RU2306496C1 - Двухступенчатая теплонасосная установка - Google Patents
Двухступенчатая теплонасосная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2306496C1 RU2306496C1 RU2006111132/06A RU2006111132A RU2306496C1 RU 2306496 C1 RU2306496 C1 RU 2306496C1 RU 2006111132/06 A RU2006111132/06 A RU 2006111132/06A RU 2006111132 A RU2006111132 A RU 2006111132A RU 2306496 C1 RU2306496 C1 RU 2306496C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- compressors
- condenser
- separation tank
- evaporator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к сфере отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, промышленных объектов с использованием парокомпрессионных компрессоров. Двухступенчатая теплонасосная установка содержит насос, циркуляционный контур с двумя компрессорами в верхней ступени, к каждому из которых последовательно подключены конденсатор, дроссельный вентиль, испаритель. Установка дополнительно содержит разделительную емкость, включенную в циркуляционный контур между двумя компрессорами в верхней ступени, разделяющую циркуляционный контур на два контура, два пароструйных эжектора в нижней ступени, подключенных между соответствующими конденсатором и компрессором. Разделительная емкость имеет дополнительное подключение к циркуляционному контуру на участке между соплами пароструйных эжекторов. Установка содержит два регенеративных теплообменника, каждый из которых установлен на участке между конденсатором и дроссельным вентилем. Испаритель по сетевой воде подключен с одной стороны к насосу, с другой - к верхней части разделительной емкости, а по рабочему агенту соединен с входом каждого пароструйного эжектора и выходом каждого дроссельного вентиля. Техническим результатом является улучшение энергетической эффективности работы с уменьшением эксергетических потерь из-за необратимости теплообмена и снижением энергозатрат на привод компрессора теплового насоса с увеличением при этом количества единиц выработанного тепла. 2 ил.
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к сфере отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, промышленных объектов с использованием парокомпрессионных компрессоров.
Изобретение направленно на решение круглогодичного теплоснабжения потребителей теплоносителем различной температуры в зависимости от температуры наружного воздуха, а также утилизирование тепла низкопотенциальных источников промышленных предприятий и ТЭЦ.
Известны двухступенчатые парокомпрессионные теплонасосные установки, содержащие замкнутый контур для хладагента, в котором установлены компрессоры низкого и высокого давления, охладитель сжатых паров и конденсатор, заключенные в общий корпус, теплообменник-регенератор с греющей и охлаждающей полостями и испаритель (кн. Мартышевский B.C. Тепловые насосы. М., Госторгиздат, 1955, с.51, фиг 2-6).
Недостатком известных установок является их низкая экономичность вследствие более высоких температур всасываемых и нагнетаемых паров хладагента в компрессоре высокого давления по сравнению с компрессором низкого давления.
Известна двухступенчатая теплонасосная установка, содержащая циркуляционный контур с установленным в нем двумя компрессорами верхней и нижней ступени, к каждому из которых последовательно подключены конденсатор и дроссельный вентиль, испаритель и насос (кн. Соколов Э.Я - Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. Энергия, 1967, с.65-68).
Указанная теплонасосная установка, наиболее близкая к предлагаемой, обладает малой энергетической эффективностью, значительными затратами электрической энергии на привод компрессоров и имеет более высокие эксергетические потери в конденсаторах верхней и нижней ступени при нагревании теплоносителя в широком диапазоне температур.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в улучшении энергетической эффективности работы с уменьшением эксергетических потерь из-за необратимости теплообмена в теплонасосной установке и снижением энергозатрат на привод компрессора теплового насоса с увеличением при этом количества единиц выработанного тепла.
Для достижения указанного технического результата в двухступенчатую теплонасосную установку, содержащую насос, циркуляционный контур с установленными в нем двумя компрессорами, к каждому из которых последовательно подключены конденсатор, дроссельный вентиль, испаритель, согласно изобретению оба компрессора установлены в верхней ступени, также установка дополнительно содержит разделительную емкость, включенную в циркуляционный контур между двумя компрессорами в верхней ступени, разделяющую циркуляционный контур на два контура, два пароструйных эжектора в нижней ступени, один из которых подключен между одним конденсатором и компрессором, другой - между другим конденсатором и компрессором, а разделительная емкость имеет дополнительное подключение к циркуляционному контуру на участке между соплами пароструйных эжекторов, каждый из которых соединен с испарителем, два последовательно включенных регенеративных теплообменника, каждый из которых установлен на участке между конденсатором и дроссельным вентилем и соединенных с входом разделительной емкости, а выход разделительной емкости соединен с входом каждого компрессора верхней ступени, при этом испаритель по сетевой воде подключен с одной стороны к насосу, с другой - к верхней части разделительной емкости, а по рабочему агенту соединен с входом каждого пароструйного эжектора и выходом каждого дроссельного вентиля.
