CN115218536A - 第三类/第四类热驱动吸收-压缩式热泵 - Google Patents

第三类/第四类热驱动吸收-压缩式热泵 Download PDF

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Abstract

本发明提供第三类/第四类热驱动吸收‑压缩式热泵，属于热动/热泵技术领域。吸收器经溶液热交换器连通第二吸收器，第二吸收器经溶液泵和第二溶液热交换器连通发生器，发生器经第二溶液热交换器连通第二发生器，第二发生器经第二溶液泵和溶液热交换器连通吸收器，发生器有冷剂蒸汽通道连通冷凝器，第二发生器有冷剂蒸汽通道连通第二吸收器，冷凝器经喷管连通蒸发器，蒸发器经双能压缩机、高温热交换器和膨胀机连通吸收器，发生器和高温热交换器有高温热介质管路、吸收器和冷凝器有被加热介质管路、第二发生器和蒸发器有低温热介质管路、第二吸收器有冷却介质管路连通外部，膨胀机连接双能压缩机并传输动力，形成第三类热驱动吸收‑压缩式热泵。

Description

第三类/第四类热驱动吸收-压缩式热泵
技术领域：
本发明属于热动与吸收式热泵联合技术领域。
背景技术：
冷、热和动力等需求，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；受到工作介质(溶液和冷剂介质)的性质影响，高温热负荷往往无法合理地应用于吸收式热泵流程中，导致其应用领域和应用范围受到较大限制；与此同时，如何采用简单的技术手段实现冷剂液降压过程中压差能的有效回收，消除其负面影响——这也能够在一定程度上相应降低对冷剂液潜热的特别要求——这也是值得研究的内容。
为了发挥吸收式热泵的技术优势，本发明提出包含喷管、双能压缩机、膨胀机和热源热交换器等构件在内，以及对冷剂液降压过程中的压差能实现有效回收，具有综合优势的第三类/第四类热驱动吸收-压缩式热泵。
发明内容：
本发明主要目的是要提供第三类/第四类热驱动吸收-压缩式热泵，具体发明内容分项阐述如下：
1.第三类热驱动吸收-压缩式热泵，主要由发生器、第二发生器、吸收器、第二吸收器、冷凝器、蒸发器、喷管、双能压缩机、膨胀机、高温热交换器、溶液泵、第二溶液泵、溶液热交换器和第二溶液热交换器所组成；吸收器有稀溶液管路经溶液热交换器与第二吸收器连通，第二吸收器还有稀溶液管路经溶液泵和第二溶液热交换器与发生器连通，发生器还有浓溶液管路经第二溶液热交换器与第二发生器连通，第二发生器还有浓溶液管路经第二溶液泵和溶液热交换器与吸收器连通，发生器还有冷剂蒸汽通道与冷凝器连通，第二发生器还有冷剂蒸汽通道与第二吸收器连通，冷凝器还有冷剂液管路经喷管与蒸发器连通，蒸发器还有冷剂蒸汽通道与双能压缩机连通，双能压缩机还有冷剂蒸汽通道经高温热交换器与膨胀机连通，膨胀机还有冷剂蒸汽通道与吸收器连通，发生器和高温热交换器还分别有高温热介质管路与外部连通，吸收器和冷凝器还分别有被加热介质管路与外部连通，第二发生器和蒸发器还有低温热介质管路与外部连通，第二吸收器还有冷却介质管路与外部连通，膨胀机连接双能压缩机并传输动力，形成第三类热驱动吸收-压缩式热泵。
2.第三类热驱动吸收-压缩式热泵，是在第1项所述的第三类热驱动吸收-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三类热驱动吸收-压缩式热泵。
3.第三类热驱动吸收-压缩式热泵，是在第1项所述的第三类热驱动吸收-压缩式热泵中，增加动力机，动力机连接双能压缩机并向双能压缩机提供动力，形成附加外部动力驱动的第三类热驱动吸收-压缩式热泵。
