燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统技术方案

本发明专利技术提供一种燃料发动机驱动的压缩‑吸收复合式热泵系统：包括压气机、压缩机、冷凝器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、气液分离器、发生器、补燃燃烧室、透平、燃烧室、气液分离器、四通阀和三通阀；本发明专利技术还提供一种燃料发动机驱动的压缩‑吸收复合式热泵系统的使用方法，燃料先在发动机中做功，输出的轴功用于驱动压缩机，通过压缩机进行蒸气压缩式热泵循环，从低温环境中吸取数倍于轴功的热量，连同输入轴功向中温热源放出热量；同时，利用燃料在发动机中做功后排出的余热，驱动吸收式热泵装置，余热输入吸收式热泵，通过吸收式热泵从前述中温热源吸热后连同输入的余热一同向高温热源放热，因此放热量大于从中温热源的吸热量。

COMPRESSION-ABSORPTION COMPOSITE HEAT PUMP SYSTEM DRIVEN BY FUEL ENGINE

The invention provides a compression-absorption compound heat pump system driven by a fuel engine, including a compressor, a compressor, a condenser, a condenser, an evaporator, an absorber, a solution heat exchanger, a gas-liquid separator, a generator, a supplementary combustion chamber, a turbine, a combustion chamber, a gas-liquid separator, a four-way valve and a three-way valve; the invention also provides a compression valve driven by a fuel engine. \u2011\u5438\u6536\u590d\u5408\u5f0f\u70ed\u6cf5\u7cfb\u7edf\u7684\u4f7f\u7528\u65b9\u6cd5\uff0c\u71c3\u6599\u5148\u5728\u53d1\u52a8\u673a\u4e2d\u505a\u529f\uff0c\u8f93\u51fa\u7684\u8f74\u529f\u7528\u4e8e\u9a71\u52a8\u538b\u7f29\u673a\uff0c\u901a\u8fc7\u538b\u7f29\u673a\u8fdb\u884c\u84b8\u6c14\u538b\u7f29\u5f0f\u70ed\u6cf5\u5faa\u73af\uff0c\u4ece\u4f4e\u6e29\u73af\u5883\u4e2d\u5438\u53d6\u6570\u500d\u4e8e\u8f74\u529f\u7684\u70ed\u91cf\uff0c\u8fde\u540c\u8f93\u5165\u8f74\u529f\u5411\u4e2d\u6e29\u70ed\u6e90\u653e\u51fa\u70ed\u91cf\uff1b\u540c\u65f6\uff0c\u5229\u7528\u71c3\u6599\u5728\u53d1\u52a8\u673a\u4e2d\u505a\u529f\u540e\u6392\u51fa\u7684\u4f59\u70ed\uff0c\u9a71\u52a8\u5438\u6536\u5f0f Heat pump device, waste heat input absorption heat pump, through the absorption heat pump from the aforementioned medium-temperature heat source after heat absorption, together with the input waste heat to the high-temperature heat source heat release, so the heat release is greater than the heat absorption from the medium-temperature heat source.

