作动力，或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、第二压缩机4和外部提供动力，或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和第二压缩机4提供动力；高温热介质通过高温热交换器6提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器7获取中温热负荷，低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图2所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成；压缩机1有循环工质通道与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有循环工质通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机3与回热器9连通，第二路经第二压缩机4与第二供热器10连通；第二供热器10还有循环工质通道与回热器9连通之后回热器9再有冷凝液管路经节流阀5与蒸发器8连通，蒸发器8还有循环工质通道与回热器9连通，回热器9还有循环工质通道与压缩机1连通；高温热交换器6还有高温热介质通道与外部连通，供热器7和第二供热器10还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和第二压缩机4并传输动力。
(2)流程上，第二膨胀机3和蒸发器8排放的循环工质进入回热器9吸热升温，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的循环工质流经高温热交换器6并吸热，流经膨胀机2降压作功，流经供热器7放热降温，之后分成两路——第一路流经第二膨胀机3降压作功之后进入回热器9，第二路流经第二压缩机4升压升温、流经第二供热器10和回热器9放热冷凝、流经节流阀5节流降压、流经蒸发器8吸热汽化、之后进入回热器9；膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和第二压缩机4作动力，或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、第二压缩机4和外部提供动力，或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和第二压缩机4提供动力；高温热介质通过高温热交换器6提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器7和第二供热器10获取中温热负荷，低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图3所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器、喷管和第二回热器所组成；压缩机1有循环工质通道与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有循环工质通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机3连通，第二路经第二压缩机4与第二回热器12连通；第二回热器12还有循环工质通道与回热器9连通之后再分成两路——第一路自回热器9中间或末端引出并经喷管11和第二回热器12之后再通过中间进气端口与第二膨胀机3连通，第二路自回热器9末端引出之后经节流阀5与蒸发器8连通；第二膨胀机3还有循环工质通道与回热器9连通，蒸发器8还有循环工质通道与回热器9连通，回热器9还有循环工质通道与压缩机1连通；高温热交换器6还有高温热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，蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和第二压缩机4并传输动力。
(2)流程上，第二膨胀机3和蒸发器8排放的循环工质进入回热器9吸热升温，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的循环工质流经高温热交换器6并吸热，流经膨胀机2降压作功，流经供热器7放热降温，之后分成两路——第一路流经第二膨胀机3降压作功之后进入回热器9，第二路流经第二压缩机4升压升温、流经第二回热器12放热之后进入回热器9放热并部分冷凝或全部冷凝之后再分成两路——第一路流经喷管11降压增速、流经第二回热器12吸热、通过中间进气端口进入第二膨胀机3降压作功、之后进入回热器9，第二路冷凝液或第二路继续放热之后的冷凝液经节流阀5节流降压之后进入蒸发器8；进入蒸发器8的循环工质吸热汽化，之后进入回热器9；膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和第二压缩机4作动力，或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、第二压缩机4和外部提供动力，或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和第二压缩机4提供动力；高温热介质通过高温热交换器6提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器7获取中温热负荷，低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图4所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和再热器所组成；压缩机1有循环工质通道与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有循环工质通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机3连通、第二膨胀机3还有循环工质通道经再热器13与自身连通和第二膨胀机3再有循环工质通道与回热器9连通，第二路经第二压缩机4与再热器13连通；再热器13还有循环工质通道与回热器9连通之后回热器9再有冷凝液管路经节流阀5与蒸发器8连通，蒸发器8还有循环工质通道与回热器9连通，回热器9还有循环工质通道与压缩机1连通；高温热交换器6还有高温热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，蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和第二压缩机4并传输动力。
