專利名稱：分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
屬于余熱利用與熱泵/制冷技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
蒸汽壓縮式熱泵是余熱應(yīng)用中的一種主要設(shè)備之一，可帶來(lái)節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)等多方面的效益。蒸汽壓縮式熱泵主要由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器等基本部件組成，其供熱主要依靠工質(zhì)在冷凝器中的凝結(jié)放熱來(lái)完成對(duì)冷流體的加熱，冷凝器內(nèi)工質(zhì)的冷凝溫度要滿足用戶的最高溫度需求。在余熱溫度確定的情況下，用戶用熱的需求溫度越高，壓縮機(jī)的壓縮比越高，機(jī)組的性能指數(shù)下降顯著且較低；為了提高機(jī)組的性能指數(shù)，一般采取分級(jí)壓縮、級(jí)間冷卻的技術(shù)措施以解決或減輕壓縮比過(guò)高帶來(lái)的機(jī)組耗功增大、容積效率低和壓縮終溫過(guò)高的問(wèn)題。
當(dāng)用戶的熱需求——被加熱介質(zhì)需要由較低的溫度加熱到較高的溫度時(shí)，無(wú)論是采用單級(jí)壓縮的機(jī)組，還是采用分級(jí)壓縮、級(jí)間冷卻的機(jī)組，存在著這樣的缺陷機(jī)組的工作介質(zhì)在壓縮終了時(shí)的壓力所對(duì)應(yīng)的冷凝溫度必須要超過(guò)被加熱介質(zhì)的最高溫度即被加熱的終了溫度，這樣，被加熱介質(zhì)的低溫段取熱也要由機(jī)組的最高供熱來(lái)完成，這必然導(dǎo)致了機(jī)組傳熱溫差大，帶來(lái)了機(jī)組性能指數(shù)的降低。
對(duì)用于制冷的機(jī)組來(lái)說(shuō)，其向環(huán)境的放熱由冷卻介質(zhì)(被加熱介質(zhì))帶走，若把制冷機(jī)耗功和制冷負(fù)荷構(gòu)成的熱量全部提升到冷卻介質(zhì)的最高溫度之上、然后傳遞到冷卻介質(zhì)，這同樣是不合理的。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是要提供一種可減小機(jī)組冷卻冷凝過(guò)程的傳熱溫差，具有供熱范圍寬、供熱溫度高和較高的性能指數(shù)的分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式機(jī)組，它主要由兩個(gè)或兩個(gè)以上的壓縮機(jī)與相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的冷凝器、以及蒸發(fā)器、節(jié)流閥等基本部件所組成，分為相關(guān)聯(lián)的逐級(jí)壓縮式和無(wú)關(guān)聯(lián)的分別壓縮式兩種基本類型；在相關(guān)聯(lián)的逐級(jí)壓縮式的基本類型中，一級(jí)壓縮機(jī)、一級(jí)冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥等組成性能指數(shù)高、供熱溫度低的第一段一級(jí)壓縮-取熱的熱泵流程與結(jié)構(gòu)，二級(jí)壓縮機(jī)、二級(jí)冷凝器、節(jié)流閥，并借助于一級(jí)壓縮-取熱熱泵流程，組成性能指數(shù)低、供熱溫度高的第二段二級(jí)壓縮-取熱的熱泵流程與結(jié)構(gòu)，以此類推，得到三級(jí)或三級(jí)以上的分段壓縮-取熱型蒸汽壓縮式熱泵系統(tǒng)，低級(jí)數(shù)的壓縮-取熱熱泵流程用于滿足用戶的低溫段供熱需求和向較高級