專利名稱：渦旋壓縮機閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于熱泵技術領域，涉及一種渦旋壓縮機閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)。
背景技術：
眾所周知，熱泵作為一種節(jié)能技術受到了世界各國的普遍重視，而空氣源熱泵可 從環(huán)境大氣中吸取豐富的低品位能量，使用方便，安裝費用較低，因此空氣源熱泵成為熱泵 產品中最為廣泛應用的一種。但是，傳統(tǒng)的空氣源熱泵的應用范圍受到環(huán)境因素的約束隨 著室外溫度的降低，用戶的需熱量不斷增加，當室外氣溫很低時，機組會出現(xiàn)制熱量不足、 性能系數(shù)下降、排氣溫度過高等現(xiàn)象，會導致壓縮機不能正常運行，甚至損壞壓縮機。發(fā)明內容本實用新型的目的就是針對傳統(tǒng)空氣源熱泵系統(tǒng)在低溫環(huán)境下使用所存在的制 熱量不足、性能系數(shù)下降、排氣溫度過高、壓縮機不能正常運行的問題，而提供一種渦旋壓 縮機閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)。本實用新型的技術解決方案是一種渦旋壓縮機閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)，主要由渦旋壓 縮機、冷凝器、熱力膨脹閥A、閃發(fā)器、熱力膨脹閥B、蒸發(fā)器以及截止閥等器件組成，渦旋壓 縮機設有吸氣口、出氣口及補氣口，吸氣口、出氣口分別與蒸發(fā)器、冷凝器相連，補氣口通過 截止閥與閃發(fā)器相連，其主要特征是系統(tǒng)中裝有閃發(fā)器，制冷劑循環(huán)分為主回路循環(huán)和補 氣回路循環(huán)。本實用新型技術解決方案中所述的閃發(fā)器，該器件相當于一個儲液器，從冷凝器 出來的高壓制冷劑液體經膨脹閥A節(jié)流到某一壓力變?yōu)槠夯旌衔锖筮M入閃發(fā)器，在閃發(fā) 器中，處于上部的閃發(fā)蒸氣通過截止閥進入補氣口，而在閃發(fā)器內，制冷劑蒸氣的不斷閃發(fā) 致使閃發(fā)器下部的制冷劑液體過冷，過冷后的制冷劑液體再經膨脹閥B節(jié)流到蒸發(fā)壓力后 進入蒸發(fā)器。本實用新型技術解決方案中所述的制冷劑循環(huán)，可分為主回路循環(huán)和補氣回路循 環(huán)。主回路循環(huán)為普通熱泵制冷劑循環(huán)，其流程是渦旋壓縮機吸氣口一渦旋壓縮機出氣口 —冷凝器進口一冷凝器出口 一膨脹閥A進口一膨脹閥A出口一閃發(fā)器液態(tài)制冷劑進口 一閃 發(fā)器液態(tài)制冷劑出口一膨脹閥B進口一膨脹閥B出口一蒸發(fā)器進口一蒸發(fā)器出口一渦旋壓 縮機進口。補氣回路循環(huán)為輔助回路循環(huán)，其流程是渦旋壓縮機補氣口一渦旋壓縮機出氣 口 一冷凝器進口 一冷凝器出口 一膨脹閥A進口 一膨脹閥A出口一閃發(fā)器液態(tài)制冷劑進口 一 閃發(fā)器汽態(tài)制冷劑出口一截止閥一渦旋壓縮機補氣口。本實用新型技術解決方案中所述的制冷劑循環(huán)，雖然分為主回路循環(huán)和補氣回路 循環(huán)，但通過截止閥的開啟控制，可實現(xiàn)主回路循環(huán)和補氣回路循環(huán)同時運行，也可通過關 閉截止閥，僅使主回路循環(huán)運行。如果關閉補氣回路循環(huán)中處于閃發(fā)器和渦旋壓縮機補氣 口之間的截止閥，則該機組按照普通熱泵系統(tǒng)工作，和常規(guī)的熱泵系統(tǒng)沒有區(qū)別；考慮到系 統(tǒng)在低溫環(huán)境下運行時，渦旋壓縮機由于壓縮比增大，必然會產生很高的排氣溫度，為此，可開啟補氣回路循環(huán)上的截止閥，則系統(tǒng)開通了補氣回路循環(huán)，在低溫工況運行時，由于投 用補氣回路循環(huán)，在渦旋壓縮機的壓縮空腔中直接吸入處于閃發(fā)器上部的閃發(fā)蒸氣，則機 組按照帶閃發(fā)器的熱泵系統(tǒng)進行工作，即主回路循環(huán)和補氣回路循環(huán)同時開通，可解決空 氣源熱泵的低溫工況運行可行性問題。本實用新型技術解決方案中所述的渦旋壓縮機，其補氣口的開設，可與渦旋壓縮 機制造公司的設計人員共同研究，通過對帶閃發(fā)器的熱泵系統(tǒng)進行分析，建立帶閃發(fā)器的 熱泵系統(tǒng)用渦旋壓縮機的數(shù)學模型，并根據(jù)這一模型的仿真結果分析補氣口位置對系統(tǒng)性 能的影響和補氣口大小的確定方法，并給出補氣口起始的角度和補氣口面積的計算式。