【技术实现步骤摘要】
准三级压缩超级热泵换热装置及冷热源温差换热方法
本专利技术属于能源利用
,特别涉及一种准三级压缩超级热泵换热装置及冷热源温差换热方法。具体说是提取冷源中热量以加热热源,并根据冷源温度自动调节运行方式的热泵装置。
技术介绍
在能源利用领域,各种工业与民用工艺存在着大量的换热过程。根据牛顿第二定律,热量可以自发地从高温物体传递到低温物体,该换热工况仅使用普通的换热器即可实现;如果需要将热量从低温物体传递给高温物体,则需要消耗一定量的高品位能量,如电、高温蒸汽或热水等。在现有技术中,热泵技术以其高效、可靠的特点得到了市场的认可和应用。热泵技术按原理分为吸收式热泵或压缩式热泵。吸收式热泵分为第一类吸收式热泵和第二类吸收式热泵。第一类吸收式热泵需要消耗高品位的能量,将大量的热量从低温物体传递到高温物体,产生的热量温度低于驱动热源温度,称增热型热泵,从低温物体中提取少量热量,产生的热量温度高于驱动热源温度,称升温型热泵;压缩式热泵则是消耗机械功,通过逆卡诺循环实现了从低温物体到高温物体的传热。吸收式热泵受热循环和工质物理性质的限制,而压缩式热泵则受到热循环和工质物理性质的限制,均只能工作于各自温度范围,无法实现大范围的温度提升。与此同时,低温冷源在生产工艺过程中往往伴随着温度变化,而热泵装置是根据额定工况设计,因此当运行工况偏离设计工况时热泵装置的性能将大幅度衰减,比如空气源热泵技术,以-5℃的空气作为设计工况,如果其实际运行工况为-15到10℃,则其运行效率将显著下降。为解决上述应用问题,提出了一种准三级压缩超级 ...
【技术保护点】
1.一种准三级压缩超级热泵换热装置,其特征在于,所述准三级压缩超级热泵换热装置是一种实现低温冷源与高温热源的大温差的热泵换热装置,该热泵换热装置由A换热器(1)、蒸汽压缩器(2)、B换热器(3)、调配器(4)、控制器(5)、电机(6)、A阀门(7)、B阀门(8)、C阀门(9)、相变换热管(10)、A叶片(11)、B叶片(12)、循环工质、冷源入口(13)、冷源出口(14)、热源出口(15和热源入口(16)构成;其中,A换热器(1)、蒸汽压缩器(2)、B换热器(3)、B阀门(8)和调配器(4)串联成回路;调配器(4)再分别通过A阀门(7)与蒸汽压缩器(2连接,通过C阀门(9)连接在A换热器(1)和蒸汽压缩器(2)的连通管道上;控制器(5)通过连通管分别与A阀门(7)、B阀门(8)及A换热器(1)的冷源入口(13)连接;A换热器(1)还连接冷源出口(14);B换热器(3)分别设置热源出口(15)和热源入口(16);蒸汽压缩器(2)分成低压腔(2a)、混合腔(2b)和高压腔(2c);其中,三个腔的中部水平固定一根转轴,在转轴上,B叶片(12)安装于低压腔(2a)内,A叶片(11)安装于高压腔 ...
【技术特征摘要】
1.一种准三级压缩超级热泵换热装置,其特征在于,所述准三级压缩超级热泵换热装置是一种实现低温冷源与高温热源的大温差的热泵换热装置,该热泵换热装置由A换热器(1)、蒸汽压缩器(2)、B换热器(3)、调配器(4)、控制器(5)、电机(6)、A阀门(7)、B阀门(8)、C阀门(9)、相变换热管(10)、A叶片(11)、B叶片(12)、循环工质、冷源入口(13)、冷源出口(14)、热源出口(15和热源入口(16)构成;其中,A换热器(1)、蒸汽压缩器(2)、B换热器(3)、B阀门(8)和调配器(4)串联成回路;调配器(4)再分别通过A阀门(7)与蒸汽压缩器(2连接,通过C阀门(9)连接在A换热器(1)和蒸汽压缩器(2)的连通管道上;控制器(5)通过连通管分别与A阀门(7)、B阀门(8)及A换热器(1)的冷源入口(13)连接;A换热器(1)还连接冷源出口(14);B换热器(3)分别设置热源出口(15)和热源入口(16);蒸汽压缩器(2)分成低压腔(2a)、混合腔(2b)和高压腔(2c);其中,三个腔的中部水平固定一根转轴,在转轴上,B叶片(12)安装于低压腔(2a)内,A叶片(11)安装于高压腔(2c)内;电机(6)固定在低压腔2a外面,并与转轴连接,带动B叶片(12)、A叶片(11)旋转。
2.根据权利要求1所述的准三级压缩超级热泵换热装置,其特征在于,所述A换热器1和B换热器3内安装相变换热管(10)。
3.根据权利要求1所述的准三级压缩超级热泵换热装置,其特征在于,所述电机的驱动方式为电力驱动或者蒸汽驱动。所述循环工质为水。
4.根据权利要求1所述的准三级压缩超级热泵换热装置,其特征在于,所述叶片为活塞式、涡旋式、螺杆式或离心式。
5.根据权利要求1所述的准三级压缩超级热泵换热装置,其特征在于,所述热泵的冷源入口和出口均为空气,热源入口为热水,热源出口为蒸汽。
6.根据权利要求1所述的准三级压缩超级热泵换热装置,其特征在于,所述循环工质依次经过A换热器(1)、蒸汽压缩器(2)、B换热器(3)、B阀门(8)和调配器(4)后返回A换热器(1);c阀门(9)和A阀门(7)通过开或关的状态控制,实现循环工质进入或者离开蒸汽压缩器2内部的气体压缩过程,从A换热器(1)出口的循环工质蒸汽与经过c阀门(9)的工质蒸汽混合后依次经过蒸汽压缩器(2的低压腔(2a)、混合腔(2b)和高压腔(2c),工质蒸汽在混合腔(2b)中与经过A阀门(7)的工质混合或者部分工质经过A阀门(7)离开,控制器(5)通过检测冷源入口(13)的温度、流量控制、A阀门(7和c阀门(9)的开或关状态。
7.一种准三级压缩超级热泵换热装置的冷热源温差换热方法,其特征在于,其冷热源温差换热包括如下方式:
(1)最大负荷工况
当冷源流量增大或温度下降,A换热器(1)的换热量高于最大负荷设定值时,C阀门(9)开启,A阀门(7)开启,循环工质在A换热器(1)经过相变换热管(10)被冷源加热变成循环工质蒸汽,该循环工质蒸汽与经过C阀门(9)的循环工质混合后进入蒸汽压缩器(2),混合后循环工质蒸汽经过低压腔2a压缩后进入混合腔(2b),与经A过阀门(7)的循环工质再次混合后进入高压腔(2c)后被再次压缩,循环工质蒸汽进入B换热器(3)后加热热源介质后变为液态,液态的循环工质经过B阀门(8)后进入调配器(4),在调配器(4)中部分工...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙健,戈志华,詹涛,杜小泽,段立强,杨勇平,
申请(专利权)人:华北电力大学,国网江西省电力有限公司,
类型:发明
国别省市:北京;11
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