一種改進的壓縮式熱泵裝置製造方法
2023-09-15 20:52:10 2
專利名稱:一種改進的壓縮式熱泵裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種改進的壓縮式熱泵裝置,包括依次連接的壓縮機、冷凝器、回熱換熱器、節流閥和蒸發器；其還包括一將蒸發器輸出的冷媒蒸汽分離為冷熱的渦流管，所述渦流管的冷端出口及熱端出口分別通過低溫冷媒蒸汽管路及高溫冷媒蒸汽管路，與所述回熱換熱器的氣化液體入口及壓縮機連接，渦流管的壓縮冷媒蒸汽進口端與所述蒸發器的冷媒蒸汽輸出管路入口連接。本實用新型創新利用渦流技術，將渦流管應用於蒸發器的輸出端，可提高蒸發環節的冷媒蒸汽輸出溫度，同時系統整體並不需要增加主動運動的部件，在該狀態下依然可提高蒸發環節的輸出冷媒蒸汽溫度，其改善了蒸發器換熱吸熱效率，減小壓縮機的能耗。
【專利說明】一種改進的壓縮式熱泵裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及壓縮熱泵領域，具體涉及一種改良效率的壓縮式熱泵裝置。
【背景技術】
[0002]熱泵是一種以冷凝器放出的熱量對被調節環境進行供熱的一種製冷系統。就熱泵系統而言，它是制冷機的一種特殊使用形式，其中蒸氣壓縮式系統是熱泵最主要的應用形式。熱泵與一般制冷機的區別在於，使用目的與工作的溫度區域不同，熱泵的目的在於制熱，著眼於工質在系統高壓側通過換熱器與外界環境之間的熱量交換；制冷機的目的在於製冷，著眼於工質在系統低壓側通過換熱器與外界之間的換熱，但兩者實質工作原理都一樣，大多的熱泵或制冷機研究重點均在換熱器處。然而，在制熱或製冷過程中，其需要獲取的熱量主要來自於蒸發器處的蒸發環節，對於蒸發環節，由於現有的蒸發器輸出的冷媒蒸汽溫度是低於熱源溫度的，在某些特定的情況下，當熱源的溫度較低時，其冷媒通過換熱蒸發獲取熱量的難度將會大大增加，換熱流動時所帶來的熱量也將變得有限，因而導致在蒸發環節換熱效率無法提高，無論對於製冷或制熱而言，該環節都同樣重要地影響著系統的整體效率。
【發明內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種在熱源溫度較低時，利用同等冷媒狀態下仍能保持高效的輸出換熱效率的熱泵裝置。
[0004]通過以下技術方案實現上述目的:
[0005]本實用新型提供的一種改進的壓縮式熱泵裝置，包括
[0006]壓縮機，用以將蒸發吸入的較低壓力的蒸汽壓縮為高壓冷媒蒸汽狀態；
[0007]冷凝器，將壓縮機輸出的高壓冷媒蒸汽轉變為液體；
[0008]回熱換熱器，利用已經液化的冷媒所攜帶的熱量，對蒸發器輸出得到的低溫冷媒蒸汽換熱及加熱；
[0009]蒸發器，對來自回熱換熱器與蒸發器之間的節流閥的液態冷媒進行熱交換，使之吸熱蒸發，輸出為冷媒蒸汽；
[0010]所述壓縮機、冷凝器、回熱換熱器、節流閥和蒸發器依次連接；
[0011]其還包括一將蒸發器輸出的冷媒蒸汽分離為冷熱兩種蒸汽的渦流管，所述渦流管的冷端出口及熱端出口分別通過低溫冷媒蒸汽管路及高溫冷媒蒸汽管路，與所述回熱換熱器的氣化液體入口及壓縮機連接，渦流管的壓縮冷媒蒸汽進口端與所述蒸發器的冷媒蒸汽輸出管路入口連接。
[0012]作為對上述改進的壓縮式熱泵裝置的進一步描述，回熱換熱器與蒸發器之間設有一節流閥，對通入回熱換熱器與蒸發器之間的冷媒壓差進行控制。
[0013]作為對上述改進的壓縮式熱泵裝置的進一步描述，所述渦流管與壓縮機之間還包括一個三通閥，所述三通閥分別與所述的高溫冷媒蒸汽管路、回熱換熱器的升溫冷媒蒸汽管路以及壓縮機的混合冷媒蒸汽管路連接。
[0014]作為對上述改進的壓縮式熱泵裝置的進一步描述，所述高溫冷媒蒸汽管路處還包括一個調壓閥，調節渦流管向壓縮機的熱蒸汽輸出壓力和冷熱蒸汽輸出比例。
[0015]作為對上述改進的壓縮式熱泵裝置的進一步描述，所述渦流管至少為2個且相互並聯，各渦流管的冷端出口及熱端出口分別通過低溫冷媒蒸汽管路及高溫冷媒蒸汽管路，與所述回熱換熱器的氣化液體入口及壓縮機連接，各渦流管的壓縮冷媒蒸汽進口端與所述蒸發器的冷媒蒸汽輸出管路入口連接。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]1、創新利用渦流技術，將渦流管應用於蒸發器的輸出端，可提高蒸發環節的最終冷媒蒸汽輸出溫度。
