RU2655087C1 - Компактный компрессионный тепловой насос - Google Patents
Компактный компрессионный тепловой насос Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655087C1 RU2655087C1 RU2017115858A RU2017115858A RU2655087C1 RU 2655087 C1 RU2655087 C1 RU 2655087C1 RU 2017115858 A RU2017115858 A RU 2017115858A RU 2017115858 A RU2017115858 A RU 2017115858A RU 2655087 C1 RU2655087 C1 RU 2655087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- evaporator
- compressor
- heat pump
- condenser
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области теплотехники, в частности - к теплонаносным устройствам. Оно может быть использовано в системах теплоснабжения жилых и производственных объектов, преобразующих тепловой ресурс окружающей среды либо утилизирующих теплоту промышленных сбросов. Конструкция компрессионного теплового насоса с испарителем, компрессором, конденсатором, теплообменниками и дроссельным устройством выполнена в виде единого блока в общем корпусе, причем его испаритель вместе с дроссельным устройством конструктивно объединен с компрессором и имеет развитую поверхность испарения теплоносителя при двухстороннем оребрении теплопроводящих поверхностей. Такая конструкция теплового насоса позволит предельно упростить его, снизить габаритные размеры и массу, а также теплопотери, облегчит освоение производства данного оборудования в широком размерном диапазоне, а также его монтаж и эксплуатацию. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области теплотехники, в частности - к теплонаносным устройствам. Оно может быть использовано в системах теплоснабжения жилых и производственных объектов, преобразующих тепловой ресурс окружающей среды либо утилизирующих теплоту промышленных сбросов.
Известно много вариантов теплового насоса, представляющего собой установку, в которой осуществляется обратный цикл Карно и которая переносит тепловую энергию от теплоотдатчика с низкой температурой (обычно окружающей среды) к теплопередатчику с высокой температурой за счет затраты энергии (см. Политехнический словарь, издание 3. М.: Советская энциклопедия, 1989). Существующие тепловые насосы используют температуру охлаждаемой среды, в основном, геотермальных вод (10-40°С), грунта и грунтовой воды (2-5°С), пресной и морской воды (3-7°С), воздуха (от -5°С и выше), сточных вод и тепловых сбросов (от +5°С и выше).
Известна теплонасосная установка, включающая образованный линиями высокого и низкого давления контур, заполненный рабочим веществом - диоксидом углерода (СО2), содержащий регенеративный теплообменник "газ высокого давления - газ низкого давления", испаритель, включающий контур источника низкопотенциальной теплоты, компрессор, линия высокого давления которого подключена противотоком к соединенным последовательно высокотемпературному и низкотемпературному теплообменникам "газ - теплофикационная вода", а линия низкого давления подключена к выходу низкого давления регенеративного теплообменника, при этом выход высокотемпературного теплообменника теплофикационной воды подключен к входу низкотемпературного теплообменника теплофикационной воды, выход низкотемпературного теплообменника теплофикационной воды подключен к входу высокого давления регенеративного теплообменника, а выход испарителя - к входу низкого давления регенеративного теплообменника, а также привод компрессора (см. патент РФ 2034205, МПК F25В 11/00, 1992 г.). Однако известная теплонасосная установка обладает недостаточной энергетической эффективностью передачи теплоты от источника низкого потенциала к теплофикационной воде и воде горячего водоснабжения, не обеспечивает автоматическое поддержание заданного давления рабочего вещества в линии высокого давления установки, не обеспечивает оптимальную дозированную подачу жидкого диоксида углерода (СО2) в испаритель, а также имеет недостаточную долговечность теплообменников горячего водоснабжения.
Весьма оригинальной конструкцией варианта рассматриваемых устройств является тепловой насос (см. патент РФ №2116586, МПК F25B 30/02, 1998 г.), в котором, как и в других подобных устройствах, последовательно соединены испаритель, компрессор и конденсатор. Компрессор имеет привод от электродвигателя, а конденсатор снабжен патрубком для слива конденсата. Испаритель состоит из замкнутой емкости с размещенными в ней устройством для мелкодисперсного распыления воды низкопотенциального контура и паросборником. Испаритель через рециркуляционный насос включен в низкопотенциальный контур. Конденсатор через рециркуляционный насос включен в высокопотенциальный контур. Устройство для мелкодисперсного распыления состоит из центрального раздающего трубопровода для подачи воды низкопотенциального контура и сообщенных с ним кольцевых трубопроводов с распыливающими форсунками. Кольцевые трубопроводы установлены с шагом на центральном трубопроводе, а форсунки каждого кольцевого трубопровода имеют различную длину.