(jí)數(shù)的上一級(jí)壓縮-取熱熱泵流程提供冷劑蒸汽，較高級(jí)數(shù)的壓縮-取熱熱泵流程完成用戶的高溫段用熱需求；在無(wú)關(guān)聯(lián)的分別壓縮式基本類型中，低壓壓縮機(jī)、低壓冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器等基本部件組成性能指數(shù)高、供熱溫度低的低壓壓縮-取熱熱泵流程與結(jié)構(gòu)，高壓壓縮機(jī)、高壓冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器等基本部件組成性能指數(shù)低、供熱溫度高的高壓壓縮-取熱熱泵流程與結(jié)構(gòu)，低壓壓縮-取熱熱泵流程用于滿足用戶的低溫段供熱需求，高壓壓縮-取熱熱泵流程完成用戶的高溫段用熱需求；在兩種基本結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)上可得到其它具體結(jié)構(gòu)形式的分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵。
比較常規(guī)分級(jí)壓縮、級(jí)間冷卻蒸汽壓縮式熱泵/制冷機(jī)，本發(fā)明的分段壓縮-取熱蒸汽壓縮式熱泵/制冷機(jī)在保留了其降低耗功、提高容積效率和降低壓縮終溫的特點(diǎn)前提下，較大程度地降低了工質(zhì)傳熱過(guò)程中的溫差，因此可以提高機(jī)組的性能指數(shù)；同時(shí)，與常規(guī)分級(jí)壓縮、級(jí)間冷卻蒸汽壓縮式熱泵/制冷機(jī)相比，本發(fā)明主要增加了冷凝器，且增加的冷凝器還起到了級(jí)間冷卻器的作用，因此機(jī)組在結(jié)構(gòu)上和造價(jià)上的改變并不大。
如圖1所示，以采用兩級(jí)壓縮-兩段取熱方案的機(jī)組為例，相關(guān)聯(lián)的逐級(jí)壓縮式分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵機(jī)組的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 ①在結(jié)構(gòu)上，一級(jí)壓縮機(jī)、一級(jí)冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流閥等基本部件組成低溫段壓縮-取熱熱泵流程與結(jié)構(gòu)——一級(jí)壓縮機(jī)與一級(jí)冷凝器之間通過(guò)工作蒸汽通道相連，一級(jí)冷凝器再經(jīng)節(jié)流閥連通蒸發(fā)器，蒸發(fā)器還有工作蒸汽通道連通一級(jí)壓縮機(jī)，蒸發(fā)器還有管道連通余熱介質(zhì)，一級(jí)冷凝器還有管道連通被加熱介質(zhì)；二級(jí)壓縮機(jī)、二級(jí)冷凝器和節(jié)流閥等基本部件，并借助于低溫段壓縮-取熱部分組成高溫段壓縮-取熱熱泵流程與結(jié)構(gòu)——二級(jí)壓縮機(jī)與二級(jí)冷凝器之間通過(guò)工作蒸汽通道相連，二級(jí)冷凝器再經(jīng)節(jié)流閥連通一級(jí)冷凝器，一級(jí)冷凝器還有工作蒸汽通道連通二級(jí)壓縮機(jī)，二級(jí)冷凝器還有管道連通被加熱介質(zhì)；一級(jí)冷凝器與二級(jí)冷凝器之間還有被加熱介質(zhì)通道相連，低溫段壓縮-取熱熱泵流程和高溫段壓縮-取熱熱泵流程依次或分別完成對(duì)被加熱介質(zhì)的低溫段與高溫段加熱。
