CN117722780A - 回热式热泵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供回热式热泵装置,属于热力学与热泵技术领域。压缩机有循环工质通道经供热器和回热器与膨胀机连通,第二压缩机有循环工质通道经回热器与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道与低温热交换器连通之后分成两路——第一路经回热器与压缩机连通,第二路直接与第二压缩机连通;供热器还有被加热介质通道与外部连通,回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,膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力,形成回热式热泵装置。
Description
技术领域:
本发明属于热力学与热泵技术领域。
背景技术:
冷/热需求为人类生活与生产当中所常见,需要依靠不同的技术手段来实现;其中,利用机械能转换为热能实现制冷/制热,既是人类获取低温的必要手段,又是实现高效供热的节能技术。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;一些情况下,被加热介质同时具有变温、高温和温度变化范围宽等多重特点和要求。面对不同的条件和需求,需要有先进的热泵技术。
以逆向布雷顿循环为工作原理的气体压缩式热泵技术,其优势在于能够满足变温供热和高温供热需求;不过,当被加热介质温度变化范围宽,加热终了温度高,而低温热资源温度较低(比如以环境空气为低温热资源)时,该技术将显得无能为力或难以在保证性能指数合理化和技术简单化的前提下满足供热需求。
本着简单、主动、安全、高效地利用机械能实现制冷/制热的基本原则,本发明给出了流程合理,结构简单,性能指数合理化,满足宽范围温度提升,能够实现低温热资源深度利用和满足高温供热需求的回热式热泵装置。
发明内容:
本发明主要目的是要提供回热式热泵装置,具体发明内容分项阐述如下:
1.回热式热泵装置,主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机有循环工质通道经供热器和回热器与膨胀机连通,第二压缩机有循环工质通道经回热器与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道与低温热交换器连通之后分成两路——第一路经回热器与压缩机连通,第二路直接与第二压缩机连通;供热器还有被加热介质通道与外部连通,回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,膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力,形成回热式热泵装置。
2.回热式热泵装置,主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机有循环工质通道经供热器和回热器与膨胀机连通,第二压缩机有循环工质通道经回热器与膨胀机连通,膨胀机还有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之后压缩机再有循环工质通道经回热器与自身连通,第二路与第二压缩机连通;供热器还有被加热介质通道与外部连通,回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,膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力,形成回热式热泵装置。
3.回热式热泵装置,主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机有循环工质通道经供热器与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道经回热器与自身连通之后膨胀机再有循环工质通道与低温热交换器连通,第二压缩机有循环工质通道经回热器与膨胀机连通之后膨胀机再有循环工质通道与低温热交换器连通,低温热交换器还有循环工质通道分成两路——第一路经回热器与压缩机连通,第二路直接与第二压缩机连通;供热器还有被加热介质通道与外部连通,回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,膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力,形成回热式热泵装置。
4.回热式热泵装置,主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机有循环工质通道经供热器与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道经回热器与自身连通之后膨胀机再有循环工质通道与低温热交换器连通,第二压缩机有循环工质通道经回热器与膨胀机连通之后膨胀机再有循环工质通道与低温热交换器连通,低温热交换器还有循环工质通道分成两路——第一路与压缩机连通之后压缩机再有循环工质通道经回热器与自身连通,第二路与第二压缩机连通;供热器还有被加热介质通道与外部连通,回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,膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力,形成回热式热泵装置。
5.回热式热泵装置,是在第1-4项所述的任一一款回热式热泵装置中,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,增加膨胀增速机并取代膨胀机,形成回热式热泵装置。
