CN117387237A - 燃料携同核能压缩式热泵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供燃料携同核能压缩式热泵装置，属于热力学与热泵技术领域。外部有高品位燃料通道与加热炉连通，外部有空气通道经热源回热器与加热炉连通，加热炉有燃气通道经热源回热器与外部连通，压缩机有循环工质通道经供热器、第二压缩机、核反应堆和加热炉与膨胀机连通，第三压缩机有低压循环工质通道与回热器连通之后通过低压端口与膨胀机连通，膨胀机有出口循环工质通道经低温热交换器之后分成两路——第一路与回热器连通之后与压缩机连通，第二路与第三压缩机连通；供热器有被加热介质通道、低温热交换器有低温热介质通道分别与外部连通，膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
Description
技术领域：
本发明属于热力学与热泵技术领域。
背景技术：
燃料燃烧释放高温热能，可用于制冷或用于获取低温负荷实现高效供热。多数情况下，制冷时冷却介质的温度是变化的，制热时被加热介质的温度往往也是变化的，另有一些情况下被加热介质同时具有变温和温度高等特点和要求；从低温热资源角度看，又分变温和定温两种情况。面对不同的条件和需求，需要有先进的热泵技术。
核燃料是优质能源，可以利用单循环或联合循环热泵装置实现制冷/制热；不过，由于受限于工作原理、材料性能和安全要求等因素，核燃料的应用价值难以在核能为独立驱动能源的制冷/制热系统中得到充分发挥，核能的利用价值存在很大的提升空间。
以第一类制热循环为工作原理的第一类热驱动压缩式热泵技术，是利用高温热能进行制冷和高效供热的基本手段；其优势在于能够满足变温供热和高温供热需求，以及能够充分利用燃气高温热负荷；不过，当低温热资源温度较低(比如以环境空气为低温热资源)或为定温热资源时，则要求获取低温热负荷的吸热过程温度变化幅度尽可能小；同时，为尽可能减小高温燃气与循环工质之间的传热温差不可逆损失，系统压缩过程需要高升压比。
本着简单、主动、安全、高效地利用燃料释放的高温热能实现制冷/制热的原则，本发明给出了高品位燃料与核能搭配使用，流程合理，结构简单，性能指数合理化，以及尽可能降低低温吸热温差损失，能够实现低温热资源深度利用，满足高温供热/深度制冷需求和显著提升核能利用价值的燃料携同核能压缩式热泵装置。
发明内容：
本发明主要目的是要提供燃料携同核能压缩式热泵装置，具体发明内容分项阐述如下：
1.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器和低温热交换器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉连通，外部还有空气通道经热源回热器与加热炉连通，加热炉还有燃气通道经热源回热器与外部连通，压缩机有循环工质通道经供热器、第二压缩机、核反应堆和加热炉与膨胀机连通，第三压缩机有低压循环工质通道与回热器连通之后通过低压端口与膨胀机连通，膨胀机还有出口循环工质通道与低温热交换器连通之后分成两路——第一路与回热器连通之后与压缩机连通，第二路与第三压缩机连通；供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
2.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器和低温热交换器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉连通，外部还有空气通道经热源回热器与加热炉连通，加热炉还有燃气通道经热源回热器与外部连通，压缩机有循环工质通道经回热器与自身连通，压缩机还有循环工质通道经供热器、第二压缩机、核反应堆和加热炉与膨胀机连通，第三压缩机有低压循环工质通道经回热器之后通过低压端口与膨胀机连通，膨胀机还有出口循环工质通道与低温热交换器连通之后分成两路——第一路与压缩机连通，第二路与第三压缩机连通；供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
3.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉连通，外部还有空气通道经热源回热器与加热炉连通，加热炉还有燃气通道经热源回热器与外部连通，压缩机有循环工质通道经供热器、第二回热器、第二压缩机、核反应堆和加热炉与膨胀机连通，第三压缩机有低压循环工质通道经回热器之后通过低压端口与膨胀机连通，膨胀机还有出口循环工质通道与低温热交换器连通之后分成两路——第一路连通回热器和第二回热器之后与压缩机连通，第二路与第三压缩机连通；供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
4.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉连通，外部还有空气通道经热源回热器与加热炉连通，加热炉还有燃气通道经热源回热器与外部连通，压缩机有循环工质通道经回热器和第二回热器与自身连通，压缩机还有循环工质通道经供热器、第二回热器、第二压缩机、核反应堆和加热炉与膨胀机连通，第三压缩机有低压循环工质通道经回热器之后通过低压端口与膨胀机连通，膨胀机还有出口循环工质通道与低温热交换器连通之后分成两路——第一路与压缩机连通，第二路与第三压缩机连通；供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
5.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉连通，外部还有空气通道经热源回热器与加热炉连通，加热炉还有燃气通道经热源回热器与外部连通，压缩机有循环工质通道经供热器、第二压缩机、核反应堆和加热炉与膨胀机连通，膨胀机还有中压循环工质通道经第二回热器与自身连通，第三压缩机有低压循环工质通道经回热器之后通过低压端口与膨胀机连通，膨胀机还有出口循环工质通道与低温热交换器连通之后分成两路——第一路连通回热器和第二回热器之后与压缩机连通，第二路与第三压缩机连通；供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