(2)流程上，第二膨胀机3和蒸发器8排放的循环工质进入回热器9吸热升温，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的循环工质流经高温热交换器6并吸热，流经膨胀机2降压作功，流经供热器7放热降温，之后分成两路——第一路进入第二膨胀机3降压作功至一定程度之后流经再热器13吸热、进入第二膨胀机3继续降压作功、之后进入回热器9，第二路流经第二压缩机4升压升温、流经再热器13放热、流经回热器9放热冷凝、流经节流阀5节流降压、之后进入蒸发器8；进入蒸发器8的循环工质吸热汽化，之后进入回热器9；膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和第二压缩机4作动力，或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、第二压缩机4和外部提供动力，或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和第二压缩机4提供动力；高温热介质通过高温热交换器6提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器7获取中温热负荷，低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图5所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加中温回热器，将回热器9有循环工质通道与压缩机1连通调整为回热器9有循环工质通道经中温回热器14与压缩机1连通，将膨胀机2有循环工质通道与供热器7连通之后分成两路调整为膨胀机2有循环工质通道经供热器7与中温回热器14连通之后分成两路。
(2)流程上，与图1所示的第一类热驱动联合循环热泵装置流程相比较，增加或有变化的流程是这样进行的：第二膨胀机3和蒸发器8排放的循环工质进入回热器9吸热升温，流经中温回热器14吸热升温，之后进入压缩机1升压升温；膨胀机2排放的循环工质流经供热器7和中温回热器14逐步放热，之后分成两路——第一路流经第二膨胀机3降压作功之后进入回热器9，第二路流经第二压缩机4升压升温、流经回热器9放热冷凝和流经节流阀5节流降压之后进入蒸发器8，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图6所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加新增回热器，将压缩机1有循环工质通道与高温热交换器6连通调整为压缩机1有循环工质通道经新增回热器A与高温热交换器6连通，将膨胀机2有循环工质通道与供热器7连通调整为膨胀机2有循环工质通道经新增回热器A与供热器7连通。
(2)流程上，与图1所示的第一类热驱动联合循环热泵装置相比较，不同之处在于：压缩机1排放的循环工质流经新增回热器A吸热之后进入高温热交换器6，膨胀机2排放的循环工质流经新增回热器A放热之后进入供热器7，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图7所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成；压缩机1有循环工质通道与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有循环工质通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有第一循环工质通道与供热器7连通，膨胀机2还有第二循环工质通道与第二供热器10连通，供热器7还有循环工质通道经第二压缩机4与回热器9连通之后回热器9再有冷凝液管路经节流阀5与蒸发器8连通，第二供热器10还有循环工质通道经第二膨胀机3与回热器9连通，蒸发器8还有循环工质通道与回热器9连通，回热器9还有循环工质通道与压缩机1连通；高温热交换器6还有高温热介质通道与外部连通，供热器7和第二供热器10还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和第二压缩机4并传输动力。
(2)流程上，第二膨胀机3和蒸发器8排放的循环工质进入回热器9吸热升温，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的循环工质流经高温热交换器6吸热升温，进入膨胀机2降压作功至一定程度之后分成两路——第一路流经供热器7放热降温、流经第二压缩机4升压升温、流经回热器9放热冷凝、流经节流阀5节流降压和进入蒸发器8，第二路继续降压作功、流经第二供热器10放热、流经第二膨胀机3降压作功和进入回热器9；进入蒸发器8的循环工质吸热汽化，之后进入回热器9；膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和第二压缩机4作动力，或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、第二压缩机4和外部提供动力，或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和第二压缩机4提供动力；高温热介质通过高温热交换器6提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器7和第二供热器10获取中温热负荷，低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图8所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成；压缩机1有循环工质通道与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有循环工质通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有第一循环工质通道与第二供热器10连通，膨胀机2还有第二循环工质通道与供热器7连通，供热器7还有循环工质通道经第二压缩机4与回热器9连通之后回热器9再有冷凝液管路经节流阀5与蒸发器8连通，第二供热器10还有循环工质通道经第二膨胀机3与回热器9连通，蒸发器8还有循环工质通道与回热器9连通，回热器9还有循环工质通道与压缩机1连通；高温热交换器6还有高温热介质通道与外部连通，供热器7和第二供热器10还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和第二压缩机4并传输动力。