②在流程上，來(lái)自一級(jí)冷凝器的冷凝液經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓、降溫后進(jìn)入蒸發(fā)器、得到余熱介質(zhì)傳給的熱蒸發(fā)成冷劑蒸汽進(jìn)入一級(jí)壓縮機(jī)、在外部輸入功的壓縮下升壓、升溫后進(jìn)入一級(jí)冷凝器，進(jìn)入一級(jí)冷凝器的過(guò)熱工作蒸汽一部分放熱于流經(jīng)其內(nèi)的被加熱介質(zhì)后冷卻、冷凝成液體；進(jìn)入一級(jí)冷凝器的另一部分過(guò)熱工作蒸汽被冷卻成飽和蒸汽或過(guò)熱度較小的過(guò)熱蒸汽、進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)并在外部輸入功的作用下升壓、升溫后進(jìn)入二級(jí)冷凝器，進(jìn)入二級(jí)冷凝器的工作蒸汽放熱于流經(jīng)其內(nèi)的被加熱介質(zhì)后成為液體、再經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓、降溫后進(jìn)入一級(jí)冷凝器，與另一部分冷凝液一起經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器。
本發(fā)明的特征在于低溫段壓縮-取熱流程向被加熱介質(zhì)提供低溫段供熱，高溫段壓縮-取熱流程向被加熱介質(zhì)提供高溫段供熱；同時(shí)低溫段壓縮-取熱流程是高溫段壓縮-取熱流程的組成部分，即進(jìn)入高溫段冷凝器的工作介質(zhì)是由一級(jí)壓縮機(jī)和二級(jí)壓縮機(jī)逐級(jí)串聯(lián)壓縮完成的。
如圖4所示，以采用不同壓縮比的兩個(gè)單級(jí)壓縮-分段取熱的機(jī)組為例，無(wú)關(guān)聯(lián)的分別壓縮式分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵機(jī)組的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 ①在結(jié)構(gòu)上，低壓壓縮機(jī)、低壓冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流閥等基本部件組成低溫段壓縮-取熱熱泵流程與結(jié)構(gòu)——低壓壓縮機(jī)與低壓冷凝器之間通過(guò)工作蒸汽通道相連，低壓冷凝器再經(jīng)節(jié)流閥連通蒸發(fā)器，蒸發(fā)器還有工作蒸汽通道連通低壓壓縮機(jī)，蒸發(fā)器還有管道連通余熱介質(zhì)，低壓冷凝器還有管道連通被加熱介質(zhì)；高壓壓縮機(jī)、高壓冷凝器、低壓冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器等基本部件組成高溫段壓縮-取熱熱泵流程與結(jié)構(gòu)——高壓壓縮機(jī)與高壓冷凝器之間通過(guò)工作蒸汽通道相連，高壓冷凝器再經(jīng)節(jié)流閥連通低壓冷凝器，高壓冷凝器還有通道連通被加熱介質(zhì)，低壓冷凝器再經(jīng)節(jié)流閥連通蒸發(fā)器，蒸發(fā)器還有工作蒸汽通道連通高壓壓縮機(jī)，高壓冷凝器還有管道連通被加熱介質(zhì)；低壓冷凝器與高壓冷凝器之間還有被加熱介質(zhì)通道相連并依次或分別完成對(duì)被加熱介質(zhì)的低溫段與高溫段加熱。
②在流程上，來(lái)自低壓冷凝器的冷凝液經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓、降溫后進(jìn)入蒸發(fā)器、得到余熱介質(zhì)傳給的熱蒸發(fā)成工作蒸汽后分別進(jìn)入低壓壓縮機(jī)和高壓壓縮機(jī)；進(jìn)入低壓壓縮機(jī)的工作蒸汽在外部輸入功的壓縮下升壓、升溫后進(jìn)入低壓冷凝器并放熱于流經(jīng)其內(nèi)的被加熱介質(zhì)后冷卻、冷凝成液體；進(jìn)入高壓壓縮機(jī)的工作蒸汽在外部輸入功的壓縮下升壓、升溫后進(jìn)入高壓冷凝器并放熱于流經(jīng)其內(nèi)的被加熱介質(zhì)后冷卻、冷凝成液體，然后再經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓、降溫后進(jìn)入低壓冷凝器。