6.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉连通，外部还有空气通道经热源回热器与加热炉连通，加热炉还有燃气通道经热源回热器与外部连通，压缩机有循环工质通道经第二回热器与自身连通，压缩机还有循环工质通道经供热器、第二压缩机、核反应堆和加热炉与膨胀机连通，膨胀机还有中压循环工质通道经第二回热器与自身连通，第三压缩机有低压循环工质通道经回热器之后通过低压端口与膨胀机连通，膨胀机还有出口循环工质通道与低温热交换器连通之后分成两路——第一路连通回热器之后与压缩机连通，第二路与第三压缩机连通；供热器还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机、第二压缩机和第三压缩机并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
7.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在第1-6项所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，将第二压缩机有循环工质通道经核反应堆与加热炉连通调整为第二压缩机有循环工质通道与加热炉连通，将外部有空气通道经热源回热器与加热炉连通调整为外部有空气通道经热源回热器和核反应堆与加热炉连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
8.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在第1、3、5、6项所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，取消低温热交换器及其与外部连通的低温热介质通道，将膨胀机有出口循环工质通道与低温热交换器连通调整为膨胀机有出口低温热介质通道与外部连通，将低温热交换器有循环工质通道与回热器连通调整为外部有低温热介质通道与回热器连通，将低温热交换器有循环工质通道与第三压缩机连通调整为外部有低温热介质通道与第三压缩机连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
9.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在第2或第4项所述的燃料携同核能压缩式热泵装置中，取消低温热交换器及其与外部连通的低温热介质通道，将膨胀机有出口循环工质通道与低温热交换器连通调整为膨胀机有出口低温热介质通道与外部连通，将低温热交换器有循环工质通道与压缩机连通调整为外部有低温热介质通道与压缩机连通，将低温热交换器有循环工质通道与第三压缩机连通调整为外部有低温热介质通道与第三压缩机连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
10.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在第1、3、5、6项所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，增加新增压缩机和新增回热器，将第三压缩机有低压循环工质通道与回热器连通之后通过低压端口与膨胀机连通调整为第三压缩机有低压循环工质通道连通回热器和新增回热器之后通过低压端口与膨胀机连通，将低温热交换器有循环工质通道分别与回热器和第三压缩机连通调整为低温热交换器有循环工质通道与新增回热器连通之后再分别与回热器和第三压缩机连通，低温热交换器还有循环工质通道与新增压缩机连通，新增压缩机还有循环工质通道与新增回热器连通之后再通过低压端口与膨胀机连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
11.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在第2或第4项所述的燃料携同核能压缩式热泵装置中，增加新增压缩机和新增回热器，将第三压缩机有低压循环工质通道与回热器连通之后通过低压端口与膨胀机连通调整为第三压缩机有低压循环工质通道连通回热器和新增回热器之后通过低压端口与膨胀机连通，将低温热交换器有循环工质通道分别与压缩机和第三压缩机连通调整为低温热交换器有循环工质通道与新增回热器连通之后再分别与压缩机和第三压缩机连通，低温热交换器还有循环工质通道与新增压缩机连通，新增压缩机还有循环工质通道与新增回热器连通之后再通过低压端口与膨胀机连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
12.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在第10-11项所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，取消低温热交换器及其与外部连通的低温热介质通道，将膨胀机有出口循环工质通道与低温热交换器连通调整为膨胀机有出口低温热介质通道与外部连通，将低温热交换器有循环工质通道与新增压缩机连通调整为外部有低温热介质通道与新增压缩机连通，将低温热交换器有循环工质通道与新增回热器连通调整为外部有低温热介质通道与新增回热器连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
13.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在第1-7项所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，增加双能压缩机并取代压缩机，增加第二双能压缩机并取代第二压缩机，增加第三双能压缩机并取代第三压缩机，增加膨胀增速机并取代膨胀机，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