【技术实现步骤摘要】
燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统
本专利技术涉及燃料、热能、动力、热泵以及供热等
，特别是涉及一种燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵热泵系统。
技术介绍
热泵是已经被广泛应用于房屋供热、物料加热等，是一种高效节能的设备。热泵的性能与其工作时的高、低温热源温度有关，当高低温热源温度差超过额定工况时，热泵性能将严重下降，甚至不能正常运行。例如目前广泛应用的基于蒸气压缩的空气源热泵采暖系统，冬季当气温急剧下降时，热泵制热能力也大副下降，功耗上升，严重时，甚至不能正常稳定运行。这是由于随着气温的下降，蒸发压缩降低，压缩机压缩比增大，功耗和排气温度都升高，性能恶化。因此，虽然近年来随着技术的进步，应用于寒冷地区的空气源热泵技术有了一定发展，但是性能仍然不够理想，空气源热泵在严寒地区的应用仍受到限制。直接燃烧燃料供热的锅炉供热量不受环境温度影响，因此在严寒地区应用较广。但这种直接将燃料的高品位化学能通过燃烧变成低品位热能供热的方法，是一种能量的低效利用方式，不符合热力学节能原理。利用燃料驱动吸收式热泵，可以从低温环境吸热，向高温热源放出比输入热量更多的热能，是一种更高效节能的供热方式，但是，这种热泵系统的性能仍然受高低温环境温度影响，当低温环境温度下降较大时，这种热泵性能也将大副下降，甚至不能正常工作。将燃料通过发动机进行能量转换，利用输出的轴功驱动蒸气压缩式热泵，同时回收发动机余热进行供热，是一种更高效的供热方式，例如一种燃气发动机驱动的热泵(GEHP),目前已获得成功应用。但是，在严寒地区，这种方式仍受空气源热泵特性的制约，外界气温仍对其性能有一定影响，在严寒地区，其应用仍然受到限制。因此，需要对现有技术进行改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效的燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统：包括压气机、压缩机、冷凝器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、气液分离器、发生器、补燃燃烧室、透平、燃烧室、气液分离器、四通阀和三通阀；所述压气机出口与燃烧室进口连接，燃烧室出口与透平进口连接，透平出口与补燃燃烧室进口连接，透平与压气机连接，压气机与压缩机连接；所述补燃燃烧室出口与发生器壳侧进口连接，发生器的管束出口与气液分离器进口连接，气液分离器气体出口与冷凝器壳侧进口连接；所述气液分离器液体出口与溶液热交换器浓溶液管道进口连接，溶液热交换器浓溶液管道出口与吸收器壳侧进口连接；所述吸收器壳侧出口通过溶液泵后与溶液热交换器稀溶液管道进口连接，溶液热交换器稀溶液管道出口与发生器的管束进口连接；所述冷凝器壳侧出口经过节流阀后与蒸发器进口连接，冷剂泵的进出口与蒸发器壳侧的顶部和底部连接；蒸发器中的管束出口经过阀和泵与冷凝器的载热剂通道进口连接；所述冷凝器的载热剂通道出口经过阀后分别与蒸发器的管束进口和换热器进口连接，换热器出口与泵进口连接，泵出口与阀和蒸发器的管束出口间的管道连接；蒸发器壳侧蒸气出口与吸收器蒸气进口连接；供暖回水分为两路，一路与吸收器的管束进口连接，吸收器的管束出口与冷凝器的管束进口连接，冷凝器的管束出口与供暖出水连接；另一路依次经过阀和泵后与冷凝器的载热剂通道进口连接；所述冷凝器的冷凝管道出口经过并联设置的阀和单向阀后与储液-干燥过滤器进口连接，储液-干燥过滤器出口分为两路，一路经过并联设置的单向阀和膨胀阀后与蒸发器进口连接；另一路经过并联设置的单向阀和膨胀阀后与蒸发器进口连接；蒸发器出口与三通阀的B口连接，蒸发器出口与三通阀的C口连接；三通阀的A口与四通阀的A口连接，四通阀的C口经过气液分离器后与压缩机进口连接，压缩机出口与四通阀的B口连接，四通阀的D口与冷凝器的冷凝管道进口连接。