CN210486625U - 两级压缩式热质解耦换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了属于能源利用技术领域的一种两级压缩式热质解耦换热器，该热质解耦换热器由两个相变换热器、吸收塔、冷却器、加热器、解吸器、两级压缩机、三级循环泵、节流阀、填料、热水管路、冷水管路、热管以及连接管路构成；该热质解耦换热器采用热管换热方式，建立两级压缩和热质解耦的换热器流程，以此显著减小换热器与冷源和热源的换热过程不可逆损失，实现“大温差”下热量的高效传递；实现了低温物体和高温物体的高效换热，可以从土壤、地下水、空气或者工业废热等低温物体提取热量，获得高温的水、蒸汽或化工介质，由于系统效率的显著提升因此具有显著的技术经济优势。

Description

两级压缩式热质解耦换热器

技术领域

本实用新型属于能源利用技术领域，特别涉及一种两级压缩式热质解耦换热器，具体说是一种从低温物体提取热量以加热高温物体的高效换热器。

背景技术

在能源利用领域存在大量的换热过程，依据热力学第二定律：热量只能自发的从高温物体传向低温物体。如果需要将热量从低温物体传向高温物体则需要消耗一定的代价。温差是热量传递的推动力，当需要将热量从高温物体传递到低温物体时仅需要常规的换热器即可，但是若将热量从低温物体传递到高温物体则需要借助热泵等设备。常规的热泵设备受循环工质性能和流程的限制，只能工作于有限的温度范围内，如果低温物体和高温物体温度相差较大则会导致其效率大幅度降低，因此系统的经济性显著下降难以实际推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足提出一种两级压缩式热质解耦换热器，其特征在于，所述热质解耦换热器由两个相变换热器、吸收塔、冷却器、加热器、解吸器、两级压缩机、三级循环泵、节流阀、填料、热水管路、冷水管路、热管以及连接管路构成；其中，第一相变换热器1与解吸器6、第二相变换热器4和第一压缩机7串联成第一回路；第一相变换热器1与第二压缩机8、吸收塔2、冷却器3、第三循环泵11、解吸器6、节流阀12、加热器5、第二相变换热器4、第一循环泵9加热器5、解吸器6、第一压缩机7、第二压缩机8和第一循环泵9串联成第二回路；吸收塔2、冷却器3、第三循环泵11和解吸器6串联成第三回路；解吸器6、节流阀12、加热器5和第二相变换热器4串联成第四回路，其中第二循环泵10与第二相变换热器4并联；所述吸收塔2内装填有填料13；所述冷却器3内安装热管16，并与热水管路14连接；所述加热器5与冷水管路15连接。

所述第一相变换热器1、吸收塔2、解吸器6和第二相变换热器4的顶部均按照有喷淋头。

所述第一相变换热器1、第二相变换热器4和解吸器6内水平安装传热管。

所述填料为环鞍型金属填料。

本实用新型的有益效果是本发明提出的两级压缩的热质解耦换热器，将内部循环工质的传热与传质过程进行分离，并采用两级压缩的方式显著的提升系统的效率，可使其工作于冷源与热源温差较大的情况下的高效运行。实现了低温物体和高温物体的高效换热，可以从土壤、地下水、空气或者工业废热等低温物体提取热量，获得高温的水、蒸汽或化工介质，由于系统效率的显著提升因此具有显著的技术经济优势。

附图说明

图1是热质解耦换热器系统图。

附图标记：

1-相变换热器，2-吸收塔，3-冷却器，4-相变换热器，5-加热器，6-解吸器，7-压缩机，8-压缩机，9-循环泵，10-循环泵，11-循环泵，12-节流阀，13-填料，14-热水管路，15-冷水管路，16-热管。

具体实施方式

本实用新型提出一种两级压缩式热质解耦换热器，采用热管换热方式，建立两级压缩和热质解耦的换热器流程，以此显著减小换热器与冷源和热源的换热过程不可逆损失，实现“大温差”下热量的高效传递；

下面结合附图和实施例对本实用新型予以说明。

如图1所示的热质解耦换热器系统示意图；图中所示，第一相变换热器1与解吸器6、第二相变换热器4和第一压缩机7串联成第一回路；第一相变换热器1与第二压缩机8、吸收塔2、冷却器3、第三循环泵11、解吸器6、节流阀12、加热器5、第二相变换热器4、第一循环泵9加热器5、解吸器6、第一压缩机7、第二压缩机8和第一循环泵9串联成第二回路；吸收塔2、冷却器3、第三循环泵11和解吸器6串联成第三回路；解吸器6、节流阀12、加热器5和第二相变换热器4串联成第四回路，其中第二循环泵10与第二相变换热器4并联；所述吸收塔2内装填有填料13；所述冷却器3内安装热管16，并与热水管路14连接；所述加热器5与冷水管路15连接。在第一相变换热器1、吸收塔2、解吸器6和第二相变换热器4的顶部均按照有喷淋头。在第一相变换热器1、第二相变换热器4和解吸器6内水平安装传热管。

