CN211041463U - 一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于节能装置技术领域，提供了一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，包括喷气增焓压缩机，冷凝器，蒸发器，蒸发冷凝器和组分分离器等；喷气增焓压缩机的主吸气口和排气口分别连接蒸发器和冷凝器，喷气增焓压缩机的二次吸气口通过蒸发冷凝器、第二节流阀连接组分分离器的液相出口；蒸发器通过蒸发冷凝器、第三节流阀连接组分分离器的气相出口；冷凝器经过第一节流阀连接组分分离器的两相进口。借此，本实用新型能有效降低喷气增焓压缩机的压缩比及排气温度，扩大热泵机组的运行工作温差，在保证使用效果的同时有效降低热泵机组的运行能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及节能装置技术领域，尤其涉及一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组。
背景技术
热泵机组为采用外部低品位热源制取所需热水的机组。传统热泵通常采用单级蒸汽压缩系统、制冷剂为纯工质，当外部低品位热源与所需热水的温差较大，即工作温差较大时，传统热泵机组出现压缩比过大、压缩机排气温度高于安全温度，而过大的压缩比使压缩机严重偏离正常压缩过程、系统效率降低，不能满足低温制热的需求，过高的排气温度将影响冷凝器换热效率、润滑油润滑特性及压缩寿命等。
热泵机组部分工况工作温差高达80℃以上，目前没有一种纯工质能使同一机组在不同工况均高效低耗的运行。因为低温制冷剂常常在高温工况排气温度、排气压力较高，而高温制冷剂的冷凝压力通常较低，但低温工况吸气比容较大、容积制热量较小，导致系统大温差工作特性较差，故而传统的单一工质热泵机组无法满足大温差变工况高效运行的需求。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
实用新型内容
针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，其将准二级压缩喷气增焓技术与自复叠系统耦合集成，有效降低喷气增焓压缩机的压缩比及排气温度，扩大热泵机组的运行工作温差，在保证使用效果的同时有效降低热泵机组的运行能耗。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，包括喷气增焓压缩机，冷凝器，蒸发器，蒸发冷凝器和组分分离器。
所述喷气增焓压缩机的主吸气口和排气口分别连接所述蒸发器和所述冷凝器，所述喷气增焓压缩机的二次吸气口通过所述蒸发冷凝器连接所述组分分离器的液相出口；所述蒸发器通过所述蒸发冷凝器连接所述组分分离器的气相出口；所述冷凝器连接所述组分分离器的两相进口。
所述液相出口与所述蒸发冷凝器之间还连接第二节流阀，所述蒸发冷凝器与所述蒸发器之间还连接第三节流阀。
根据本实用新型的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，所述冷凝器与所述两相进口之间还连接第一节流阀。
根据本实用新型的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，所述蒸发冷凝器与所述二次吸气口之间还连接第一阀门。
根据本实用新型的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，所述喷气增焓压缩机的二次吸气管路还通过第二阀门连接所述喷气增焓压缩机的主吸气管路。
根据本实用新型的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，所述组分分离器为精馏塔或闪蒸器。
根据本实用新型的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，所述蒸发器为风冷蒸发器或水冷蒸发器。
根据本实用新型的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，所述冷凝器为水冷冷凝器或风冷冷凝器。