本發(fā)明的特征在于低溫段壓縮-取熱流程向被加熱介質(zhì)提供低溫段供熱，高溫段壓縮-取熱流程向被加熱介質(zhì)提供高溫段供熱；低溫段壓縮-取熱流程和高溫段壓縮-取熱流程的兩個(gè)壓縮過(guò)程是各自獨(dú)立的。



圖1是依據(jù)本發(fā)明所提供的，兩級(jí)壓縮-兩段取熱的蒸汽壓縮式熱泵結(jié)構(gòu)和流程示意圖。
圖2是依據(jù)本發(fā)明所提供的，兩級(jí)壓縮-兩段取熱的蒸汽壓縮式熱泵結(jié)構(gòu)和流程示意圖；圖2與圖1所示不同的地方在于，圖2中一級(jí)壓縮機(jī)產(chǎn)生的一部分過(guò)熱蒸汽向二級(jí)壓縮機(jī)提供，而圖1中進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)的工質(zhì)是來(lái)自于一級(jí)冷凝器的飽和蒸汽。
圖3是依據(jù)本發(fā)明所提供的，三級(jí)壓縮-三段取熱的蒸汽壓縮式熱泵結(jié)構(gòu)和流程示意圖。
圖4是依據(jù)本發(fā)明所提供的，由兩個(gè)單級(jí)蒸汽壓縮式熱泵復(fù)合而成的分級(jí)壓縮-分段取熱蒸汽壓縮式熱泵結(jié)構(gòu)和流程示意圖；它與圖1～圖4所示的分級(jí)壓縮、分級(jí)取熱有一定的區(qū)別，但與它們?cè)趯?shí)質(zhì)上基本是相同的——即對(duì)被加熱介質(zhì)低溫段的加熱是由性能指數(shù)較高的低壓壓縮系統(tǒng)來(lái)完成。
圖1～圖3中，高溫段壓縮-取熱流程的工質(zhì)是由低溫段壓縮-取熱流程的壓縮機(jī)和高溫段壓縮-取熱流程的壓縮機(jī)逐級(jí)串聯(lián)壓縮完成的，屬于或可稱之為相關(guān)聯(lián)的逐級(jí)壓縮式結(jié)構(gòu)；而圖4中，高溫段壓縮-取熱流程和低溫段壓縮-取熱流程的工質(zhì)壓縮過(guò)程是由低壓壓縮機(jī)和高壓壓縮機(jī)分別獨(dú)立壓縮完成，屬于或可稱之為獨(dú)立分別壓縮式結(jié)構(gòu)。這是本發(fā)明的兩種基本結(jié)構(gòu)形式。
圖5是依據(jù)本發(fā)明所提供的，兩級(jí)壓縮-兩段取熱的蒸汽壓縮式熱泵結(jié)構(gòu)和流程示意圖；它與圖1所示的沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的差別，所不同的地方在于圖6中的壓縮機(jī)為同軸式。
圖6是依據(jù)本發(fā)明所提供的，三級(jí)壓縮-三段取熱的蒸汽壓縮式熱泵結(jié)構(gòu)和流程示意圖；它與圖3所示的有區(qū)別，二者不同之處在于圖3中工質(zhì)的整個(gè)壓縮過(guò)程是由三個(gè)級(jí)別的壓縮機(jī)逐級(jí)壓縮來(lái)完成的，而圖6中一級(jí)壓縮-一段取熱流程中工質(zhì)的壓縮和二級(jí)壓縮-二段取熱、三級(jí)壓縮-三段取熱流程中工質(zhì)的壓縮是分開的，其中二級(jí)壓縮-二段取熱、三級(jí)壓縮-三段取熱流程中工質(zhì)的壓縮又是相關(guān)聯(lián)的二級(jí)和三級(jí)壓縮來(lái)完成。
圖3和圖6是多級(jí)壓縮與多段取熱的兩個(gè)代表。