所述热质解耦换热器的内部将工质A和工质B的传热和传质过程进行解耦，即采用分别独自运行的方式，传热过程在第一相变换热器1中进行，传质过程在吸收塔2中进行；工质A和工质B组成的高浓度液体，即工质A的浓度高于50％的液体，由于其温度高于热水管路中的高温流体，所以在冷却器3中采用热管换热方式，使高浓度溶液被热水管路中的高温流体冷却，由此采用传热不传质的过程即可实现对热水管路中的高温流体的加热过程，被冷却的高浓度溶液随后进入吸收塔2，工质A和工质B组成的高浓度液体通过吸收塔2的喷淋头喷洒在填料13上，由于高浓度液体中工质B的蒸汽分压力低于工质A的蒸汽分压力，所以工质A和工质B组成的高浓度液体在填料13表面流动过程中不断的吸收来自第二压缩机8的工质B蒸汽，高浓度液体在不断的吸收工质B蒸汽后变成低浓度液体，工质A和工质B组成的低浓度液体，即工质A的浓度低于50％的液体离开吸收塔2后进入解吸器6，在解吸器6的水平传热管外部，低浓度液体被水平传热管内部工质C冷凝释放的热量加热，工质A和工质B组成的低浓度液体中工质B由液相变成气相离开进入第二相变换热器4，因此低浓度液体在解吸器6再次变为高浓度液体，高浓度液体经过第三循环泵11如此往复循环。与此同时，工质C与工质A和工质B的换热过程也在循环进行，所述热质解耦换热器采用两级压缩过程，第一压缩机7将工质C蒸汽压缩后显著提升了工质C蒸汽在第一相变换热器1的冷凝温度，进而提升了工质B的蒸发温度，同时第二压缩机8将工质B蒸汽继续压缩，因此实现了吸收塔2的高效吸收，从而实现从低温物体提取热量加热高温物体，实现两者在100℃以上的“大温差”工况下的高效换热。

实施例

在热质解耦换热器的内部将工质A和工质B的传热和传质过程进行解耦，传热过程在第一相变换热器1中进行，传质过程在吸收塔2中进行；工质A和工质B组成的高浓度液体由于温度高于热水管路中的高温流体，所以在冷却器3中采用热管换热方式，使高浓度溶液被热水管路中的高温流体冷却，由此采用传热不传质的过程即可实现对热水管路中的高温流体的加热过：所述热质解耦换热器的内部循环介质由工质A、工质B和工质C构成，其中内部循环介质，工质A选用R32、工质B选用R134a和工质C选用R125，其中R32和R134a组成工质对。该换热器内部将R32和R134a的传热和传质过程进行解耦，R32和R134a组成的高浓度液体由于温度高于热水管路中的高温流体，所以在冷却器3中高浓度溶液被热水管路中的高温流体冷却，仅采用传热不传质的过程即可实现对热水管路中的高温流体的加热过程，被冷却的高浓度溶液随后进入吸收塔2，吸收塔2内装有填料13，填料为环鞍型金属填料，R32和R134a组成的高浓度液体喷洒在填料13上，由于高浓度液体中R134a的蒸汽分压力较低，所以R32和R134a组成的高浓度液体在填料13表面流动过程中不断的吸收来第二自压缩机8的R134a蒸汽，高浓度液体在不断的吸收R134a蒸汽后变成低浓度液体，R32和R134a组成的低浓度液体离开吸收塔2后进入解吸器6，在解吸器6的水平传热管外部低浓度液体被水平传热管内部R125冷凝释放的热量加热，R32和R134a组成的低浓度液体中R134a由液相变成气相离开进入相变换热器4，因此低浓度液体在解吸器6再次变为高浓度液体，高浓度液体经过循环泵11如此往复循环。与此同时，R125与R32和R134a的换热过程也在循环进行，R125蒸汽经过压缩机7后温度压力提升，R125蒸汽先后进入第一相变换热器1和解吸器6的水平传热管管内空间完成气相变成液相的放热过程，液态的R125经过节流阀12后先后在加热器5被冷水管路的低温流体和在相变换热器4的水平管外空间梯级加热由液相变成气相，然后进入压缩机7如此往复循环；从而实现从低温物体提取热量加热高温物体，实现两者在100℃以上的“大温差”工况下的高效换热。

Claims (4)

1.一种两级压缩式热质解耦换热器，其特征在于，所述热质解耦换热器由两个相变换热器、吸收塔、冷却器、加热器、解吸器、两级压缩机、三级循环泵、节流阀、填料、热水管路、冷水管路、热管以及连接管路构成；其中，第一相变换热器(1)与解吸器(6)、第二相变换热器(4)和第一压缩机(7)串联成第一回路；第一相变换热器(1)与第二压缩机(8)、吸收塔(2)、冷却器(3)、第三循环泵(11)、解吸器(6)、节流阀(12)、加热器(5)、第二相变换热器(4)、第一循环泵(9)加热器(5)、解吸器(6)、第一压缩机(7)、第二压缩机(8)和第一循环泵(9)串联成第二回路；吸收塔(2)、冷却器(3)、第三循环泵(11)和解吸器(6)串联成第三回路；解吸器(6)、节流阀(12)、加热器(5)和第二相变换热器(4)串联成第四回路，其中第二循环泵(10)与第二相变换热器(4)并联；所述吸收塔(2)内装填有填料(13)；所述冷却器(3)内安装热管(16)，并与热水管路(14)连接；所述加热器(5)与冷水管路(15)连接。

2.根据权利要求1所述一种两级压缩式热质解耦换热器，其特征在于，所述第一相变换热器(1)、吸收塔(2)、解吸器(6)和第二相变换热器(4)的顶部均按照有喷淋头。

3.根据权利要求1所述一种两级压缩式热质解耦换热器，其特征在于，所述第一相变换热器(1)、第二相变换热器(4)和解吸器(6)内水平安装传热管。

4.根据权利要求1所述一种两级压缩式热质解耦换热器，其特征在于，所述填料为环鞍型金属填料。

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