Отличительными признаками предлагаемой двухступенчатой теплонасосной установки от указанной выше известной является установка обоих компрессоров в верхней ступени, наличие разделительной емкости, включенной в циркуляционный контур между двумя компрессорами верхней ступени, разделяющей циркуляционный контур на два контура, двух пароструйных эжекторов в нижней ступени, один из которых подключен между одним конденсатором и компрессором, другой - между другим конденсатором и компрессором, а разделительная емкость имеет дополнительное подключение к циркуляционному контуру на участке между соплами пароструйных эжекторов, каждый из которых соединен с испарителем, двух последовательно включенных регенеративных теплообменников, каждый из которых установлен на участке между конденсатором и дроссельным вентилем и соединенных с входом разделительной емкости, соединение выхода разделительной емкости с входом каждого компрессора верхней ступени, подключение испарителя по сетевой воде с одной стороны к насосу, с другой - к верхней части разделительной емкости и соединение по рабочему агенту с входом каждого пароструйного эжектора и выходом каждого дроссельного вентиля.
Благодаря наличию этих признаков при работе двухступенчатой теплонасосной установки происходит значительное снижение затрат электрической энергии на привод компрессоров за счет замещения в нижней ступени парокомпрессионного компрессора на пароструйный эжектор, который для поднятия потенциала (давления и температуры) рабочего агента до заданных значений не требует дополнительных затрат электрической энергии, а также улучшает при этом энергетические характеристики и снижает себестоимость теплонасосной установки. Применение разделительной емкости (охладитель-подогреватель) позволяет снизить потери эксергии из-за необратимости теплообмена при нагреве сетевой воды до промежуточной температуры и снизить затраты электроэнергии на сжатие паров рабочего агента в компрессорах верхней ступени. Использование регенеративных теплообменников, установленных каждый в своем циркуляционном контуре перед конденсатором по ходу движения сетевой воды, позволяет снизить потери эксергии из-за необратимости теплообмена и увеличить удельную тепловую нагрузку конденсатора за счет увеличения площади поверхности теплообмена. Совокупность этих факторов при работе теплонасосной установки приводит к значительному увеличению коэффициента трансформации тепла (отопительного коэффициента), что создает благоприятные условия для их широкого применения в больших системах теплоснабжения. Предложенная схема позволяет нагревать воду в широких диапазонах температур в зависимости от температуры наружного воздуха, обеспечивая потребителя необходимой температурой и в больших количествах, необходимых для нужд теплоснабжения.
Предлагаемая двухступенчатая теплонасосная установка иллюстрируется чертежами:
на фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемой двухступенчатой теплонасосной установки; на фиг.2 - «Т-S» диаграмма цикла теплонасосной установки.
Двухступенчатая теплонасосная установка (фиг.1) содержит насос 1, циркуляционный контур с установленными в нем в верхней ступени компрессорами 2 и 3, к каждому из которых последовательно подключены конденсаторы 4 и 5 соответственно и дроссельный вентиль 6 и 7 соответственно и испаритель 8. Установка содержит разделительную емкость (охладитель-подогреватель) 9, включенную в циркуляционный контур между двумя компрессорами 2 и 3 в верхней ступени, разделяющую циркуляционный контур на два контура 10 и 11. В нижней ступени пароструйный эжектор 12 подключен между компрессором 2 и конденсатором 4, а другой пароструйный эжектор 13 подключен между компрессором 3 и конденсатором 5. Разделительная емкость 9 имеет дополнительное подключение к циркуляционным контурам 10 и 11 на участке между соплами пароструйных эжекторов 12 и 13, каждый из которых соединен с испарителем 8. Установка дополнительно содержит включенные последовательно регенеративные теплообменники 14 и 15, каждый в своем циркуляционном контуре 10 и 11. Регенеративный теплообменник 14 установлен между конденсатором 4 и дроссельным вентилем 6, другой регенеративный теплообменник 15 установлен между конденсатором 5 и дроссельным вентилем 7. Регенеративные теплообменники 14 и 15 соединены с входом разделительной емкости 9, выход разделительной емкости 9 соединен с входом каждого компрессора 2 и 3 верхней ступени. Испаритель 8 по сетевой воде подключен с одной стороны к насосу 1, с другой - к верхней части разделительной емкости 9, а по рабочему агенту соединен с входом каждого пароструйного эжектора 12 и 13 и выходом каждого дроссельного вентиля 6 и 7 в нижней ступени теплонасосной установки.