14.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在第1-7项所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，增加双能压缩机并取代压缩机，增加第二双能压缩机并取代第二压缩机，增加扩压管并取代第三压缩机，增加膨胀增速机并取代膨胀机，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的燃料携同核能压缩式热泵装置第1种原则性热力系统图。
图2是依据本发明所提供的燃料携同核能压缩式热泵装置第2种原则性热力系统图。
图3是依据本发明所提供的燃料携同核能压缩式热泵装置第3种原则性热力系统图。
图4是依据本发明所提供的燃料携同核能压缩式热泵装置第4种原则性热力系统图。
图5是依据本发明所提供的燃料携同核能压缩式热泵装置第5种原则性热力系统图。
图6是依据本发明所提供的燃料携同核能压缩式热泵装置第6种原则性热力系统图。
图7是依据本发明所提供的燃料携同核能压缩式热泵装置第7种原则性热力系统图。
图8是依据本发明所提供的燃料携同核能压缩式热泵装置第8种原则性热力系统图。
图9是依据本发明所提供的燃料携同核能压缩式热泵装置第9种原则性热力系统图。
图10是依据本发明所提供的燃料携同核能压缩式热泵装置第10种原则性热力系统图。
图11是依据本发明所提供的燃料携同核能压缩式热泵装置第11种原则性热力系统图。
图中，1-压缩机，2-第二压缩机，3-第三压缩机，4-膨胀机，5-供热器，6-核反应堆，7-加热炉，8-热源回热器，9-回热器，10-低温热交换器，11-第二回热器，A-新增压缩机，B-新增回热器，C-双能压缩机，D-第二双能压缩机，E-第三双能压缩机，F-膨胀增速机，G-扩压管；其中，跨临界循环时低温热交换器为蒸发器。
关于高品位燃料和核反应堆的声明：
(1)高品位燃料：指的是燃烧产物形成的热源温度相对较高的燃料。
※相应地，有低品位燃料——指的是燃烧产物形成的热源温度相对较低的燃料。
(2)受限于现行技术条件或材料性能等原因，尤其对于需要通过间接手段向循环工质提供驱动热负荷的燃料来说，它们的品位高低以现行技术条件下能够使循环工质所能达到的温度高低来划分——使循环工质能够达到的温度更高者为高品位燃料，使循环工质能够达到的温度较低者为低品位燃料。
(3)本发明中，高温压缩机1排放的循环工质流经核反应堆6吸热之后能够达到的温度，低于循环工质流经加热炉7吸热升温之后所能达到的温度，核燃料属于低品位燃料(能源)。
(4)本发明申请中的核反应堆，是利用核能直接或间接向循环工质提供高温热负荷的供热装置，一般包含两种情况：①核燃料通过核反应释放的热能，直接提供给流经核反应堆的循环工质；②核燃料通过核反应释放的热能，首先提供给一回路冷却介质，然后由一回路冷却介质通过热交换器提供给流经核反应堆的循环工质——这意味着该热交换器被视为核反应堆6的组成部分。
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所示的燃料携同核能压缩式热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器和低温热交换器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉7连通，外部还有空气通道经热源回热器8与加热炉7连通，加热炉7还有燃气通道经热源回热器8与外部连通，压缩机1有循环工质通道经供热器5、第二压缩机2、核反应堆6和加热炉7与膨胀机4连通，第三压缩机3有低压循环工质通道与回热器9连通之后通过低压端口与膨胀机4连通，膨胀机4还有出口循环工质通道与低温热交换器10连通之后分成两路——第一路与回热器9连通之后与压缩机1连通，第二路与第三压缩机3连通；供热器5还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器10还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机4连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机3并传输动力。
(2)流程上，外部空气流经热源回热器8吸热升温之后进入加热炉7，外部高品位燃料进入加热炉7，燃料和空气在加热炉7内混合并燃烧生成高温燃气，燃气放热于流经加热炉7的循环工质，之后流经热源回热器8放热降温和对外排放；压缩机1排放的循环工质流经供热器5放热降温，流经第二压缩机2升压升温，流经核反应堆6和加热炉7逐步吸热升温，流经膨胀机4降压作功，之后提供给低温热交换器10；第三压缩机3排放的低压循环工质流经回热器9放热降温，通过低压端口进入膨胀机4降压作功，之后提供给低温热交换器10；循环工质流经低温热交换器10吸热升温，之后分成两路——第一路流经回热器9吸热升温之后进入压缩机1升压升温，第二路进入第三压缩机3升压升温；被加热介质通过供热器5获得中温热负荷，核燃料通过核反应堆6提供驱动热负荷，高品位燃料通过加热炉7提供驱动热负荷，低温热介质通过低温热交换器10提供低温热负荷，空气和燃气通过进出流程带走少许排放热负荷；膨胀机4向压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机3提供动力，或膨胀机4向压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机3和外部提供动力，或膨胀机4和外部共同向压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机3提供动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