本专利技术还提供一种燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统：包括压气机压缩机、冷凝器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、气液分离器、发生器、补燃燃烧室、透平、燃烧室、气液分离器、四通阀和三通阀；所述压气机出口与燃烧室进口连接，燃烧室出口与透平进口连接，透平出口与补燃燃烧室进口连接，透平与压气机连接，压气机与压缩机连接；所述补燃燃烧室出口与发生器壳侧进口连接，发生器的管束出口与气液分离器进口连接，气液分离器气体出口与冷凝器壳侧进口连接；所述溶液热交换器包括浓溶液管道和稀溶液管道，气液分离器液体出口与溶液热交换器浓溶液管道进口连接，溶液热交换器浓溶液管道出口与吸收器壳侧进口连接，吸收器壳侧出口通过溶液泵后与溶液热交换器稀溶液管道进口连接，溶液热交换器稀溶液管道出口与发生器的管束进口连接；所述冷凝器出口经过节流阀后与蒸发器壳侧进口连接；蒸发器中的管束出口与三通阀的B口连接，三通阀的A口与换热器进口连接，三通阀的C口与换热器进口连接；换热器出口经过泵后与蒸发器中的管束进口连接，换热器出口经过泵后与蒸发器中的管束进口连接；供暖回水分为两路，一路经过阀后分别与吸收器的管束进口和阀连接，阀与冷凝器的载热剂通道进口连接，冷凝器的载热剂通道出口分别与阀进口和阀进口连接，阀出口经过阀后与供暖出水连接，阀出口与换热器进口连接，换热器出口与泵连接；另一路供暖回水与冷凝器的载热剂通道进口连接，冷凝器的载热剂通道出口与供暖出水连接；所述吸收器的管束出口与冷凝器的管束进口连接，冷凝器的管束出口与供暖出水连接；所述冷凝器的冷凝管道出口经过并联设置的阀和单向阀后与储液-干燥过滤器进口连接，储液-干燥过滤器出口经过并联设置的单向阀和膨胀阀后与冷凝器的冷凝管道进口连接，冷凝器的冷凝管道出口与四通阀的A口连接，四通阀的C口经过气液分离器后与压缩机进口连接，压缩机出口与四通阀的B口，四通阀的D口与冷凝器的冷凝管道进口连接。作为对本专利技术3燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统的改进：所述发生器中从下到上设置有相互独立的三组水平设置的换热管束、换热管束和换热管束，换热管束首端与前烟室连接，换热管束尾端和换热管束尾端通过后烟室连接，换热管束首端和换热管束首端通过前烟室连接，换热管束尾端与后烟室连接；所述发生器内腔在换热管束底部设置有挡板，换热管束和换热管束之间设置有档板，换热管束和换热管束之间设置有档板；所述发生器内腔在换热管束正上方设置有喷淋装置；所述补燃燃烧室出口与前烟室连接；所述溶液热交换器稀溶液管道出口与发生器的喷淋装置连接，发生器蒸气出口与冷凝器壳侧进口连通，发生器浓溶液与溶液热交换器的浓溶液管道进口连接。本专利技术还提供一种燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统：包括压气机、压缩机、冷凝器、冷凝器、蒸发器、蒸发器、蒸发器，发生器、补燃燃烧室、透平、燃烧室、气液分离器、四通阀和三通阀、喷嘴、吸气室、混合室和扩压管；所述压气机出口与燃烧室进口连接，燃烧室出口与透平进口连接，透平出口与补燃燃烧室进口连接，透平与压气机和压缩机连接；补燃燃烧室出口与发生器壳侧进口连接，发生器的管束出口与喷嘴进口连接，喷嘴出口与吸气室进口连接，吸气室出口与混合室进口连接，混合室出口通过扩压管与冷凝器进口连接，冷凝器出口分两路，一路经泵与发生器的管束进口连接；另一路经膨胀阀与蒸发器的制冷剂通道进口接，蒸发器的制冷剂通道出口与吸气室进口连接；所述蒸发器的载热剂通道出口与通过泵与冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.