圖中，1-一級(jí)壓縮機(jī)，1A-低壓壓縮機(jī)，1B-壓縮機(jī)低壓壓縮段，2-二級(jí)壓縮機(jī)，2A-高壓壓縮機(jī)，2B-壓縮機(jī)高壓壓縮段，3-二級(jí)冷凝器，3A-高壓冷凝器，4-一級(jí)冷凝器，4A-低壓冷凝器，5-蒸發(fā)器，6、7、10-節(jié)流閥，8-三級(jí)壓縮機(jī)，9-三級(jí)冷凝器。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和實(shí)例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖1是依據(jù)本發(fā)明所提供的，采用兩級(jí)壓縮-兩段取熱的分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵，它是這樣實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的 一級(jí)壓縮機(jī)(1)、一級(jí)冷凝器(4)、蒸發(fā)器(5)和節(jié)流閥(7)等基本部件組成低溫段壓縮-取熱熱泵流程與結(jié)構(gòu)——一級(jí)壓縮機(jī)(1)通過(guò)工作蒸汽通道連通一級(jí)冷凝器(4)，一級(jí)冷凝器(4)再經(jīng)節(jié)流閥(7)連通蒸發(fā)器(5)，蒸發(fā)器(5)還有工作蒸汽通道連通一級(jí)壓縮機(jī)(1)，蒸發(fā)器(5)還有管道連通余熱介質(zhì)，一級(jí)冷凝器(4)還有管道連通被加熱介質(zhì)；二級(jí)壓縮機(jī)(2)、二級(jí)冷凝器(3)、節(jié)流閥(6)等基本部件，并借助于低溫段壓縮-取熱部分組成高溫段壓縮-取熱熱泵流程與結(jié)構(gòu)——二級(jí)壓縮機(jī)(2)與二級(jí)冷凝器(3)之間通過(guò)工作蒸汽通道相連，二級(jí)冷凝器(3)再經(jīng)節(jié)流閥(6)連通一級(jí)冷凝器(4)，一級(jí)冷凝器(4)還有工作蒸汽通道連通二級(jí)壓縮機(jī)(2)，二級(jí)冷凝器(3)還有管道連通被加熱介質(zhì)；一級(jí)冷凝器(4)與二級(jí)冷凝器(3)之間還有被加熱介質(zhì)通道相連；來(lái)自一級(jí)冷凝器(4)的冷凝液經(jīng)節(jié)流閥(7)節(jié)流降壓、降溫后進(jìn)入蒸發(fā)器(5)、得到余熱介質(zhì)傳給的熱蒸發(fā)成冷劑蒸汽進(jìn)入一級(jí)壓縮機(jī)(1)、在外部輸入功的壓縮下升壓、升溫后進(jìn)入一級(jí)冷凝器(4)，進(jìn)入一級(jí)冷凝器(4)的過(guò)熱工作蒸汽一部分放熱于流經(jīng)其內(nèi)的被加熱介質(zhì)后冷卻、冷凝成液體，進(jìn)入一級(jí)冷凝器(4)的另一部分過(guò)熱工作蒸汽被冷卻成飽和蒸汽或過(guò)熱度較小的過(guò)熱蒸汽、進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)(2)并在外部輸入功的作用下升壓、升溫后進(jìn)入二級(jí)冷凝器(3)，進(jìn)入二級(jí)冷凝器(3)的工作蒸汽放熱于流經(jīng)其內(nèi)的被加熱介質(zhì)后成為液體、再經(jīng)節(jié)流閥(6)節(jié)流降壓、降溫后進(jìn)入一級(jí)冷凝器(4)，與另一部分冷凝液一起經(jīng)節(jié)流閥(7)進(jìn)入蒸發(fā)器(5)，余熱介質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器(5)放熱，低溫段壓縮-取熱流程和高溫段壓縮-取熱流程依次或分別完成對(duì)被加熱介質(zhì)的低溫段與高溫段加熱。
