CN203203295U - 用热管技术限制泵体温升的热泵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用热管技术限制泵体温升的热泵装置，利用超导热管技术限制过高温升的压缩机泵体结构设计和构成，本实用新型提供的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，内设置有超导热管传热系统，包括压缩机泵体、热管散热器、泵体外壳和传热介质；热管散热器通过泵体外壳内环绕在压缩机泵体周围的传热介质将压缩机泵体中过高的热量及时传递到用热管技术限制泵体温升的热泵装置外部。本实用新型提供的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，运行过程中热管散热器处于一个特定的温度状态,超导热管传热系统具有极高的导热性和优良的等温性，其下部和上部的温差很小，压缩机泵体的温度就被限制在与热管散热器的温度相当的水平上，进而实现了有效防止压缩机泵体过高温升的目的。

Description

用热管技术限制泵体温升的热泵装置

技术领域

本实用新型涉及一种用热管技术限制泵体温升的热泵装置，属于压缩机技术领域。

背景技术

在热泵系统中，由于吸汽过热度的存在，压缩机的排汽温度总是要高出冷凝温度一大截。过高的排汽温度会引起压缩机过热,对压缩机的寿命有严重影响；压缩机过热会降低其输汽系数、降低其工作效率，压缩机过热会降低润滑油粘度，会使润滑油焦化,使压缩机的运动部件和轴承产生异常的磨损和产生摩擦损耗,甚至引起机械事故。为保证系统安全运行，压缩机的排汽温度必须严格控制。由于排汽温度的限制，热泵系统的冷凝温度也就是输出温度难以提高，阻止了热泵技术向高温领域发展，这就是高温热泵系统难以推广应用的难点所在。

实用新型内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，针对当前热泵装置普遍存在的排汽温度过高，使用寿命短；热泵热缩机受过高的排汽温度的限制，输出温度难以提高的普遍问题，本实用新型提供一种用热管技术限制泵体温升的热泵装置，能将热泵系统的排汽温度控制在合适的范围内，能够大幅度提高热泵系统的输出温度，并能保证长期安全运行。 

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述用热管技术限制泵体温升的热泵装置内设置有超导热管传热系统，所述超导热管传热系统包括压缩机泵体、热管散热器、泵体外壳和传热介质；所述热管散热器通过泵体外壳内环绕在压缩机泵体周围的传热介质将压缩机泵体中过高的热量及时传递到用热管技术限制泵体温升的热泵装置外部。

所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述用热管技术限制泵体温升的热泵装置还包括蒸发器、冷凝器、节流装置；所述压缩机泵体包括排汽口和吸汽口；所述蒸发器的出口与吸汽口相连，所述压缩机泵体的排汽口依次经过冷凝器、节流装置与蒸发器的入口相连，形成蒸发-压缩-冷凝-节流-蒸发的循环连接。

所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：还包括用于吸收热管散热器排出的热量和为冷凝器提供循环水的储热水箱。

所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述冷凝器为外置式冷凝器，所述储热水箱包括设置在底部的出水口和设置在顶部的入水口，其中出水口与外置式冷凝器的循环水入口相连，外置式冷凝器的循环水出口与储热水箱的入水口相连。

所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述储热水箱的出水口与外置式冷凝器之间设置有循环泵。

所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述冷凝器为内置式冷凝器，所述内置式冷凝器设置在储热水箱的底部。

所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述热管散热器为一体化热管散热器，所述一体化热管散热器设置在泵体外壳内部。

所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述热管散热器为分体式热管散热器，所述分体式热管散热器设置在泵体外壳外部，通过热管传热管和传热介质与压缩机泵体相连通进行热传递。

作为优选方案，所述传热介质为二次蒸馏水。

所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述压缩机泵体为涡旋式压缩机、活塞式压缩机、转子式压缩机、蜗杆式压缩机、离心式压缩机中的一种。

有益效果：本实用新型提供的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，结构设计和构成方法结构简单，运行可靠，实施容易，效果良好；适用于涡旋式、活塞式、转子式、蜗杆式、离心式等各种类型的热泵装置，能够大幅度提高热泵系统的输出温度，并能保证长期安全运行。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中的实施例一的结构示意图；

