單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵的制作方法
【專利摘要】單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵，由第一吸收器，第一溶液熱交換器，第一發(fā)生器，第一溶液泵，第一冷凝器，冷劑液泵，第一蒸發(fā)器，壓縮機(jī)，第一節(jié)流閥，第二蒸發(fā)器，第二吸收器，第二溶液泵，第二溶液熱交換器，第二發(fā)生器，第二冷凝器，第二節(jié)流閥所組成，其中第一吸收器，第一溶液熱交換器，第一發(fā)生器，第一溶液泵，第一冷凝器，冷劑液泵和第一蒸發(fā)器構(gòu)成經(jīng)典的單級(jí)第二類吸收式熱泵，第一冷凝器、壓縮機(jī)，第一節(jié)流閥和第二蒸發(fā)器構(gòu)成壓縮式熱泵，第二蒸發(fā)器和其余部件構(gòu)成單級(jí)第一類吸收式熱泵，三種熱泵有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵。
【專利說明】單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低溫余熱利用/節(jié)能環(huán)保【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]吸收式熱泵以熱能為動(dòng)力，采用逆卡諾循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱量由低溫向高溫傳遞，特別適合有大量廢熱的場(chǎng)合。目前，吸收式熱泵大致可分為兩種，即第一類吸收式熱泵和第二類吸收式熱泵，前者它以高溫驅(qū)動(dòng)熱為驅(qū)動(dòng)力，回收低溫余熱實(shí)現(xiàn)對(duì)外供熱，是一種增熱型熱泵，后者以余熱與環(huán)境溫度間的溫度差為驅(qū)動(dòng)力，以部分余熱溫度的降低為代價(jià)，獲得高于自身溫度的熱量，又稱增溫型熱泵。
[0003]當(dāng)供熱區(qū)間一定時(shí)，第一類吸收式熱泵需要較高溫度的驅(qū)動(dòng)熱介質(zhì)或需要較高溫度的余熱介質(zhì)，而對(duì)于第二類吸收式熱泵，當(dāng)余熱溫度一定時(shí)，則需要較低的環(huán)境溫度，否則熱泵將無法完成加熱任務(wù)。
[0004]壓縮式熱泵的工作原理是以高品位的機(jī)械能或電能為動(dòng)力，依靠壓縮機(jī)提高制冷劑的壓力以實(shí)現(xiàn)熱力循環(huán)，是目前應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的技術(shù)。由于制冷劑本身的物性，壓縮式熱泵可以回收0°c以下的熱量，但一般認(rèn)為其供熱溫度不超過65°C，原則上越低越好，因?yàn)楫?dāng)供熱溫度較高時(shí)，一方面壓縮機(jī)的壓比大幅增加，排氣溫度升高、吸氣密度降低，工作效率下降，在容積效率存在的客觀條件下，當(dāng)壓比增加到一定數(shù)值時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)壓縮機(jī)不停運(yùn)轉(zhuǎn)但卻無法吸氣的情況，另一方面，由于制冷劑高溫下(130°C附近)會(huì)發(fā)生分解，故為安全起見，供熱溫度不能太高。
[0005]發(fā)明集兩種熱泵的優(yōu)勢(shì)所得的復(fù)合熱泵，將有助于解決上述兩種熱泵所難以解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供的是單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵。
[0007]單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵，由第一吸收器，第一溶液熱交換器，第一發(fā)生器，第一溶液泵，第一冷凝器，冷劑液泵，第一蒸發(fā)器，壓縮機(jī)，第一節(jié)流閥，第二蒸發(fā)器，第二吸收器，第二溶液泵，第二溶液熱交換器，第二發(fā)生器，第二冷凝器，第二節(jié)流閥所組成，其中第一吸收器，第一溶液熱交換器，第一發(fā)生器，第一溶液泵，第一冷凝器，冷劑液泵和第一蒸發(fā)器構(gòu)成經(jīng)典的單級(jí)第二類吸收式熱泵，第一冷凝器、壓縮機(jī)，第一節(jié)流閥和第二蒸發(fā)器構(gòu)成壓縮式熱泵，其中第一冷凝器做為壓縮式熱泵的蒸發(fā)器，第二蒸發(fā)器做為壓縮式熱泵的冷凝器，第二蒸發(fā)器，第二吸收器，第二溶液泵，第二溶液熱交換器，第二發(fā)生器，第二冷凝器，第二節(jié)流閥構(gòu)成經(jīng)典的第一類吸收式熱泵。第一發(fā)生器和第一蒸發(fā)器還有余熱介質(zhì)管路與外部連通，第二發(fā)生器還有驅(qū)動(dòng)熱介質(zhì)管路與外部連通，第一吸收器、第二吸收器和第二冷凝器還分別有被加熱介質(zhì)管路與外部連通，構(gòu)成單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵。