图2所示的燃料携同核能压缩式热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器和低温热交换器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉7连通，外部还有空气通道经热源回热器8与加热炉7连通，加热炉7还有燃气通道经热源回热器8与外部连通，压缩机1有循环工质通道经回热器9与自身连通，压缩机1还有循环工质通道经供热器5、第二压缩机2、核反应堆6和加热炉7与膨胀机4连通，第三压缩机3有低压循环工质通道经回热器9之后通过低压端口与膨胀机4连通，膨胀机4还有出口循环工质通道与低温热交换器10连通之后分成两路——第一路与压缩机1连通，第二路与第三压缩机3连通；供热器5还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器10还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机4连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机3并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置相比较，不同之处在于：低温热交换器10排放的第一路循环工质进入压缩机1升压升温，至一定程度之后流经回热器9吸热升温，再之后进入压缩机1继续升压升温，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
图3所示的燃料携同核能压缩式热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉7连通，外部还有空气通道经热源回热器8与加热炉7连通，加热炉7还有燃气通道经热源回热器8与外部连通，压缩机1有循环工质通道经供热器5、第二回热器11、第二压缩机2、核反应堆6和加热炉7与膨胀机4连通，第三压缩机3有低压循环工质通道经回热器9之后通过低压端口与膨胀机4连通，膨胀机4还有出口循环工质通道与低温热交换器10连通之后分成两路——第一路连通回热器9和第二回热器11之后与压缩机1连通，第二路与第三压缩机3连通；供热器5还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器10还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机4连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机3并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置相比较，不同之处在于：压缩机1排放的循环工质流经供热器5和第二回热器11逐步放热降温，之后提供给第二压缩机2；低温热交换器10排放的第一路循环工质流经回热器9和第二回热器11逐步吸热升温，之后进入压缩机1升压升温，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
图4所示的燃料携同核能压缩式热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉7连通，外部还有空气通道经热源回热器8与加热炉7连通，加热炉7还有燃气通道经热源回热器8与外部连通，压缩机1有循环工质通道经回热器9和第二回热器11与自身连通，压缩机1还有循环工质通道经供热器5、第二回热器11、第二压缩机2、核反应堆6和加热炉7与膨胀机4连通，第三压缩机3有低压循环工质通道经回热器9之后通过低压端口与膨胀机4连通，膨胀机4还有出口循环工质通道与低温热交换器10连通之后分成两路——第一路与压缩机1连通，第二路与第三压缩机3连通；供热器5还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器10还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机4连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机3并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置相比较，不同之处在于：压缩机1排放的循环工质流经供热器5和第二回热器11逐步放热降温，之后提供给第二压缩机2；低温热交换器10排放的第一路循环工质进入压缩机1升压升温，至一定程度之后流经回热器9和第二回热器11逐步吸热升温，再之后进入压缩机1继续升压升温，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
图5所示的燃料携同核能压缩式热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉7连通，外部还有空气通道经热源回热器8与加热炉7连通，加热炉7还有燃气通道经热源回热器8与外部连通，压缩机1有循环工质通道经供热器5、第二压缩机2、核反应堆6和加热炉7与膨胀机4连通，膨胀机4还有中压循环工质通道经第二回热器11与自身连通，第三压缩机3有低压循环工质通道经回热器9之后通过低压端口与膨胀机4连通，膨胀机4还有出口循环工质通道与低温热交换器10连通之后分成两路——第一路连通回热器9和第二回热器11之后与压缩机1连通，第二路与第三压缩机3连通；供热器5还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器10还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机4连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机3并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置相比较，不同之处在于：第二压缩机2排放的循环工质流经核反应堆6和加热炉7逐步吸热升温，进入膨胀机4降压作功至一定程度之后流经第二回热器11放热降温和进入膨胀机4继续降压作功，之后提供给低温热交换器10；低温热交换器10排放的第一路循环工质流经回热器9和第二回热器11逐步吸热升温，之后进入压缩机1升压升温，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
