雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統的制作方法

雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，其特征在于，包括：高壓級壓縮機構、低壓級壓縮機構、高溫級冷凝機構、低溫級冷凝機構、高溫級蒸發機構、低溫級蒸發機構、分凝機構、熱交換機構、第一節流機構、第二節流機構以及第三節流機構，高壓級壓縮機構、高溫級冷凝機構、分凝機構、低溫級冷凝機構、第一節流機構、低溫級蒸發機構、低壓級壓縮機構、熱交換機構依次連接構成回路，分凝機構還分別與第二節流機構和第三節流機構相連，第三節流機構與高溫級蒸發機構相連，高溫級蒸發機構與低壓級壓縮機構相連，第二節流機構與熱交換機構相連，本發明能夠減少能量損失，提高系統運行穩定性，同時利用不同品位的低溫熱源，充分利用低溫冷凝機構的熱量。
【專利說明】雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱泵技術，具體涉及一種雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統。
【背景技術】
[0002]傳統熱泵技術:純工質的單級壓縮式熱泵的工作溫差一般為40— 50攝氏度左右，當溫差較大時，其壓縮機的壓縮比較大，效率較低，系統技術特點限制了單級壓縮式熱泵在低溫環境下的應用。單純的自復疊熱泵系統可在較大溫差下工作，但其載熱劑只在單一冷凝器實現溫升，溫升初始階段由于傳熱溫差大導致能量損失大，而且只有單一的蒸發器和相應的蒸發溫度，不能實現不同品味低溫熱源的有效利用。單純的雙級壓縮熱泵也能在較大溫差下工作，但同樣存在單一冷凝器溫升初始階段傳熱溫差大和單一蒸發器不能實現不同品位低溫熱源的有效利用問題。
[0003]現有專利熱泵技術:專利號為200520025920.5，名稱為《雙冷凝復疊式熱泵》，該熱泵技術將冷凝蒸發器中的部分熱量用于加熱低溫載熱劑實現雙冷凝的作用，其冷凝蒸發器與低溫冷凝器熱量分配調節困難，其蒸發器使用單一也很難實現對不同品位低溫熱源的有效利用。專利號為200410077681.8，名稱為《一種自復疊式空氣源熱泵熱水器》，該專利技術不能實現雙溫冷凝和雙溫蒸發，溫升初始階段傳熱溫差大，能量損失大。專利號200620068100.9，名稱為《帶分凝器的大溫差自復疊熱泵》，該專利技術同樣不能實現雙溫冷凝，溫升初始階段傳熱溫差大。

【發明內容】

[0004]本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提出一種通過降低高溫級冷凝器的傳熱溫差來實現能在大溫差環境下工作的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統。
[0005]本發明為了實現上述目的，采用了以下結構。
[0006]< 結構一 >
[0007]本發明提供一種雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，具有這樣的特征，包括:高壓級壓縮機構、低壓級壓縮機構、高溫級冷凝機構、低溫級冷凝機構、蒸發機構，高溫級蒸發機構、低溫級蒸發機構、分凝機構、熱交換機構，第一節流機構、第二節流機構、第三節流機構以及連接管路，其中，高壓級壓縮機構的出口與高溫級冷凝機構相連，高溫級冷凝機構與分凝機構相連，分凝機構的氣相口與低溫級冷凝機構相連，分凝機構的液相口與第二節流機構和第三節流機構分別相連，低溫級冷凝機構與第一節流機構相連，第一節流機構與低溫級蒸發機構相連，第二節流機構與熱交換機構相連，第三節流機構與高溫級蒸發機構相連，低溫級蒸發機構的出口與高溫蒸發機構的出口匯合后與低壓級壓縮機構的進口相連，低壓級壓縮機的出口與熱交換機構相連，熱交換機構的氣相口與高壓級壓縮機構的進口相連。
[0008]另外，在本發明提供的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，還可以具有這樣的特征:上述熱交換機構為混合式熱交換機構。
[0009]< 結構二 >[0010]本發明提供一種雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，具有這樣的特征，包括:高壓級壓縮機構、低壓級壓縮機構、高溫級冷凝機構、低溫級冷凝機構、蒸發機構、分凝機構、熱交換機構、第一節流機構、第二節流機構以及連接管路，其中，高壓級壓縮機構的出口與高溫級冷凝機構相連，高溫級冷凝機構與分凝機構相連，分凝機構的氣相口與低溫級冷凝機構相連，分凝機構的液相口與第二節流機構相連，低溫級冷凝機構與第一節流機構相連，第一節流機構與蒸發機構相連，第二節流機構與熱交換機構相連，蒸發機構的出口與低壓級壓縮機構的進口相連，低壓級壓縮機構的出口與熱交換機構相連，熱交換機構氣相口與高壓級壓縮機構的進口相連。
[0011]另外，在本發明提供的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統中，還可以具有這樣的特征:上述熱交換機構為混合式熱交換機構。