圖2是依據(jù)本發(fā)明所提供的，采用兩級(jí)壓縮-兩段取熱的分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵，它與圖1所示的唯一不同之處在于工作介質(zhì)自一級(jí)壓縮機(jī)(1)升壓、升溫后一部分進(jìn)入一級(jí)冷凝器(4)，而另一部分直接以過(guò)熱蒸汽狀態(tài)進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)(2)。
圖3是依據(jù)本發(fā)明所提供的，采用三級(jí)壓縮-三段取熱的分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵，它可以看作是在圖2所示的采用兩級(jí)壓縮-兩段取熱的分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵的基礎(chǔ)上增加了第三個(gè)壓縮-取熱段的結(jié)果——三級(jí)壓縮機(jī)(8)、三級(jí)冷凝器(9)、節(jié)流閥(10)，并借助于兩級(jí)壓縮-兩段取熱結(jié)構(gòu)組成了三級(jí)壓縮-三段取熱熱泵流程與結(jié)構(gòu)，三個(gè)壓縮-取熱流程分別對(duì)外提供不同溫度段的供熱。
圖4是依據(jù)本發(fā)明所提供的，采用兩個(gè)單級(jí)蒸汽壓縮式熱泵復(fù)合而成的分級(jí)壓縮-分段取熱蒸汽壓縮式熱泵，其“分級(jí)”不同于前述發(fā)明中的分級(jí)，可理解為“低壓級(jí)”和“高壓級(jí)”，它是這樣實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的 低壓壓縮機(jī)(1A)、低壓冷凝器(4A)、蒸發(fā)器(5)和節(jié)流閥(7)等基本部件組成低溫段壓縮-取熱熱泵流程與結(jié)構(gòu)——低壓壓縮機(jī)(1A)與低壓冷凝器(4A)之間通過(guò)工作蒸汽通道相連，低壓冷凝器(4A)再經(jīng)節(jié)流閥(7)連通蒸發(fā)器(5)，蒸發(fā)器(5)還有工作蒸汽通道連通低壓壓縮機(jī)(1A)，蒸發(fā)器(5)還有管道連通余熱介質(zhì)，低壓冷凝器(4A)還有管道連通被加熱介質(zhì)；高壓壓縮機(jī)(2A)、高壓冷凝器(3A)和節(jié)流閥(6)等基本部件并借助于低溫段壓縮-取熱部分結(jié)構(gòu)組成高溫段壓縮-取熱熱泵流程與結(jié)構(gòu)——高壓壓縮機(jī)(2A)與高壓冷凝器(3A)之間通過(guò)工作蒸汽通道相連，高壓冷凝器(3A)再經(jīng)節(jié)流閥(6)連通低壓冷凝器(4A)，低壓冷凝器(4A)還有工作介質(zhì)通道經(jīng)節(jié)流閥(7)連通蒸發(fā)器(5)，蒸發(fā)器(5)還有工作蒸汽通道連通高壓壓縮機(jī)(2A)，高壓冷凝器(3A)還有管道連通被加熱介質(zhì)；來(lái)自低壓冷凝器(4A)的冷凝液經(jīng)節(jié)流閥(7)節(jié)流降壓、降溫后進(jìn)入蒸發(fā)器(5)、得到余熱介質(zhì)傳給的熱蒸發(fā)成工作蒸汽后分別進(jìn)入低壓壓縮機(jī)(1A)和高壓壓縮機(jī)(2A)，進(jìn)入低壓壓縮機(jī)(1A)的工作蒸汽在外部輸入功的壓縮下升壓、升溫后進(jìn)入低壓冷凝器(4A)并放熱于流經(jīng)其內(nèi)的被加熱介質(zhì)后冷卻、冷凝成液體，進(jìn)入高壓壓縮機(jī)(2A)的工作蒸汽在外部輸入功的壓縮下升壓、升溫后進(jìn)入高壓冷凝器(3A)并放熱于流經(jīng)其內(nèi)的被加熱介質(zhì)后冷卻、冷凝成液體、再經(jīng)節(jié)流閥(6)節(jié)流降壓、降溫后進(jìn)入低壓冷凝器(4A)；低壓冷凝器(4A)與高壓冷凝器(3A)之間還有被加熱介質(zhì)通道相連并依次或分別完成對(duì)被加熱介質(zhì)的低溫段與高溫段加熱。