Данный тепловой насос наряду с высокой эффективностью его работы вследствие использования в качестве хладагента водяного пара, имеющего по сравнению с другими хладагентами наибольшую скрытую теплоту испарения, обеспечивает полную экологическую безопасность при любых аварийных ситуациях.
В тепловом насосе (по патенту РФ №2238488, МПК F25B 30/02, 2004 г.), состоящем из конденсатора и испарителя, каждый из которых выполнен в виде теплообменника типа труба в трубе, компрессора и дросселирующего устройства, внешний и внутренний трубопроводы теплообменника выполнены в виде спиралей, имеющих форму винтовой линии с одинаковым средним диаметром и шагом витков спирали, причем патрубок ввода нагреваемой жидкости расположен со стороны выхода теплоносителя, а патрубок вывода нагреваемой жидкости расположен со стороны входа теплоносителя. При этом конденсатор и испаритель могут быть размещены следующим образом: конденсатор над испарителем, а компрессор внутри испарителя.
Из всех рассмотренных аналогов наибольшим сходством с заявляемым обладает этот тепловой насос, который можно принять за прототип.
Не останавливаясь на присущих каждому аналогу собственных недостатках устройств, следует отметить их общий недостаток - сложность и громоздкость конструкции, негативно сказывающиеся на стоимости изготовления, монтажа и обслуживания, величине потерь энергии, безопасности эксплуатации.
Задачей при разработке заявляемого устройства стало создание теплового насоса с плотной компоновкой его элементов в общем корпусе и без указанных недостатков.
Ее решением стала предлагаемая конструкция компрессионного теплового насоса, содержащего испаритель, компрессор, конденсатор, теплообменники и дроссельное устройство, в которой все компоненты насоса составляют единый блок, размещенный в общем корпусе (за исключением приводного двигателя), при этом - согласно изобретению - его испаритель, компрессор, конденсатор с теплообменником и дроссельное устройство представляют собой единую конструкцию, а испаритель имеет развитую поверхность испарения теплоносителя в виде системы распределительных каналов по внутреннему оребрению днища испарителя.
Представленная совмещенная конструкция с развитой поверхностью испарения позволяет предельно снизить габаритные размеры и массу теплового насоса, а также его теплопотери, упростить конструкцию, что создаст возможность освоить производство данного оборудования с определенным размерным рядом, облегчить монтаж и эксплуатацию.
Описание заявляемого теплового насоса поясняется изображением его общего вида, показанного на фиг. 1, разреза внутреннего ребра низкотемпературного теплообменника - фиг. 2, дроссельного устройства с конденсатосборником - фиг. 3.
Заявляемый компрессионный тепловой насос (КТН) имеет корпус 1 (фиг. 1), его верхняя часть оснащена высокотемпературным теплообменником 2 и имеет наружную теплоизоляцию, показанную штрихпунктирной линией. Нижней частью корпуса 1 является испаритель с низкотемпературным теплообменником 3. Последний оснащен внешним оребрением 4 и внутренними - радиальными - ребрами 5 с каналами сброса конденсата (фиг. 2). Внутри верхней части корпуса 1 установлен компрессор 6, например, осевой с приводом от электродвигателя (стандартной частоты или высокочастотного).
При использовании первичного теплового ресурса воздушной среды либо воды малых рек привод компрессора может иметь ветродвигатель или гидротурбину.
Между корпусом компрессора и стенкой корпуса 1 КТН расположен конденсатор 7 паров хладагента, ребра которого расположены по винтовой линии, совпадающей по направлению с траекторией движения вихревого потока хладагента. Поверхность корпуса компрессора, являющаяся внутренней стенкой конденсатора 7, теплоизолирована. Внизу конденсатора 7 по всему периметру его кольцеобразного днища расположены отверстия 8, над которыми может устанавливаться регулирующее их просвет кольцо (на фиг. 3 оно показано в тонких линиях). Эти отверстия являются дросселями контура циркуляции хладагента. Под днищем имеется конденсатосборник 9 с кольцевой щелью 10 для сброса конденсата на стенку испарителя.
Работа КТН в принципе не отличается от функционирования известных тепловых насосов. Пары хладагента сжимаются компрессором 6, далее их вихревой поток обтекает оребренную поверхность конденсатора 7, где тепло через стенку теплообменника 2 передается протекающему по нему теплоносителю. Сбросивший температуру хладагент при высоком давлении конденсируется и проходит через дроссельные отверстия 8 в конденсатосборник 9 и далее через кольцевой зазор 10 в испаритель. Стекая тонкой пленкой по его внутренней стенке, он частично попадает в распределительные каналы радиальных ребер 5, смачивает поверхность последних и, таким образом, использует максимальную площадь теплообмена с внешним теплоносителем через теплообменник 3 с наружным оребрением 4. Испаренный в результате такого теплообмена в условиях низкого (ниже атмосферного) давления хладагент снова попадает в компрессор.