6.回热式热泵装置,是在第1-4项所述的任一一款回热式热泵装置中,增加双能压缩机并取代压缩机,增加扩压管并取代第二压缩机,增加膨胀增速机并取代膨胀机,形成回热式热泵装置。
7.回热式热泵装置,是在第1或第3项所述的回热式热泵装置中,取消低温热交换器及其与外部连通的低温热介质通道,将膨胀机有循环工质通道与低温热交换器连通调整为膨胀机有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经回热器与压缩机连通调整为外部有低温热介质通道经回热器与压缩机连通,将低温热交换器有循环工质通道与第二压缩机连通调整为外部有低温热介质通道与第二压缩机连通,形成回热式热泵装置。
8.回热式热泵装置,是在第2或第4项所述的回热式热泵装置中,取消低温热交换器及其与外部连通的低温热介质通道,将膨胀机有循环工质通道与低温热交换器连通调整为膨胀机有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二压缩机连通调整为外部有低温热介质通道与第二压缩机连通,形成回热式热泵装置。
附图说明:
图1是依据本发明所提供的回热式热泵装置第1种原则性热力系统图。
图2是依据本发明所提供的回热式热泵装置第2种原则性热力系统图。
图3是依据本发明所提供的回热式热泵装置第3种原则性热力系统图。
图4是依据本发明所提供的回热式热泵装置第4种原则性热力系统图。
图5是依据本发明所提供的回热式热泵装置第5种原则性热力系统图。
图6是依据本发明所提供的回热式热泵装置第6种原则性热力系统图。
图7是依据本发明所提供的回热式热泵装置第7种原则性热力系统图。
图8是依据本发明所提供的回热式热泵装置第8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-回热器(第二供热器),6-低温热交换器,A-双能膨胀机,B-第二双能压缩机,C-膨胀增速机,D-扩压管;其中,当跨临界循环时,低温热交换器为蒸发器。
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所示的回热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、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机1有循环工质通道经供热器4和回热器5与膨胀机3连通,第二压缩机2有循环工质通道经回热器5与膨胀机3连通,膨胀机3还有循环工质通道与低温热交换器6连通之后分成两路——第一路经回热器5与压缩机1连通,第二路直接与第二压缩机2连通;供热器4还有被加热介质通道与外部连通,回热器5还有被加热介质通道与外部连通,低温热交换器6还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机3连接压缩机1和第二压缩机2并传输动力。
(2)流程上,低温热交换器6排放的循环工质分成两路——第一路流经回热器5吸热升温之后提供给压缩机1,第二路提供给第二压缩机2;第一路循环工质流经压缩机1升压升温,流经供热器4和回热器5逐步放热降温,之后提供给膨胀机3;第二路循环工质流经第二压缩机2升压升温,流经回热器5放热降温,之后提供给膨胀机3;循环工质流经膨胀机3降压作功,之后流经低温热交换器6吸热升温;被加热介质通过供热器4和回热器5获得热负荷,低温热介质通过低温热交换器6提供低温热负荷,外部和膨胀机3向压缩机1和第二压缩机2提供动力,形成回热式热泵装置。
图2所示的回热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、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机1有循环工质通道经供热器4和回热器5与膨胀机3连通,第二压缩机2有循环工质通道经回热器5与膨胀机3连通,膨胀机3还有循环工质通道与低温热交换器6连通之后分成两路——第一路与压缩机1连通之后压缩机1再有循环工质通道经回热器5与自身连通,第二路与第二压缩机2连通;供热器4还有被加热介质通道与外部连通,回热器5还有被加热介质通道与外部连通,低温热交换器6还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机3连接压缩机1和第二压缩机2并传输动力。
(2)流程上,与图1所示的回热式热泵装置相比较,不同之处在于:低温热交换器6排放的循环工质分成两路——第一路提供给压缩机1和第二路提供给第二压缩机2;第一路循环工质流经压缩机1升压升温,流经回热器5吸热升温,进入压缩机1继续升压升温,流经供热器4和回热器5逐步放热降温,之后提供给膨胀机3;第二路循环工质流经第二压缩机2升压升温,流经回热器5放热降温,之后提供给膨胀机3,形成回热式热泵装置。
图3所示的回热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、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机1有循环工质通道经供热器4与膨胀机3连通,膨胀机3还有循环工质通道经回热器5与自身连通之后膨胀机3再有循环工质通道与低温热交换器6连通,第二压缩机2有循环工质通道经回热器5与膨胀机3连通之后膨胀机3再有循环工质通道与低温热交换器6连通,低温热交换器6还有循环工质通道分成两路——第一路经回热器5与压缩机1连通,第二路直接与第二压缩机2连通;供热器4还有被加热介质通道与外部连通,回热器5还有被加热介质通道与外部连通,低温热交换器6还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机3连接压缩机1和第二压缩机2并传输动力。