本实用新型的目的在于提供一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，将冷媒中的低沸点工质与高沸点工质进行全部或部分分离。分离后的气相冷媒则富含低沸点制冷剂，液相冷媒中则富含高沸点制冷剂，分离后两路组分浓度各异的混合工质或纯工质则分别由主吸气口和二次吸气口进入喷气增焓压缩机。在大温差工况时，增加蒸发器内低沸点工质占比将有利于提升机组的运行效率，另外，二次吸气口的富含高沸点冷媒能够降低喷气增焓压缩机的压缩比，进而降低排气温度；本实用新型还在冷凝器与组分分离器之间设置第一节流阀，在组分分离器的液相出口与蒸发冷凝器之间设置第二节流阀，在蒸发冷凝器与蒸发器之间设置第三节流阀，以调节非共沸混合制冷剂的组分浓度，使热泵机组在变工况时，可运行在冷媒的高效工作区间。综上所述，本实用新型的有益效果是：将准二级压缩喷气增焓技术与自复叠系统耦合集成，既实现传统单级压缩自动复叠系统与准二级压缩自动复叠系统的自由切换，又能够有效降低喷气增焓压缩机的压缩比及排气温度，扩大热泵机组的运行工作温差，在保证使用效果的同时有效降低热泵机组的运行能耗。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
在图中：1-喷气增焓压缩机，11-主吸气口，12-排气口，13-二次吸气口；2-冷凝器，3-蒸发器，4-蒸发冷凝器，5-组分分离器，51-两相进口，52-液相出口，53-气相出口；6-第一阀门，61-第二阀门；7-第一节流阀，71-第二节流阀，72-第三节流阀。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1，本实用新型提供了一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，包括喷气增焓压缩机1，冷凝器2，蒸发器3，蒸发冷凝器4和组分分离器5。
喷气增焓压缩机1的主吸气口11和排气口12分别连接蒸发器3和冷凝器2，喷气增焓压缩机1的二次吸气口13通过蒸发冷凝器4连接组分分离器5的液相出口52；蒸发器3通过蒸发冷凝器4连接组分分离器5的气相出口53；冷凝器2连接组分分离器5的两相进口51。
本实用新型采用非共沸混合工质，工作原理为：
混合工质经过冷凝器2的冷凝作用后，冷媒为气液混合状态，气液混合的冷媒经节流降压后从两相进口51进入到组分分离器5中。
在组分分离器5中，高、低沸点的冷媒进行全部或部分分离，气相冷媒富含低沸点冷媒，富含低沸点冷媒从气相出口53进入蒸发冷凝器4；分离后的液相冷媒主要为高沸点冷媒，富含高沸点冷媒从液相出口52进入蒸发冷凝器4；分离后两路组分浓度各异的混合工质或纯工质则分别由主吸气口11和二次吸气口13进入喷气增焓压缩机。
在蒸发冷凝器4中，富含高沸点的液态冷媒吸收富含低沸点的气态冷媒的热量，并蒸发为气体，气化后富含高沸点冷媒经过二次吸气口13进入喷气增焓压缩机1；而富含低沸点的气态冷媒在蒸发冷凝器4中放出热量后冷凝为液态，然后进入到蒸发器3中再吸热蒸发变为气体，富含低沸点气态冷媒经过主吸气口11进入喷气增焓压缩机1。主吸气过程使进入喷气增焓压缩机1的主要冷媒为低沸点冷媒，而在大温差工况时，增加蒸发器4中低沸点冷媒的占比有利于提升热泵机组的运行效率。
在喷气增焓压缩机1中，压缩过程为准二级压缩，主吸气口11吸入的富含低沸点冷媒经过初步压缩后，与二次吸气口13的富含高沸点冷媒混合，边混合边继续进行压缩，当二次吸气口13所补充的富含高沸点冷媒达到设定限制或压缩过程到达设定位置时，二次吸气口13停止补气。此过程从二次吸气口13进入到喷气增焓压缩机1中的为富含高沸点冷媒，对整个的压缩过程能够起到降温冷却效果，降低了喷气增焓压缩机1的排气温度，增加了系统冷媒循环流量，且能够扩大运行工作温差。
冷凝器2与组分分离器5的两相进口51之间还连接第一节流阀7，能够控制分离后两路冷媒的组分浓度配比，使喷气增焓压缩机1在运行过程中高效且经济；组分分离器5的液相出口52与蒸发冷凝器4之间还连接第二节流阀71，能够控制蒸发冷凝器4中的蒸发温度，调节二次吸气口13和主吸气口11的混合工质浓度；第一节流阀7、第二节流阀71和第三节流阀72共同作用，使热泵机组在变工况时，运行在冷媒的高效工作区间。