燃料发动机驱动的压缩‑吸收复合式热泵系统，其特征在于：包括压气机(1)、压缩机(5)、冷凝器(6)、冷凝器(9)、蒸发器(12)、吸收器(14)、溶液热交换器(16)、气液分离器(17)、发生器(18)、补燃燃烧室(19)、透平(20)、燃烧室(21)、气液分离器(22)、四通阀(23)和三通阀(31)；所述压气机(1)出口与燃烧室(21)进口连接，燃烧室(21)出口与透平(20)进口连接，透平(20)出口与补燃燃烧室(19)进口连接，透平(20)与压气机(1)连接，压气机(1)与压缩机(5)连接；所述补燃燃烧室(19)出口与发生器(18)壳侧进口连接，发生器(18)的管束出口与气液分离器(17)进口连接，气液分离器(17)气体出口与冷凝器(9)壳侧进口连接；所述气液分离器(17)液体出口与溶液热交换器(16)浓溶液管道进口连接，溶液热交换器(16)浓溶液管道出口与吸收器(14)壳侧进口连接；所述吸收器(14)壳侧出口通过溶液泵(15)后与溶液热交换器(16)稀溶液管道进口连接，溶液热交换器(16)稀溶液管道出口与发生器(18)的管束进口连接；所述冷凝器(9)壳侧出口经过节流阀(11)后与蒸发器(12)进口连接，冷剂泵(13)的进出口与蒸发器(12)壳侧的顶部和底部连接；蒸发器(12)中的管束出口经过阀(41)和泵(10)与冷凝器(6)的载热剂通道进口连接；所述冷凝器(6)的载热剂通道出口经过阀(46)后分别与蒸发器(12)的管束进口和换热器(27)进口连接，换热器(27)出口与泵(26)进口连接，泵(26)出口与阀(41)和蒸发器(12)的管束出口间的管道连接；蒸发器(12)壳侧蒸气出口与吸收器(14)蒸气进口连接；供暖回水分为两路，一路与吸收器(14)的管束进口连接，吸收器(14)的管束出口与冷凝器(9)的管束进口连接，冷凝器(9)的管束出口与供暖出水连接；另一路依次经过阀(48)和泵(10)后与冷凝器(6)的载热剂通道进口连接；所述冷凝器(6)的冷凝管道出口经过并联设置的阀(25)和单向阀(24)后与储液‑干燥过滤器(44)进口连接，储液‑干燥过滤器(44)出口分为两路，一路经过并联设置的单向阀(29)和膨胀阀(7)后与蒸发器(50)进口连接；另一路经过并联设置的单向阀(30)和膨胀阀(8)后与蒸发器(28)进口连接；蒸发器(50)出口与三通阀(31)的B口连接，蒸发器(28)出口与三通阀(31)的C口连接；三通阀(31)的A口与四通阀(23)的A口连接，四通阀(23)的C口经过气液分离器(22)后与压缩机(5)进口连接，压缩机(5)出口与四通阀(23)的B口连接，四通阀(23)的D口与冷凝器(6)的冷凝管道进口连接。...

【技术特征摘要】
1.燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统，其特征在于：包括压气机(1)、压缩机(5)、冷凝器(6)、冷凝器(9)、蒸发器(12)、吸收器(14)、溶液热交换器(16)、气液分离器(17)、发生器(18)、补燃燃烧室(19)、透平(20)、燃烧室(21)、气液分离器(22)、四通阀(23)和三通阀(31)；所述压气机(1)出口与燃烧室(21)进口连接，燃烧室(21)出口与透平(20)进口连接，透平(20)出口与补燃燃烧室(19)进口连接，透平(20)与压气机(1)连接，压气机(1)与压缩机(5)连接；所述补燃燃烧室(19)出口与发生器(18)壳侧进口连接，发生器(18)的管束出口与气液分离器(17)进口连接，气液分离器(17)气体出口与冷凝器(9)壳侧进口连接；所述气液分离器(17)液体出口与溶液热交换器(16)浓溶液管道进口连接，溶液热交换器(16)浓溶液管道出口与吸收器(14)壳侧进口连接；所述吸收器(14)壳侧出口通过溶液泵(15)后与溶液热交换器(16)稀溶液管道进口连接，溶液热交换器(16)稀溶液管道出口与发生器(18)的管束进口连接；所述冷凝器(9)壳侧出口经过节流阀(11)后与蒸发器(12)进口连接，冷剂泵(13)的进出口与蒸发器(12)壳侧的顶部和底部连接；蒸发器(12)中的管束出口经过阀(41)和泵(10)与冷凝器(6)的载热剂通道进口连接；所述冷凝器(6)的载热剂通道出口经过阀(46)后分别与蒸发器(12)的管束进口和换热器(27)进口连接，换热器(27)