一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵工作方法和裝置與流程

2023-05-25 18:20:26

本發明屬於換熱技術領域，具體涉及一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵工作方法和裝置。

背景技術：

現在的空調系統在工作過程中，都是通過膨脹閥將氣液混合，冷媒通過蒸發器蒸發、膨脹，膨脹過程中蒸發器的溫度基本一致。為達到一定的制熱效果需要吸收外界熱量，當一次性換熱溫度的溫差大於10度時，就很容易在蒸發器表面結霜，使換熱器的換熱能力急劇下降，換熱器溫度也隨之降低，最終導致換熱器堵塞。因此，一旦換熱器結霜，就需要化霜。化霜需要消耗熱量，通常是通過吸收室內熱量制熱將霜化為水流走，然後再製冷，蒸發器表面又結霜，頻繁結霜化霜，連續工作時間和整體運行效率大幅下降，化霜的水也會堆積結冰，使系統凍結。也有採用水浴、鹽浴噴淋化霜，但此種化霜方法只適合大型冷卻塔或蒸發系統，很難適用於小型換熱系統。

技術實現要素：

針對現有技術上存在的不足，本發明提供一種多級膨脹、分級蒸發、防止凝霜、實現節能、高效、連續運行的防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵工作方法和裝置。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵工作方法，其包括以下步驟：

1）冷媒輸入壓縮機壓縮，輸出高溫高壓的蒸氣；

2）所述高溫高壓的蒸氣輸入冷凝器，經過冷凝器放熱冷凝形成液態冷媒；

3）所述液態冷媒分別輸入多級膨脹閥，經過所述多級膨脹閥產生氣液混合物；

4）所述氣液混合物分別輸入多級蒸發器氣化產生氣體冷媒；

5）所述多級蒸發器通過風扇引流逐級與環境空氣進行熱量交換，每級蒸發器的表面溫度與環境空氣的溫差小於10℃；

6）所述多級蒸發器產生的氣體冷媒經過換熱後分別輸入回氣節流閥或射流負壓發生器；

7）所述回氣節流閥或射流負壓發生器產生的混合氣體輸入所述的壓縮機進行壓縮。

上述的一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵工作方法，其步驟3）所述的多級膨脹閥包括低溫膨脹閥和中溫膨脹閥，所述液態冷媒一部分輸入所述低溫膨脹閥產生低溫氣液混合物，另一部分輸入所述中溫膨脹閥產生中溫氣液混合物。

上述的一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵工作方法，其步驟4）所述的多級蒸發器包括低溫蒸發器和中溫蒸發器。

上述的一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵工作方法，其所述低溫膨脹閥產生的低溫氣液混合物輸入低溫蒸發器，所述中溫膨脹閥產生的中溫氣液混合物輸入中溫蒸發器。

上述的一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵工作方法，其所述中溫蒸發器的工作壓力大於所述低溫蒸發器的工作壓力。

一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵裝置，其包括壓縮機，所述壓縮機的排氣管連接冷凝器，所述冷凝器的輸出管分別連接多級膨脹閥，所述多級膨脹閥的出口分別連接多級蒸發器，所述多級蒸發器外設置通風罩，所述多級蒸發器之間設置風扇，所述多級蒸發器輸出管連接回氣節流閥或射流負壓發生器，所述回氣節流閥或射流負壓發生器通過壓縮機回氣管連接所述壓縮機。

上述的一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵裝置，其所述多級膨脹閥包括低溫膨脹閥和中溫膨脹閥，所述冷凝器的輸出管一根連接所述低溫膨脹閥，另一根連接所述中溫膨脹閥。

上述的一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵裝置，其所述多級蒸發器包括低溫蒸發器和中溫蒸發器，所述低溫膨脹閥出口連接所述低溫蒸發器，所述中溫膨脹閥出口連接所述中溫蒸發器。

上述的一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵裝置，其所述中溫蒸發器輸出管連接所述回氣節流閥進口，所述低溫蒸發器輸出管連接所述回氣節流閥輸出管後連接所述壓縮機回氣管。

上述的一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵裝置，其所述中溫蒸發器輸出管連接所述射流負壓發生器驅動氣體入口，所述低溫蒸發器輸出管連接所述射流負壓發生器抽吸口，所述射流負壓發生器出口連接所述壓縮機回氣管。

有益效果：

本發明通過多級膨脹實現分級蒸發換熱的方法，減少蒸發器表面和氣流的溫差，在保證同等換熱效果的情況下防止蒸發器凝霜，改善壓縮式熱泵的工作狀態，實現節能、高效、連續運行。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本發明；