图6所示的燃料携同核能压缩式热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉7连通，外部还有空气通道经热源回热器8与加热炉7连通，加热炉7还有燃气通道经热源回热器8与外部连通，压缩机1有循环工质通道经第二回热器11与自身连通，压缩机1还有循环工质通道经供热器5、第二压缩机2、核反应堆6和加热炉7与膨胀机4连通，膨胀机4还有中压循环工质通道经第二回热器11与自身连通，第三压缩机3有低压循环工质通道经回热器9之后通过低压端口与膨胀机4连通，膨胀机4还有出口循环工质通道与低温热交换器10连通之后分成两路——第一路连通回热器9之后与压缩机1连通，第二路与第三压缩机3连通；供热器5还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器10还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机4连接压缩机1、第二压缩机2和第三压缩机3并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置相比较，不同之处在于：第二压缩机2排放的循环工质流经核反应堆6和加热炉7逐步吸热升温，进入膨胀机4降压作功至一定程度之后流经第二回热器11放热降温和进入膨胀机4继续降压作功，之后提供给低温热交换器10；低温热交换器10排放的第一路循环工质流经回热器9吸热升温，进入压缩机1升压升温至一定程度之后流经第二回热器11吸热升温，再之后进入压缩机1继续升压升温，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
图7所示的燃料携同核能压缩式热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置中，将第二压缩机2有循环工质通道经核反应堆6与加热炉7连通调整为第二压缩机2有循环工质通道与加热炉7连通，将外部有空气通道经热源回热器8与加热炉7连通调整为外部有空气通道经热源回热器8和核反应堆6与加热炉7连通。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置相比较，不同之处在于：外部空气流经热源回热器8和核反应堆6逐步吸热升温，之后进入加热炉7参与燃烧；第二压缩机2排放的循环工质流经加热炉7吸热升温，之后提供给膨胀机4，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
图8所示的燃料携同核能压缩式热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置中，取消低温热交换器10及其与外部连通的低温热介质通道，将膨胀机4有出口循环工质通道与低温热交换器10连通调整为膨胀机4有出口低温热介质通道与外部连通，将低温热交换器10有循环工质通道与回热器9连通调整为外部有低温热介质通道与回热器9连通，将低温热交换器10有循环工质通道与第三压缩机3连通调整为外部有低温热介质通道与第三压缩机3连通。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置相比较，不同之处在于：低温热介质直接用作循环工质，外部第一路低温热介质流经回热器9吸热升温，流经压缩机1升压升温，流经供热器5放热降温，流经第二压缩机2升压升温，流经核反应堆6和加热炉7逐步吸热升温，进入膨胀机4降压作功和对外排放；外部第二路低温热介质流经第三压缩机3升压升温，流经回热器9放热降温，通过低压端口进入膨胀机4降压作功和对外排放；低温热介质通过进出流程提供低温热负荷，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
图9所示的燃料携同核能压缩式热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置中，增加新增压缩机和新增回热器，将第三压缩机3有低压循环工质通道与回热器9连通之后通过低压端口与膨胀机4连通调整为第三压缩机3有低压循环工质通道连通回热器9和新增回热器B之后通过低压端口与膨胀机4连通，将低温热交换器10有循环工质通道分别与回热器9和第三压缩机3连通调整为低温热交换器10有循环工质通道与新增回热器B连通之后再分别与回热器9和第三压缩机3连通，低温热交换器10还有循环工质通道与新增压缩机A连通，新增压缩机A还有循环工质通道与新增回热器B连通之后再通过低压端口与膨胀机4连通。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置相比较，不同之处在于：低温热交换器10排放的循环工质分成两路——第一路提供给新增回热器B，第二路提供给新增压缩机A；低温热交换器10排放的第一路循环工质流经新增回热器B吸热升温，之后分成两路——第一路流经回热器9吸热升温之后进入压缩机1升压升温，第二路进入第三压缩机3升压升温；低温热交换器10排放的第二路循环工质流经新增压缩机A升压升温，流经新增回热器B放热降温，之后通过低压端口进入膨胀机4降压作功；第三压缩机3排放的循环工质，流经回热器9和新增回热器B逐步放热降温，之后通过低压端口进入膨胀机4降压作功；膨胀机4向压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机3和新增压缩机A提供动力，或膨胀机4向压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机3、新增压缩机A和外部提供动力，或膨胀机4和外部共同向压缩机1、第二压缩机2、第三压缩机3和新增压缩机A提供动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