出口与泵(26)进口连接，泵(26)出口与阀(41)和蒸发器(12)的管束出口间的管道连接；蒸发器(12)壳侧蒸气出口与吸收器(14)蒸气进口连接；供暖回水分为两路，一路与吸收器(14)的管束进口连接，吸收器(14)的管束出口与冷凝器(9)的管束进口连接，冷凝器(9)的管束出口与供暖出水连接；另一路依次经过阀(48)和泵(10)后与冷凝器(6)的载热剂通道进口连接；所述冷凝器(6)的冷凝管道出口经过并联设置的阀(25)和单向阀(24)后与储液-干燥过滤器(44)进口连接，储液-干燥过滤器(44)出口分为两路，一路经过并联设置的单向阀(29)和膨胀阀(7)后与蒸发器(50)进口连接；另一路经过并联设置的单向阀(30)和膨胀阀(8)后与蒸发器(28)进口连接；蒸发器(50)出口与三通阀(31)的B口连接，蒸发器(28)出口与三通阀(31)的C口连接；三通阀(31)的A口与四通阀(23)的A口连接，四通阀(23)的C口经过气液分离器(22)后与压缩机(5)进口连接，压缩机(5)出口与四通阀(23)的B口连接，四通阀(23)的D口与冷凝器(6)的冷凝管道进口连接。2.燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统，其特征在于：包括压气机(1)压缩机(5)、冷凝器(6)、冷凝器(9)、蒸发器(12)、吸收器(14)、溶液热交换器(16)、气液分离器(17)、发生器(18)、补燃燃烧室(19)、透平(20)、燃烧室(21)、气液分离器(22)、四通阀(23)和三通阀(31)；所述压气机(1)出口与燃烧室(21)进口连接，燃烧室(21)出口与透平(20)进口连接，透平(20)出口与补燃燃烧室(19)进口连接，透平(20)与压气机(1)连接，压气机与压缩机(5)连接；所述补燃燃烧室(19)出口与发生器(18)壳侧进口连接，发生器(18)的管束出口与气液分离器(17)进口连接，气液分离器(17)气体出口与冷凝器(9)壳侧进口连接；所述溶液热交换器(16)包括浓溶液管道和稀溶液管道，气液分离器(17)液体出口与溶液热交换器(16)浓溶液管道进口连接，溶液热交换器(16)浓溶液管道出口与吸收器(14)壳侧进口连接，吸收器(14)壳侧出口通过溶液泵(15)后与溶液热交换器(16)稀溶液管道进口连接，溶液热交换器(16)稀溶液管道出口与发生器(18)的管束进口连接；所述冷凝器(9)出口经过节流阀(11)后与蒸发器(12)壳侧进口连接；蒸发器(12)中的管束出口与三通阀(31)的B口连接，三通阀(31)的A口与换热器(27)进口连接，三通阀(31)的C口与换热器(271)进口连接；换热器(27)出口经过泵(26)后与蒸发器(12)中的管束进口连接，换热器(271)出口经过泵(261)后与蒸发器(12)中的管束进口连接；供暖回水分为两路，一路经过阀(41)后分别与吸收器(14)的管束进口和阀(37)连接，阀(37)与冷凝器(6)的载热剂通道进口连接，冷凝器(6)的载热剂通道出口分别与阀(32)进口和阀(33)进口连接，阀(32)出口经过阀(34)后与供暖出水连接，阀(33)出口与换热器(35)进口连接，换热器(35)出口与泵(36)连接；另一路供暖回水与冷凝器(42)的载热剂通道进口连接，冷凝器(42)的载热剂通道出口与供暖出水连接；所述吸收器(14)的管束出口与冷凝器(9)的管束进口连接，冷凝器(9)的管束出口与供暖出水连接；所述冷凝器(6)的冷凝管道出口经过并联设置的阀(25)和单向阀(24)后与储液-干燥过滤器(44)进口连接，储液-干燥过滤器(44)出口经过并联设置的单向阀(49)和膨胀阀(7)后与冷凝器(42)的冷凝管道进口连接，冷凝器(42)的冷凝管道出口与四通阀(23)的A口连接，四通阀(23)的C口经过气液分离器(45)后与压缩机(5)进口连接，压缩机(5)出口与四通阀(23)的B口，四通阀(23)的D口与冷凝器(6)的冷凝管道进口连接。3.