蒸发冷凝器4与喷气增焓压缩机1的二次吸气口13之间形成二次吸气管路，蒸发器3与喷气增焓压缩机1的主吸气口11之间形成主吸气管路；作为一种优选的方案，二次吸气管路还通过第二阀门61连接主吸气管路，蒸发冷凝器4与喷气增焓压缩机1的二次吸气口13之间还连接第一阀门6；当关闭第二阀门61，打开第一阀门6时，热泵机组为准二级压缩自动复叠热泵系统；当打开第二阀门61，关闭第一阀门6时，热泵机组为传统单级压缩自动复叠热泵系统；第一阀门6和第二阀门61的设置实现了传统单级压缩自动复叠热泵系统与准二级压缩自动复叠热泵系统的自由切换。
组分分离器5可采用精馏塔、闪蒸器等形式，使冷媒能够进行更好的分离与调控。
蒸发器3为风冷蒸发器或水冷蒸发器。
冷凝器2为水冷冷凝器或风冷冷凝器，在制热工况时提供热水或暖风。
综上所述，本实用新型通过设置组分分离器，能够将混合工质的低沸点冷媒与高沸点冷媒进行部分分离或全部分离，分离后的富含低沸点气态冷媒进入蒸发冷凝器后放热液化，然后再进入蒸发器后吸热气化，最后经主吸气口进入喷气增焓压缩机；分离后的富含高沸点液态冷媒经节流降压降温后进入蒸发冷凝器后吸热气化，经二次吸气口进入喷气增焓压缩机；两路冷媒的组分浓度各异通过组分浓度调控，可降低压缩机的压缩比及排气温度。同时，蒸发器中低沸点冷媒的占比越高，在大温差工况时，越有利于提升热泵机组的运行效率，另外，二次吸气口的富含高沸点冷媒能够降低喷气增焓压缩机的压缩比，进而降低排气温度；本实用新型还在冷凝器与组分分离器之间设置第一节流阀，在组分分离器的液相出口与蒸发冷凝器之间设置第二节流阀，在蒸发冷凝器与蒸发器之间设置第三节流阀，以调节冷媒的组分浓度，使热泵机组在变工况时，运行在冷媒的高效工作区间。综上所述，本实用新型的有益效果是：将准二级压缩喷气增焓技术与自复叠系统耦合集成，且实现传统单级压缩自动复叠系统与准二级压缩自动复叠系统的自由切换，能够有效降低喷气增焓压缩机的压缩比及排气温度，扩大热泵机组的运行工作温差，在保证使用效果的同时有效降低热泵机组的运行能耗。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，其特征在于，包括喷气增焓压缩机，冷凝器，蒸发器，蒸发冷凝器和组分分离器；
所述喷气增焓压缩机的主吸气口和排气口分别连接所述蒸发器和所述冷凝器，所述喷气增焓压缩机的二次吸气口通过所述蒸发冷凝器连接所述组分分离器的液相出口；所述蒸发器通过所述蒸发冷凝器连接所述组分分离器的气相出口；所述冷凝器连接所述组分分离器的两相进口；
所述液相出口与所述蒸发冷凝器之间还连接第二节流阀；所述蒸发冷凝器与所述蒸发器之间还连接第三节流阀。
2.根据权利要求1所述的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，其特征在于，所述冷凝器与所述两相进口之间还连接第一节流阀。
3.根据权利要求1所述的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，其特征在于，所述蒸发冷凝器与所述二次吸气口之间还连接第一阀门。
4.根据权利要求3所述的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，其特征在于，所述喷气增焓压缩机的二次吸气管路还通过第二阀门连接所述喷气增焓压缩机的主吸气管路。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，其特征在于，所述组分分离器为精馏塔或闪蒸器。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，其特征在于，所述蒸发器为风冷蒸发器或水冷蒸发器。
7.根据权利要求1～4任意一项所述的一种大温差变组分浓度自复叠热泵机组，其特征在于，所述冷凝器为水冷冷凝器或风冷冷凝器。
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