相变型第四类热驱动压缩式热泵的制作方法

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1.本发明属于动力、制冷、供热与热泵技术领域。


背景技术：

2.冷需求、热需求和动力需求，为人类生活与生产当中所常见；为获得冷、热和动力需求，人们需要付出设备的代价。为了降低相应的代价，人们需要简单、直接的基本技术支撑；特别是在多温差利用或多能利用情况下，或是同时满足不同的供能需求情况下，根本性的技术将为实现简单、主动、高效的能源生产和利用体系提供保障。
3.针对利用中温热资源同时满足高温热需求和制冷需求的情况，或利用中温热资源实现高温供热和低温供热的情况，并考虑兼顾动力资源利用或满足外部动力需求，并遵循简单、主动和高效实现温差和能差利用的原则，本发明提出了主要由压缩机、膨胀机、升压泵和热交换器为基本构成部件的相变型第四类热驱动压缩式热泵。


技术实现要素：

4.本发明主要目的是要提供相变型第四类热驱动压缩式热泵，具体

技术实现要素：
分项阐述如下：
5.1.相变型第四类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、升压泵、第二压缩机、膨胀机、低温供热器、热源蒸发器、高温供热器和制冷蒸发器所组成；压缩机有循环工质通道与低温供热器连通，低温供热器还有循环工质通道经升压泵与热源蒸发器连通，热源蒸发器还有循环工质通道与第二压缩机连通，第二压缩机还有循环工质通道与高温供热器连通，高温供热器还有循环工质通道经膨胀机连通与制冷蒸发器连通，制冷蒸发器还有循环工质通道与压缩机连通；低温供热器还有冷却介质通道与外部连通，热源蒸发器还有热源介质通道与外部连通，高温供热器还有被加热介质通道与外部连通，制冷蒸发器还有被制冷介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵；其中，或膨胀机连接压缩机、升压泵和第二压缩机并传输动力。
6.2.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第1项所述的相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加涡轮机，高温供热器增设液态循环工质通道经涡轮机与制冷蒸发器连通，涡轮机连接压缩机并传输动力，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
7.3.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第1项所述的相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加节流阀，高温供热器增设液态循环工质通道经节流阀与制冷蒸发器连通，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
8.4.相变型第四类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、升压泵、第二压缩机、膨胀机、低温供热器、热源蒸发器、高温供热器、制冷蒸发器和涡轮机所组成；压缩机有循环工质通道与低温供热器连通，低温供热器还有循环工质通道经升压泵与热源蒸发器连通，热源蒸发器还有循环工质通道分别与第二压缩机和膨胀机连通，膨胀机还有循环工质通道与制冷蒸发器连通，第二压缩机还有循环工质通道与高温供热器连通，高温供热器还有循环工质
通道经涡轮机与制冷蒸发器连通，制冷蒸发器还有循环工质通道与压缩机连通；低温供热器还有冷却介质通道与外部连通，热源蒸发器还有热源介质通道与外部连通，高温供热器还有被加热介质通道与外部连通，制冷蒸发器还有被制冷介质通道与外部连通，膨胀机和涡轮机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵；其中，或膨胀机和涡轮机连接压缩机、升压泵和第二压缩机并传输动力。
9.5.相变型第四类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、升压泵、第二压缩机、膨胀机、低温供热器、热源蒸发器、高温供热器、制冷蒸发器和节流阀所组成；压缩机有循环工质通道与低温供热器连通，低温供热器还有循环工质通道经升压泵与热源蒸发器连通，热源蒸发器还有循环工质通道分别与第二压缩机和膨胀机连通，膨胀机还有循环工质通道与制冷蒸发器连通，第二压缩机还有循环工质通道与高温供热器连通，高温供热器还有循环工质通道经节流阀与制冷蒸发器连通，制冷蒸发器还有循环工质通道与压缩机连通；低温供热器还有冷却介质通道与外部连通，热源蒸发器还有热源介质通道与外部连通，高温供热器还有被加热介质通道与外部连通，制冷蒸发器还有被制冷介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机和第二压缩机并传输动力，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵；其中，或膨胀机连接压缩机、升压泵和第二压缩机并传输动力。
10.6.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第2
‑