根据权利要求1或2所述的燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统，其特征在于：所述发生器(18)中从下到上设置有相互独立的三组水平设置的换热管束(180)、换热管束(181)和换热管束(182)，换热管束(180)首端与前烟室(183)连接，换热管束(180)尾端和换热管束(181)尾端通过后烟室(187)连接，换热管束(181)首端和换热管束(182)首端通过前烟室(185)连接，换热管束(182)尾端与后烟室(189)连接；所述发生器(18)内腔在换热管束(180)底部设置有挡板(186)，换热管束(180)和换热管束(181)之间设置有档板(184)，换热管束(181)和换热管束(182)之间设置有档板(188)；所述发生器(18)内腔在换热管束(182)正上方设置有喷淋装置；所述补燃燃烧室(19)出口与前烟室(183)连接；所述溶液热交换器(16)稀溶液管道出口与发生器(18)的喷淋装置连接，发生器(18)蒸气出口与冷凝器(9)壳侧进口连通，发生器(18)浓溶液与溶液热交换器(16)的浓溶液管道进口连接。4.燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统，其特征在于：包括压气机(1)、压缩机(5)、冷凝器(6)、冷凝器(52)、蒸发器(28)、蒸发器(50)、蒸发器(54)，发生器(18)、补燃燃烧室(19)、透平(20)、燃烧室(21)、气液分离器(22)、四通阀(23)和三通阀(31)、喷嘴(58)、吸气室(57)、混合室(56)和扩压管(51)；所述压气机(1)出口与燃烧室(21)进口连接，燃烧室(21)出口与透平(20)进口连接，透平(20)出口与补燃燃烧室(19)进口连接，透平(20)与压气机(1)和压缩机(5)连接；补燃燃烧室(19)出口与发生器(18)壳侧进口连接，发生器(18)的管束出口与喷嘴(58)进口连接，喷嘴(58)出口与吸气室(57)进口连接，吸气室(57)出口与混合室(56)进口连接，混合室(56)出口通过扩压管(51)与冷凝器(52)进口连接，冷凝器(52)出口分两路，一路经泵(55)与发生器(18)的管束进口连接；另一路经膨胀阀(53)与蒸发器(54)的制冷剂通道进口接，蒸发器(54)的制冷剂通道出口与吸气室(57)进口连接；所述蒸发器(54)的载热剂通道出口与通过泵(10)与冷凝器(6)的载热剂通道进口连接，冷凝器(6)的载热剂通道出口与蒸发器(54)的载热剂通道进口连接；所述冷凝器(6)的冷凝管道出口经过并联设置的阀(25)和单向阀(24)后与储液-干燥过滤器(44)进口连接，储液-干燥过滤器(44)出口分为两路，一路经过并联设置的单向阀(29)和膨胀阀(7)后与蒸发器(50)进口连接；另一路经过并联设置的单向阀(30)和膨胀阀(8)后与蒸发器(28)进口连接；所述蒸发器(50)出口与三通阀(31)的B口连接，蒸发器(28)出口与三通阀(31)的C口连接；三通阀(31)的A口与四通阀(23)的A口连接，四通阀(23)的C口经过气液分离器(22)后与压缩机(5)进口连接，压缩机(5)出口与四通阀(23)的B口连接，四通阀(23)的D口与冷凝器(6)的冷凝管道进口连接。5.根据权利要求1所述的复合式热泵系统的燃料发动机驱动的压缩-吸收复合式热泵系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、空气被压气机(1)吸入后压缩至高压，进入燃烧室(21)与燃料燃烧后，生成高温高压的燃气，进入透平(20)膨胀做功，透平(20)驱动压气机(1)和压缩机(5)；2)、透平(20)排出的废气进入补燃燃烧室(19)，与补充进入的燃料燃烧，燃气被加热升温之后从底部进入发生器(18)的壳侧，从下往上流过发生器(18)内的管束外壁，加热管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光玉，陈旭，舒志成，姚颖，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33