圖1為實施例1的結構示意圖；

圖2為實施例2的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。

實施例1

本實施例的一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵工作方法，其包括以下步驟：

冷媒輸入壓縮機壓縮輸出高溫高壓的蒸氣；高溫高壓的蒸氣輸入冷凝器，經過冷凝器放熱冷凝形成液態冷媒；液態冷媒分別輸入多級膨脹閥，所述的多級膨脹閥包括低溫膨脹閥和中溫膨脹閥，所述液態冷媒一部分輸入所述低溫膨脹閥產生低溫氣液混合物，另一部分輸入所述中溫膨脹閥產生中溫氣液混合物；低溫、中溫氣液混合物分別輸入多級蒸發器氣化產生氣體冷媒，所述的多級蒸發器包括低溫蒸發器和中溫蒸發器，通過調節中溫膨脹閥和壓縮機回氣管的開度，使中溫蒸發器的工作壓力大於所述低溫蒸發器的工作壓力。所述低溫膨脹閥產生的低溫氣液混合物輸入低溫蒸發器，所述中溫膨脹閥產生的中溫氣液混合物輸入中溫蒸發器；低溫蒸發器和中溫蒸發器通過風扇引流逐級與環境空氣進行熱量交換，在風扇的作用下，環境空氣的氣流先與中溫蒸發器進行熱量交換，中溫蒸發器的表面溫度與環境空氣的溫差小於10℃，交換熱量後的較冷空氣再與低溫蒸發器進行熱量交換，由於低溫蒸發器的工作壓力低於中溫蒸發器的工作壓力，所以低溫蒸發器的表面溫度低於中溫蒸發器的表面溫度，交換熱量後的較冷空氣的溫度與低溫蒸發器的表面溫度的溫差還是小於10℃。由於中溫蒸發器和低溫蒸發器的表面溫度都保證與環境空氣溫度的溫差小於10℃，因此中溫蒸發器和低溫蒸發器的表面都不會結霜；中溫蒸發器產生的氣體冷媒經過換熱後輸入回氣節流閥進口，低溫蒸發器產生的氣體冷媒經過換熱後連接至回氣節流閥出口，合併後的混合氣體輸入壓縮機進行壓縮。依次循環運作。

參照圖1，一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵裝置包括壓縮機1，所述壓縮機1的排氣管8連接冷凝器2，所述冷凝器2的輸出管9分別連接多級膨脹閥，所述多級膨脹閥包括低溫膨脹閥3和中溫膨脹閥4，所述冷凝器2的輸出管9一根連接所述低溫膨脹閥3，另一根連接所述中溫膨脹閥4。所述多級膨脹閥的出口分別連接多級蒸發器，所述多級蒸發器包括低溫蒸發器5和中溫蒸發器6，所述低溫膨脹閥3出口連接所述低溫蒸發器5輸入管10，所述中溫膨脹閥4出口連接所述中溫蒸發器6輸入管12。所述低溫蒸發器5和中溫蒸發器6外設置通風罩15，所述低溫蒸發器5和中溫蒸發器6之間設置風扇14，在風扇14的作用下，環境風流16從中溫蒸發器6流向低溫蒸發器5，所述中溫蒸發器6輸出管13連接所述回氣節流閥17進口，所述低溫蒸發器5輸出管11連接所述回氣節流閥17輸出管後連接所述壓縮機回氣管7，所述壓縮機回氣管7連接所述壓縮機1。

實施例2

實施例的一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵工作方法與實施例1的工作方法的不同之處在於，中溫蒸發器產生的氣體冷媒經過換熱後輸入射流負壓發生器的驅動氣體入口，低溫蒸發器產生的氣體冷媒經過換熱後輸入射流負壓發生器的抽吸口，由射流負壓發生器產生的混合氣體輸入壓縮機進行壓縮。依次循環運作。

參照圖2，本實施例的一種防止結霜的多級蒸發壓縮式熱泵裝置與實施例1的裝置的不同之處在於，所述中溫蒸發器6輸出管13連接所述射流負壓發生器18驅動氣體入口，所述低溫蒸發器5輸出管11連接所述射流負壓發生器18抽吸口，所述射流負壓發生器18出口連接所述壓縮機回氣管7，所述壓縮機回氣管7連接所述壓縮機1。

工作原理：

本發明採用多級膨脹實現分級蒸發換熱，冷媒經過壓縮機壓縮產生高溫高壓蒸氣，高溫高壓蒸氣經過冷凝器的放熱冷凝轉化成液態，液態冷媒經過多級的膨脹閥節流產生冷媒的氣液混合物，然後再送入多級蒸發器。實施例中為中、低溫兩級膨脹閥、中、低溫兩級蒸發器。通過調節中溫膨脹閥和壓縮機回氣管的開度，確保中溫蒸發器的工作壓力大於所述低溫蒸發器的工作壓力，中溫蒸發器的表面溫度也大於所述低溫蒸發器的表面溫度。環境空氣的氣流先與中溫蒸發器進行熱量交換，再與低溫蒸發器進行熱量交換，每次交換熱量時，蒸發器表面的溫度與環境空氣氣流的溫差都小於10℃，既保證了蒸發器表面不結霜，同時也滿足了制熱或製冷總體所要求的10度以上的溫差要求。

本發明通過多級膨脹實現分級蒸發換熱的方法，減少蒸發器表面和氣流的溫差，在保證同等換熱效果的情況下防止蒸發器凝霜，改善壓縮式熱泵的工作狀態，實現節能、高效、連續運行。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。