[0008]第一冷凝器既是單級(jí)第二類吸收式熱泵的冷凝器又是壓縮式熱泵的蒸發(fā)器，第二蒸發(fā)器既是第一類吸收式熱泵的蒸發(fā)器又是壓縮式熱泵的冷凝器?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0009]附圖所示為本發(fā)明提供的單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵。
[0010]圖中，I 一第一吸收器，2—第一溶液熱交換器，3—第一發(fā)生器，4 一第一溶液泵，5—第一冷凝器，6—冷劑液泵，7—第一蒸發(fā)器，8—壓縮機(jī)，9一第一節(jié)流閥，10—第二蒸發(fā)器，11 一第二吸收器，12—第二溶液泵，13—第二溶液熱交換器，14一第二發(fā)生器，15第二一冷凝器，16—第二節(jié)流閥。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明提供的單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵是這樣實(shí)現(xiàn)的:
結(jié)構(gòu)上，由第一吸收器I，第一溶液熱交換器2，第一發(fā)生器3，第一溶液泵4，第一冷凝器5，冷劑液泵6，第一蒸發(fā)器7，壓縮機(jī)8，第一節(jié)流閥9，第二蒸發(fā)器10，第二吸收器11，第二溶液泵12，第二溶液熱交換器13，第二發(fā)生器14，第二冷凝器15，第二節(jié)流閥16所組成，其中第一吸收器I，第一溶液熱交換器2，第一發(fā)生器3，第一溶液泵4，第一冷凝器5，冷劑液泵6和第一蒸發(fā)器7構(gòu)成經(jīng)典的單級(jí)第二類吸收式熱泵，第一冷凝器5、壓縮機(jī)8，第一節(jié)流閥9和第二蒸發(fā)器10構(gòu)成壓縮式熱泵，其中第一冷凝器5做為壓縮式熱泵的蒸發(fā)器，第二蒸發(fā)器10做為壓縮式熱泵的冷凝器，第二蒸發(fā)器10，第二吸收器11，第二溶液泵12，第二溶液熱交換器13，第二發(fā)生器14，第二冷凝器15，第二節(jié)流閥16構(gòu)成經(jīng)典的第一類吸收式熱泵。第一發(fā)生器3和第一蒸發(fā)器7還有余熱介質(zhì)管路與外部連通，第二發(fā)生器14還有驅(qū)動(dòng)熱介質(zhì)管路與外部連通，第一吸收器1、第二吸收器11和第二冷凝器12還分別有被加熱介質(zhì)管路與外部連通，構(gòu)成單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵。
[0012]工藝上，進(jìn)入第一吸收器I的濃溶液吸收冷劑蒸汽并放熱于被加熱介質(zhì)，得到的稀溶液經(jīng)第一溶液熱交換器2后進(jìn)入第一發(fā)生器3，余熱介質(zhì)流經(jīng)第一發(fā)生器3加熱進(jìn)入其內(nèi)的稀溶液釋放并向第一冷凝器5提供冷劑蒸汽，得到的濃溶液經(jīng)第一溶液泵4和第一溶液熱交換器2進(jìn)入第一吸收器I，進(jìn)入第一冷凝器5的冷劑蒸汽放熱后得到的冷劑液經(jīng)冷劑液泵6后進(jìn)入第一蒸發(fā)器7，余熱介質(zhì)流經(jīng)第一蒸發(fā)器7并加熱進(jìn)入其內(nèi)的冷劑液成冷劑蒸汽并向第一吸收器I提供，完成單級(jí)第二類吸收式熱泵循環(huán)；進(jìn)入第一冷凝器5的制冷劑介質(zhì)吸熱、蒸發(fā)后成制冷劑蒸氣并向壓縮機(jī)提供，壓縮機(jī)出口的高溫高壓制冷劑蒸氣進(jìn)入第二蒸發(fā)器10，放熱冷凝后得到制冷劑液，該部分制冷劑液經(jīng)第一節(jié)流閥9節(jié)流后進(jìn)入第一冷凝器5，完成壓縮式熱泵循環(huán)；進(jìn)入第二吸收器11的濃溶液吸收冷劑蒸汽并放熱于被加熱介質(zhì)，得到的稀溶液經(jīng)第二溶液泵12和第二溶液熱交換器13進(jìn)入第二發(fā)生器14，驅(qū)動(dòng)熱介質(zhì)流經(jīng)第二發(fā)生器14并加熱進(jìn)入其內(nèi)的稀溶液釋放并向第二冷凝器15提供冷劑蒸汽，得到的濃溶液經(jīng)第二溶液熱交換器13進(jìn)入第二吸收器11，進(jìn)入第二冷凝器15的冷劑蒸汽放熱于被加熱介質(zhì)，得到的冷劑液經(jīng)第二節(jié)流閥16進(jìn)入第二蒸發(fā)器10，吸熱后得到的冷劑蒸汽向第二吸收器11提供，完成單級(jí)第一類吸收式熱泵循環(huán)；上述三個(gè)獨(dú)立的循環(huán)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵循環(huán)。
[0013]第一冷凝器5既是單級(jí)第二類吸收式熱泵的冷凝器又是壓縮式熱泵的蒸發(fā)器，第二蒸發(fā)器10既是第一類吸收式熱泵的蒸發(fā)器又是壓縮式熱泵的冷凝器。