(2)流程上，第二膨胀机3和蒸发器8排放的循环工质进入回热器9吸热升温，之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的循环工质流经高温热交换器6吸热升温，进入膨胀机2降压作功至一定程度之后分成两路——第一路流经第二供热器10放热、流经第二膨胀机3降压作功和进入回热器9，第二路继续降压作功、流经供热器7放热、流经第二压缩机4升压升温、流经回热器9放热冷凝、流经节流阀5节流降压和进入蒸发器8；进入蒸发器8的循环工质吸热汽化，之后进入回热器9；膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和第二压缩机4作动力，或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、第二压缩机4和外部提供动力，或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和第二压缩机4提供动力；高温热介质通过高温热交换器6提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器7和第二供热器10获取中温热负荷，低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图9所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器、第二供热器和新增压缩机所组成；压缩机1有循环工质通道与高温热交换器6连通，高温热交换器6还有循环工质通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通，供热器7还有循环工质通道经第二压缩机4与回热器9连通之后回热器9再有冷凝液管路经节流阀5与蒸发器8连通，蒸发器8还有循环工质通道与回热器9连通，回热器9还有循环工质通道分别与压缩机1和新增压缩机B连通，新增压缩机B还有循环工质通道与第二供热器10连通，第二供热器10还有循环工质通道经第二膨胀机3与回热器9连通；高温热交换器6还有高温热介质通道与外部连通，供热器7和第二供热器10还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1、第二压缩机4和新增压缩机B并传输动力。
(2)流程上，第二膨胀机3和蒸发器8排放的循环工质进入回热器9吸热升温，之后分成两路——第一路流经新增压缩机B升压升温、流经第二供热器10放热、流经第二膨胀机3降压作功和进入回热器9，第二路流经压缩机1升压升温、流经高温热交换器6吸热升温、流经膨胀机2降压作功、流经供热器7放热降温、流经第二压缩机4升压升温、流经回热器9放热冷凝和流经节流阀5节流降压之后进入蒸发器8；进入蒸发器8的循环工质吸热汽化，之后进入回热器9；膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1、第二压缩机4和新增压缩机B作动力，或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、第二压缩机4、新增压缩机B和外部提供动力，或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1、第二压缩机4和新增压缩机B提供动力；高温热介质通过高温热交换器6提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器7和第二供热器10获取中温热负荷，低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图10所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图7所示的第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加新增供热器，将供热器7有循环工质通道经第二压缩机4与回热器9连通调整为供热器7有循环工质通道经第二压缩机4和新增供热器C与回热器9连通，新增供热器C还有被加热介质通道与外部连通。
(2)流程上，与图7所示的第一类热驱动联合循环热泵装置相比较，不同之处在于：供热器7排放的循环工质流经第二压缩机4升压升温，流经新增供热器C和回热器9逐步放热冷凝，流经节流阀5节流降压，之后进入蒸发器8，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图11所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图8所示的第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加喷管和第二回热器，将供热器7有循环工质通道经第二压缩机4与回热器9连通调整为供热器7有循环工质通道经第二压缩机4和第二回热器12与回热器9连通，回热器9增设循环工质通道经喷管11和第二回热器12之后通过中间进气端口与第二膨胀机3连通。
(2)流程上，与图8所示的第一类热驱动联合循环热泵装置相比较，不同之处在于：供热器7排放的循环工质流经第二压缩机4升压升温，流经第二回热器12并放热，之后进入回热器9放热并部分冷凝或全部冷凝之后再分成两路——第一路流经喷管11降压增速、流经第二回热器12吸热和通过中间进气端口进入第二膨胀机3降压作功，第二路冷凝液或第二路继续放热之后的冷凝液经节流阀5节流降压之后进入蒸发器8，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图12所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图7所示的第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加再热器，将供热器7有循环工质通道经第二压缩机4与回热器9连通调整为供热器7有循环工质通道经第二压缩机4和再热器13与回热器9连通，将第二供热器10有循环工质通道经第二膨胀机3与回热器9连通调整为第二供热器10有循环工质通道与第二膨胀机3连通、第二膨胀机3还有循环工质通道经再热器13与自身连通和第二膨胀机3还有循环工质通道与回热器9连通。