Предлагаемая теплонасосная установка работает следующим образом. Пары рабочего агента в состоянии (фиг.2, точка 19) отбираются после компрессоров 2 и 3 и направляется в сопла пароструйных эжекторов 12 и 13, где скорость пара возрастает до критических и сверхкритических значений. При расширении (фиг.2, процесс 19′ - В) давление рабочего агента снижается с значения Рк до Ро. В камеру смешения пароструйных эжекторов 12 и 13 подсасывается холодный пар из испарителя 8. В камере смешения холодный пар из испарителя 8 в состоянии (фиг.2, точка 16) смешивается с парами идущих из сопел пароструйных эжекторов 12 и 13 в состоянии (фиг.2, точка В). В результате смешения образуется смесь, которая характеризуется (фиг.2, точка А). Далее смесь сжимается в диффузоре до давления Рп (фиг.2, процесс А-С). Пар в состоянии (фиг.2; точка С) поступает в разделительную емкость 9 (охладитель-подогреватель), где охлаждается, нагревая при этом сетевую воду до значения Тп и в состоянии (фиг.2 точка 18) засасывается компрессорами 2 и 3 верхней ступени. Из разделительной емкости 9 (охладитель-подогреватель) засасывается в компрессоры 2 и 3 также пар, идущий после регенеративных теплообменников 14 и 15 и конденсаторов 4 и 5 верхней ступени. В данной разделительной емкости 9 (охладитель-подогреватель) кипение рабочего агента осуществляется за счет подвода теплоты от паров, идущих из сопел пароструйных эжекторов 12 и 13, и одновременно осуществляется охлаждение этих же паров рабочего агента за счет подвода охлажденной обратной сетевой воды, идущей через испаритель 8. В компрессорах 2 и 3 верхней ступени рабочее вещество сжимается до критического состояния (фиг.2, процесс 18-19). Затем часть паров рабочего агента, каждый в своем циркуляционном контуре 10 и 11, поступает в пароструйные эжектора 12 и 13. Другая часть паров рабочего агента конденсируется в конденсаторах 4 и 5 верхней ступени (фиг.2, процесс 19-20) и регенеративных теплообменниках 14 и 15 (фиг.2, процесс 20-21), нагревая при этом сетевую воду с значения Тп до заданной температуры Т1. Далее в парожидкостном состоянии рабочий агент разделяется на два потока. Первый поток рабочего вещества возвращается в разделительную емкость 9 (охладитель-подогреватель), где кипит за счет подвода теплоты от паров, идущих из сопел пароструйных эжекторов 12 и 13, и одновременно охлаждается за счет отвода теплоты к сетевой воде (фиг.2, процесс 21-18). Второй поток рабочего агента дросселируется в дроссельных вентилях 6 и 7 (фиг.2, процесс 21-22) и затем поступает в испаритель 8. Тепло от источника низкопотенциального тепла передается в испарителе 8 кипящему рабочему агенту (фиг.2, процесс 22-16). Пары рабочего агента при давлении Ро за счет разрежения создаваемого в камере смешения всасываются пароструйными эжекторами 12 и 13, затем после смешения поступают в разделительную емкость 9 (охладитель-подогреватель), и процесс по рабочему агенту замыкается.
Возвращаемая потребителями обратная сетевая вода с температурой Т2 закачивается в испаритель 8, где отдает тепло кипящему рабочему агенту (фиг.2, процесс 22-16). Частично охладившись, сетевая вода поступает в разделительную емкость 9 (охладитель-подогреватель), где нагревается до промежуточной температуры Тп.Затем сетевая вода через регенеративные теплообменники 14 и 15 поступает в конденсаторы 4 и 5 верхней ступени, где нагревается с промежуточной температуры Тп до заданной температуры Т1. Из конденсаторов 4 и 5 верхней ступени сетевая вода поступает в отопительную систему, отдает тепло и возвращается в теплонасосную установку с температурой Т2. Регулирование температуры сетевой воды после конденсатора осуществляется частотно-регулируемым приводом компрессоров верхней ступени. В качестве источника низкопотенциального тепла может быть использована обратная сетевая вода, возвращаемая потребителями с системы отопления, а также горячая вода, возвращаемая с бойлеров горячего водоснабжения (ГВС) центральных тепловых пунктов (ЦТП) или горячая вода, использованная потребителями для нужд горячего водоснабжения (ГВС), выработанная теплонасосной установкой.
Таким образом, предлагаемая двухступенчатая теплонасосная установка позволяет снизить затраты электроэнергии на 30-40% и повысить коэффициент трансформации тепла (отопительный коэффициент) в зимнее время в 1,7 раза и в летнее время в 1,9 раза по сравнению с прототипом.