图10所示的燃料携同核能压缩式热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置中，增加双能压缩机C并取代压缩机1，增加第二双能压缩机D并取代第二压缩机2，增加第三双能压缩机E并取代第三压缩机3，增加膨胀增速机F并取代膨胀机4。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置相比较，不同之处在于：双能压缩机C排放的循环工质流经供热器5放热降温，流经第二双能压缩机D升压升温并降速，流经核反应堆6和加热炉7逐步吸热升温，流经膨胀增速机F降压作功并增速，之后提供给低温热交换器10；第三双能压缩机E排放的低压循环工质流经回热器9放热降温，通过低压端口进入膨胀增速机F降压作功并增速，之后提供给低温热交换器10；循环工质流经低温热交换器10吸热升温，之后分成两路——第一路流经回热器9吸热升温之后进入双能压缩机C升压升温并降速，第二路进入第三双能压缩机E升压升温并降速；膨胀增速机F向双能压缩机C、第二双能压缩机D和第三双能压缩机E提供动力，或膨胀增速机F向双能压缩机C、第二双能压缩机D、第三双能压缩机E和外部提供动力，或膨胀增速机F和外部共同向双能压缩机C、第二双能压缩机D和第三双能压缩机E提供动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
图11所示的燃料携同核能压缩式热泵装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置中，增加双能压缩机C并取代压缩机1，增加第二双能压缩机D并取代第二压缩机2，增加扩压管G并取代第三压缩机3，增加膨胀增速机F并取代膨胀机4。
(2)流程上，与图1所示的燃料携同核能压缩式热泵装置相比较，不同之处在于：双能压缩机C排放的循环工质流经供热器5放热降温，流经第二双能压缩机D升压升温并降速，流经核反应堆6和加热炉7逐步吸热升温，流经膨胀增速机F降压作功并增速，之后提供给低温热交换器10；扩压管G排放的低压循环工质流经回热器9放热降温，通过低压端口进入膨胀增速机F降压作功并增速，之后提供给低温热交换器10；循环工质流经低温热交换器10吸热升温，之后分成两路——第一路流经回热器9吸热升温之后进入双能压缩机C升压升温并降速，第二路进入扩压管G升压升温并降速；膨胀增速机F向双能压缩机C和第二双能压缩机D提供动力，或膨胀增速机F向双能压缩机C、第二双能压缩机D和外部提供动力，或膨胀增速机F和外部共同向双能压缩机C和第二双能压缩机D提供动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的燃料携同核能压缩式热泵装置，具有如下效果和优势：
(1)低温热负荷获取环节，流量大且温升小，有利于减少吸热过程温差不可逆损失。
(2)在保持装置性能指数合理化的前提下实现高温供热或深度制冷，性能指数高。
(3)能够提升环境热资源利用水平，以及实现低温热负荷的充分利用。
(4)燃气高温热负荷获取和中温热负荷释放两环节，温差损失小，有利于提高性能指数，有利于充分发挥燃气高温热能的高效制冷/制热利用水平。
(5)核能用于循环工质温度提升，显著降低高品位燃料燃烧过程中的温差不可逆损失。
(6)核能可用于或有助于降低循环系统升压比，提升气体循环工质流量，有利于构建大负荷燃料携同核能压缩式热泵装置。
(7)高品位燃料携同核能共同实现高效率制冷/制热，显著提升核能在制冷/制热中的经济价值，有效降低燃料综合成本。
(8)回热手段简单高效，流程合理，显著降低热泵循环装置制造成本，提高系统经济性。
(9)提供合理回热技术手段，有效提升热泵在负荷、性能指数、升压比等方面的协调性。
(10)结构简单，流程合理，方案丰富；有利于降低装置的制造成本和扩展技术应用范围，特别是显著降低核能装置的建设成本。
Claims (14)
1.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器和低温热交换器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉(7)连通，外部还有空气通道经热源回热器(8)与加热炉(7)连通，加热炉(7)还有燃气通道经热源回热器(8)与外部连通，压缩机(1)有循环工质通道经供热器(5)、第二压缩机(2)、核反应堆(6)和加热炉(7)与膨胀机(4)连通，第三压缩机(3)有低压循环工质通道与回热器(9)连通之后通过低压端口与膨胀机(4)连通，膨胀机(4)还有出口循环工质通道与低温热交换器(10)连通之后分成两路——第一路与回热器(9)连通之后与压缩机(1)连通，第二路与第三压缩机(3)连通；供热器(5)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(10)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(4)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(3)并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