仿 真結果表明對于渦旋壓縮機，為了保證熱泵系統(tǒng)在冬季低溫工況下的制熱性能以及夏季 高溫工況下的制冷性能最佳，并防止泄露，最佳開設角度可在靠近吸氣腔剛剛閉合處的角 度附近；設計渦旋壓縮機補氣口時，應考慮帶閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)的使用環(huán)境，同時兼顧渦旋壓 縮機的結構特點以及加工方法等因素的限制，故應選取盡可能大的補氣口，并開成圓孔。本實用新型技術解決方案中所述的渦旋壓縮機，其壓縮過程可分三個階段一是 補氣前的內壓縮。在主回路循環(huán)中，來自蒸發(fā)器的制冷劑蒸氣進入渦旋壓縮機壓縮腔后， 內壓縮過程開始，隨著動渦盤的旋轉，封閉的壓縮腔達到補氣口位置，制冷劑蒸氣被壓縮到 一級內壓縮過程結束的狀態(tài)；二是中間補氣過程。來自閃發(fā)器的制冷劑蒸氣通過補氣口進 入渦旋壓縮機壓縮腔，與腔內已處于一級內壓縮結束狀態(tài)的原有氣體進行混合，而后，邊補 氣、邊混合、邊壓縮，直至工作腔與補氣口脫離，這時壓縮腔內混合制冷劑蒸氣變?yōu)槎墐?壓縮結束狀態(tài)，補氣過程結束；三是補氣后的內壓縮。渦旋壓縮機工作腔與補氣口脫離后， 工作腔內的制冷劑氣體依靠基元容積的減少繼續(xù)壓縮，直至與排氣腔相連通，而后通過渦 旋壓縮機的出氣口進入冷凝器。本實用新型的有益效果是渦旋壓縮機閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)設置了補氣回路循環(huán)，汽 態(tài)制冷劑由渦旋壓縮機的補氣口噴入壓縮腔，可降低排氣比焓，從而可降低渦旋壓縮機的 排氣溫度，同時能把單級壓縮變?yōu)闇识墘嚎s，這樣可避免機組應用于低溫工況下由于壓 縮比增大而使系統(tǒng)不能正常工作的問題；制冷劑的噴射可增加渦旋壓縮機的排氣量，從而 提高熱泵系統(tǒng)總的制熱量；補氣回路循環(huán)中的高壓液體在閃發(fā)器內不斷閃發(fā)，致使閃發(fā)器 下部的液體過冷，主回路循環(huán)中的高壓液體進一步過冷，從而單位制冷量增加，且流經蒸發(fā) 器的制冷劑質量不變，所以該系統(tǒng)應用于夏季制冷時，總制冷量將增加。當然，由于制冷劑 的噴射，渦旋壓縮機補氣后的制冷劑量增大，這使渦旋壓縮機總的功耗有所增加，不過增長 率要小于制熱量和制冷量的增加，故系統(tǒng)制熱和制冷性能系數(shù)將增加。因此，補氣回路循環(huán) 的制冷劑噴射除了可提高渦旋熱泵系統(tǒng)的變工況低溫制熱性能外，對于變工況高溫制冷同 樣適用?？傊?，本實用新型通過對補氣回路循環(huán)的投停，熱泵系統(tǒng)既能在常溫工況下高效正 常運行，又能在低溫工況下安全可靠運行。
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型的流程示意圖。圖2是本實用新型的循環(huán)示意圖。圖中1、吸氣口 ；2、補氣前制冷劑蒸氣一級內壓縮結束；2'、補入的制冷劑蒸氣與主回路循環(huán)中的制冷劑蒸氣混合結束；3、出氣口 ；4、冷凝器出口的液體制冷劑；4'、經 熱力膨脹閥A節(jié)流到某一壓力的氣液混合物制冷劑；5、在閃發(fā)器下部過冷后的液體制冷 劑；5'、經膨脹閥B節(jié)流后的氣體制冷劑；6、補氣口 ；7、渦旋壓縮機；8、冷凝器；9、熱力膨 脹閥A ；10、閃發(fā)器；11、熱力膨脹閥B ；12、蒸發(fā)器；13、截止閥。
具體實施方式
本實用新型實施例如圖1、圖2所示。系統(tǒng)主要由渦旋壓縮機(7)、冷凝器(8)、熱 力膨脹閥A(9)、閃發(fā)器(10)、熱力膨脹閥B(Il)、蒸發(fā)器(12)以及截止閥(13)等器件組成， 渦旋壓縮機⑵設有吸氣口(1)、出氣口(3)及補氣口(6)，吸氣口(1)、出氣口(3)分別與 蒸發(fā)器(12)、冷凝器(8)相連，補氣口(6)通過截止閥(13)與閃發(fā)器(10)相連。從冷凝器⑶出來的高壓制冷劑液體G點)經膨脹閥A(9)節(jié)流到某一壓力變?yōu)?汽液混合物點)后進入閃發(fā)器(10)，在閃發(fā)器(10)中，處于上部的閃發(fā)蒸氣通過截止 閥進入補氣口(6點)，被渦旋壓縮機(7)的補氣口(6點)吸入，此回路成為補氣回路循環(huán)； 在閃發(fā)器(10)內，制冷劑蒸氣的不斷閃發(fā)致使閃發(fā)器(10)下部的制冷劑液體過冷，過冷后 的制冷劑液體(5點)再經膨脹閥B(Il)節(jié)流到蒸發(fā)壓力(5'點)后進入蒸發(fā)器(12)，此 回路稱為主回路循環(huán)。