一种能势耦合超级热泵的制作方法

本实用新型属于能源利用技术领域，特别是涉及提取热源能量用于加热热汇的换热装置。

背景技术：

在能源利用领域广泛存在热量交换过程，热量的传递过程可以归纳为从高温流体向低温流体传递或者从低温流体向高温流体传递。根据热力学第二定律，热量可以自发的从高温物体传向低温物体，仅使用普通换热器即可实现；如果需要将热量从低温物体传向高温物体则需要消耗一定的代价，往往需要消耗一定量的高品位能源，比如电力、高温度的蒸汽或者热水等，需要使用热泵、引射装置等。在现有技术中，采用热泵技术由于其较高的效率和可靠性得到了市场的认可和应用。但是受到热力学循环、循环工质物性、换热系数和设备耐温耐压等诸多条件限制，各种热泵技术只能工作于各自的温度范围，吸收式热泵的使用需要使用热源和热汇以外的第三种热量，而压缩式热泵的热汇温度又受到压缩机耐温耐压限制难以实现较高的热汇温度。为了实现热源与热汇的大温差高效换热，并无需其它热量辅助，该实用新型提出了一种能势耦合超级热泵。

技术实现要素：

该实用新型所述热泵包括吸收装置1、解吸装置2、升压装置3、高压腔4、换热器5、低压腔6、循环泵7、热汇入口8、热汇出口9、热源入口10和热源出口11构成。

所述一种能势耦合超级热泵，吸收装置1与热汇入口8、热汇出口9、循环泵7、换热器5和升压装置3相连，循环泵7与吸收装置1和换热器5相连，换热器5与循环泵7、吸收装置1和解吸装置2相连，解吸装置2与热源入口10、热源出口11、换热器5和升压装置3相连，升压装置3与解吸装置2和吸收装置1相连。

所述一种能势耦合超级热泵，热汇在吸收装置1中被加热，热源在解吸装置2中被降温。

所述一种能势耦合超级热泵，其内部循环工质为工质a和工质b，工质a的沸点低于工质b，工质a和工质b的混合物循环于吸收装置1和解吸装置2，工质a和工质b的混合物离开解吸装置2后依次经过换热器5和循环泵7进入吸收装置1，然后离开吸收装置1后经过换热器5后返回解吸装置2，升压装置3中介质为汽态的工质a。

所述一种能势耦合超级热泵，其工作原理为：

工质a和工质b的混合物在解吸装置2中被热源加热，浓缩的混合物经过换热器5和循环泵7后进入吸收装置1，工质a与工质b的混合物在吸收装置1中吸收来自升压装置3的工质a蒸汽，吸收过程产生的热量用以加热热汇，升压装置3用于将低压腔6中的工质a蒸汽进行压缩后提升其压力后进入高压腔4。

附图说明

图1是一种能势耦合超级热泵系统图。

附图标记：

1-吸收装置、2-解吸装置、3-升压装置、4-高压腔、5-换热器、6-低压腔、7-循环泵、8-热汇入口、9-热汇出口、10-热源入口，11-热源出口。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图1，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图1中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

该实施例中热源温度从40℃降低到10℃，热汇温度从70℃升高到90℃。实施例包括吸收装置1、解吸装置2、升压装置3、高压腔4、换热器5、低压腔6、循环泵7、热汇入口8、热汇出口9、热源入口10和热源出口11构成。该实施例中，吸收装置1与热汇入口8、热汇出口9、循环泵7、换热器5和升压装置3相连，循环泵7与吸收装置1和换热器5相连，换热器5与循环泵7、吸收装置1和解吸装置2相连，解吸装置2与热源入口10、热源出口11、换热器5和升压装置3相连，升压装置3与解吸装置2和吸收装置1相连，热汇在吸收装置1中从70℃被加热到90℃，热源在解吸装置2中从40℃被降温到10℃，升压装置3采用蒸汽驱动式压气机。

该实施例中内部循环工质为六氟丙烷和二甲基乙酰胺，六氟丙烷和二甲基乙酰胺的混合物循环于吸收装置1和解吸装置2，六氟丙烷和二甲基乙酰胺的混合物离开解吸装置2后依次经过换热器5和循环泵7进入吸收装置1，然后离开吸收装置1后经过换热器5后返回解吸装置2，升压装置3中介质为汽态的六氟丙烷。

该实施例的运行原理及方式为：

六氟丙烷和二甲基乙酰胺的混合物在解吸装置2中被热源加热，浓缩的混合物经过换热器5和循环泵7后进入吸收装置1，由于六氟丙烷的沸点低于二甲基乙酰胺，产生的汽态六氟丙烷进入升压装置3后进入吸收装置1，六氟丙烷与二甲基乙酰胺的混合物在吸收装置1中吸收来自升压装置3的六氟丙烷蒸汽，吸收过程产生的热量用以加热热汇，吸收完成后的六氟丙烷和二甲基乙酰胺的混合物经过换热器5返回解吸装置2，六氟丙烷和二甲基乙酰胺的混合物在解吸装置2中被热源加热产生汽态六氟丙烷，如此往复循环。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种能势耦合超级热泵，其特征在于：包括吸收装置(1)、解吸装置(2)、升压装置(3)、高压腔(4)、换热器(5)、低压腔(6)、循环泵(7)、热汇入口(8)、热汇出口(9)、热源入口(10)和热源出口(11)构成，吸收装置(1)与热汇入口(8)、热汇出口(9)、循环泵(7)、换热器(5)和升压装置(3)相连，循环泵(7)与吸收装置(1)和换热器(5)相连，换热器(5)与循环泵(7)、吸收装置(1)和解吸装置(2)相连，解吸装置(2)与热源入口(10)、热源出口(11)、换热器(5)和升压装置(3)相连，升压装置(3)与解吸装置(2)和吸收装置(1)相连，热汇在吸收装置(1)中被加热，热源在解吸装置(2)中被降温，其内部循环工质为工质a和工质b，工质a的沸点低于工质b，工质a和工质b的混合物循环于吸收装置(1)和解吸装置(2)，工质a和工质b的混合物离开解吸装置(2)后依次经过换热器(5)和循环泵(7)进入吸收装置(1)，然后离开吸收装置(1)后经过换热器(5)后返回解吸装置(2)，升压装置(3)中介质为汽态的工质a。

2.根据权利要求1所述的一种能势耦合超级热泵，其特征在于：工质a和工质b为自然工质或有机化合物。

3.根据权利要求1所述的一种能势耦合超级热泵，其特征在于：升压装置(3)采用离心式、螺杆式、活塞式、涡旋式或者罗茨式压缩机。

4.根据权利要求1所述的一种能势耦合超级热泵，其特征在于：吸收装置(1)和解吸装置(2)采用壳管式、板式或者热管换热器。

5.根据权利要求1所述的一种能势耦合超级热泵，其特征在于：升压装置(3)采用电机或者汽轮机驱动，通过控制升压装置(3)的压缩比调节热源及热汇出口温度。

技术总结
本实用新型提出一种能势耦合超级热泵，实现了热源与热汇的大温差高效换热，并无需其它热量辅助，同时采用沸点不同的两种工质作为循环工质，通过吸收及解吸过程的热量实现热量交换，其中升压装置可采用电机驱动或者蒸汽驱动，并通过改变升压装置的压缩比控制调节热源和热汇的出口温度。

技术研发人员：孙健;戈志华;杜小泽;杨勇平
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2020.11.26
技术公布日：2021.08.17