高溫蒸汽熱泵機(jī)組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為高溫?zé)岜脵C(jī)組，解決現(xiàn)有高溫?zé)岜脵C(jī)組加熱效率低、加熱效果差的問題。本實(shí)用新型包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器以及電子膨脹閥節(jié)流裝置，冷凝器包括冷凝腔和冷凝水換熱管，冷凝腔內(nèi)從上至下設(shè)置有第一腔、第二腔、第三腔，第二腔內(nèi)排布有豎向的冷凝水換熱管，冷凝水換熱管的上端與第一腔聯(lián)通，冷凝水換熱管的下端與第三腔聯(lián)通，制冷劑冷凝入口、制冷劑冷凝出口均位于第二腔上，制冷劑冷凝入口的高度高于制冷劑冷凝出口的高度，第一腔上設(shè)置有沸水/蒸汽出口，第三腔上設(shè)置有待加熱水入口。本實(shí)用新型充分利用了冷凝過程產(chǎn)生的階梯溫度，產(chǎn)生高溫效果，在離開沸水/蒸汽出口前，還受到了過熱狀態(tài)制冷劑的高溫加熱，達(dá)到沸騰。
【專利說明】高溫蒸汽熱泵機(jī)組

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高溫蒸汽熱泵機(jī)組，可將水加熱至沸騰，以及產(chǎn)生蒸汽。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，為滿足節(jié)能減排的需要，小型燃煤鍋爐急需環(huán)保替代品一高溫?zé)岜脵C(jī)組。高溫?zé)岜玫难芯糠较颍饕趦煞矫?第一，研究高溫型壓縮機(jī)，比如采用二級(jí)、三級(jí)壓縮；第二，研究新型的制冷劑；這兩種技術(shù)，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，無論是冷凝器還是蒸發(fā)器，其制冷劑和水媒質(zhì)橫向流動(dòng)，從同一個(gè)方向進(jìn)出，如圖1，實(shí)現(xiàn)的加熱效果，水溫只能小于冷凝壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度，只能將水溫升至85°c上下，加熱效率低、加熱效果不理想。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提供了利用雙級(jí)熱泵等人工熱源或廢熱來產(chǎn)生沸水及至蒸汽的高溫?zé)岜脵C(jī)組，解決現(xiàn)有高溫?zé)岜脵C(jī)組加熱效率低、加熱效果差的技術(shù)問題。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]高溫蒸汽熱泵機(jī)組，包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器以及電子膨脹閥節(jié)流裝置，所述蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)出口與壓縮機(jī)的入口聯(lián)通，所述壓縮機(jī)的出口與冷凝器的制冷劑冷凝入口聯(lián)通，冷凝器的制冷劑冷凝出口通過電子膨脹閥節(jié)流裝置與蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)入口聯(lián)通，其特殊之處在于:
[0006]上述冷凝器包括冷凝腔和冷凝水換熱管，所述冷凝腔內(nèi)從上至下設(shè)置有三個(gè)腔，依次為第一腔、第二腔、第三腔，第二腔內(nèi)排布有豎向的冷凝水換熱管，冷凝水換熱管的上端與第一腔聯(lián)通，冷凝水換熱管的下端與第三腔聯(lián)通，冷凝腔的制冷劑冷凝入口、冷凝腔的制冷劑冷凝出口均位于第二腔上，制冷劑冷凝入口的高度高于冷凝腔的制冷劑冷凝出口的高度，第一腔上設(shè)置有沸水/蒸汽出口，第三腔上設(shè)置有待加熱水入口。
[0007]針對(duì)廢熱水源回收的高溫?zé)岜脵C(jī)組，上述蒸發(fā)器包括蒸發(fā)腔和蒸發(fā)水換熱管，所述蒸發(fā)腔內(nèi)從上至下設(shè)置有三個(gè)腔，依次為第四腔、第五腔、第六腔，第五腔內(nèi)排布有豎向的蒸發(fā)水換熱管，蒸發(fā)水換熱管的上端與第四腔聯(lián)通，蒸發(fā)水換熱管的下端與第六腔聯(lián)通，蒸發(fā)腔的制冷劑蒸發(fā)入口、蒸發(fā)腔的制冷劑蒸發(fā)出口均位于第五腔上，制冷劑蒸發(fā)入口的高度低于蒸發(fā)腔的制冷劑蒸發(fā)出口的高度；所述蒸發(fā)腔內(nèi)的制冷劑處于氣液混合狀態(tài)；第六腔上設(shè)置有廢熱水源入口，第四腔上設(shè)置有廢熱水源出口。
