高温热泵及其使用方法技术

本发明专利技术涉及热能与动力工程领域，具体涉及一种高温热泵及其使用方法，能够使工质在进入膨胀阀前冷凝至较低温度，提高能效比和工作稳定性。高温热泵包括：压缩机、冷凝系统、膨胀阀、蒸发器；冷凝系统包括第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器，工质从压缩机流出，依次流过第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器、膨胀阀、蒸发器后，回到压缩机中，形成工质的流动通路；其中，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器内部分别设有与所述工质的流向相反的第一载热介质的流动通路，所述第一载热介质经过所述第二冷凝器后流过所述第一冷凝器；其中，所述第三冷凝器内部设有与所述工质的流向相反的第二载热介质的流动通路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热能工程领域，具体涉及一种。
技术介绍
热泵通过工质从环境中吸 热，并对载热介质(例如水)放热实现对载热介质的加热。热泵可根据制热后得到的载热介质的温度分为常温热泵和高温热泵，高温热泵制得的载热介质的温度高于常温热泵。现有的分级冷凝式热泵是一种较好的高温热泵，通常能够提高载热介质的输出温度，例如产出90°C的高温热水，甚至能够产出水蒸汽。在现有的分级冷凝式热泵中，冷凝器包括串联在一起的多个换热器，依次流过多个换热器的工质对反向依次流过换热器的载热介质放热，在工质分级降温的同时载热介质分级升温，载热介质在靠近压缩机排气口处的换热器中被加热至最高温度。现有分级冷凝式热泵利用高压气态工质从气态冷凝到液态时释放的潜热对载热介质进行初步加热，利用高压气态工质释放的显热来进一步提高载热介质的输出温度。当选定压缩机的排气压力后，高压工质所释放的显热与潜热之比是确定的，此时如果载热介质的输入量较大，输出温度也较低，就能够有效地利用这两部分热量；但是在应用中往往需要得到具有较高输出温度的载热介质，这时就需要减少载热介质的输入量。而减少载热介质的输入量会导致载热介质不能完全吸收工质释放的潜热，会出现工质在进入膨胀阀前无法散失掉携带的剩余潜热，使工质在进入膨胀阀前无法冷凝至较低温度，以至于无法从蒸发器中吸收更多的热量，导致能效比降低(热泵的能效比是指热泵释放给载热介质的热量与压缩机所消耗的电能之比)，甚至使得热泵不能稳定工作。
技术实现思路
本专利技术提供一种，能够使工质在进入膨胀阀前冷凝至较低温度，能够调整压缩机的进气温度和压力，使热泵具有较高的能效比。本专利技术提供了一种高温热泵，包括压缩机、冷凝系统、膨胀阀、蒸发器；所述冷凝系统包括第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器，工质从所述压缩机流出，依次流过所述第一冷凝器、所述第二冷凝器、所述第三冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器后，回到所述压缩机中，形成所述工质的流动通路；其中，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器内部分别设有与所述工质的流向相反的第一载热介质的流动通路，所述第一载热介质经过所述第二冷凝器后流过所述第一冷凝器；其中，所述第三冷凝器内部设有与所述工质的流向相反的第二载热介质的流动通路。本专利技术还提供了一种如前述的高温热泵的使用方法，包括以下步骤所述工质从所述压缩机流出，依次流过所述第一冷凝器、所述第二冷凝器、所述第三冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器后，回到所述压缩机中；所述第一载热介质依次流过所述第二冷凝器、所述第一冷凝器，所述工质在所述第一冷凝器和所述第二冷凝器处对所述第一载热介质放热；所述第二载热介质流过所述第三冷凝器，所述工质在所述第三冷凝器处对所述第二载热介质放热。通过本专利技术的各实施例提供的，能够带来以下有益效果能够使工质在进入膨胀阀前冷凝至较低温度，提高能效比，并提高热泵的工作稳定性。在第一冷凝器和第二冷凝器中，工质将大部分热量传递给第一载热介质，但是由于第一载热介质的流量固定，无法将工质的温度降低至预定温度；在第三冷凝器中，工质又将剩余的一部分热量传递给第二载热介质，使得从第三冷凝器中流出的工质能够在进入膨胀阀前冷凝至较低温度，并能从蒸发器中吸收更多的热量，从而提高能效比。附图说明、为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。图I为本专利技术的高温热泵的一种实施例的压焓图；图2为本专利技术的高温热泵的实施例一的示意图；图3为本专利技术的高温热泵的实施例二的示意图；图4为本专利技术的高温热泵的实施例三的示意图；图5为本专利技术的高温热泵的使用方法的一种实施例的示意图；其中，101为压缩机，102为第一冷凝器，103为第二冷凝器，104为第三冷凝器，105为膨胀阀，106为蒸发器，107为回热器，108为第一压力调节阀，109为流量控制阀，110为单向阀，111为增压器，112为贮存装置，113为节流阀、限压阀和差压阀的组合阀，114为第二压力调节阀。具体实施例方式以下将结合附图对本专利技术各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利技术所保护的范围。本专利技术提供了一种高温热泵，包括压缩机、冷凝系统、膨胀阀、蒸发器；所述冷凝系统包括第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器，工质从所述压缩机流出，依次流过所述第一冷凝器、所述第二冷凝器、所述第三冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器后，回到所述压缩机中，形成所述工质的流动通路；其中，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器内部分别设有与所述工质的流向相反的第一载热介质的流动通路，所述第一载热介质经过所述第二冷凝器后流过所述第一冷凝器；其中，所述第三冷凝器内部设有与所述工质的流向相反的第二载热介质的流动通路。