(2)流程上,与图1所示的回热式热泵装置相比较,不同之处在于:第一路循环工质流经压缩机1升压升温,流经供热器4放热降温,进入膨胀机3降压作功至一定程度之后提供给回热器5;第二路循环工质流经第二压缩机2升压升温,之后提供给回热器5;两路循环工质流经回热器5放热降温,自中间端口进入膨胀机3降压作功,之后提供给低温热交换器6,形成回热式热泵装置。
图4所示的回热式热泵装置是这样实现的:
(1)结构上,它主主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机1有循环工质通道经供热器4与膨胀机3连通,膨胀机3还有循环工质通道经回热器5与自身连通之后膨胀机3再有循环工质通道与低温热交换器6连通,第二压缩机2有循环工质通道经回热器5与膨胀机3连通之后膨胀机3再有循环工质通道与低温热交换器6连通,低温热交换器6还有循环工质通道分成两路——第一路与压缩机1连通之后压缩机1再有循环工质通道经回热器5与自身连通,第二路与第二压缩机2连通;供热器4还有被加热介质通道与外部连通,回热器5还有被加热介质通道与外部连通,低温热交换器6还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机3连接压缩机1和第二压缩机2并传输动力。
(2)流程上,与图1所示的回热式热泵装置相比较,不同之处在于:低温热交换器6排放的循环工质分成两路分别提供给压缩机1和第二压缩机2;第一路循环工质进入压缩机1升压升温,流经回热器5吸热升温,进入压缩机1继续升压升温,流经供热器4放热降温,进入膨胀机3降压作功至一定程度之后提供给回热器5;第二路循环工质流经第二压缩机2升压升温,之后提供给回热器5;两路循环工质流经回热器5放热降温,自中间端口进入膨胀机3降压作功,之后提供给低温热交换器6,形成回热式热泵装置。
图5所示的回热式热泵装置是这样实现的:
(1)结构上,在图1所示的回热式热泵装置中,增加双能压缩机A并取代压缩机1,增加第二双能压缩机B并取代第二压缩机2,增加膨胀增速机C并取代膨胀机3。
(2)流程上,低温热交换器6排放的循环工质分成两路——第一路流经回热器5吸热升温之后提供给双能压缩机A,第二路提供给第二双能压缩机B;第一路循环工质流经双能压缩机A升压升温并降速,流经供热器4和回热器5逐步放热降温,之后提供给膨胀增速机C;第二路循环工质流经第二双能压缩机B升压升温并降速,流经回热器5放热降温,之后提供给膨胀增速机C;循环工质流经膨胀增速机C降压作功并增速,之后流经低温热交换器6吸热升温;被加热介质通过供热器4和回热器5获得热负荷,低温热介质通过低温热交换器6提供低温热负荷,外部和膨胀增速机C向双能压缩机A和第二双能压缩机B提供动力,形成回热式热泵装置。
图6所示的回热式热泵装置是这样实现的:
(1)结构上,在图1所示的回热式热泵装置中,增加双能压缩机A并取代压缩机1,增加扩压管D并取代第二压缩机2,增加膨胀增速机C并取代膨胀机3。
(2)流程上,低温热交换器6排放的循环工质分成两路——第一路流经回热器5吸热升温之后提供给双能压缩机A,第二路提供给扩压管D;第一路循环工质流经双能压缩机A升压升温并降速,流经供热器4和回热器5逐步放热降温,之后提供给膨胀增速机C;第二路循环工质流经扩压管D升压升温并降速,流经回热器5放热降温,之后提供给膨胀增速机C;循环工质流经膨胀增速机C降压作功并增速,之后流经低温热交换器6吸热升温;被加热介质通过供热器4和回热器5获得热负荷,低温热介质通过低温热交换器6提供低温热负荷,外部和膨胀增速机C向双能压缩机A提供动力,形成回热式热泵装置。
图7所示的回热式热泵装置是这样实现的:
(1)结构上,在图1所示的回热式热泵装置中,取消低温热交换器6及其与外部连通的低温热介质通道,将膨胀机3有循环工质通道与低温热交换器6连通调整为膨胀机3有低温热介质通道与外部连通,将低温热交换器6有循环工质通道经回热器5与压缩机1连通调整为外部有低温热介质通道经回热器5与压缩机1连通,将低温热交换器6有循环工质通道与第二压缩机2连通调整为外部有低温热介质通道与第二压缩机2连通。
(2)流程上,与图1所示的回热式热泵装置相比较,不同之处在于:低温热介质(循环工质)流经膨胀机3降压作功之后对外排放,外部第一路低温热介质(循环工质)流经回热器5吸热升温之后进入压缩机1升压升温,外部第二路低温热介质(循环工质)进入第二压缩机2升压升温;低温热介质通过进出流程提供低温热负荷,形成回热式热泵装置。
图8所示的回热式热泵装置是这样实现的:
(1)结构上,在图2所示的回热式热泵装置中,取消低温热交换器6及其与外部连通的低温热介质通道,将膨胀机3有循环工质通道与低温热交换器6连通调整为膨胀机3有低温热介质通道与外部连通,将低温热交换器6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6有循环工质通道与第二压缩机2连通调整为外部有低温热介质通道与第二压缩机2连通。
(2)流程上,与图2所示的回热式热泵装置相比较,不同之处在于:低温热介质(循环工质)流经膨胀机3降压作功之后对外排放,外部第一路低温热介质(循环工质)进入压缩机1升压升温,外部第二路低温热介质(循环工质)进入第二压缩机2升压升温;低温热介质通过进出流程提供低温热负荷,形成回热式热泵装置。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的回热式热泵装置,具有如下效果和优势:
(1)对于变温供热,特别是供热温度范围宽且终温高的情况,能够实现性能指数合理化。
(2)能够实现低温热资源的深度利用,特别是对于环境热资源,能够充分发挥机械能的高效热利用水平。
(3)低温热资源获取环节和高温热负荷的释放环节,温差损失小,有利于提升装置性能指数。
(4)流程合理,结构简单,降低制造成本,提高系统经济性。
