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、涡轮机或节流阀、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、膨胀机、第二压缩机、涡轮机、热源蒸发器、低温供热器、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热源蒸发器连通，热源蒸发器还有循环工质通道与膨胀机连通，膨胀机还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；热源蒸发器还有热源介质通道与外部连通，低温供热器还有冷却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。
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，增加升压泵，将压缩机有循环工质通道与热源蒸发器连通调整为压缩机有循环工质通道与低温供热器连通，制冷蒸发器增设液态循环工质通道经升压泵与热源蒸发器连通，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
‑
2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，低温供热器增设液态循环工质通道经新增涡轮机与制冷蒸发器连通，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。
8.4.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第1或第2项所述的相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加新增节流阀，低温供热器增设液态循环工质通道经新增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。
9.5.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第1
‑
4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，将高温供热器有循环工质通道经涡轮机与制冷蒸发器连通调整为高温供热器有循环工质通道经回热器和涡轮机与制冷蒸发器连通，将热源蒸发器有循环工质通道与膨胀机连通调整为热源蒸发器有循环工质通道经回热器与膨胀机连通，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
10.6.相变型第四类热驱动压缩式热泵，主要由压缩机、膨胀机、第二压缩机、节流阀、热源蒸发器、低温供热器、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热源蒸发器连通，热源蒸发器还有循环工质通道与膨胀机连通，膨胀机还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；热源蒸发器还有热源介质通道与外部连通，低温供热器还有冷却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。
11.7.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第6项所述的相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加升压泵，将压缩机有循环工质通道与热源蒸发器连通调整为压缩机有循环工质通道与低温供热器连通，制冷蒸发器增设液态循环工质通道经升压泵与热源蒸发器连通，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6或第7项所述的相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加新增涡轮机，低温供热器增设液态循环工质通道经新增涡轮机与制冷蒸发器连通，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。
13.9.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第6
‑
7项所述的任一一款相变型第四类热驱动压缩式热泵中，增加新增节流阀，低温供热器增设液态循环工质通道经新增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。
14.10.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第6
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9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，将高温供热器有循环工质通道经节流阀与制冷蒸发器连通调整为高温供热器有循环工质通道经回热器和节流阀与制冷蒸发器连通，将热源蒸发器有循环工质通道与膨胀机连通调整为热源蒸发器有循环工质通道经回热器与膨胀机连通，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
15.11.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第1
‑
10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。
16.12.相变型第四类热驱动压缩式热泵，是在第1
‑
10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：
17.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。
18.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。
19.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。
20.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。
21.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。
22.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。
23.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。
24.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。
25.图中，1
‑
压缩机，2
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膨胀机，3
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第二压缩机，4
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涡轮机，5
‑
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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升压泵，10
‑
回热器，11
‑
节流阀；a
‑
新增涡轮机，b
‑
新增节流阀。
具体实施方式：
26.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。
27.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：
28.(1)结构上，它主要由压缩机、膨胀机、第二压缩机、涡轮机、热源蒸发器、低温供热器、高温供热器和制冷蒸发器所组成；压缩机1有循环工质通道与热源蒸发器5连通，热源蒸发器5还有循环工质通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有循环工质通道与低温供热器6连通，低温供热器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涡轮机4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；热源蒸发器5还有热源介质通道与外部连通，低温供热器6还有冷却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2和涡轮机4连接压缩机1和第二压缩机3并传输动力。