[0012]發明的作用與效果
[0013]根據本發明的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，因為采用高低溫雙冷凝機構，高溫級冷凝機構在較高溫度下冷凝換熱，低溫級冷凝機構在較低溫度下冷凝換熱，所以可實現較大溫升或提供高低溫兩種供熱溫度，降低高溫級冷凝機構的傳熱溫差，減少能量損失。
[0014]另外，根據本發明的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，因為采用高低溫雙蒸發機構，高溫級蒸發機構在較高溫度下蒸發，低溫級蒸發機構在較低溫度下蒸發，所以可以實現對不同品位的低溫熱源進行有效的利用且系統可以根據不同品味低溫熱源的變化，通過分凝機構來調整高溫蒸發機構和低溫蒸發機構的負荷，使系統在環境變化情況下穩定運行。
[0015]另外，根據本發明的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，因為采用將分凝機構中的高溫制冷劑分兩路節流，第二節流機構將分凝機構的部分高溫制冷劑液體節流到中間壓力并與低壓級壓縮機構的排氣在熱交換機構中混合換熱，第三節流機構將分凝機構的部分高溫制冷劑液體節流到低壓，其兩路節流流量可根據低壓級壓縮機構的排氣熱負荷調節，使低壓級壓縮機構排氣部分冷卻或完全冷卻，所以能夠降低高壓級壓縮機構的吸氣溫度，從而適當降低高壓級壓縮機構排氣溫度，提高系統運行穩定性。
[0016]另外，根據本發明的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，因為低溫級冷凝機構與以往低溫級冷凝機構和高溫級蒸發機構合二為一的方式不同，本實施例中低溫級冷凝機構獨立工作，所以能夠充分利用低溫級冷凝機構中的熱量。
[0017]此外，根據本發明的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，因為采用的是混合式熱交換機構，制冷劑流體依靠直接接觸傳熱，避免了傳熱間壁及其兩側的污垢熱阻，所以能夠提高傳熱效率。
[0018]并且，因為采用上述連接方式，使得雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統整體結構緊湊、適應性強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為實施例一中雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統的整體結構示意圖；以及
[0020]圖2為實施例二中雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統的整體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖和實施例對本發明涉及的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統進行詳細的說明。
[0022]<實施例一 >
[0023]圖1為實施例一中雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統的整體結構示意圖。
[0024]如圖1所示，分凝單溫蒸發熱泵系統100包括:高壓級壓縮機101、高溫級冷凝器102、分凝器103、低溫級冷凝器104、第一節流閥105、低溫級蒸發器106、低壓級壓縮機107、熱交換器108、第二節流閥109、第三節流閥110、高溫級蒸發器111以及連接管路。
[0025]高壓級壓縮機101的出口與高溫級冷凝器102相連，高溫級冷凝器102與分凝器103相連，分凝器103的氣相口與低溫級冷凝器104相連，分凝器103的液相口與第二節流閥109和第三節流閥110分別相連，低溫級冷凝器104與第一節流閥105相連，第一節流閥105與低溫級蒸發器106相連，第二節流閥109與熱交換器108相連，第三節流閥110與高溫級蒸發器111相連，低溫級蒸發器106的出口與高溫級蒸發器111的出口匯合后與低壓級壓縮機107的進口相連，低壓級壓縮機107的出口與熱交換器108相連，熱交換器108的氣相口與高壓級壓縮機101的進口相連。
[0026]兩種高低溫混合制冷劑經過高壓級壓縮機101壓縮后排向高溫級冷凝器102，其中高溫制冷劑在高溫級冷凝器102中冷凝為液體狀態，低溫制冷劑繼續保持為氣體狀態，高溫制冷劑液體與低溫制冷劑氣體在分凝器103中分凝，其高溫制冷劑液體通過第二節流閥109和第三節流閥110節流后分別流向熱交換器108和高溫級蒸發器111，分凝器103中的低溫制冷劑氣體排向低溫級冷凝器104并冷凝，低溫級冷凝器104中的低溫制冷劑液體經第一節流閥105節流后排向低溫級蒸發器106，高溫級蒸發器111中的高溫制冷劑氣體和低壓級蒸發器106中的低溫制冷劑氣體混合后被低壓級壓縮機107吸入，低壓級壓縮機107的排氣和經第二節流閥109節流后的中間壓力高溫制冷劑在熱交換器108中混合換熱，最后熱交換器108中的混合氣體被高壓級壓縮機101吸入。
[0027]實施例一的作用與效果:
[0028]本實施例一因為采用高低溫雙冷凝器，高溫級冷凝器102在較高溫度下冷凝換熱，低溫級冷凝器104在較低溫度下冷凝換熱，所以可實現較大溫升或提供高低溫兩種供熱溫度，降低高溫級冷凝器的傳熱溫差，減少能量損失。
[0029]另外，根據本發明的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，因為采用高低溫雙蒸發器，高溫級蒸發器111在較高溫度下蒸發，低溫級蒸發器106在較低溫度下蒸發，所以可以實現對不同品位的低溫熱源進行有效的利用。
[0030]另外，本實施例一因為采用分凝器103中的高溫制冷劑分兩路節流，第二節流閥109將分凝器103的部分高溫制冷劑液體節流到中間壓力并與低壓級壓縮機107的排氣在熱交換器108中混合換熱，第三節流閥110將分凝器103的部分高溫制冷劑液體節流到低壓，其兩路節流流量可根據低壓級壓縮機構的排氣熱負荷調節，使低壓級壓縮機107排氣部分冷卻或完全冷卻，使低壓級壓縮機107排氣部分冷卻或完全冷卻，所以能夠降低高壓級壓縮機101的吸氣溫度，從而適當降低高壓級壓縮機101排氣溫度，提高系統運行穩定性。
[0031]另外，本實施例一因為采用的是混合式熱交換器，制冷劑流體依靠直接接觸傳熱，避免了傳熱間壁及其兩側的污垢熱阻，所以能夠提高傳熱效率。
[0032]此外，本實施例一中因為低溫級冷凝器104與以往低溫級冷凝器和高溫級蒸發器合二為一的方式不同，本實施例中低溫級冷凝器單獨存在，所以能夠充分利用低溫冷凝機構104中的熱量。
[0033]并且，本實施例一因為采用上述連接方式，使得雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統整體結構緊湊、適應性強。
[0034]<實施例二 >
[0035]圖2為實施例一中雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統的整體結構示意圖。
[0036]在實施例二中，對于和實施例一中相同的結構，給予相同的編號，并省略相同的說明。
[0037]如圖2所示，雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統200在實施例一的基礎上去掉了第三節流閥110和高溫級蒸發器111組成的支路
[0038]實施例二的作用與效果:
[0039]本實施例二與實施例一相比，因為本實施例二在實施例一的基礎上去掉了高溫級蒸發器111以及第三節流閥110組成的分支結構，只有一個蒸發器106，因而本實施例二的結構更加緊湊，且除了不能實現實施例一對不同品位熱源的有效利用外，本實施例二與實施例一的作用與效果一樣。
【權利要求】
1.一種雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，其特征在于，包括:高壓級壓縮機構、低壓級壓縮機構、高溫級冷凝機構、低溫級冷凝機構、高溫級蒸發機構、低溫級蒸發機構、分凝機構、熱交換機構，第一節流機構、第二節流機構、第三節流機構以及連接管路，其中，所述高壓級壓縮機構的出口與所述高溫級冷凝機構相連，所述高溫級冷凝機構與所述分凝機構相連，所述分凝機構的氣相口與所述低溫級冷凝機構相連，所述分凝機構的液相口與所述第二節流機構和所述第三節流機構分別相連，所述低溫級冷凝機構與所述第一節流機構相連，所述第一節流機構與所述低溫級蒸發機構相連，所述第三節流機構與所述高溫級蒸發機構相連，所述低溫級蒸發機構的出口與所述高溫蒸發機構的出口匯合后與所述低壓級壓縮機構的進口相連，所述第二節流機構與所述熱交換機構相連，所述低壓級壓縮機構的出口與所述熱交換機構相連，所述熱交換機構的氣相口與所述高壓級壓縮機構的進口相連。
2.根據權利要求1所述的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，其特征在于:其中，所述熱交換機構為混合式熱交換機構。
3.—種雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，其特征在于，包括:高壓級壓縮機構、低壓級壓縮機構、高溫級冷凝機構、低溫級冷凝機構、蒸發機構、分凝機構、熱交換機構、第一節流機構、第二節流機構以及連接管路，其中，所述高壓級壓縮機構的出口與所述高溫級冷凝機構相連，所述高溫級冷凝機構與所述分凝機構相連，所述分凝機構的氣相口與所述低溫級冷凝機構相連，所述分凝機構的液相口與所述第二節流機構相連，所述低溫級冷凝機構與所述第一節流機構相連，所述第一節流機構與所述蒸發機構相連，所述蒸發機構的出口與所述低壓級壓縮機構的進口相連，所述低壓級壓縮機構的出口與所述熱交換機構相連，所述第二節流機構與所述熱交換機構相連，所述熱交換機構氣相口與所述高壓級壓縮機構的進口相連。
4.根據權利要求3所述的雙溫冷凝兩級壓縮熱泵系統，其特征在于:其中，所述熱交換機構為混合式熱交換機構。
【文檔編號】F25B30/02GK103697627SQ201310719638
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】邱金友, 張華
申請人:上海理工大學