[0014]本發(fā)明技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的效果一本發(fā)明所提出的單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵具有如下的效果和優(yōu)勢(shì):
①在環(huán)境溫度較高時(shí)，可以利用較低溫度的余熱來制熱；
②可以充分利用高溫驅(qū)動(dòng)熱來實(shí)現(xiàn)對(duì)低溫度的余熱的充分利用；
③當(dāng)采用第一類吸收式熱泵和第二類吸收式熱泵依次完成對(duì)被加熱介質(zhì)的加熱時(shí)，可以降低對(duì)驅(qū)動(dòng)熱介質(zhì)的溫度需求；
④復(fù)合熱泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，三個(gè)熱泵循環(huán)的運(yùn)行相互影響又相互獨(dú)立，操作方便，維修容易，可行性高。
[0015]舉個(gè)例子來具體說明本發(fā)明所帶來的實(shí)際效果:
某處有大量55°C的低溫乏汽，該處有工藝需要將某物料自65°C升高至75V，原來的工藝是采用0.3Mpa、135°C的低壓蒸汽直接進(jìn)行加熱，由于地理原因，此處環(huán)境溫度一般為40。。。
[0016]①若僅采用壓縮式熱泵工藝，由于供熱溫度超過了壓縮式熱泵的供熱上限，故壓縮式熱泵無法完成該任務(wù)，即節(jié)能率為O ;
②若僅采用以LiBr-水為工質(zhì)對(duì)單級(jí)第二類吸收式熱泵，取蒸發(fā)溫度為50°C，該環(huán)境溫度下，單級(jí)第二類吸收式熱泵最高供熱溫度僅為63°C，根本無法完成對(duì)物料的加熱，故節(jié)能率為O ;
③若僅采用單級(jí)第一類吸收式熱泵，以低溫乏汽為余熱源，取蒸發(fā)溫度為50°C，可以完成加熱任務(wù)，單級(jí)第一類吸收式熱泵的COP約為1.8，節(jié)能率為44.4% ；
④若采用本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，則可將第二類吸收式熱泵發(fā)生器冷劑蒸汽飽和溫度降至21°C，這一溫度顯然無法放熱給環(huán)境，但它足以作為壓縮式熱泵的蒸發(fā)溫度，利用壓縮式熱泵再將該部分熱量提升至45°C后進(jìn)入第一類吸收式熱泵的蒸發(fā)器以作為其余熱介質(zhì)，經(jīng)計(jì)算，單級(jí)第一類吸收式熱泵和單級(jí)第二類吸收式熱泵都可完成對(duì)物料的加熱，其中單級(jí)第一類吸收式熱泵的COP約為1.7，單級(jí)第二類吸收式熱泵的COP約為0.47，采用R134a做為壓縮式熱泵的制冷劑，該工況下壓縮機(jī)壓比為2.1，制熱的COP約為8，則本發(fā)明提供的方案在此案例中的綜合COP約為2.24，節(jié)能率約為55.3%，節(jié)能率約是方案③的1.25倍。
【權(quán)利要求】
1.單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵，由第一吸收器，第一溶液熱交換器，第一發(fā)生器，第一溶液泵，第一冷凝器，冷劑液泵，第一蒸發(fā)器，壓縮機(jī)，第一節(jié)流閥，第二蒸發(fā)器，第二吸收器，第二溶液泵，第二溶液熱交換器，第二發(fā)生器，第二冷凝器，第二節(jié)流閥所組成，其中第一吸收器，第一溶液熱交換器，第一發(fā)生器，第一溶液泵，第一冷凝器，冷劑液泵和第一蒸發(fā)器構(gòu)成經(jīng)典的單級(jí)第二類吸收式熱泵，第一冷凝器、壓縮機(jī)，第一節(jié)流閥和第二蒸發(fā)器構(gòu)成壓縮式熱泵，其中第一冷凝器做為壓縮式熱泵的蒸發(fā)器，第二蒸發(fā)器做為壓縮式熱泵的冷凝器，第二蒸發(fā)器，第二吸收器，第二溶液泵，第二溶液熱交換器，第二發(fā)生器，第二冷凝器，第二節(jié)流閥構(gòu)成經(jīng)典的第一類吸收式熱泵，第一發(fā)生器和第一蒸發(fā)器還有余熱介質(zhì)管路與外部連通，第二發(fā)生器還有驅(qū)動(dòng)熱介質(zhì)管路與外部連通，第一吸收器、第二吸收器和第二冷凝器還分別有被加熱介質(zhì)管路與外部連通，構(gòu)成單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵。
2.本發(fā)明所述的單級(jí)壓縮單級(jí)吸收式復(fù)合熱泵，其特征在于第一冷凝器既是單級(jí)第二類吸收式熱泵的冷凝器又是壓縮式熱泵的蒸發(fā)器，第二蒸發(fā)器既是第一類吸收式熱泵的蒸發(fā)器又是壓縮式熱泵的冷凝器。
【文檔編號(hào)】F25B27/02GK103542601SQ201310514773
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】劉輝 申請(qǐng)人:劉輝