4.第四类热驱动吸收-压缩式热泵，主要由发生器、第二发生器、吸收器、第二吸收器、冷凝器、蒸发器、喷管、双能压缩机、膨胀机、高温热交换器、溶液泵、第二溶液泵、溶液热交换器和第二溶液热交换器所组成；吸收器有稀溶液管路经溶液热交换器与第二吸收器连通，第二吸收器还有稀溶液管路经溶液泵和第二溶液热交换器与发生器连通，发生器还有浓溶液管路经第二溶液热交换器与第二发生器连通，第二发生器还有浓溶液管路经第二溶液泵和溶液热交换器与吸收器连通，发生器还有冷剂蒸汽通道与冷凝器连通，第二发生器还有冷剂蒸汽通道与第二吸收器连通，冷凝器还有冷剂液管路与第二发生器连通之后第二发生器再有冷剂液管路经喷管与蒸发器连通，蒸发器还有冷剂蒸汽通道与双能压缩机连通，双能压缩机还有冷剂蒸汽通道经高温热交换器与膨胀机连通，膨胀机还有冷剂蒸汽通道与吸收器连通，发生器和高温热交换器还分别有高温热介质管路与外部连通，吸收器和冷凝器还分别有被加热介质管路与外部连通，蒸发器还有低温热介质管路与外部连通，第二吸收器还有冷却介质管路与外部连通，膨胀机连接双能压缩机并传输动力，形成第四类热驱动吸收-压缩式热泵。
5.第四类热驱动吸收-压缩式热泵，是在第4项所述的热第四类热驱动吸收-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四类热驱动吸收-压缩式热泵。
6.第四类热驱动吸收-压缩式热泵，是在第4项所述的热驱动吸收-压缩式热泵中，增加动力机，动力机连接双能压缩机并向双能压缩机提供动力，形成附加外部动力驱动的第四类热驱动吸收-压缩式热泵。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的第三类热驱动吸收-压缩式热泵结构与流程示意图。
图2是依据本发明所提供的第四类热驱动吸收-压缩式热泵结构与流程示意图。
图中，1-发生器，2-第二发生器，3-吸收器，4-第二吸收器，5-冷凝器，6-蒸发器，7-喷管，8-双能压缩机，9-膨胀机，10-高温热交换器，11-溶液泵，12-第二溶液泵，13-溶液热交换器，14-第二溶液热交换器。
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所示的第三类热驱动吸收-压缩式热泵是这样实现的：
(1)结构上，它主要由发生器、第二发生器、吸收器、第二吸收器、冷凝器、蒸发器、喷管、双能压缩机、膨胀机、高温热交换器、溶液泵、第二溶液泵、溶液热交换器和第二溶液热交换器所组成；吸收器3有稀溶液管路经溶液热交换器13与第二吸收器4连通，第二吸收器4还有稀溶液管路经溶液泵11和第二溶液热交换器14与发生器1连通，发生器1还有浓溶液管路经第二溶液热交换器14与第二发生器2连通，第二发生器2还有浓溶液管路经第二溶液泵12和溶液热交换器13与吸收器3连通，发生器1还有冷剂蒸汽通道与冷凝器5连通，第二发生器2还有冷剂蒸汽通道与第二吸收器4连通，冷凝器5还有冷剂液管路经喷管7与蒸发器6连通，蒸发器6还有冷剂蒸汽通道与双能压缩机8连通，双能压缩机8还有冷剂蒸汽通道经高温热交换器10与膨胀机9连通，膨胀机9还有冷剂蒸汽通道与吸收器3连通，发生器1和高温热交换器10还分别有高温热介质管路与外部连通，吸收器3和冷凝器5还分别有被加热介质管路与外部连通，第二发生器2和蒸发器6还有低温热介质管路与外部连通，第二吸收器4还有冷却介质管路与外部连通，膨胀机9连接双能压缩机8并传输动力。
(2)流程上，吸收器3的稀溶液经溶液热交换器13进入第二吸收器4、吸收冷剂蒸汽并放热于冷却介质，第二吸收器4的稀溶液经溶液泵11和第二溶液热交换器14进入发生器1，高温热介质流经发生器1、加热进入其内的溶液释放冷剂蒸汽并向冷凝器5提供，发生器1的浓溶液经第二溶液热交换器14进入第二发生器2，低温热介质流经第二发生器2、加热进入其内的溶液释放冷剂蒸汽并向第二吸收器4提供，第二发生器2的浓溶液经第二溶液泵12和溶液热交换器13进入吸收器3、吸收冷剂蒸汽并放热于被加热介质；冷凝器5的冷剂蒸汽放热于被加热介质成冷剂液，冷剂液流经喷管7降压增速进入蒸发器6、吸热成冷剂蒸汽；蒸发器6释放的冷剂蒸汽流经双能压缩机8升压升温并降速，流经高温热交换器10吸热升温，流经膨胀机9降压作功，之后并向吸收器3提供；膨胀机9向双能压缩机8提供动力，或膨胀机9向双能压缩机8和外部同时提供动力，或外部和膨胀机9共同向双能压缩机8提供动力，形成第三类热驱动吸收-压缩式热泵。