5项所述的任一一款相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加新增涡轮机，高温供热器增设液态循环工质通道经新增涡轮机与热源蒸发器连通，新增涡轮机连接压缩机并传输动力，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
11.7.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第2
‑
5项所述的任一一款相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加新增节流阀，高温供热器增设液态循环工质通道经新增节流阀与热源蒸发器连通，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
12.8.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第1
‑
7项所述的任一一款相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加回热器，将压缩机有循环工质通道与低温供热器连通调整为压缩机有循环工质通道经回热器与低温供热器连通，将低温供热器有循环工质通道经升压泵与热源蒸发器连通调整为低温供热器有循环工质通道经升压泵和回热器与热源蒸发器连通，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
13.9.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第1
‑
8项所述的任一一款相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加动力机，动力机连接压缩机并向压缩机提供动力，形成附加外部动力驱动的相变型第四类热驱动压缩式热泵。
14.10.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第1
‑
8项所述的任一一款相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加工作机，膨胀机连接工作机并向工作机提供动力，形成附加对外提供动力负荷的相变型第四类热驱动压缩式热泵。
附图说明：
15.图1是依据本发明所提供的相变型第四类热驱动压缩式热泵第1种原则性热力系统图。
16.图2是依据本发明所提供的相变型第四类热驱动压缩式热泵第2种原则性热力系统图。
17.图3是依据本发明所提供的相变型第四类热驱动压缩式热泵第3种原则性热力系统图。
18.图4是依据本发明所提供的相变型第四类热驱动压缩式热泵第4种原则性热力系统图。
19.图5是依据本发明所提供的相变型第四类热驱动压缩式热泵第5种原则性热力系统图。
20.图6是依据本发明所提供的相变型第四类热驱动压缩式热泵第6种原则性热力系统图。
21.图7是依据本发明所提供的相变型第四类热驱动压缩式热泵第7种原则性热力系统图。
22.图8是依据本发明所提供的相变型第四类热驱动压缩式热泵第8种原则性热力系统图。
23.图中，1
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压缩机，2
‑
升压泵，3
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第二压缩机，4
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膨胀机，5
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低温供热器，6
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热源蒸发器，7
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高温供热器，8
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制冷蒸发器，9
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涡轮机，10
‑
节流阀，11
‑
回热器；a
‑
新增涡轮机，b
‑
新增节流阀。
具体实施方式：
24.首先要说明的是，在结构和流程的表述上，非必要情况下不重复进行；对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
25.图1所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
26.(1)结构上，它主要由压缩机、升压泵、第二压缩机、膨胀机、低温供热器、热源蒸发器、高温供热器和制冷蒸发器所组成；压缩机1有循环工质通道与低温供热器5连通，低温供热器5还有循环工质通道经升压泵2与热源蒸发器6连通，热源蒸发器6还有循环工质通道与第二压缩机3连通，第二压缩机3还有循环工质通道与高温供热器7连通，高温供热器7还有循环工质通道经膨胀机4连通与制冷蒸发器8连通，制冷蒸发器8还有循环工质通道与压缩机1连通；低温供热器5还有冷却介质通道与外部连通，热源蒸发器6还有热源介质通道与外部连通，高温供热器7还有被加热介质通道与外部连通，制冷蒸发器8还有被制冷介质通道与外部连通，膨胀机4连接压缩机1和第二压缩机3并传输动力。