(5)提供多种具体技术方案,有利于进一步提升能源合理利用水平,有利于扩展回热式热泵装置的应用范围和价值。
Claims (8)
1.回热式热泵装置,主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机(1)有循环工质通道经供热器(4)和回热器(5)与膨胀机(3)连通,第二压缩机(2)有循环工质通道经回热器(5)与膨胀机(3)连通,膨胀机(3)还有循环工质通道与低温热交换器(6)连通之后分成两路——第一路经回热器(5)与压缩机(1)连通,第二路直接与第二压缩机(2)连通;供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通,回热器(5)还有被加热介质通道与外部连通,低温热交换器(6)还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机(3)连接压缩机(1)和第二压缩机(2)并传输动力,形成回热式热泵装置。
2.回热式热泵装置,主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机(1)有循环工质通道经供热器(4)和回热器(5)与膨胀机(3)连通,第二压缩机(2)有循环工质通道经回热器(5)与膨胀机(3)连通,膨胀机(3)还有循环工质通道与低温热交换器(6)连通之后分成两路——第一路与压缩机(1)连通之后压缩机(1)再有循环工质通道经回热器(5)与自身连通,第二路与第二压缩机(2)连通;供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通,回热器(5)还有被加热介质通道与外部连通,低温热交换器(6)还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机(3)连接压缩机(1)和第二压缩机(2)并传输动力,形成回热式热泵装置。
3.回热式热泵装置,主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机(1)有循环工质通道经供热器(4)与膨胀机(3)连通,膨胀机(3)还有循环工质通道经回热器(5)与自身连通之后膨胀机(3)再有循环工质通道与低温热交换器(6)连通,第二压缩机(2)有循环工质通道经回热器(5)与膨胀机(3)连通之后膨胀机(3)再有循环工质通道与低温热交换器(6)连通,低温热交换器(6)还有循环工质通道分成两路——第一路经回热器(5)与压缩机(1)连通,第二路直接与第二压缩机(2)连通;供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通,回热器(5)还有被加热介质通道与外部连通,低温热交换器(6)还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机(3)连接压缩机(1)和第二压缩机(2)并传输动力,形成回热式热泵装置。
4.回热式热泵装置,主要由压缩机、第二压缩机、膨胀机、供热器、回热器和低温热交换器所组成;压缩机(1)有循环工质通道经供热器(4)与膨胀机(3)连通,膨胀机(3)还有循环工质通道经回热器(5)与自身连通之后膨胀机(3)再有循环工质通道与低温热交换器(6)连通,第二压缩机(2)有循环工质通道经回热器(5)与膨胀机(3)连通之后膨胀机(3)再有循环工质通道与低温热交换器(6)连通,低温热交换器(6)还有循环工质通道分成两路——第一路与压缩机(1)连通之后压缩机(1)再有循环工质通道经回热器(5)与自身连通,第二路与第二压缩机(2)连通;供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通,回热器(5)还有被加热介质通道与外部连通,低温热交换器(6)还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机(3)连接压缩机(1)和第二压缩机(2)并传输动力,形成回热式热泵装置。
5.回热式热泵装置,是在权利要求1-4所述的任一一款回热式热泵装置中,增加双能压缩机(A)并取代压缩机(1),增加第二双能压缩机(B)并取代第二压缩机(2),增加膨胀增速机(C)并取代膨胀机(3),形成回热式热泵装置。
6.回热式热泵装置,是在权利要求1-4所述的任一一款回热式热泵装置中,增加双能压缩机(A)并取代压缩机(1),增加扩压管(D)并取代第二压缩机(2),增加膨胀增速机(C)并取代膨胀机(3),形成回热式热泵装置。
7.回热式热泵装置,是在权利要求1或权利要求3所述的回热式热泵装置中,取消低温热交换器(6)及其与外部连通的低温热介质通道,将膨胀机(3)有循环工质通道与低温热交换器(6)连通调整为膨胀机(3)有低温热介质通道与外部连通,将低温热交换器(6)有循环工质通道经回热器(5)与压缩机(1)连通调整为外部有低温热介质通道经回热器(5)与压缩机(1)连通,将低温热交换器(6)有循环工质通道与第二压缩机(2)连通调整为外部有低温热介质通道与第二压缩机(2)连通,形成回热式热泵装置。
8.回热式热泵装置,是在权利要求2或权利要求4所述的回热式热泵装置中,取消低温热交换器(6)及其与外部连通的低温热介质通道,将膨胀机(3)有循环工质通道与低温热交换器(6)连通调整为膨胀机(3)有低温热介质通道与外部连通,将低温热交换器(6)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(6)有循环工质通道与第二压缩机(2)连通调整为外部有低温热介质通道与第二压缩机(2)连通,形成回热式热泵装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication |