分段蒸发－分段压缩蒸汽压缩式热泵制造技术

本发明专利技术提供了分段蒸发－分段压缩型蒸汽压缩式热泵，属于余热利用与热泵／制冷技术领域。针对余热介质温度变化区间大时单一蒸发器型蒸汽压缩式机组存在的不足，它提供了由两个以上压缩机、两个以上蒸发器、冷凝器、节流阀等部件组成、实现分段蒸发－压缩的蒸汽压缩式机组；低温蒸发器与第一压缩机实现低温段蒸发－压缩，高温蒸发器与第二压缩机实现高温段蒸发－压缩——余热介质首先流经高温蒸发器加热冷剂液成冷剂蒸汽向第二压缩机提供、温度降低后再流经低温蒸发器加热冷剂液成冷剂蒸汽向第一压缩机提供，第一压缩机或向冷凝器提供冷剂蒸汽或向第二压缩机提供冷剂蒸汽，被加热介质流经冷凝器吸热。本发明专利技术减小了余热传递温差，提高了机组性能指数，当余热介质温度变化范围大时可降低机组耗功。

【技术实现步骤摘要】

属于余热利用与热泵/制冷

技术介绍
蒸汽压縮式热泵是余热应用中的一种主要设备之一，可带来节能、环保和经济等 多方面的效益。蒸汽压縮式热泵主要由压縮机、冷凝器、节流阀和蒸发器等基本部件组成， 其获取余热主要依靠工质在蒸发器中的汽化吸热来完成。在余热资源相对较少的情况下， 余热介质的温降会很大，此时若采用单一蒸发器的蒸汽压縮式热泵则会带来压縮比过高、 容积效率低以及机组性能指数降低等问题。为了提高机组的性能指数，此时一般采取分级 压縮、级间冷却的技术措施，但这仍然不够完美——主要问题在于采用单一蒸发器时所有 的冷剂介质都要经过各压縮机的压縮。 若采用两个以上的蒸发器并对应两个以上的压縮机来组成分段蒸发和分段压縮蒸汽压縮式机组，使余热介质的高温热负荷在高温蒸发器内产生高温冷剂蒸汽进入所对应的压縮机或压縮机的对应压縮段，再使余热介质的低温热负荷在低温蒸发器内产生低温冷剂蒸汽进入所对应的压縮机或压縮机的对应压縮段，则前者提升到被加热介质所需温度时压縮机所耗的功要小于采用单一蒸发器的压縮机提升该部分热负荷所耗的功。因此，当余热资源——亦即被制冷介质——相对较少、温度变化范围较大以及余热利用的总负荷大时，采用单一蒸发器对应单一压縮机的蒸汽压縮式热泵机组虽然结构较为简单，但机组性能指数较低，余热利用率不高；采用单一蒸发器的分级压縮、级间冷却的蒸汽压縮式热泵机组仍不能有效解决此问题。此时，采用分段蒸发和分段压縮蒸汽压縮式热泵机组，且增加蒸发器也只是相当于将单一的蒸发器拆分为两个以上的蒸发器，其与采用单一蒸发器的分级压縮、级间冷却的蒸汽压縮式热泵机组相差无几，但这能够使得余热资源的利用率得到有效提高，用于制冷时能够降低耗功、提高制冷效益。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是要提供一种可减小机组蒸发吸热过程的传热温差、在需要深 度利用余热资源时能够具有较高的性能指数的分段蒸发_分段压縮蒸汽压縮式热泵机组， 它主要由两个以上的蒸发器、与蒸发器相对应的两个以上的压縮机或压縮机两个以上的压 縮段、冷凝器、两个以上的节流阀等基本部件分别构成——①由第一压縮机和第二压縮机 分别或由第二压縮机单独向冷凝器提供冷剂蒸汽的两段蒸发_两段压縮蒸汽压縮式热泵； ②两路工作介质分别独立循环并由第一压縮机和第二压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽 的两段蒸发_两段压縮蒸汽压縮式热泵；③由第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机分别 或由第二压縮机和第三压縮机分别或由第一压縮机和第三压縮机分别或由第三压縮机单 独向冷凝器提供冷剂蒸汽的三段蒸发-三段压縮蒸汽压縮式热泵；④由第一压縮机、第二 压縮机和第三压縮机分别或由第二压縮机和第三压縮机分别或由第一压縮机和第三压縮 机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽的三段蒸发_三段压縮蒸汽压縮式热泵。 