在本专利技术的一个实施例中，高温热泵包括循环连接的压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器、膨胀阀和蒸发器。工质从压缩机流出后，依次流过第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器、膨胀阀和蒸发器，并分别在第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器中释放热量，在蒸发器中吸收热量，再流回压缩机，构成了工质的循环回路。优选地，工质可使用现有技术中的工质，例如R22或R134a。第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器中分别设有载热介质的流动通路。第一冷凝器和第二冷凝器中的载热介质的流动通路相连通，该流动通路为第一载热介质的流动通路。第一载热介质从第二冷凝器流出后继续流过第一冷凝器。第三冷凝器中的载热介质的流动通路为第二载热介质的流动通路。优选地，第一载热介质与第二载热介质可以为同一种介质，例如为水。这样，工质在流过第一冷凝器、第二冷凝器后仍携带的部分热量就会在第三冷凝器中被第二载热介质吸收，使工质在进入膨胀阀前就可达到低温。在本专利技术的一个实施例中，第一载热介质在第一冷凝器、第二冷凝器中的流向与工质的流向相反，以便于第一载热介质吸收工质携带的热量，并在第一载热介质从第一冷凝器中流出时可达到较高温度。第二载热介质在第三冷凝器中的流向与工质的流向相反，以便于第二载热介质吸收工质携带的热量。在本专利技术的一个实施例中，高温热泵中还进一步设置有回热器，回热器中有两条工质的流动通路，通过正在放热的工质将热量释放给正在吸热的工质，在对进入膨胀阀前的工质充分降温的同时，提高能效比。优选地，回热器中的工质的一条流动通路为工质从第二冷凝器流出后，经回热器流入第三冷凝器；工质的另一条流动通路为工质从蒸发器流出后，经回热器流入压缩机；其中，两条流动通路中，工质的流动方向相反。在本专利技术的一个实施例中，第一冷凝器可以使用换热器，优选地，可以使用一个换热器或相互串联的多个换热器，也可使用相互并联的多个换热器。在本专利技术的一个实施例中，第二冷凝器可以使用换热器，优选地，可以使用一个换热器或相互串联的多个换热器，也可使用相互并联的多个换热器。在本专利技术的一个实施例中，第三冷凝器可以使用换热器，优选地，可以使用一个换热器或相互串联的多个换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温热泵，其特征在于，包括 压缩机、冷凝系统、膨胀阀、蒸发器； 所述冷凝系统包括第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器，工质从所述压缩机流出，依次流过所述第一冷凝器、所述第二冷凝器、所述第三冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器后，回到所述压缩机中，形成所述工质的流动通路； 其中，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器内部分别设有与所述工质的流向相反的第一载热介质的流动通路，所述第一载热介质经过所述第二冷凝器后流过所述第一冷凝器；其中，所述第三冷凝器内部设有与所述工质的流向相反的第二载热介质的流动通路。2.如权利要求I所述的高温热泵，其特征在于，进一步包括 回热器，其内部设有工质的两条流动通路，其中，工质从所述第二冷凝器流出后，经所述回热器内部的一条流动通路流入所述第三冷凝器；其中，工质从所述蒸发器流出后，经所述回热器内部的另一条流动通路流入所述压缩机；其中，所述两条流动通路中的工质的流动方向相反。3.如权利要求2所述的高温热泵，其特征在于， 所述第一冷凝器为多个相互串联和/或并联的换热器； 和/或， 所述第二冷凝器为多个相互串联和/或并联的换热器； 和/或， 所述第三冷凝器为多个相互串联和/或并联的换热器； 和/或， 所述回热器为多个相互串联和/或并联的换热器。4.如权利要求3所述的高温热泵，其特征在于，所述换热器包括具有单一内空间的热管壳体，所述内空间的下部填充有液相传热介质，所述内空间的下部设有供散热介质流动的第一管道，所述第一管道被所述传热介质完全浸没，所述内空间的上部设有供集热介质流动的第二管道，所述第二管道位于所述传热介质液面上方。5.如权利要求1-4任一项所述的高温热泵，其特征在于，所述第一冷凝器、所述第二冷凝器、所述第三冷凝器、所述回热器中的任意一个或多个设置有至少一个流量控制阀，以控制流动通路中工质和/或所述第一载热介质、所述第二载热介质的流量。6.如权利要求1-5任一项所述的高温热泵，其特征在于，进一步包括以下中的至少一种 节流阀，其连接在所述第二冷凝器与所述第三冷凝器之间，用于使所述第三冷凝器中工质的压力低于所述第二冷凝器中工质的压力； 限压阀，其连接在所述第二冷凝器与所述第三冷凝器之间，用于控制所述工质在所述第一冷凝器和第二冷凝器中的压力，使其低于预定值； 差压阀，其连接在所述第二冷凝器与所述第三冷凝器之间，用于使所述第二冷凝器与所述第三冷凝器之间的压力差低于预定值； 第一压力调节阀，其连接在所述蒸发器与所述压缩机之间，用于调节进入所述压缩机的所述工质的压力； 增压系统，其包括并联的增压器和单向阀，所述增压系统连接在所述蒸发器与所述压缩机之间，从所述蒸发器流出的工质流过所述增压器后，进入所述压缩机；其中，所述增压器分别与所述第一冷凝器的工质出口和所述第三冷凝器的工质入口相连通，从所述第一冷凝器流出的部分工质流过所述增...

【专利技术属性】
技术研发人员：金应荣，周华，栾道成，刘锦云，贺毅，陈建文，王琴，宋少伟，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：