(2)流程上，与图7所示的第一类热驱动联合循环热泵装置相比较，不同之处在于：供热器7排放的循环工质流经第二压缩机4升压升温，流经再热器13放热，流经回热器9放热冷凝，流经节流阀5节流降压，之后进入蒸发器8；第二供热器10排放的循环工质进入第二膨胀机3降压作功至一定程度之后流经再热器13吸热，进入第二膨胀机3继续降压作功，之后进入回热器9，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图13所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的第一类热驱动联合循环热泵装置中，取消节流阀，取消蒸发器8及其与外部连通的低温热介质通道，将蒸发器8有循环工质通道与回热器9连通调整为外部有蒸汽通道与回热器9连通，将回热器9有冷凝液管路经节流阀5与蒸发器8连通调整为回热器9有冷凝液管路与外部连通。
(2)流程上，外部蒸汽状态的循环工质进入回热器9，第二膨胀机3排放的循环工质进入回热器9，两路循环工质吸热升温之后进入压缩机1升压升温；压缩机1排放的循环工质流经高温热交换器6吸热升温，流经膨胀机2降压作功，流经供热器7并放热，之后分成两路——第一路流经第二膨胀机3降压作功之后进入回热器9，第二路流经第二压缩机4升压升温和流经回热器9放热冷凝之后对外排放；膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和第二压缩机4作动力，或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、第二压缩机4和外部提供动力，或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和第二压缩机4提供动力；高温热介质通过高温热交换器6提供驱动热负荷，被加热介质通过供热器7获取中温热负荷，外部蒸汽通过进出流程提供低温热负荷，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
图14所示的第一类热驱动联合循环热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加涡轮机15并取代节流阀5，涡轮机15连接第二压缩机4并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的第一类热驱动联合循环热泵装置相比较，不同之处在于：第二压缩机4排放的循环工质流经回热器9放热冷凝，流经涡轮机15降压作功，之后进入蒸发器8吸热蒸发；涡轮机15输出的功提供给第二压缩机4作动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
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联合循环热泵装置，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，或同时对外提供动力；方式灵活，适应性好。
(3)热能(温差)驱动，实现供热/制冷，或同时借助外部动力实现供热/制冷；方式灵活，适应性好。
(4)相变过程完成低温热负荷的获取，循环工质与低温热资源之间的温差不可逆损失可控，有利于提升装置性能指数。
(5)循环工质在低压下完成高温吸热，循环工质与高温热源之间温差损失小，有利于提升装置性能指数。
(6)放热过程主要依靠变温过程来进行或变温放热与冷凝放热相结合，有利于降低放热环节的温差传热损失，提高性能指数，实现高效供热与高效高温供热。
(7)大幅度消除冷凝液显热对获取低温热负荷的不利影响，提高装置性能指数。
(8)大幅度提升冷凝液显热的利用程度，有利于降低压缩比和提高装置性能指数。
(9)工作压力低，装置安全性高。
(10)单一工质，有利于生产和储存；降低运行成本，提高循环调节的灵活性。
(11)在高温供热区采取低压运行方式，破解传统制冷与热泵装置中性能指数、循环介质参数与管材耐压耐温性能之间的矛盾。
(12)适用范围广，能够很好地适应供能需求，工质与工作参数之间匹配灵活。
(13)扩展了热驱动压缩式热泵的类型，有利于更好地实现热能/机械能在制冷、高温供热和变温供热领域的高效利用。

Claims (14)

1.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器和回热器所组成；压缩机(1)有循环工质通道与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有循环工质通道与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有循环工质通道与供热器(7)连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机(3)与回热器(9)连通，第二路经第二压缩机(4)与回热器(9)连通之后回热器(9)再有冷凝液管路经节流阀(5)与蒸发器(8)连通；蒸发器(8)还有循环工质通道与回热器(9)连通，回热器(9)还有循环工质通道与压缩机(1)连通；高温热交换器(6)还有高温热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，蒸发器(8)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(2)和第二膨胀机(3)连接压缩机(1)和第二压缩机(4)并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
