带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统及工作方法技术方案

带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统及工作方法，该系统包括压缩机，压缩机的排气口与冷凝器的入口相连，冷凝器的出口分为两路，一路经一级膨胀阀进入闪发器，闪发器出来的制冷剂液体经二级膨胀阀进入蒸发器，吸热蒸发后进入压缩机的吸气口；冷凝器出来的另一路高压制冷剂液体经膨胀调节阀进入高温热源集热器，吸热蒸发后进入喷射器的一次流体入口，闪发器出来的制冷剂气体进入喷射器的二次流体入口，喷射器的出口与压缩机的补气口相连。通过采用喷射器实现对高温辅助热源的应用升级，将其做功能力转化为对闪发蒸气的引射和升压，从而减小了压缩机对闪发蒸气的压缩耗功。该系统可通过调节三个膨胀阀的的开度来适应两个热源换热量的变化。

【技术实现步骤摘要】
带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统及工作方法
本专利技术属于热泵
，具体涉及一种用于热泵装置的带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统及工作方法。
技术介绍
蒸气压缩式空气源热泵技术作为一种节能、环保的制热技术越来越多地被应用于商用建筑和住宅的供热中，如热泵型空调器与热泵热水器。随着经济发展和人民生活水平的提高，空气源热泵在我国的发展十分迅速，相关技术的研究也在不断创新。然而，当蒸气压缩式空气源热泵在较低室外空气环境温度下工作时，压缩机吸排气压差增大，压缩机吸入的制冷剂的密度减小，热泵系统内部制冷剂的循环流量减小，导致热泵系统向室内空气或热水提供的热量减少，热泵系统制热性能衰减(即制热效率与制热量降低)是其存在的突出技术问题，从而影响其大范围的应用。为使空气源热泵在低温环境中高效、安全运行，人们进行了许多技术研发和改进，其中目前应用较多的是压缩机变频技术、补气增焓技术和喷射器增效技术。另外，寻求第二热源的辅助也是低温空气源热泵的一个研究热点，其中太阳能作为一种比较容易获得的辅助热源，与空气源热泵系统结合已经发展出串联、并联和混联等多种形式。目前，常用的补气增焓型热泵循环系统主要包括带补气口的压缩机、冷凝器、蒸发器、经济器(闪发器或过冷器)和膨胀阀等部件；其中，压缩机通常采用具有补气功能的涡旋压缩机或滚动转子压缩机，其压缩过程被补气过程分成两级，也即准二级压缩过程。补气过程的介入一方面实现了准二级压缩过程的级间冷却，可有效降低压缩机大压比工况下的排气温度；另一方面在压缩机级间补入制冷剂，及时弥补了蒸发压力较低时因吸气比容增大而导致的系统循环流量衰减问题，增大了高压侧的制冷剂循环流量和冷凝器的散热量，实现了增焓(增大单位容积制热量)的目的。然而，在现有的补气增焓型热泵循环系统中，仅依靠空气单一热源，在低环温下受蒸发器结霜的影响，其性能的提升有限，因此太阳能等第二热源的引入具有实际意义。在对用水侧系统改变较小的情况下，可以考虑将高温热源通过直接膨胀式集热器引入制冷剂循环系统；而为了同时利用这部分高温高压制冷剂蒸气的做功能力，可以同时引入喷射器，利用喷射器的引射功能和升压能力，将从闪发器出来的制冷剂饱和蒸气引射并升压后再进行补气。这样在引入第二热源的同时，可以使循环系统的性能获得提高，进一步改善低温环境下制热性能衰减情况。许多研究表明,在蒸气压缩循环系统上采用喷射器可以提高制冷与热泵系统的性能。然而，目前有关喷射器在蒸气压缩循环系统上的应用，大多数是针对单级蒸气压缩式循环系统。总的来说，在补气增焓型热泵循环系统中应用喷射器外加第二热源辅助的技术措施还存在空白。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的局限和不足，本专利技术的目的在于提出一种带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统及工作方法，通过在制冷剂循环系统中引入高温辅助热源，并利用喷射器实现对高温辅助热源的升级利用，将其做功能力转化为对闪发蒸气的引射和升压，从而减小了压缩机对闪发蒸气的压缩耗功；从另一角度看，在补气压力不变的情况下，可以使闪发器在更低的压力下工作，其意义是降低了进入蒸发器的制冷剂干度，提升了单位质量制冷剂在蒸发器中的吸热量，有助于减小蒸发器的设计尺寸。