2.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器和低温热交换器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉(7)连通，外部还有空气通道经热源回热器(8)与加热炉(7)连通，加热炉(7)还有燃气通道经热源回热器(8)与外部连通，压缩机(1)有循环工质通道经回热器(9)与自身连通，压缩机(1)还有循环工质通道经供热器(5)、第二压缩机(2)、核反应堆(6)和加热炉(7)与膨胀机(4)连通，第三压缩机(3)有低压循环工质通道经回热器(9)之后通过低压端口与膨胀机(4)连通，膨胀机(4)还有出口循环工质通道与低温热交换器(10)连通之后分成两路——第一路与压缩机(1)连通，第二路与第三压缩机(3)连通；供热器(5)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(10)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(4)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(3)并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
3.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉(7)连通，外部还有空气通道经热源回热器(8)与加热炉(7)连通，加热炉(7)还有燃气通道经热源回热器(8)与外部连通，压缩机(1)有循环工质通道经供热器(5)、第二回热器(11)、第二压缩机(2)、核反应堆(6)和加热炉(7)与膨胀机(4)连通，第三压缩机(3)有低压循环工质通道经回热器(9)之后通过低压端口与膨胀机(4)连通，膨胀机(4)还有出口循环工质通道与低温热交换器(10)连通之后分成两路——第一路连通回热器(9)和第二回热器(11)之后与压缩机(1)连通，第二路与第三压缩机(3)连通；供热器(5)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(10)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(4)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(3)并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
4.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉(7)连通，外部还有空气通道经热源回热器(8)与加热炉(7)连通，加热炉(7)还有燃气通道经热源回热器(8)与外部连通，压缩机(1)有循环工质通道经回热器(9)和第二回热器(11)与自身连通，压缩机(1)还有循环工质通道经供热器(5)、第二回热器(11)、第二压缩机(2)、核反应堆(6)和加热炉(7)与膨胀机(4)连通，第三压缩机(3)有低压循环工质通道经回热器(9)之后通过低压端口与膨胀机(4)连通，膨胀机(4)还有出口循环工质通道与低温热交换器(10)连通之后分成两路——第一路与压缩机(1)连通，第二路与第三压缩机(3)连通；供热器(5)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(10)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(4)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(3)并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
5.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉(7)连通，外部还有空气通道经热源回热器(8)与加热炉(7)连通，加热炉(7)还有燃气通道经热源回热器(8)与外部连通，压缩机(1)有循环工质通道经供热器(5)、第二压缩机(2)、核反应堆(6)和加热炉(7)与膨胀机(4)连通，膨胀机(4)还有中压循环工质通道经第二回热器(11)与自身连通，第三压缩机(3)有低压循环工质通道经回热器(9)之后通过低压端口与膨胀机(4)连通，膨胀机(4)还有出口循环工质通道与低温热交换器(10)连通之后分成两路——第一路连通回热器(9)和第二回热器(11)之后与压缩机(1)连通，第二路与第三压缩机(3)连通；供热器(5)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(10)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(4)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(3)并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
6.燃料携同核能压缩式热泵装置，主要由压缩机、第二压缩机、第三压缩机、膨胀机、供热器、核反应堆、加热炉、热源回热器、回热器、低温热交换器和第二回热器所组成；外部有高品位燃料通道与加热炉(7)连通，外部还有空气通道经热源回热器(8)与加热炉(7)连通，加热炉(7)还有燃气通道经热源回热器(8)与外部连通，压缩机(1)有循环工质通道经第二回热器(11)与自身连通，压缩机(1)还有循环工质通道经供热器(5)、第二压缩机(2)、核反应堆(6)和加热炉(7)与膨胀机(4)连通，膨胀机(4)还有中压循环工质通道经第二回热器(11)与自身连通，第三压缩机(3)有低压循环工质通道经回热器(9)之后通过低压端口与膨胀机(4)连通，膨胀机(4)还有出口循环工质通道与低温热交换器(10)连通之后分成两路——第一路连通回热器(9)之后与压缩机(1)连通，第二路与第三压缩机(3)连通；供热器(5)还有被加热介质通道与外部连通，低温热交换器(10)还有低温热介质通道与外部连通，膨胀机(4)连接压缩机(1)、第二压缩机(2)和第三压缩机(3)并传输动力，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