27.(2)流程上，压缩机1排放的循环工质流经低温供热器5放热并冷凝，流经升压泵2升压，流经热源蒸发器6吸热蒸发，流经第二压缩机3升压升温，流经高温供热器7放热并部分冷凝，流经膨胀机4降压作功，流经制冷蒸发器8吸热蒸发，之后进入压缩机1升压升温；膨胀机4输出的功提供给压缩机1和第二压缩机3作动力，或膨胀机4输出的功提供给压缩机1和第二压缩机3作动力并同时对外提供，或膨胀机4和外部共同向压缩机1和第二压缩机3提供动力；冷却介质通过低温供热器5获得低温热负荷，热源介质通过热源蒸发器6提供中温热负荷，被加热介质通过高温供热器7获得高温热负荷，被制冷介质通过制冷蒸发器8提供制冷负荷，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
28.图2所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
29.(1)结构上，在图1所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加涡轮机，高温供热器7增设液态循环工质通道经涡轮机9与制冷蒸发器8连通，涡轮机9连接压缩机1并传输
动力。
30.(2)流程上，与图1所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵流程相比较，增加或有变化的流程是这样进行的：高温供热器7的循环工质分成两路——气态循环工质流经膨胀机4降压作功之后进入制冷蒸发器8，液态循环工质流经涡轮机9降压作功之后进入制冷蒸发器8吸热蒸发，涡轮机9输出的功提供给压缩机1作动力，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
31.图3所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
32.(1)结构上，在图1所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加节流阀，高温供热器7增设液态循环工质通道经节流阀10与制冷蒸发器8连通。
33.(2)流程上，与图1所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵流程相比较，增加或有变化的流程是这样进行的：高温供热器7的循环工质分成两路——气态循环工质流经膨胀机4降压作功之后进入制冷蒸发器8，液态循环工质流经节流阀10节流降压之后进入制冷蒸发器8吸热蒸发，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
34.图4所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
35.(1)结构上，它主要由压缩机、升压泵、第二压缩机、膨胀机、低温供热器、热源蒸发器、高温供热器、制冷蒸发器和涡轮机所组成；压缩机1有循环工质通道与低温供热器5连通，低温供热器5还有循环工质通道经升压泵2与热源蒸发器6连通，热源蒸发器6还有循环工质通道分别与第二压缩机3和膨胀机4连通，膨胀机4还有循环工质通道与制冷蒸发器8连通，第二压缩机3还有循环工质通道与高温供热器7连通，高温供热器7还有循环工质通道经涡轮机9连通与制冷蒸发器8连通，制冷蒸发器8还有循环工质通道与压缩机1连通；低温供热器5还有冷却介质通道与外部连通，热源蒸发器6还有热源介质通道与外部连通，高温供热器7还有被加热介质通道与外部连通，制冷蒸发器8还有被制冷介质通道与外部连通，膨胀机4和涡轮机9连接压缩机1和第二压缩机3并传输动力。
36.(2)流程上，压缩机1排放的循环工质流经低温供热器5放热并冷凝，流经升压泵2升压，之后进入热源蒸发器6吸热蒸发；热源蒸发器6释放的循环工质分成两路——第一路流经膨胀机4降压作功之后进入制冷蒸发器8，第二路流经第二压缩机3升压升温、流经高温供热器7放热并冷凝和流经涡轮机9降压作功之后进入制冷蒸发器8；制冷蒸发器8内的循环工质吸热蒸发，之后进入压缩机1升压升温；膨胀机4和涡轮机9输出的功提供给压缩机1和第二压缩机3作动力，或膨胀机4和涡轮机9输出的功提供给压缩机1和第二压缩机3作动力并同时对外提供，或膨胀机4、涡轮机9和外部共同向压缩机1和第二压缩机3提供动力；冷却介质通过低温供热器5获得低温热负荷，热源介质通过热源蒸发器6提供中温热负荷，被加热介质通过高温供热器7获得高温热负荷，被制冷介质通过制冷蒸发器8提供制冷负荷，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
37.图5所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
38.(1)结构上，它主要由压缩机、升压泵、第二压缩机、膨胀机、低温供热器、热源蒸发器、高温供热器、制冷蒸发器和节流阀所组成；压缩机1有循环工质通道与低温供热器5连通，低温供热器5还有循环工质通道经升压泵2与热源蒸发器6连通，热源蒸发器6还有循环工质通道分别与第二压缩机3和膨胀机4连通，膨胀机4还有循环工质通道与制冷蒸发器8连通，第二压缩机3还有循环工质通道与高温供热器7连通，高温供热器7还有循环工质通道经