图2所示的第四类热驱动吸收-压缩式热泵是这样实现的：
(1)结构上，它主要由发生器、第二发生器、吸收器、第二吸收器、冷凝器、蒸发器、喷管、双能压缩机、膨胀机、高温热交换器、溶液泵、第二溶液泵、溶液热交换器和第二溶液热交换器所组成；吸收器3有稀溶液管路经溶液热交换器13与第二吸收器4连通，第二吸收器4还有稀溶液管路经溶液泵11和第二溶液热交换器14与发生器1连通，发生器1还有浓溶液管路经第二溶液热交换器14与第二发生器2连通，第二发生器2还有浓溶液管路经第二溶液泵12和溶液热交换器13与吸收器3连通，发生器1还有冷剂蒸汽通道与冷凝器5连通，第二发生器2还有冷剂蒸汽通道与第二吸收器4连通，冷凝器5还有冷剂液管路与第二发生器2连通之后第二发生器2再有冷剂液管路经喷管7与蒸发器6连通，蒸发器6还有冷剂蒸汽通道与双能压缩机8连通，双能压缩机8还有冷剂蒸汽通道经高温热交换器10与膨胀机9连通，膨胀机9还有冷剂蒸汽通道与吸收器3连通，发生器1和高温热交换器10还分别有高温热介质管路与外部连通，吸收器3和冷凝器5还分别有被加热介质管路与外部连通，蒸发器6还有低温热介质管路与外部连通，第二吸收器4还有冷却介质管路与外部连通，膨胀机9连接双能压缩机8并传输动力。
(2)流程上，吸收器3的稀溶液经溶液热交换器13进入第二吸收器4、吸收冷剂蒸汽并放热于冷却介质，第二吸收器4的稀溶液经溶液泵11和第二溶液热交换器14进入发生器1，高温热介质流经发生器1、加热进入其内的溶液释放冷剂蒸汽并向冷凝器5提供，发生器1的浓溶液经第二溶液热交换器14进入第二发生器2、吸热释放冷剂蒸汽并向第二吸收器4提供，第二发生器2的浓溶液经第二溶液泵12和溶液热交换器13进入吸收器3、吸收冷剂蒸汽并放热于被加热介质；冷凝器5的冷剂蒸汽放热于被加热介质成冷剂液，冷剂液流经第二发生器2放热降温之后再经喷管7降压增速进入蒸发器6、吸热成冷剂蒸汽；蒸发器6释放的冷剂蒸汽流经双能压缩机8升压升温并降速，流经高温热交换器10吸热升温，流经膨胀机9降压作功，之后并向吸收器3提供；膨胀机9向双能压缩机8提供动力，或膨胀机9向双能压缩机8和外部同时提供动力，或外部和膨胀机9共同向双能压缩机8提供动力，形成第四类热驱动吸收-压缩式热泵。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的第三类/第四类热驱动吸收-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，性能指数可变且热力学参数变化相对应，能够实现热能(温差)的充分和高效利用。
(4)必要时，借助外部动力实现供热/制冷，方式灵活，适应性好。
(5)利用喷管实现冷剂液的降压过程，减小降压过程对获取低温热负荷的负面影响。
(6)双能压缩机与喷管相结合，有效回收冷剂液降压过程的压差能，提高系统性能指数。
(7)能够实现高温热能的有效利用，弥补了吸收式热泵技术的不足，并避免驱动热介质参数与溶液性能之间的冲突。
(8)主要依靠潜热实现热负荷的获取和释放，克服了气体压缩式热泵技术的不足。
(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，丰富了吸收-压缩式热泵的类型，有利于更好地实现热能与机械能的高效利用。