[0008]針對(duì)高溫廢氣、廢汽等熱源回收的高溫?zé)岜脵C(jī)組，上述蒸發(fā)器采用翅片式蒸發(fā)器。
[0009]上述制冷劑冷凝出口與電子膨脹閥節(jié)流裝置之間還連接有節(jié)能熱交換器，水經(jīng)節(jié)能熱交換器被加熱后進(jìn)入冷凝水換熱管。
[0010]上述制冷劑的蒸發(fā)溫度為30-60攝氏度，冷凝溫度高于120攝氏度。
[0011 ] 上述制冷劑選用HFCR245fa。
[0012]上述蒸發(fā)腔內(nèi)蒸發(fā)壓力為1-3個(gè)大氣壓。
[0013]為了充分利用空間，上述冷凝器的冷凝腔和蒸發(fā)器的蒸發(fā)腔均采用縱置式的結(jié)構(gòu)，即立式的冷凝腔和蒸發(fā)腔。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]第一、冷凝水換熱管采用了豎向的管結(jié)構(gòu)，制冷劑和水媒質(zhì)采取相反的流向經(jīng)過換熱管，充分利用了冷凝過程產(chǎn)生的階梯溫度，讓水媒質(zhì)逐漸受熱，直至接近過熱溫度，從而可使加熱的水溫(或蒸汽溫度)高于制冷劑冷凝壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度。這種縱置結(jié)構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可降低冷凝溫度，提高機(jī)組效率。本實(shí)用新型可以產(chǎn)生沸水以及125°C以上的蒸汽。
[0016]第二、可充分利用廢熱源，供蒸發(fā)器吸熱，以改善高溫機(jī)組的工況和提高效率；無廢熱、高溫?zé)嵩纯衫脮r(shí)，可通過雙級(jí)熱泵實(shí)現(xiàn)。
[0017]第三、蒸發(fā)器亦采用縱置結(jié)構(gòu)，水煤質(zhì)和制冷劑的流向相同，相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可提高蒸發(fā)壓力；同時(shí)，蒸發(fā)器工作于滿液工況，汽液混合的蒸發(fā)狀態(tài)結(jié)合提高了蒸發(fā)壓力將極大提聞機(jī)組效率。
[0018]第四、充分利用蒸發(fā)溫度為30-60攝氏度、冷凝溫度大于等于120攝氏度的新型制冷劑的高溫冷凝特點(diǎn)，可使機(jī)組連續(xù)工作在高溫高壓冷凝狀態(tài)。
[0019]第五、從冷凝器排出的制冷劑在通往電子膨脹閥節(jié)流裝置之前流過節(jié)能熱交換器，與將要進(jìn)入到純凈水媒質(zhì)入口的純凈水媒質(zhì)進(jìn)行熱交換，提前將水媒質(zhì)升溫，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，同時(shí)降低通過電子膨脹閥節(jié)流裝置的制冷劑溫度，既延長了其使用壽命，改善了蒸發(fā)器工作環(huán)境，同時(shí)提高了蒸發(fā)器吸熱效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是傳統(tǒng)熱泵機(jī)組工作原理圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型機(jī)組工作示意圖。
[0022]圖2中，1-制冷劑冷凝入口 ；2_冷凝腔；3_制冷劑冷凝出口 ；4_待加熱水入口 ；5-冷凝水換熱管；6_沸水/蒸汽出口；7-電子膨脹閥節(jié)流裝置；8_蒸發(fā)腔；9_蒸發(fā)水換熱管；10-制冷劑蒸發(fā)出口 ； 11-壓縮機(jī)；12-節(jié)能熱交換器；13-廢熱水源入口 ； 14-廢熱水源出口 ； 15-制冷劑蒸發(fā)入口。

【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例一
[0024]針對(duì)廢熱水源回收的高溫?zé)岜脵C(jī)組，包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)11、冷凝器以及電子膨脹閥節(jié)流裝置7，蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)出口 10與壓縮機(jī)11的入口聯(lián)通，壓縮機(jī)11的出口與冷凝器的制冷劑冷凝入口 I聯(lián)通，冷凝器的制冷劑冷凝出口 3通過電子膨脹閥節(jié)流裝置7與蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)入口 15聯(lián)通。