在蒸發(fā)器(1 內，主回路循環(huán)的制冷劑吸收低溫環(huán)境中的熱量而變 為低壓氣體通過吸氣口(1點)被渦旋壓縮機(7)吸入，在壓縮到一定壓力后O點)和來 自補氣回路循環(huán)中吸入的制冷劑蒸氣(6點)在渦旋壓縮機(7)工作腔內混合議點)，再 進一步壓縮后排出渦旋壓縮機外(3點)，構成了封閉的制冷劑主回路循環(huán)。如果關閉補氣回路循環(huán)上的截止閥(13)，則該機組按照普通熱泵系統(tǒng)工作，和常 規(guī)的熱泵系統(tǒng)沒有區(qū)別；如果開啟補氣回路循環(huán)上的截止閥A(13)，則補氣回路循環(huán)投入 運行，該機組按照帶閃發(fā)器(10)的系統(tǒng)進行工作。
權利要求1.一種渦旋壓縮機閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)，主要由渦旋壓縮機(7)、冷凝器(8)、熱力膨脹閥 A(9)、閃發(fā)器(10)、熱力膨脹閥B(ll)、蒸發(fā)器(12)以及截止閥(13)等器件組成，渦旋壓 縮機(7)設有吸氣口(1)、出氣口(3)及補氣口(6)，吸氣口(1)、出氣口(3)分別與蒸發(fā)器 (12)、冷凝器(8)相連，補氣口(6)通過截止閥(1 與閃發(fā)器(10)相連，其主要特征是系 統(tǒng)中裝有閃發(fā)器，制冷劑循環(huán)分為主回路循環(huán)和補氣回路循環(huán)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種渦旋壓縮機閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述的閃發(fā) 器(10)，在其上部的制冷劑蒸氣通過截止閥(13)進入渦旋壓縮機(7)的補氣口(6)，而在 其下部的制冷劑液體過冷后，再經膨脹閥B(Il)節(jié)流，進入蒸發(fā)器(12)、渦旋壓縮機(7)的 吸氣口(1)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種渦旋壓縮機閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述的制冷 劑循環(huán)，可分為主回路循環(huán)和補氣回路循環(huán)，主回路循環(huán)流程是，渦旋壓縮機(7)的吸氣口 (1)—渦旋壓縮機出氣口( —冷凝器進口( —冷凝器出口(4)—膨脹閥A進口(4)— 膨脹閥A出口 )—閃發(fā)器液態(tài)制冷劑進口 )—閃發(fā)器液態(tài)制冷劑出口(5)—膨 脹閥B進口(5)—膨脹閥B出口(5')—蒸發(fā)器進口(5')—蒸發(fā)器出口(1)—渦旋壓 縮機進口(1)，而補氣回路循環(huán)流程是，渦旋壓縮機補氣口(6)—渦旋壓縮機出氣口(3)— 冷凝器進口( —冷凝器出口(4)—膨脹閥A進口(4)—膨脹閥A出口 )—閃發(fā)器 液態(tài)制冷劑進口 )—閃發(fā)器汽態(tài)制冷劑出口(6)—截止閥(1 —渦旋壓縮機補氣口 (6)。
專利摘要本實用新型涉及一種渦旋壓縮機閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)，主要解決空氣源熱泵在低溫環(huán)境下使用所存在的制熱量不足、性能系數(shù)下降、排氣溫度過高、壓縮機不能正常運行的問題，系統(tǒng)由渦旋壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥A、閃發(fā)器、熱力膨脹閥B、蒸發(fā)器以及截止閥等器件組成，渦旋壓縮機設有吸氣口、出氣口及補氣口，吸氣口、出氣口分別與蒸發(fā)器、冷凝器相連，補氣口通過截止閥與閃發(fā)器相連，其主要特征是系統(tǒng)中裝有閃發(fā)器，制冷劑循環(huán)分為主回路循環(huán)和補氣回路循環(huán)。本實用新型通過對補氣回路循環(huán)的投停，系統(tǒng)既能在常溫工況下高效正常運行，又能在低溫工況下安全可靠運行。
文檔編號F25B41/04GK201837135SQ20102026164
公開日2011年5月18日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權日2010年7月15日
發(fā)明者尹洪禮, 敖君山, 王華文, 王文慧, 胡玲 申請人:湖北東橙新能源科技有限公司