圖5是依據(jù)本發(fā)明所提供的，采用兩級(jí)壓縮-兩段取熱的分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵，它與圖1所示的不同之處在于——圖5中的壓縮機(jī)為低壓壓縮段與高壓壓縮段構(gòu)成的同軸式結(jié)構(gòu)。
圖6是依據(jù)本發(fā)明所提供的，三級(jí)壓縮-三段取熱的蒸汽壓縮式熱泵結(jié)構(gòu)和流程示意圖，比較圖3所示，其區(qū)別在于圖6所示的機(jī)組進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)(2)的工作介質(zhì)來(lái)自于蒸發(fā)器(5)，而圖3所示的機(jī)組進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)(2)的工作介質(zhì)來(lái)自于一級(jí)冷凝器(4)。
本發(fā)明所提出的分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵，具有如下效果或優(yōu)勢(shì) ①減小了工質(zhì)與被加熱介質(zhì)之間的冷卻、冷凝傳熱溫差，從而降低了機(jī)組的不可逆因素，提高了機(jī)組的性能指數(shù)。
②作為熱泵，機(jī)組在供熱溫度區(qū)間寬、供熱溫度高的場(chǎng)合具有較高的性能指數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)余熱的深度利用；作為制冷機(jī)，可以在保持較高制冷系數(shù)的同時(shí)降低對(duì)冷卻介質(zhì)參數(shù)的要求，或在同樣的工作條件下減少功耗。
③機(jī)組保持了常規(guī)的分級(jí)壓縮、級(jí)間冷卻熱泵/制冷機(jī)系統(tǒng)所具有的耗功低、容積效率高和壓縮終溫低的優(yōu)點(diǎn)。
④比較相同工作溫度范圍內(nèi)的機(jī)組，本發(fā)明主要增加了一個(gè)或一個(gè)以上的冷凝器，且增加的冷凝器還起到了級(jí)間冷卻器的作用，因此機(jī)組在結(jié)構(gòu)上和造價(jià)上的改變并不大。
⑤在應(yīng)用于負(fù)荷、供熱溫度變化范圍較大的場(chǎng)合，有利于發(fā)揮低壓壓縮-取熱段性能指數(shù)高的優(yōu)勢(shì)，使制熱或制冷的綜合性能指數(shù)更高。
權(quán)利要求
1.分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵，其特征是由兩個(gè)及以上壓縮機(jī)、兩個(gè)及以上冷凝器、蒸發(fā)器、若干節(jié)流閥等基本部件組成不同溫度供熱段的壓縮-取熱流程并由各壓縮-取熱流程分別向被加熱介質(zhì)提供不同溫度范圍的熱量，其基本結(jié)構(gòu)分為相關(guān)聯(lián)的逐級(jí)壓縮式和無(wú)關(guān)聯(lián)分別壓縮式兩類——在相關(guān)聯(lián)的逐級(jí)壓縮式分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵中，蒸發(fā)器(5)有冷劑蒸汽管道連通一級(jí)壓縮機(jī)(1)，一級(jí)壓縮機(jī)(1)或有冷劑蒸汽管道連通一級(jí)冷凝器(4)、一級(jí)冷凝器(4)再經(jīng)冷劑蒸汽管道連通二級(jí)壓縮機(jī)(2)或有冷劑蒸汽管道分別連通一級(jí)冷凝器(4)和二級(jí)壓縮機(jī)(2)，二級(jí)壓縮機(jī)(2)還有冷劑蒸汽通道與二級(jí)冷凝器(3)相連，二級(jí)冷凝器(3)有管道經(jīng)節(jié)流閥(6)連通一級(jí)冷凝器(4)，一級(jí)冷凝器(4)還有管道經(jīng)節(jié)流閥(7)與蒸發(fā)器(5)相連，蒸發(fā)器(5)還有管道連通余熱介質(zhì)