[0025]如圖2中的右半部分，冷凝器包括冷凝腔2和冷凝水換熱管5，冷凝腔2內(nèi)從上至下設(shè)置有三個(gè)腔，依次為第一腔、第二腔、第三腔，第二腔內(nèi)均勻排布有多根豎向的冷凝水換熱管5,冷凝水換熱管5為豎向的直管，冷凝水換熱管5的上端與第一腔聯(lián)通,冷凝水換熱管5的下端與第三腔聯(lián)通，冷凝腔2的制冷劑冷凝入口 1、冷凝腔2的制冷劑冷凝出口 3均位于第二腔上，制冷劑冷凝入口 I的高度高于冷凝腔2的制冷劑冷凝出口 3的高度，第一腔上設(shè)置有沸水/蒸汽出口 6，第三腔上設(shè)置有待加熱水入口 4。
[0026]如圖2的左半部分，蒸發(fā)器包括蒸發(fā)腔8和蒸發(fā)水換熱管9，蒸發(fā)腔8內(nèi)從上至下設(shè)置有三個(gè)腔，依次為第四腔、第五腔、第六腔，第五腔內(nèi)均勻排布有多根豎向的蒸發(fā)水換熱管9，蒸發(fā)水換熱管9為豎向的直管，蒸發(fā)水換熱管9的上端與第四腔聯(lián)通，蒸發(fā)水換熱管9的下端與第六腔聯(lián)通，蒸發(fā)腔8的制冷劑蒸發(fā)入口 15、蒸發(fā)腔8的制冷劑蒸發(fā)出口 10均位于第五腔上，制冷劑蒸發(fā)入口 15的高度低于蒸發(fā)腔8的制冷劑蒸發(fā)出口 10的高度；所述蒸發(fā)腔8內(nèi)的制冷劑處于氣液混合狀態(tài)；第六腔上設(shè)置有廢熱水源入口 13，第四腔上設(shè)置有廢熱水源出口 14。制冷劑選用HFCR245fa，;整個(gè)制冷管路中再配置合適的能夠保證壓縮機(jī)11正常工作的冷凍油，可使機(jī)組連續(xù)工作在高溫高壓冷凝狀態(tài)。
[0027]為了充分利用空間，冷凝器的冷凝腔和蒸發(fā)器的蒸發(fā)腔均采用縱置式的結(jié)構(gòu)，SP立式的冷凝腔和蒸發(fā)腔。
[0028]壓縮機(jī)11可采用現(xiàn)有技術(shù)中各種壓縮機(jī)，例如渦旋式、往復(fù)活塞式、螺桿式的壓縮機(jī)。
[0029]電子膨脹閥節(jié)流裝置7采用現(xiàn)有技術(shù)中各種類型的電子膨脹閥節(jié)流裝置。
[0030]本實(shí)用新型的工作過程是:30°C _60°C廢熱水源進(jìn)入到蒸發(fā)腔8的第六腔，進(jìn)而進(jìn)入到蒸發(fā)水換熱管9，從蒸發(fā)腔8的第四腔上端的廢熱水源出口 14排出，充分與蒸發(fā)腔8內(nèi)的制冷劑進(jìn)行熱交換。制冷劑在電子膨脹閥節(jié)流裝置7的控制下，使得蒸發(fā)腔8內(nèi)接近保持充滿制冷劑，制冷劑一直處于整體汽液混合沸騰蒸發(fā)狀態(tài)，吸收蒸發(fā)水換熱管9內(nèi)的廢熱水源的熱量，而并非傳統(tǒng)的漸變式蒸發(fā)，提高了蒸發(fā)效率；從制冷劑蒸發(fā)出口 10排出后經(jīng)壓縮機(jī)11傳遞至冷凝腔2的制冷劑冷凝入口 I。從壓縮機(jī)11來的高溫高壓制冷劑進(jìn)入冷凝腔2，從過熱狀態(tài)逐漸冷凝，形成了從上至下溫度漸變的階梯溫度直線，直至從制冷劑冷凝出口 3排出。而從冷凝水換熱管5下端進(jìn)入的純凈水媒質(zhì)，則從下至上受到階梯溫度加熱逐漸升高，而且在離開沸水/蒸汽出口 6前，還受到了過熱狀態(tài)制冷劑的高溫加熱，達(dá)到沸騰。
[0031]從冷凝器排出的制冷劑溫度仍然在70°C以上，在通往電子膨脹閥節(jié)流裝置7之前，讓其從節(jié)能熱交換器12流過，與將要進(jìn)入到純凈水媒質(zhì)入口的純凈水媒質(zhì)進(jìn)行熱交換，提前將水媒質(zhì)升溫，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，同時(shí)降低通過電子膨脹閥節(jié)流裝置7的制冷劑溫度，既延長了其使用壽命，亦改善了蒸發(fā)器工作環(huán)境。
[0032]本實(shí)施例中，如無廢熱水源可利用時(shí)，可通過雙級(jí)熱泵加熱水至30-60攝氏度后通入廢熱水源入口 13。
[0033]實(shí)施例二
[0034]針對(duì)高溫廢氣、廢汽等熱源回收的高溫?zé)岜脵C(jī)組，采用市面上的翅片式蒸發(fā)器，并予以封閉進(jìn)行熱交換；其余部分的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例一。
[0035]另外，蒸發(fā)器采用現(xiàn)有的橫向布置的結(jié)構(gòu)，與本實(shí)施例中的冷凝器結(jié)合使用，也能產(chǎn)生廢水及蒸汽，只是蒸發(fā)和熱交換效率低于實(shí)施例一。