Claims (1)
- Двухступенчатая теплонасосная установка, содержащая насос, циркуляционный контур с установленными в нем двумя компрессорами, к каждому из которых последовательно подключены конденсатор, дроссельный вентиль, испаритель, отличающаяся тем, что оба компрессора установлены в верхней ступени, также установка дополнительно содержит разделительную емкость, включенную в циркуляционный контур между двумя компрессорами в верхней ступени, разделяющую циркуляционный контур на два контура, два пароструйных эжектора в нижней ступени, один из которых подключен между одним конденсатором и компрессором, другой между другим конденсатором и компрессором, а разделительная емкость имеет дополнительное подключение к циркуляционному контуру на участке между соплами пароструйных эжекторов, каждый из которых соединен с испарителем, два последовательно включенных регенеративных теплообменника, каждый из которых установлен на участке между конденсатором и дроссельным вентилем и соединенных с входом разделительной емкости, а выход разделительной емкости соединен с входом каждого компрессора верхней ступени, при этом испаритель по сетевой воде подключен с одной стороны к насосу, с другой - к верхней части разделительной емкости, а по рабочему агенту соединен с входом каждого пароструйного эжектора и выходом каждого дроссельного вентиля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111132/06A RU2306496C1 (ru) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Двухступенчатая теплонасосная установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111132/06A RU2306496C1 (ru) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Двухступенчатая теплонасосная установка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2306496C1 true RU2306496C1 (ru) | 2007-09-20 |
Family
ID=38695320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006111132/06A RU2306496C1 (ru) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Двухступенчатая теплонасосная установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2306496C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU201645U1 (ru) * | 2019-08-29 | 2020-12-24 | Антон Юрьевич Дымов | Двухконтурный чиллер с тремя компрессорами |
RU2758516C1 (ru) * | 2020-12-30 | 2021-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУ ВО «ВГУИТ») | Способ управления технологией получения хлебобулочных изделий |
-
2006
- 2006-03-28 RU RU2006111132/06A patent/RU2306496C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СОКОЛОВ Е.Я. и др. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. - М.: Энергия, 1967, с.65-68. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU201645U1 (ru) * | 2019-08-29 | 2020-12-24 | Антон Юрьевич Дымов | Двухконтурный чиллер с тремя компрессорами |
RU2758516C1 (ru) * | 2020-12-30 | 2021-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУ ВО «ВГУИТ») | Способ управления технологией получения хлебобулочных изделий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201037719Y (zh) | 一种梯级提升水温的热水热泵机组 | |
CN102128508B (zh) | 喷射器节流补气系统以及热泵或制冷系统补气方法 | |
CN102620461B (zh) | 一种自复叠喷射式制冷机 | |
US10767908B2 (en) | Cascading heat recovery using a cooling unit as a source | |
JP5958819B2 (ja) | ヒートポンプシステムおよびそれを用いた冷却システム | |
CN109736909A (zh) | 多能联供的压缩空气储能系统 | |
RU2306496C1 (ru) | Двухступенчатая теплонасосная установка | |
CN110513902B (zh) | 一种多级蒸发冷凝机械过冷跨临界co2中高温热泵系统 | |
CN111852870A (zh) | 一种燃煤电站真空泵多级冷却水系统及冷却方法 | |
CN2819126Y (zh) | 双冷凝复叠式热泵 | |
CN101464056A (zh) | 一种复叠式空气源高温热泵热水机组 | |
CN101532742A (zh) | 并联式差温蒸发冷(热)水机组 | |
KR20100046365A (ko) | 히트펌프 시스템 | |
CN204313529U (zh) | 复叠大温差双源高温热泵 | |
CN213088238U (zh) | 一种燃煤电站真空泵多级冷却水系统 | |
KR20100005736U (ko) | 히트펌프 시스템 | |
CN101464057A (zh) | 一种复叠式水源高温热泵热水机组 | |
CN211119989U (zh) | 多级压缩多冷凝器中间节流不完全冷却中高温热泵系统 | |
CN210861771U (zh) | 一种多级蒸发冷凝机械过冷跨临界co2中高温热泵系统 | |
CN110057128B (zh) | 一种耦合热泵换热器 | |
CN210004626U (zh) | 一种带有高效节流系统的地源热泵热回收机组 | |
Sharapov et al. | Energy-saving individual heating systems based on liquid-vapor ejector | |
US20170089612A1 (en) | Multi-stage heat engine | |
CN106949668B (zh) | 一种idc机房热泵制冷发电装置及工作方法 | |
CN110617591A (zh) | 智能涡流喷射节能空调 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080329 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100410 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140329 |