，一級(jí)冷凝器(4)和二級(jí)冷凝器(3)還分別有管道連通被加熱介質(zhì)，一級(jí)壓縮機(jī)(1)、一級(jí)冷凝器(4)、蒸發(fā)器(5)和節(jié)流閥(7)等基本部件組成低溫段壓縮-取熱流程，二級(jí)壓縮機(jī)(2)、二級(jí)冷凝器(3)、節(jié)流閥(6)等基本部件并借助于低溫段壓縮-取熱部分結(jié)構(gòu)組成高溫段壓縮-取熱流程，以此類推得到其它溫度段壓縮-取熱流程；在無(wú)關(guān)聯(lián)的分別壓縮式分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵中，蒸發(fā)器(5)有冷劑蒸汽管道分別連通低壓壓縮機(jī)(1A)和高壓壓縮機(jī)(2A)，低壓壓縮機(jī)(1A)有冷劑蒸汽管道連通低壓冷凝器(4A)，低壓冷凝器(4A)有管道經(jīng)節(jié)流閥(7)與蒸發(fā)器(5)相連，高壓壓縮機(jī)(2A)還有冷劑蒸汽通道與高壓冷凝器(3A)相連，高壓冷凝器(3A)還有管道經(jīng)節(jié)流閥(6)連通低壓冷凝器(4A)，蒸發(fā)器(5)還有管道連通余熱介質(zhì)，低壓冷凝器(4A)和高壓冷凝器(3A)還有管道分別連通被加熱介質(zhì)，低壓壓縮機(jī)(1A)、低壓冷凝器(4A)、蒸發(fā)器(5)和節(jié)流閥(7)等基本部件組成低溫段壓縮-取熱流程，高壓壓縮機(jī)(2A)、高壓冷凝器(3A)、節(jié)流閥(6)等基本部件并借助于低溫段壓縮-取熱部分結(jié)構(gòu)組成高溫段壓縮-取熱熱泵流程，以此類推得到其它溫度段壓縮-取熱流程；在兩種基本結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)上可得到其它具體結(jié)構(gòu)形式的分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵；該發(fā)明減小了機(jī)組傳熱過(guò)程的溫差，提高了機(jī)組的性能指數(shù)，尤其適合于被加熱介質(zhì)溫度范圍寬、加熱終溫高的供熱場(chǎng)合，作為制冷機(jī)時(shí)也可降低耗功等。
全文摘要
本發(fā)明提供了分級(jí)壓縮-分段取熱型蒸汽壓縮式熱泵，屬于余熱利用與熱泵/制冷技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)諸如分級(jí)壓縮、級(jí)間冷卻型等單一冷凝放熱機(jī)組存在的不足，它提供了由兩個(gè)及以上壓縮機(jī)、兩個(gè)及以上冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥等部件組成的，由各壓縮-取熱流程分別對(duì)外冷凝放熱的蒸汽壓縮式機(jī)組；低壓力的壓縮機(jī)與冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器等構(gòu)成低溫段壓縮-取熱流程，高壓力的壓縮機(jī)與冷凝器、節(jié)流閥等部件并借助于低溫段壓縮-取熱流程部分結(jié)構(gòu)組成高溫段壓縮-取熱流程；余熱介質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器放熱，被加熱介質(zhì)流經(jīng)各壓縮-取熱流程吸熱。本發(fā)明減小了傳熱溫差，提高了機(jī)組性能指數(shù)高；用作熱泵特別適合于供熱溫度高、范圍寬的場(chǎng)合，用于制冷可降低耗功等。
文檔編號(hào)F25B7/00GK101226013SQ20081001386
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月13日
發(fā)明者李華玉 申請(qǐng)人:李華玉