2.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成；压缩机(1)有循环工质通道与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有循环工质通道与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有循环工质通道与供热器(7)连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机(3)与回热器(9)连通，第二路经第二压缩机(4)与第二供热器(10)连通；第二供热器(10)还有循环工质通道与回热器(9)连通之后回热器(9)再有冷凝液管路经节流阀(5)与蒸发器(8)连通，蒸发器(8)还有循环工质通道与回热器(9)连通，回热器(9)还有循环工质通道与压缩机(1)连通；高温热交换器(6)还有高温热介质通道与外部连通，供热器(7)和第二供热器(10)还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器(8)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(2)和第二膨胀机(3)连接压缩机(1)和第二压缩机(4)并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
3.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器、喷管和第二回热器所组成；压缩机(1)有循环工质通道与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有循环工质通道与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有循环工质通道与供热器(7)连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机(3)连通，第二路经第二压缩机(4)与第二回热器(12)连通；第二回热器(12)还有循环工质通道与回热器(9)连通之后再分成两路——第一路自回热器(9)中间或末端引出并经喷管(11)和第二回热器(12)之后再通过中间进气端口与第二膨胀机(3)连通，第二路自回热器(9)末端引出之后经节流阀(5)与蒸发器(8)连通；第二膨胀机(3)还有循环工质通道与回热器(9)连通，蒸发器(8)还有循环工质通道与回热器(9)连通，回热器(9)还有循环工质通道与压缩机(1)连通；高温热交换器(6)还有高温热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，蒸发器(8)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(2)和第二膨胀机(3)连接压缩机(1)和第二压缩机(4)并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
4.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和再热器所组成；压缩机(1)有循环工质通道与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有循环工质通道与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有循环工质通道与供热器(7)连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机(3)连通、第二膨胀机(3)还有循环工质通道经再热器(13)与自身连通和第二膨胀机(3)再有循环工质通道与回热器(9)连通，第二路经第二压缩机(4)与再热器(13)连通；再热器(13)还有循环工质通道与回热器(9)连通之后回热器(9)再有冷凝液管路经节流阀(5)与蒸发器(8)连通，蒸发器(8)还有循环工质通道与回热器(9)连通，回热器(9)还有循环工质通道与压缩机(1)连通；高温热交换器(6)还有高温热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，蒸发器(8)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(2)和第二膨胀机(3)连接压缩机(1)和第二压缩机(4)并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
5.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在权利要求1-4所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加中温回热器，将回热器(9)有循环工质通道与压缩机(1)连通调整为回热器(9)有循环工质通道经中温回热器(14)与压缩机(1)连通，将膨胀机(2)有循环工质通道与供热器(7)连通之后分成两路调整为膨胀机(2)有循环工质通道经供热器(7)与中温回热器(14)连通之后分成两路，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
6.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在权利要求1-5所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加新增回热器，将压缩机(1)有循环工质通道与高温热交换器(6)连通调整为压缩机(1)有循环工质通道经新增回热器(A)与高温热交换器(6)连通，将膨胀机(2)有循环工质通道与供热器(7)连通调整为膨胀机(2)有循环工质通道经新增回热器(A)与供热器(7)连通，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
7.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成；压缩机(1)有循环工质通道与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有循环工质通道与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有第一循环工质通道与供热器(7)连通，膨胀机(2)还有第二循环工质通道与第二供热器(10)连通，供热器(7)还有循环工质通道经第二压缩机(4)与回热器(9)连通之后回热器(9)再有冷凝液管路经节流阀(5)与蒸发器(8)连通，第二供热器(10)还有循环工质通道经第二膨胀机(3)与回热器(9)连通，蒸发器(8)还有循环工质通道与回热器(9)连通，回热器(9)还有循环工质通道与压缩机(1)连通；高温热交换器(6)还有高温热介质通道与外部连通，供热器(7)和第二供热器(10)还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器(8)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(2)和第二膨胀机(3)连接压缩机(1)和第二压缩机(4)并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