Claims (6)

1.第三类热驱动吸收-压缩式热泵，主要由发生器、第二发生器、吸收器、第二吸收器、冷凝器、蒸发器、喷管、双能压缩机、膨胀机、高温热交换器、溶液泵、第二溶液泵、溶液热交换器和第二溶液热交换器所组成；吸收器(3)有稀溶液管路经溶液热交换器(13)与第二吸收器(4)连通，第二吸收器(4)还有稀溶液管路经溶液泵(11)和第二溶液热交换器(14)与发生器(1)连通，发生器(1)还有浓溶液管路经第二溶液热交换器(14)与第二发生器(2)连通，第二发生器(2)还有浓溶液管路经第二溶液泵(12)和溶液热交换器(13)与吸收器(3)连通，发生器(1)还有冷剂蒸汽通道与冷凝器(5)连通，第二发生器(2)还有冷剂蒸汽通道与第二吸收器(4)连通，冷凝器(5)还有冷剂液管路经喷管(7)与蒸发器(6)连通，蒸发器(6)还有冷剂蒸汽通道与双能压缩机(8)连通，双能压缩机(8)还有冷剂蒸汽通道经高温热交换器(10)与膨胀机(9)连通，膨胀机(9)还有冷剂蒸汽通道与吸收器(3)连通，发生器(1)和高温热交换器(10)还分别有高温热介质管路与外部连通，吸收器(3)和冷凝器(5)还分别有被加热介质管路与外部连通，第二发生器(2)和蒸发器(6)还有低温热介质管路与外部连通，第二吸收器(4)还有冷却介质管路与外部连通，膨胀机(9)连接双能压缩机(8)并传输动力，形成第三类热驱动吸收-压缩式热泵。
2.第三类热驱动吸收-压缩式热泵，是在权利要求1所述的第三类热驱动吸收-压缩式热泵中，增加工作机，膨胀机(9)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三类热驱动吸收-压缩式热泵。
3.第三类热驱动吸收-压缩式热泵，是在权利要求1所述的第三类热驱动吸收-压缩式热泵中，增加动力机，动力机连接双能压缩机(8)并向双能压缩机(8)提供动力，形成附加外部动力驱动的第三类热驱动吸收-压缩式热泵。
4.第四类热驱动吸收-压缩式热泵，主要由发生器、第二发生器、吸收器、第二吸收器、冷凝器、蒸发器、喷管、双能压缩机、膨胀机、高温热交换器、溶液泵、第二溶液泵、溶液热交换器和第二溶液热交换器所组成；吸收器(3)有稀溶液管路经溶液热交换器(13)与第二吸收器(4)连通，第二吸收器(4)还有稀溶液管路经溶液泵(11)和第二溶液热交换器(14)与发生器(1)连通，发生器(1)还有浓溶液管路经第二溶液热交换器(14)与第二发生器(2)连通，第二发生器(2)还有浓溶液管路经第二溶液泵(12)和溶液热交换器(13)与吸收器(3)连通，发生器(1)还有冷剂蒸汽通道与冷凝器(5)连通，第二发生器(2)还有冷剂蒸汽通道与第二吸收器(4)连通，冷凝器(5)还有冷剂液管路与第二发生器(2)连通之后第二发生器(2)再有冷剂液管路经喷管(7)与蒸发器(6)连通，蒸发器(6)还有冷剂蒸汽通道与双能压缩机(8)连通，双能压缩机(8)还有冷剂蒸汽通道经高温热交换器(10)与膨胀机(9)连通，膨胀机(9)还有冷剂蒸汽通道与吸收器(3)连通，发生器(1)和高温热交换器(10)还分别有高温热介质管路与外部连通，吸收器(3)和冷凝器(5)还分别有被加热介质管路与外部连通，蒸发器(6)还有低温热介质管路与外部连通，第二吸收器(4)还有冷却介质管路与外部连通，膨胀机(9)连接双能压缩机(8)并传输动力，形成第四类热驱动吸收-压缩式热泵。
5.第四类热驱动吸收-压缩式热泵，是在权利要求4所述的热第四类热驱动吸收-压缩式热泵中，增加工作机，膨胀机(9)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四类热驱动吸收-压缩式热泵。
6.第四类热驱动吸收-压缩式热泵，是在权利要求4所述的热驱动吸收-压缩式热泵中，增加动力机，动力机连接双能压缩机(8)并向双能压缩机(8)提供动力，形成附加外部动力驱动的第四类热驱动吸收-压缩式热泵。
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