7.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在权利要求1-6所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，将第二压缩机(2)有循环工质通道经核反应堆(6)与加热炉(7)连通调整为第二压缩机(2)有循环工质通道与加热炉(7)连通，将外部有空气通道经热源回热器(8)与加热炉(7)连通调整为外部有空气通道经热源回热器(8)和核反应堆(6)与加热炉(7)连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
8.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在权利要求1、3、5、6所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，取消低温热交换器(10)及其与外部连通的低温热介质通道，将膨胀机(4)有出口循环工质通道与低温热交换器(10)连通调整为膨胀机(4)有出口低温热介质通道与外部连通，将低温热交换器(10)有循环工质通道与回热器(9)连通调整为外部有低温热介质通道与回热器(9)连通，将低温热交换器(10)有循环工质通道与第三压缩机(3)连通调整为外部有低温热介质通道与第三压缩机(3)连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
9.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在权利要求2或权利要求4所述的燃料携同核能压缩式热泵装置中，取消低温热交换器(10)及其与外部连通的低温热介质通道，将膨胀机(4)有出口循环工质通道与低温热交换器(10)连通调整为膨胀机(4)有出口低温热介质通道与外部连通，将低温热交换器(10)有循环工质通道与压缩机(1)连通调整为外部有低温热介质通道与压缩机(1)连通，将低温热交换器(10)有循环工质通道与第三压缩机(3)连通调整为外部有低温热介质通道与第三压缩机(3)连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
10.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在权利要求1、3、5、6所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，增加新增压缩机和新增回热器，将第三压缩机(3)有低压循环工质通道与回热器(9)连通之后通过低压端口与膨胀机(4)连通调整为第三压缩机(3)有低压循环工质通道连通回热器(9)和新增回热器(B)之后通过低压端口与膨胀机(4)连通，将低温热交换器(10)有循环工质通道分别与回热器(9)和第三压缩机(3)连通调整为低温热交换器(10)有循环工质通道与新增回热器(B)连通之后再分别与回热器(9)和第三压缩机(3)连通，低温热交换器(10)还有循环工质通道与新增压缩机(A)连通，新增压缩机(A)还有循环工质通道与新增回热器(B)连通之后再通过低压端口与膨胀机(4)连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
11.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在权利要求2或权利要求4所述的燃料携同核能压缩式热泵装置中，增加新增压缩机和新增回热器，将第三压缩机(3)有低压循环工质通道与回热器(9)连通之后通过低压端口与膨胀机(4)连通调整为第三压缩机(3)有低压循环工质通道连通回热器(9)和新增回热器(B)之后通过低压端口与膨胀机(4)连通，将低温热交换器(10)有循环工质通道分别与压缩机(1)和第三压缩机(3)连通调整为低温热交换器(10)有循环工质通道与新增回热器(B)连通之后再分别与压缩机(1)和第三压缩机(3)连通，低温热交换器(10)还有循环工质通道与新增压缩机(A)连通，新增压缩机(A)还有循环工质通道与新增回热器(B)连通之后再通过低压端口与膨胀机(4)连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
12.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在权利要求10-11所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，取消低温热交换器(10)及其与外部连通的低温热介质通道，将膨胀机(4)有出口循环工质通道与低温热交换器(10)连通调整为膨胀机(4)有出口低温热介质通道与外部连通，将低温热交换器(10)有循环工质通道与新增压缩机(A)连通调整为外部有低温热介质通道与新增压缩机(A)连通，将低温热交换器(10)有循环工质通道与新增回热器(B)连通调整为外部有低温热介质通道与新增回热器(B)连通，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
13.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在权利要求1-7所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，增加双能压缩机(C)并取代压缩机(1)，增加第二双能压缩机(D)并取代第二压缩机(2)，增加第三双能压缩机(E)并取代第三压缩机(3)，增加膨胀增速机(F)并取代膨胀机(4)，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
14.燃料携同核能压缩式热泵装置，是在权利要求1-7所述的任一一款燃料携同核能压缩式热泵装置中，增加双能压缩机(C)并取代压缩机(1)，增加第二双能压缩机(D)并取代第二压缩机(2)，增加扩压管(G)并取代第三压缩机(3)，增加膨胀增速机(F)并取代膨胀机(4)，形成燃料携同核能压缩式热泵装置。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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