[0018]2、調壓閥可平衡冷媒蒸汽的冷熱壓力差，以方便調節渦流管輸出冷熱蒸汽的輸出比例，保障渦流管升降溫工作，同時調節輸入到三通閥處用以混合的蒸汽溫度。
[0019]3、由於經過渦流管分離降溫後的冷媒蒸汽溫度將低於冷凝器已經液化的冷媒溫度，分離出的該部分蒸汽通過回熱換熱器，利用冷凝器已經液化的冷媒所含的熱量對渦流管輸出降溫的冷媒蒸汽進行循環換熱，可更大效率回收熱量，同時換熱後的冷媒蒸汽部分可直接作為升溫冷媒進入升溫冷媒蒸汽管路。
[0020]4、由於渦流管屬於一被動元件，該系統整體並不需要增加主動推動運動的部件，在該狀態利用輸出蒸汽的動能，提高蒸發環節的輸出冷媒蒸汽溫度，其改善了蒸發器換熱吸熱效率。
[0021]5、由於蒸發環節處溫差越大，其換熱效率將提高，此時傳統熱泵需要更大的功率增加節流比例來進行換熱，對於渦流管而言，僅需要利用原本沒有價值的冷媒蒸汽動能，即可最大限度地調節溫差，同時減小壓縮機的能耗、功率，對熱源的溫度、熱泵的要求進一步降低。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的整體結構圖。
[0023]圖2為本實用新型可採用的另一實施例。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖1對本實用新型進行進一步說明:
[0025]本實用新型提供的一種改進的壓縮式熱泵裝置，包括
[0026]壓縮機1，用以將蒸發吸入的較低壓力的蒸汽壓縮為高壓冷媒蒸汽狀態；
[0027]冷凝器2，將壓縮機I輸出的高壓冷媒蒸汽轉變為液體；
[0028]回熱換熱器6，利用已經液化的冷媒所攜帶的熱量，對蒸發器4輸出得到的低溫冷媒蒸汽換熱及加熱；
[0029]蒸發器4，對來自回熱換熱器6與蒸發器4之間的節流閥3的液態冷媒進行熱交換，使之吸熱蒸發，輸出為冷媒蒸汽；
[0030]所述壓縮機1、冷凝器2、回熱換熱器6、節流閥3和蒸發器4依次連接；
[0031]其還包括一將蒸發器4輸出的冷媒蒸汽分離為冷熱兩種蒸汽的渦流管5，所述渦流管5的冷端出口及熱端出口分別通過低溫冷媒蒸汽管路13及高溫冷媒蒸汽管路10，與所述回熱換熱器6的氣化液體入口及壓縮機I連接，渦流管5的壓縮冷媒蒸汽進口端與所述蒸發器4的冷媒蒸汽輸出管路12入口連接。
[0032]作為對上述改進的壓縮式熱泵裝置的進一步描述，回熱換熱器6與蒸發器4之間設有一節流閥3，對通入回熱換熱器6與蒸發器4之間的冷媒壓差進行控制，保證回熱換熱器6與蒸發器4之間的溫差。
[0033]作為對上述改進的壓縮式熱泵裝置的進一步描述，所述渦流管5與壓縮機I之間還包括一個三通閥8，所述三通閥8分別與所述的高溫冷媒蒸汽管路10、回熱換熱器6的升溫冷媒蒸汽管路14以及壓縮機I的混合冷媒蒸汽管路9連接。
[0034]作為對上述改進的壓縮式熱泵裝置的進一步描述，所述高溫冷媒蒸汽管路10處還包括一個調壓閥7，調節渦流管5向壓縮機I的熱蒸汽輸出壓力和冷熱蒸汽輸出比例。
[0035]另外，由於渦流管在壓力一定的情況下且氣體流動的線速度一定時，隨著渦流管的直徑增加，其轉速必然逐漸下降，冷熱氣流的分離效果也將會隨之變差，因而作為對上述改進的壓縮式熱泵裝置的一種優選方案，若流量較大時，優選採用多個渦流管相互並聯的方式來滿足流量增加的需求，而非更換較大直徑的渦流管。各渦流管的冷端出口及熱端出口分別通過低溫冷媒蒸汽管路13及高溫冷媒蒸汽管路10，與所述回熱換熱器的氣化液體入口及壓縮機連接，各渦流管的壓縮冷媒蒸汽進口端與所述蒸發器的冷媒蒸汽輸出管路12入口連接。
[0036]本實用新型的另一實施例採用的是雙迴路蒸發器形式，參照圖2，其在渦流進行熱冷媒蒸汽和冷冷媒蒸汽兩股氣流分離後，將冷蒸汽輸入回蒸發器處，並直接接入三通閥處進行混合。此時則不需要選用回熱換熱器，該方式同樣可實現蒸發部分的熱量充分高效分離。