При использовании тепла промышленных сбросов и других источников с передачей теплоносителя по трубопроводу внешнее оребрение теплообменника 3 имеет оболочку (на фиг. 1 показана тонкой линией).
Описанный КТН в виде единого блока в общем корпусе упрощает его изготовление, установку и эксплуатацию, позволяет использовать его в самых разных условиях, и это обеспечит ему должную востребованность.
Claims (1)
- Компрессионный тепловой насос, содержащий испаритель, компрессор, конденсатор, теплообменники и дроссельное устройство, отличающийся тем, что его испаритель, компрессор, конденсатор с теплообменником и дроссельное устройство представляют собой единую конструкцию, а испаритель имеет развитую поверхность испарения теплоносителя в виде системы распределительных каналов по внутреннему оребрению днища испарителя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115858A RU2655087C1 (ru) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | Компактный компрессионный тепловой насос |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115858A RU2655087C1 (ru) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | Компактный компрессионный тепловой насос |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2655087C1 true RU2655087C1 (ru) | 2018-05-23 |
Family
ID=62202405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017115858A RU2655087C1 (ru) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | Компактный компрессионный тепловой насос |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2655087C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759403C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-11-12 | Николай Васильевич Ясаков | Кондиционер с теплообменом в грунтах и водной среде |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU93946U1 (ru) * | 2008-05-22 | 2010-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" | Тепловой насос |
RU128922U1 (ru) * | 2012-09-21 | 2013-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Холодильная машина |
CN103438491A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-12-11 | 南通大学 | 带有热水自循环系统的采用热泵的热水供应和加热系统 |
US20160168777A1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Electrolux Appliances Aktiebolag | Vented Dryer With Modular Heat Pump Subassembly |
-
2017
- 2017-05-04 RU RU2017115858A patent/RU2655087C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU93946U1 (ru) * | 2008-05-22 | 2010-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" | Тепловой насос |
RU128922U1 (ru) * | 2012-09-21 | 2013-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Холодильная машина |
CN103438491A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-12-11 | 南通大学 | 带有热水自循环系统的采用热泵的热水供应和加热系统 |
US20160168777A1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Electrolux Appliances Aktiebolag | Vented Dryer With Modular Heat Pump Subassembly |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759403C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-11-12 | Николай Васильевич Ясаков | Кондиционер с теплообменом в грунтах и водной среде |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20160195314A1 (en) | Heat pump, small power station and method of pumping heat | |
US9534509B2 (en) | Cogeneration device including hydrocondenser | |
US11204190B2 (en) | Evaporator with integrated heat recovery | |
KR20150089110A (ko) | 가변용량 orc 분산발전시스템 | |
KR100999400B1 (ko) | 지열을 이용한 히트펌프 시스템 | |
US11293666B2 (en) | Superhigh temperature heat pump system and method capable of preparing boiling water not lower than 100° C | |
CN101776401B (zh) | 自然通风直接水膜蒸发空冷凝汽系统 | |
JP2015502482A (ja) | 空気熱エネルギーを利用して仕事、冷却、および水を出力するための低温状態エンジン | |
JP2023075231A (ja) | 統合された熱回収を備えた蒸発器 | |
US8424306B2 (en) | Air-water power generation system | |
KR20150022311A (ko) | 히트펌프 발전 시스템 | |
RU2655087C1 (ru) | Компактный компрессионный тепловой насос | |
CN108662802A (zh) | 绿色热泵制冷制热系统、制冷制热方法及空调 | |
CN110567190A (zh) | 一种蒸汽压缩型吸收式热泵 | |
WO2019214605A1 (zh) | 水源热泵 | |
US20150369084A1 (en) | System for preheating boiler feedwater and cooling condenser water | |
CN110567189B (zh) | 一种蒸汽压缩型吸收式热泵 | |
Mendrinos et al. | Geothermal binary plants: water or air cooled | |
RU2125165C1 (ru) | Энергетическая установка | |
US10655923B1 (en) | Special cooling coating design for fossil fuel, nuclear, geothermal, and solar heat driven power plants; for HVAC cooling applications; and for heat rejection systems | |
JP5262428B2 (ja) | ヒートポンプシステム | |
RU2238488C2 (ru) | Тепловой насос | |
WO2022210416A1 (ja) | 熱電発電システム | |
CN220083363U (zh) | 一种换热系统 | |
Chiasson | Waste heat rejection methods in geothermal power generation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190505 |