图3是本实用新型中的实施例二的结构示意图；

图4是本实用新型中的实施例三的结构示意图。

图中：1压缩机泵体；2一体化热管散热器；3泵体外壳；4传热介质； 6排汽口；7吸汽口；8电机；9电机外壳；11储热水箱；12循环泵； 14外置式冷凝器；15节流装置；16蒸发器；17热管传热管；18分体式热管散热器；19内置式冷凝器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1至图4所示，一种用热管技术限制泵体温升的热泵装置，用热管技术限制泵体温升的热泵装置内设置有超导热管传热系统，所述超导热管传热系统包括压缩机泵体1、热管散热器、泵体外壳3和传热介质4；此处，作为优选方案，热管散热器可以为一体化热管散热器2或分体式热管散热器18；当为一体化热管散热器2时，一体化热管散热器2设置在泵体外壳3内部；当为分体式热管散热器18时，分体式热管散热器18设置在泵体外壳3外部，通过热管传热管17和传热介质4与压缩机泵体1相连通进行热传递；通过泵体外壳3内环绕在压缩机泵体1周围的传热介质4将压缩机泵体1中过高的热量及时传递到用热管技术限制泵体温升的热泵装置1外部。其中压缩机泵体1是超导热管传热系统的吸热端，热管散热器是超导热管传热系统的散热端，是超导热管传热系统中收集经传热介质4传递、来自于压缩机泵体1的热量、并将热量转运到用热管技术限制泵体温升的热泵装置1外部的装置。压缩机泵体1，是用热管技术限制泵体温升的热泵装置的核心部分，它是压缩热泵系统中运行的汽态工质的机械装置。用热管技术限制泵体温升的热泵装置中还包括蒸发器16、冷凝器、节流装置15；冷凝器可以为外置式冷凝器14或者内置式冷凝器19，压缩机泵体1包括排汽口6和吸汽口7；蒸发器16的出口与吸汽口7相连，压缩机泵体1的排汽口6依次经过冷凝器、节流装置15与蒸发器16的入口相连，形成蒸发-压缩-冷凝-节流-蒸发的循环连接。这种用热管技术限制泵体温升的热泵装置结构设计还包括电机8、电机外壳9。压缩机泵体1可以采用涡旋式压缩机、活塞式压缩机、转子式压缩机、蜗杆式压缩机、离心式压缩机中的一种。这些所有类型的压缩机泵体，都可采用本实用新型的限制热泵压缩机过高温升的结构和装置。

为了保证热管散热器2具有足够的吸热能力，将热管散热器2设计为水冷方式。因此还包括用于吸收热管散热器2排出的热量和为冷凝器提供循环水的储热水箱11。

具体通过以下几个实施例来阐述：

实施例一：如图2所示，为本实用新型中一体化热管散热器的应用实施例，蒸发器16的出汽口与压缩机泵体1的吸汽口7相连，压缩机泵体1的排汽口6与外置式冷凝器冷凝14的进汽口相连，外置式冷凝器冷凝14的出液口与节流装置15相连，节流装置15与蒸发器16的进液口相连。

储热水箱11 的出水口与循环泵12的进水口相连，循环泵12的出水口与外置式冷凝器冷凝14的循环水入口相连，外置式冷凝器冷凝14的循环水出口与一体化热管散热器2的进水口相连，一体化热管散热器2的出水口与储热水箱11 的进水口相连。

蒸发器16产生的蒸汽经过压缩机压缩后，进入外置式冷凝器14冷凝后到达节流装置15，经节流装置15节流后，又回到蒸发器16，完成蒸发-压缩-冷凝-节流-蒸发的循环。

储热水箱11底部的水的温度较低，它经由循环泵12进入流经外置式冷凝器14中。流经外置式冷凝器中的循环水，在外置式冷凝器14中获得了冷凝热量后，进入一体化热管散热器2，在一体化热管散热器2中又获得了来自压缩机泵体1经所述超导热管传热系统传递来的热量，然后又流入储热水箱11。如此循环，储热水箱中的水的温度不断升高，直到设定的温度为止。