本专利技术中的由第一压縮机和第二压縮机分别或由第二压縮机单独向冷凝器提供 冷剂蒸汽的两段蒸发_两段压縮蒸汽压縮式热泵，是由第一压縮机、第二压縮机、冷凝器、 高温蒸发器、低温蒸发器、第一节流阀和第二节流阀组成；第二压縮机有冷剂蒸汽管路连 通冷凝器，冷凝器还有冷剂液管路经第二节流阀连通高温蒸发器和有被加热介质管路与外 部连通，冷凝器或高温蒸发器再有冷剂液管路经第一节流阀连通低温蒸发器(el)，高温蒸 发器还有冷剂蒸汽管路连通第二压縮机，低温蒸发器(el)还有冷剂蒸汽管路连通第一压 縮机，高温蒸发器和低温蒸发器(el)还分别有余热介质管路与外部连通，或第一压縮机或 还有冷剂蒸汽管路连通第二压縮机得到由第二压縮机单独向冷凝器提供冷剂蒸汽两段蒸 发_两段压縮蒸汽压縮式热泵，或第一压縮机还有冷剂蒸汽管路连通冷凝器得到由第一压 縮机和第二压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽的两段蒸发_两段压縮蒸汽压縮式热泵；其 特征在于第一压縮机和第二压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽时第一压縮机和第二压縮 机分别压縮低温蒸发器和高温蒸发器产生的冷剂蒸汽，第二压縮机单独向冷凝器提供冷剂 蒸汽时低温蒸发器产生的冷剂蒸汽由第一压縮机和第二压縮机先后进行两个阶段压縮、高 温蒸发器产生的冷剂蒸汽由第二压縮机单独进行压縮。 本专利技术中的两路工作介质分别独立循环并由第一压縮机和第二压縮机分别向冷 凝器提供冷剂蒸汽的两段蒸发_两段压縮蒸汽压縮式热泵，也由第一压縮机、第二压縮机、 冷凝器、高温蒸发器、低温蒸发器、第一节流阀和第二节流阀组成；第一压縮机有冷剂介质 管路连通冷凝器后再经第一节流阀连通低温蒸发器(el)，第二压縮机有冷剂介质管路连 通冷凝器后再经第二节流阀连通高温蒸发器，冷凝器还有被加热介质管路与外部连通，低 温蒸发器(el)还有冷剂蒸汽管路连通第一压縮机，高温蒸发器还有冷剂蒸汽管路连通第 二压縮机，高温蒸发器和低温蒸发器(el)还分别有余热介质管路与外部连通，形成两路工 作介质分别独立循环、并由第一压縮机和第二压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽的两段蒸 发-两段压縮蒸汽压縮式热泵；其特征在于工作介质分别在第一压縮机、冷凝器、第一节 流阀与低温蒸发器之间和在第二压縮机、冷凝器、第二节流阀与高温蒸发器之间进行各自 独立循环，并由第一压縮机和第二压縮机分别向冷凝器提供高温冷剂蒸汽。 本专利技术中的由第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机分别或由第二压縮机和第三 压縮机分别或由第一压縮机和第三压縮机分别或由第三压縮机单独向冷凝器提供冷剂蒸 汽的三段蒸发_三段压縮蒸汽压縮式热泵，是由第一压縮机、第二压縮机、第三压縮机、冷 凝器、高温蒸发器、中温蒸发器、低温蒸发器、第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀组成； 第三压縮机有冷剂蒸汽管路连通冷凝器，冷凝器还有冷剂液管路经第三节流阀连通高温蒸 发器和有被加热介质管路与外部连通，冷凝器或高温蒸发器再有冷剂液管路经第二节流阀 