29.(2)流程上，压缩机1排放的循环工质，流经热源蒸发器5吸热并蒸发，流经膨胀机2降压作功，流经低温供热器6放热并部分冷凝，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，流经涡轮机4降压作功，流经制冷蒸发器8吸热并部分蒸发，之后进入压缩机1升压升温；膨胀机2和涡轮机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2和涡轮机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2、涡轮机4和外部共同向压缩机1和第二压缩机3提供动力；热源介质通过热源蒸发器5提供中温热负荷，冷却介质通过低温供热器6获得低温热负荷，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。
30.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：
31.(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，增加升压泵，将压缩机1有循环工质通道与热源蒸发器5连通调整为压缩机1有循环工质通道与低温供热器6连通，制冷蒸发器8增设液态循环工质通道经升压泵9与热源蒸发器5连通。
32.(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：制冷蒸发器8的循环工质分成两路——气态循环工质流经压缩机1升压升温之后进入低温供热器6放热冷凝，液态循环工质流经升压泵9升压之后进入热源蒸发器5吸热蒸发，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
33.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：
34.(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，增加新增涡轮机，低温供热器6增设液态循环工质通道经新增涡轮机a与制冷蒸发器8连通，新增涡轮机a连接压缩机1并传输动力。
35.(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：低温供热器6的循环工质分成两路——气态循环工质流经第二压缩机3升压升温之后进入高温供热器7，液态循环工质流经新增涡轮机a降压作功之后进入制冷蒸发器8，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。
36.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：
37.(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，低温供热器6增设液态循环工质通道经新增涡轮机a与制冷蒸发器8连通，新增涡轮机a连接压缩机1并传输动力。
38.(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：低温供热器6的循环工质分成两路——气态循环工质流经第二压缩机3升压升温之后进入高温供热器7，液态循环工质流经新增涡轮机a降压作功之后进入制冷蒸发器8，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。
39.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：
40.(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，增加新增节流阀，低温供热器6增设液态循环工质通道经新增节流阀b与制冷蒸发器8连通。
41.(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：低温供热器6的循环工质分成两路——气态循环工质流经第二压缩机3升压升温之后进入高温供热器7，液态循环工质流经新增节流阀b节流降压之后进入制冷蒸发器8，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
42.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：
43.(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，增加回热器，将高温供热器7有循环工质通道经涡轮机4与制冷蒸发器8连通调整为高温供热器7有循环工质通道经回热器10和涡轮机4与制冷蒸发器8连通，将热源蒸发器5有循环工质通道与膨胀机2连通调整为热源蒸发器5有循环工质通道经回热器10与膨胀机2连通。
44.(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：热源蒸发器5排放的循环工质流经回热器10吸热之后进入膨胀机2，高温供热器7排放的循环工质流经回热器10放热之后进入涡轮机4，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
45.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：
46.(1)结构上，它主要由压缩机、膨胀机、第二压缩机、节流阀、热源蒸发器、低温供热器、高温供热器和制冷蒸发器所组成；压缩机1有循环工质通道与热源蒸发器5连通，热源蒸发器5还有循环工质通道与膨胀机2连通，膨胀机2还有循环工质通道与低温供热器6连通，低温供热器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节流阀11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；热源蒸发器5还有热源介质通道与外部连通，低温供热器6还有冷却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2连接压缩机1和第二压缩机3并传输动力。
47.(2)流程上，压缩机1排放的循环工质，流经热源蒸发器5吸热并蒸发，流经膨胀机2降压作功，流经低温供热器6放热并部分冷凝，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，流经节流阀11节流降压，流经制冷蒸发器8吸热并部分蒸发，之后进入压缩机1升压升温；膨胀机2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2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2和外部共同向压缩机1和第二压缩机3提供动力；热源介质通过热源蒸发器5提供中温热负荷，冷却介质通过低温供热器6获得低温热负荷，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。
48.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：
49.在图4所示的相变型第四类热驱动压缩式热泵中，取消涡轮机，增加节流阀，将高温供热器7有循环工质通道经涡轮机4与制冷蒸发器8连通调整为高温供热器7有循环工质通道经节流阀11与制冷蒸发器8连通；高温供热器7排放的循环工质流经节流阀11节流降压之后进入制冷蒸发器8，形成相变型第四类热驱动压缩式热泵。
50.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：
51.(1)新建热能(温差)利用基本技术。
52.(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。
53.(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。
54.(4)流程合理，是实现温差有效利用的共性技术，适用性好。
55.(5)提供了简单、主动、高效的热能利用新技术，性能指数高。
56.(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。
57.(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。
58.(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。