节流阀10连通与制冷蒸发器8连通，制冷蒸发器8还有循环工质通道与压缩机1连通；低温供热器5还有冷却介质通道与外部连通，热源蒸发器6还有热源介质通道与外部连通，高温供热器7还有被加热介质通道与外部连通，制冷蒸发器8还有被制冷介质通道与外部连通，膨胀机4连接压缩机1和第二压缩机3并传输动力。
39.(2)流程上，压缩机1排放的循环工质流经低温供热器5放热并冷凝，流经升压泵2升压，之后进入热源蒸发器6吸热蒸发；热源蒸发器6释放的循环工质分成两路——第一路流经膨胀机4降压作功之后进入制冷蒸发器8，第二路流经第二压缩机3升压升温、流经高温供热器7放热并冷凝和流经节流阀10节流降压之后进入制冷蒸发器8；制冷蒸发器8内的循环工质吸热蒸发，之后进入压缩机1升压升温；膨胀机4输出的功提供给压缩机1和第二压缩机3作动力，或膨胀机4输出的功提供给压缩机1和第二压缩机3作动力并同时对外提供，或膨胀机4和外部共同向压缩机1和第二压缩机3提供动力；冷却介质通过低温供热器5获得低温热负荷，热源介质通过热源蒸发器6提供中温热负荷，被加热介质通过高温供热器7获得高温热负荷，被制冷介质通过制冷蒸发器8提供制冷负荷，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
40.图6所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
41.(1)结构上，在图2所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加新增涡轮机，高温供热器7增设液态循环工质通道经新增涡轮机a与热源蒸发器6连通，新增涡轮机a连接压缩机1并传输动力。
42.(2)流程上，与图2所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵流程相比较，增加或有变化的流程是这样进行的：高温供热器7的循环工质分成三路——气态循环工质进入膨胀机4降压作功，第一路液态循环工质流经涡轮机9降压作功之后进入制冷蒸发器8吸热蒸发，第二路液态循环工质流经新增涡轮机a降压作功之后进入热源蒸发器6吸热蒸发，新增涡轮机a输出的功提供给压缩机1作动力，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
43.图7所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
44.(1)结构上，在图4所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加新增节流阀，高温供热器7增设液态循环工质通道经新增节流阀b与热源蒸发器6连通。
45.(2)流程上，与图4所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵流程相比较，增加或有变化的流程是这样进行的：高温供热器7的液态循环工质分成两路——第一路流经涡轮机9降压作功之后进入制冷蒸发器8吸热蒸发，第二路流经新增节流阀b节流降压之后进入热源蒸发器6吸热蒸发，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
46.图8所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵是这样实现的：
47.(1)结构上，在图4所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加回热器，将压缩机1有循环工质通道与低温供热器5连通调整为压缩机1有循环工质通道经回热器11与低温供热器5连通，将低温供热器5有循环工质通道经升压泵2与热源蒸发器6连通调整为低温供热器5有循环工质通道经升压泵2和回热器11与热源蒸发器6连通。
48.(2)流程上，与图4所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵流程相比较，增加或有变化的流程是这样进行的：压缩机1排放的循环工质流经回热器11并放热，之后进入低温供热器5；低温供热器5排放的循环工质流经升压泵2升压和流经回热器11并吸热，之后进入热源蒸发器6，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
49.本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的相变型第四类热驱动压缩式热泵，具有如下效果和优势：
50.(1)新建热能(温差)利用基本技术。
51.(2)通过单一循环和相变型单一工质，利用中温热能，同时实现高温供热和制冷，或同时实现高温供热、低温供热和制冷，或同时实现高温供热和低温供热。
52.(3)通过单一循环和相变型单一工质，利用中温热能和机械能，同时实现高温供热和制冷，或同时实现高温供热、低温供热和制冷，或同时实现高温供热和低温供热。
53.(4)流程合理，是实现温差有效利用的共性技术，适用性好。
54.(5)提供了简单、主动、高效的热能利用新技术，性能指数高。
55.(6)提供了简单、主动、高效的热能和机械能联用新技术，性能指数高。
56.(7)工质适用范围广，工质与工作参数之间匹配灵活，能够在较大范围内适应供能需求。
57.(8)扩展了热泵技术，丰富了压缩式热泵的类型，有利于更好地实现热能和机械能的高效利用。