[0036]實(shí)施例一和實(shí)施例二中，在產(chǎn)生的沸水蒸汽被利用之后，所剩余的廢熱可作為廢熱源的一部分回收循環(huán)利用，可以進(jìn)一步提高效率。
【權(quán)利要求】
1.高溫蒸汽熱泵機(jī)組，包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器以及電子膨脹閥節(jié)流裝置，所述蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)出口與壓縮機(jī)的入口聯(lián)通，所述壓縮機(jī)的出口與冷凝器的制冷劑冷凝入口聯(lián)通，冷凝器的制冷劑冷凝出口通過電子膨脹閥節(jié)流裝置與蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)入口聯(lián)通，其特征在于: 所述冷凝器包括冷凝腔和冷凝水換熱管，所述冷凝腔內(nèi)從上至下設(shè)置有三個(gè)腔，依次為第一腔、第二腔、第三腔，第二腔內(nèi)排布有豎向的冷凝水換熱管，冷凝水換熱管的上端與第一腔聯(lián)通，冷凝水換熱管的下端與第三腔聯(lián)通，冷凝腔的制冷劑冷凝入口、冷凝腔的制冷劑冷凝出口均位于第二腔上，制冷劑冷凝入口的高度高于冷凝腔的制冷劑冷凝出口的高度，第一腔上設(shè)置有沸水/蒸汽出口，第三腔上設(shè)置有待加熱水入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽熱泵機(jī)組，其特征在于:所述蒸發(fā)器包括蒸發(fā)腔和蒸發(fā)水換熱管，所述蒸發(fā)腔內(nèi)從上至下設(shè)置有三個(gè)腔，依次為第四腔、第五腔、第六腔，第五腔內(nèi)排布有豎向的蒸發(fā)水換熱管，蒸發(fā)水換熱管的上端與第四腔聯(lián)通，蒸發(fā)水換熱管的下端與第六腔聯(lián)通，蒸發(fā)腔的制冷劑蒸發(fā)入口、蒸發(fā)腔的制冷劑蒸發(fā)出口均位于第五腔上，制冷劑蒸發(fā)入口的高度低于蒸發(fā)腔的制冷劑蒸發(fā)出口的高度；所述蒸發(fā)腔內(nèi)的制冷劑處于氣液混合狀態(tài)；第六腔上設(shè)置有廢熱水源入口，第四腔上設(shè)置有廢熱水源出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽熱泵機(jī)組，其特征在于:所述蒸發(fā)器為翅片式蒸發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高溫蒸汽熱泵機(jī)組，其特征在于:制冷劑冷凝出口與電子膨脹閥節(jié)流裝置之間還連接有節(jié)能熱交換器，水經(jīng)節(jié)能熱交換器被加熱后進(jìn)入冷凝水換熱管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高溫蒸汽熱泵機(jī)組，其特征在于:所述制冷劑的蒸發(fā)溫度為30-60攝氏度，冷凝溫度高于120攝氏度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高溫蒸汽熱泵機(jī)組，其特征在于:所述制冷劑選用HFCR245fa。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高溫蒸汽熱泵機(jī)組，其特征在于:所述蒸發(fā)腔內(nèi)蒸發(fā)壓力為1-3個(gè)大氣壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高溫蒸汽熱泵機(jī)組，其特征在于:所述制冷劑的蒸發(fā)溫度為30-60攝氏度，冷凝溫度高于120攝氏度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高溫蒸汽熱泵機(jī)組，其特征在于:所述蒸發(fā)腔內(nèi)蒸發(fā)壓力為1-3個(gè)大氣壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高溫蒸汽熱泵機(jī)組，其特征在于:所述冷凝器的冷凝腔和蒸發(fā)器的蒸發(fā)腔均立式的結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】F25B39/04GK203949410SQ201420401233
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月19日
【發(fā)明者】遲永江, 趙偉 申請(qǐng)人:煙臺(tái)明輝熱泵節(jié)能科技有限公司