压缩机泵体1的过高的热量，经传热介质4传递到一体化热管散热器2中，然后随循环水进入储热水箱11。

实施例二：如图3所示，蒸发器16的出汽口与压缩机泵体1的吸汽口7相连，压缩机泵体1的排汽口6与外置式冷凝器14的进汽口相连，外置式冷凝器14的出液口与节流装置15相连，节流装置15与蒸发器16的进液口相连。

储热水箱11 的出水口与循环泵12的进水口相连，循环泵12的出水口与外置式冷凝器14的循环水入口相连，外置式冷凝器14的循环水出口与储热水箱11 的进水口相连。

蒸发器16产生的蒸汽经过压缩机压缩后，进入外置式冷凝器14冷凝后到达节流装置15，经节流装置15节流后，又回到蒸发器16，完成蒸发-压缩-冷凝-节流-蒸发的循环。

储热水箱11底部的水的温度较低，它经由循环泵12进入流经外置式冷凝器14中。流经外置式冷凝器中的循环水，在外置式冷凝器中获得了冷凝热量后，又流入储热水箱11。如此循环，储热水箱11中的水的温度不断升高，直到设定的温度为止。

压缩机泵体1的过高的热量，被传热介质4吸收后，经由热管传热管17传递到分体式热管散热器18中，最后被储热水箱11中的水吸收。

实施例三：如图4所示，冷凝器采用内置式冷凝器，设置在储热水箱11底部。

蒸发器16的出汽口与压缩机泵体1的吸汽口7相连，压缩机泵体1的排汽口6与内置式冷凝器冷凝19的进汽口相连，内置式冷凝器冷凝19的出液口与节流装置15相连，节流装置15与蒸发器16的进液口相连。

蒸发器16产生的蒸汽经过压缩机压缩后，进入内置式冷凝器19冷凝后到达节流装置15，经节流装置15节流后，又回到蒸发器，完成蒸发-压缩-冷凝-节流-蒸发的循环。

储热水箱11中的水不断吸收内置式冷凝器19的冷凝热，温度不断升高，直到设定的温度为止。

压缩机泵体1的过高的热量，被传热介质4吸收后，经由热管传热管17传递到分体式热管散热器18中，最后被储热水箱11中的水吸收。

本实用新型的设计原理如下：

1）、热管传热系统在结构上与压缩机泵体紧密耦合，或直接将压缩机泵体作为热管传热系统的组成部分，热管传热系统能将所述压缩机泵体的过高的热量迅速传递出去。

2）、所述一体化热管散热器或分体式热管散热器具有足够的吸热能力，能有效吸收所述压缩机泵体的过热能量。

3）、所述一体化热管散热器或分体式热管散热器自身能保持在一个适当的温度级别，它能对压缩机泵体的热量进行有效吸收，进而将所述压缩机泵体的温度控制在适当的范围内。为此，在设计上，所述一体化热管散热器或分体式热管散热器的温度，与热泵系统的冷凝温度保持正向的对应跟踪关系，这样能够将所述压缩机泵体的温度动态地控制在理想的范围内，不仅能始终保证压缩机在安全状态下运行，而且能使压缩机的输汽效率始终处于最佳效果状态，降低能耗。

4）、所述一体化热管散热器或分体式热管散热器所吸收的热量融入热泵的输出负载中，热量能得到有效利用。

本实用新型的设计方法是：

步骤a） 以压缩机泵体为核心，设计热管传热系统。对于不同类型的泵体，所述热管传热系统的构成存在一定差别。其设计原则是，所述热管传热系统与所述压缩机泵体之间传热面积要尽可能大，传热距离要尽可能短，泵体材料导热系数要高，泵体结构形状要有利于将内部的热量向外部传递。在压缩机泵体方面， 还可采取一些特别措施，比如开槽、打孔，一方面可以增大传热面积，一方面使所述热管传热系统的传热介质更进一步接近所述压缩机泵体的发热部位。