[0037]以下說明該改進的壓縮式熱泵工作方法，包括如下步驟:
[0038]S1.使用壓縮機I將從蒸發器4吸入的較低壓力的蒸汽壓縮為高壓冷媒蒸汽；
[0039]S2.將壓縮機I輸出的較高壓冷媒蒸汽輸入至冷凝器2，將蒸汽通過冷凝釋放凝結熱後轉變為液體形態；
[0040]S3.冷媒液體自冷凝器2進入回熱換熱器6，換熱後溫度進一步下降的液態冷媒進入蒸發器4，換熱後冷媒汽化升溫的蒸汽輸出到壓縮機I進行壓縮；
[0041 ] S4.由回熱換熱器6通過高壓管路11及節流閥3進入蒸發器4的液態冷媒經過吸熱蒸發過程，形成蒸汽形式的氣體；
[0042]S5.蒸發器4形成的熱冷媒蒸汽與回熱換熱器6處換熱的升溫冷媒蒸汽混合後，經混合冷媒蒸汽管路9輸入到壓縮機I輸入端；
[0043]其中，步驟S5還包括如下步驟:在蒸發器4與混合冷媒蒸汽管路9之間設置一渦流管5，將蒸發器4形成的冷媒蒸汽經渦流效應處理後產生能量熱量分配，進一步分離為具有明顯溫度差的熱冷媒蒸汽和冷冷媒蒸汽兩股氣流，分離形成的熱冷媒蒸汽經高溫冷媒蒸汽管路10輸出至混合冷媒蒸汽管路9。
[0044]作為對上述改進的壓縮式熱泵工作方法的進一步描述，其還設置一低溫冷媒蒸汽管路13，將渦流管5分離降溫後的冷冷媒蒸汽通過低溫冷媒蒸汽管路13輸出至回熱換熱器6,與由冷凝器2輸入的冷媒液體換熱。
[0045]作為對上述改進的壓縮式熱泵工作方法的進一步描述，使用一個三通閥8將渦流管5分離的熱冷媒蒸汽與回熱換熱器6換熱後的升溫冷媒蒸汽混合，並引導進入混合冷媒蒸汽管路9輸入至壓縮機I。
[0046]作為對上述改進的壓縮式熱泵工作方法的進一步描述，在渦流管5的熱端出口設置一調壓閥7，平衡冷熱冷媒蒸汽的壓力差，調節渦流管5向壓縮機I的熱蒸汽輸出率。
[0047]作為對上述改進的壓縮式熱泵工作方法的進一步描述，採用至少兩個相互並聯連接的渦流管5來分流增加的冷媒蒸汽流量。
[0048]以上所述並非對本實用新型的技術範圍作任何限制，凡依據本實用新型技術實質對以上的實施例所作的任何修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型的技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種改進的壓縮式熱泵裝置，包括: 壓縮機，用以將蒸發吸入的較低壓力的蒸汽壓縮為高壓冷媒蒸汽狀態； 冷凝器，將壓縮機輸出的高壓冷媒蒸汽轉變為液體； 回熱換熱器，利用已經液化的冷媒所攜帶的熱量，對蒸發器輸出得到的低溫冷媒蒸汽換熱及加熱； 蒸發器，對來自回熱換熱器與蒸發器之間的節流閥的液態冷媒進行熱交換，使之吸熱蒸發，輸出為冷媒蒸汽； 所述壓縮機、冷凝器、回熱換熱器、節流閥和蒸發器依次連接； 其特徵在於:其還包括將蒸發器輸出的冷媒蒸汽分離為冷熱兩種蒸汽的渦流管，所述渦流管的冷端出口及熱端出口分別通過低溫冷媒蒸汽管路及高溫冷媒蒸汽管路，與所述回熱換熱器的氣化液體入口及壓縮機連接，渦流管的壓縮冷媒蒸汽進口端與所述蒸發器的冷媒蒸汽輸出管路入口連接。2.根據權利要求1所述的一種改進的壓縮式熱泵裝置，其特徵在於:回熱換熱器與蒸發器之間設有一節流閥，對通入回熱換熱器與蒸發器之間的冷媒壓差進行控制。3.根據權利要求1所述的一種改進的壓縮式熱泵裝置，其特徵在於:所述渦流管與壓縮機之間還包括一個三通閥，所述三通閥分別與所述的高溫冷媒蒸汽管路、回熱換熱器的升溫冷媒蒸汽管路以及壓縮機的混合冷媒蒸汽管路連接。4.根據權利要求1所述的一種改進的壓縮式熱泵裝置，其特徵在於:所述高溫冷媒蒸汽管路處還包括一個調壓閥，調節渦流管向壓縮機的熱蒸汽輸出壓力和冷熱蒸汽輸出比例。5.根據權利要求1所述的一種改進的壓縮式熱泵裝置，其特徵在於:所述渦流管至少為2個且相互並聯，各渦流管的冷端出口及熱端出口分別通過低溫冷媒蒸汽管路及高溫冷媒蒸汽管路，與所述回熱換熱器的氣化液體入口及壓縮機連接，各渦流管的壓縮冷媒蒸汽進口端與所述蒸發器的冷媒蒸汽輸出管路入口連接。
【文檔編號】F25B30-02GK204268756SQ201420737794
【發明者】苟仲武 [申請人]苟仲武