连通中温蒸发器，冷凝器或高温蒸发器或中温蒸发器再有冷剂液管路经第一节流阀连通低 温蒸发器，高温蒸发器还有冷剂蒸汽管路连通第三压縮机，中温蒸发器还有冷剂蒸汽管路 连通第二压縮机，低温蒸发器还有冷剂蒸汽管路连通第一压縮机，高温蒸发器、中温蒸发器 和低温蒸发器还分别有余热介质管路与外部连通，或第一压縮机和第二压縮机还分别有冷 剂蒸汽管路连通冷凝器时得到由第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机分别向冷凝器提供 冷剂蒸汽的三段蒸发_三段压縮蒸汽压縮式热泵，或第一压縮机还有冷剂蒸汽管路连通第 二压縮机、第二压縮机还有冷剂蒸汽管路连通第三压縮机时形成由第三压縮机单独向冷凝 器提供冷剂蒸汽的三段蒸发_三段压縮蒸汽压縮式热泵，或第一压縮机还有冷剂蒸汽管路连通第二压縮机或连通第三压縮机、第二压縮机还有冷剂蒸汽管路连通冷凝器时形成由第 二压縮机和第三压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽的三段蒸发_三段压縮蒸汽压縮式热 泵，或第二压縮机还有冷剂蒸汽管路连通第三压縮机、第一压縮机还有冷剂蒸汽管路连通 冷凝器时形成由第一压縮机和第三压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽的三段蒸发-三段 压縮蒸汽压縮式热泵。 本专利技术中的由第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机分别或由第二压縮机和第三 压縮机分别或由第一压縮机和第三压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽的三段蒸发_三段 压縮蒸汽压縮式热泵，也是由第一压縮机、第二压縮机、第三压縮机、冷凝器、高温蒸发器、 中温蒸发器、低温蒸发器、第一节流本文档来自技高网...

【技术保护点】
分段蒸发－分段压缩蒸汽压缩式热泵，其一为由第一压缩机、第二压缩机、冷凝器、高温蒸发器、低温蒸发器、第一节流阀和第二节流阀组成、由第一压缩机和第二压缩机分别或由第二压缩机单独向冷凝器提供冷剂蒸汽的两段蒸发－两段压缩蒸汽压缩式热泵，其特征在于：第一压缩机和第二压缩机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽时第一压缩机和第二压缩机分别压缩低温蒸发器和高温蒸发器产生的冷剂蒸汽，第二压缩机单独向冷凝器提供冷剂蒸汽时低温蒸发器产生的冷剂蒸汽由第一压缩机和第二压缩机先后进行两个阶段压缩、高温蒸发器产生的冷剂蒸汽由第二压缩机单独进行压缩；第二压缩机（ｂ１）有冷剂蒸汽管路连通冷凝器（ｃ１），冷凝器（ｃ１）还有冷剂液管路经第二节流阀（ｇ１）连通高温蒸发器（ｄ１）和有被加热介质管路与外部连通，冷凝器（ｃ１）或高温蒸发器（ｄ１）再有冷剂液管路经第一节流阀（ｆ１）连通低温蒸发器（ｅ１），高温蒸发器（ｄ１）还有冷剂蒸汽管路连通第二压缩机（ｂ１），低温蒸发器（ｅ１）还有冷剂蒸汽管路连通第一压缩机（ａ１），高温蒸发器（ｄ１）和低温蒸发器（ｅ１）还分别有余热介质管路与外部连通，或第一压缩机（ａ１）还有冷剂蒸汽管路连通第二压缩机（ｂ１）得到由第二压缩机单独向冷凝器提供冷剂蒸汽两段蒸发－两段压缩蒸汽压缩式热泵，或第一压缩机（ａ１）还有冷剂蒸汽管路连通冷凝器（ｃ１）得到由第一压缩机和第二压缩机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽的两段蒸发－两段压缩蒸汽压缩式热泵。...