8.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成；压缩机(1)有循环工质通道与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有循环工质通道与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有第一循环工质通道与第二供热器(10)连通，膨胀机(2)还有第二循环工质通道与供热器(7)连通，供热器(7)还有循环工质通道经第二压缩机(4)与回热器(9)连通之后回热器(9)再有冷凝液管路经节流阀(5)与蒸发器(8)连通，第二供热器(10)还有循环工质通道经第二膨胀机(3)与回热器(9)连通，蒸发器(8)还有循环工质通道与回热器(9)连通，回热器(9)还有循环工质通道与压缩机(1)连通；高温热交换器(6)还有高温热介质通道与外部连通，供热器(7)和第二供热器(10)还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器(8)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(2)和第二膨胀机(3)连接压缩机(1)和第二压缩机(4)并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
9.第一类热驱动联合循环热泵装置，主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、第二压缩机、节流阀、高温热交换器、供热器、蒸发器、回热器、第二供热器和新增压缩机所组成；压缩机(1)有循环工质通道与高温热交换器(6)连通，高温热交换器(6)还有循环工质通道与膨胀机(2)连通，膨胀机(2)还有循环工质通道与供热器(7)连通，供热器(7)还有循环工质通道经第二压缩机(4)与回热器(9)连通之后回热器(9)再有冷凝液管路经节流阀(5)与蒸发器(8)连通，蒸发器(8)还有循环工质通道与回热器(9)连通，回热器(9)还有循环工质通道分别与压缩机(1)和新增压缩机(B)连通，新增压缩机(B)还有循环工质通道与第二供热器(10)连通，第二供热器(10)还有循环工质通道经第二膨胀机(3)与回热器(9)连通；高温热交换器(6)还有高温热介质通道与外部连通，供热器(7)和第二供热器(10)还分别有被加热介质通道与外部连通，蒸发器(8)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(2)和第二膨胀机(3)连接压缩机(1)、第二压缩机(4)和新增压缩机(B)并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
10.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在权利要求7-9所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加新增供热器，将供热器(7)有循环工质通道经第二压缩机(4)与回热器(9)连通调整为供热器(7)有循环工质通道经第二压缩机(4)和新增供热器(C)与回热器(9)连通，新增供热器(C)还有被加热介质通道与外部连通，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
11.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在权利要求7-9所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加喷管和第二回热器，将供热器(7)有循环工质通道经第二压缩机(4)与回热器(9)连通调整为供热器(7)有循环工质通道经第二压缩机(4)和第二回热器(12)与回热器(9)连通，回热器(9)增设循环工质通道经喷管(11)和第二回热器(12)之后通过中间进气端口与第二膨胀机(3)连通，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
12.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在权利要求7-9所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加再热器，将供热器(7)有循环工质通道经第二压缩机(4)与回热器(9)连通调整为供热器(7)有循环工质通道经第二压缩机(4)和再热器(13)与回热器(9)连通，将第二供热器(10)有循环工质通道经第二膨胀机(3)与回热器(9)连通调整为第二供热器(10)有循环工质通道与第二膨胀机(3)连通、第二膨胀机(3)还有循环工质通道经再热器(13)与自身连通和第二膨胀机(3)再有循环工质通道与回热器(9)连通，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
13.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在权利要求1-12所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，取消节流阀，取消蒸发器(8)及其与外部连通的低温热介质通道，将蒸发器(8)有循环工质通道与回热器(9)连通调整为外部有蒸汽通道与回热器(9)连通，将回热器(9)有冷凝液管路经节流阀(5)与蒸发器(8)连通调整为回热器(9)有冷凝液管路与外部连通，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
14.第一类热驱动联合循环热泵装置，是在权利要求1-12所述的任一一款第一类热驱动联合循环热泵装置中，增加涡轮机(15)并取代节流阀(5)，涡轮机(15)连接第二压缩机(4)并传输动力，形成第一类热驱动联合循环热泵装置。
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