步骤b）确定一体化热管散热器或分体式热管散热器的构成形式。为了保证所述热一体化热管散热器或分体式热管散热器具有足够的吸热能力，将一体化热管散热器或分体式热管散热器设计为水冷方式。所述一体化热管散热器或分体式热管散热器在附图2中为一体化热管散热器2，在图3、图4中为分体式热管散热器18。为了保证所述一体化热管散热器或分体式热管散热器的温度，与热泵系统的冷凝温度保持正向的对应跟踪关系，在图2中采用的方法是：所述一体化热管散热器2的冷却水直接使用流经外置式冷凝器14的循环水，这个循环水是外置式冷凝器14的冷却水，也是热泵系统的直接热负载，它与热泵系统的冷凝温度具有正向的对应跟踪关系。在图3、图4中采用的方法是：所述分体式热管散热器18设置于储热水箱11中，所述储热水箱11是热泵系统的最终热负载，它与热泵系统的冷凝温度也具有正向的对应跟踪关系。另外，如图2、图3、图4所示，所述一体化热管散热器或分体式热管散热器所吸收的热量都融入到了热泵的输出负载中，热量得到了有效利用。

步骤c）确定热管传热系统总体结构。一个热管传热系统，应包括吸热端、散热端。所述压缩机泵体是所述热管传热系统的吸热端，所述一体化热管散热器或分体式热管散热器是所述热管传热系统的散热端。吸热端和散热段之间的空间结构设计可以是图2的一体化结构，也可以是附图3、图4的分体式结构。在图2中，所述压缩机泵体的热量经传热介质的上下高速循环直接传导给所述一体化热管散热器2；在图3、图4中，所述压缩机泵体1的热量经传热介质的上下高速循环传导给分体式热管散热器18，只不过，传热介质4上下高速循环要通过热管传热管17。

步骤d）确定热管传热系统的传热介4。传热介质是一种运行过程中通过汽液两相反复转换的形式来实现高速传递热量的。传热介质4可选择二次蒸馏水，也可选择其他工作流体。所述传热介质在工作温度下以一定的压强进行相变传热。具体过程是在吸热端沸腾蒸发、吸热蓄热，然后在自身汽体的压力推动下高速移动到散热端冷凝放热，实现超导效果的热传导。传热介质的充注量要适中，过多过少都会影响传热效果，要根据所述热管传热系统的实际结构参数而定。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述热泵装置内设置有超导热管传热系统，所述超导热管传热系统包括压缩机泵体、热管散热器、泵体外壳和传热介质；所述热管散热器通过泵体外壳内环绕在压缩机泵体周围的传热介质将压缩机泵体中过高的热量及时传递到用热管技术限制泵体温升的热泵装置外部。

2.根据权利要求1所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述热泵装置还包括蒸发器、冷凝器、节流装置；所述压缩机泵体包括排汽口和吸汽口；所述蒸发器的出口与吸汽口相连，所述压缩机泵体的排汽口依次经过冷凝器、节流装置与蒸发器的入口相连，形成蒸发-压缩-冷凝-节流-蒸发的循环连接。

3.根据权利要求2所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：还包括用于吸收热管散热器排出的热量和为冷凝器提供循环水的储热水箱。

4.根据权利要求3所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述冷凝器为外置式冷凝器，所述储热水箱包括设置在底部的出水口和设置在顶部的入水口，其中出水口与外置式冷凝器的循环水入口相连，外置式冷凝器的循环水出口与储热水箱的入水口相连。

5.根据权利要求4所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述储热水箱的出水口与外置式冷凝器之间设置有循环泵。

6.根据权利要求3所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述冷凝器为内置式冷凝器，所述内置式冷凝器设置在储热水箱的底部。

7.根据权利要求1所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述热管散热器为一体化热管散热器，所述一体化热管散热器设置在泵体外壳内部。

8.根据权利要求1所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述热管散热器为分体式热管散热器，所述分体式热管散热器设置在泵体外壳外部，通过热管传热管和传热介质与压缩机泵体相连通进行热传递。

9.根据权利要求1所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述传热介质为二次蒸馏水。

10.根据权利要求1所述的用热管技术限制泵体温升的热泵装置，其特征在于：所述压缩机泵体为涡旋式压缩机、活塞式压缩机、转子式压缩机、蜗杆式压缩机、离心式压缩机中的一种。

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