【技术特征摘要】
分段蒸发-分段压缩蒸汽压缩式热泵，其一为由第一压缩机、第二压缩机、冷凝器、高温蒸发器、低温蒸发器、第一节流阀和第二节流阀组成、由第一压缩机和第二压缩机分别或由第二压缩机单独向冷凝器提供冷剂蒸汽的两段蒸发-两段压缩蒸汽压缩式热泵，其特征在于第一压缩机和第二压缩机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽时第一压缩机和第二压缩机分别压缩低温蒸发器和高温蒸发器产生的冷剂蒸汽，第二压缩机单独向冷凝器提供冷剂蒸汽时低温蒸发器产生的冷剂蒸汽由第一压缩机和第二压缩机先后进行两个阶段压缩、高温蒸发器产生的冷剂蒸汽由第二压缩机单独进行压缩；第二压缩机(b1)有冷剂蒸汽管路连通冷凝器(c1)，冷凝器(c1)还有冷剂液管路经第二节流阀(g1)连通高温蒸发器(d1)和有被加热介质管路与外部连通，冷凝器(c1)或高温蒸发器(d1)再有冷剂液管路经第一节流阀(f1)连通低温蒸发器(e1)，高温蒸发器(d1)还有冷剂蒸汽管路连通第二压缩机(b1)，低温蒸发器(e1)还有冷剂蒸汽管路连通第一压缩机(a1)，高温蒸发器(d1)和低温蒸发器(e1)还分别有余热介质管路与外部连通，或第一压缩机(a1)还有冷剂蒸汽管路连通第二压缩机(b1)得到由第二压缩机单独向冷凝器提供冷剂蒸汽两段蒸发-两段压缩蒸汽压缩式热泵，或第一压缩机(a1)还有冷剂蒸汽管路连通冷凝器(c1)得到由第一压缩机和第二 压缩机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽的两段蒸发-两段压缩蒸汽压缩式热泵。2. 分段蒸发_分段压縮蒸汽压縮式热泵，其二为由第一压縮机、第二压縮机、冷凝器、高温蒸发器、低温蒸发器、第一节流阀和第二节流阀组成、并由第一压縮机和第二压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽的两段蒸发_两段压縮蒸汽压縮式热泵，其特征在于工作介质分别在第一压縮机、冷凝器、第一节流阀与低温蒸发器之间和在第二压縮机、冷凝器、第二节流阀与高温蒸发器之间进行各自独立循环，并由第一压縮机(al)和第二压縮机(bl)分别向冷凝器(cl)提供高温冷剂蒸汽；第一压縮机(al)有冷剂介质管路连通冷凝器(cl)后再经第一节流阀(fl)连通低温蒸发器(el)，第二压縮机有冷剂介质管路连通冷凝器(cl)后再经第二节流阀(gl)连通高温蒸发器(dl)，冷凝器(cl)还有被加热介质管路与外部连通，低温蒸发器(el)还有冷剂蒸汽管路连通第一压縮机(al)，高温蒸发器(dl)还有冷剂蒸汽管路连通第二压縮机(bl)，高温蒸发器(dl)和低温蒸发器(el)还分别有余热介质管路与外部连通，从而得到两路工作介质分别独立循环、并由第一压縮机和第二压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽的两段蒸发_两段压縮蒸汽压縮式热泵。3. 分段蒸发-分段压縮蒸汽压縮式热泵，其三为由第一压縮机、第二压縮机、第三压縮机、冷凝器、高温蒸发器、中温蒸发器、低温蒸发器、第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀组成、或由第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机分别或由第二压縮机和第三压縮机分别或由第一压縮机和第三压縮机分别或由第三压縮机单独向冷凝器提供冷剂蒸汽的三段蒸发_三段压縮蒸汽压縮式热泵，其特征在于第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽时第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机分别压縮低温蒸发器、中温蒸发器和高温蒸发器产生的冷剂蒸汽，第三压縮机单独向冷凝器提供冷剂蒸汽时低温蒸发器产生的冷剂蒸汽或由第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机先后压縮或由第一压縮机和第三压縮机先后压縮，第二压縮机和第三压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽时低温蒸发器产生的冷剂蒸汽或由第一压縮机与第二压縮机先后压縮或由第一压縮机与第三压縮机先后压縮，第一压縮机和第三压縮机分别向冷凝器提供冷剂蒸汽时中温蒸发器产生的冷剂蒸汽由第二压縮机与第三压縮机先后压縮；第三压縮机(c2)有冷剂蒸汽管路连通冷凝器(d2)，冷凝器(d2)还有冷剂液管路经第三节流阀(j2)连通高温蒸发器(e2)和有被加热介质管路与外部连通，冷凝器(d2)或高温蒸发器(e2)再有冷剂液管路经第二节流阀(i2)连通中温蒸发器(f2)，冷凝器(d2)或高温蒸发器(e2)或中温蒸发器(f2)再有冷剂液管路经第一节流阀(h2)连通低温蒸发器(g2)，高温蒸发器(e2)还有冷剂蒸汽管路连通第三压縮机(c2)，中温蒸发器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华玉，
申请(专利权)人：李华玉，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]