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统，包括具有补气增焓功能的压缩机101，压缩机101具有吸气口、补气口和排气口，压缩机101由补气口分为低压级和高压级两部分，从吸气口到补气口为压缩机101的低压级，从补气口到排气口为压缩机101的高压级；压缩机101的排气口与冷凝器102的入口相连接，冷凝器102的出口分为两路，一路与一级膨胀阀103入口相连接，一级膨胀阀103出口与闪发器104入口相连接，闪发器104出口通过二级膨胀阀105连接蒸发器106的入口，闪发器104出来的制冷剂液体经二级膨胀阀105后进入蒸发器106，蒸发器106的出口与压缩机101的吸气口相连接；冷凝器102的另一出口通过膨胀调节阀107连接高温热源集热器108的入口，冷凝器102出来的另一路高压制冷剂液体经膨胀调节阀107进入高温热源集热器108，高温热源集热器108的出口与喷射器109的一次流体入口相连接，闪发器104的气相出口与喷射器109的二次流体入口相连接，喷射器109的出口与压缩机101的补气口相连接。所述喷射器109中来自高温热源集热器108出口的高压制冷剂为一次流体(工作流体)，其压力大于从闪发器104气相出口出来的二次流体(被引射流体)的压力。闪发器104气相出口的饱和制冷剂气体在喷射器109中被来自高温热源集热器108出口的制冷剂引射，在喷射器109的混合段中混合后，在扩压段减速增压并进入压缩机的补气口。所述高温热源集热器108，制冷剂液体直接在其内部蒸发吸热，将外部高温热源的热量直接引入制冷剂循环中；当高温热源为太阳能时，该集热器即为在多种系统中已实际应用的太阳能直膨式集热器；当高温热源为液体废热时(工业或生活等)，该集热器可为套管式换热器。当高温热源集热器108吸收的热量变化时，该系统通过调节一级膨胀阀103、二级膨胀阀105和膨胀调节阀107的开度来调节闪发器104的闪发压力，从而实现对喷射器109的升压比、引射比的调节，也即实现了对系统压力和流量分配的调节，从而适应热源提供热量的变化。所述的带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统的工作方法，当高温热源的吸热量过低，以至于无法保证该系统的正常运行时，通过关闭膨胀调节阀107使系统切换为带闪发器的补气增焓循环，此时高温热源集热器108回路被切断，喷射器109中的喷嘴不工作，从喷射器109的二次流体入口到出口此时相当于一条连通的制冷剂管路，其流动阻力损失可忽略不计，闪发器104中的饱和制冷剂气体通过喷射器109的腔体部分进入压缩机101的补气口，则此时系统即成为带闪发器的补气增焓循环。相比于现有的补气增焓型热泵循环系统，本专利技术提出的带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统及工作方法，通过采用喷射器实现对高温辅助热源的应用升级，即将高温热源产出的高温高压制冷剂蒸气的做功能力，进一步转化为对闪发蒸气的引射和升压，从而减小了压缩机对闪发蒸气的压缩耗功；从另一角度看，在补气压力不变的情况下，可以使闪发器在更低的压力下工作，其意义是降低了进入蒸发器的制冷剂干度(相比于现有补气增焓循环闪发后的液体节流过程)，提升了单位质量制冷剂在蒸发器中的吸热量，有助于减小蒸发器的设计尺寸。这一技术将对热泵装置的性能提升和绿色节能有着积极的推动作用，从而带来更好的环境效益和经济效益。该系统是一种经济、有效、可行的改善方案，能有效提高热泵循环系统性能，可促进热泵产品节能技术的发展。附图说明图1是本专利技术双热源热泵循环系统示意图。图2是本专利技术双热源热泵循环系统工作过程的循环压-焓图(p–h图)。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术是一种用于热泵装置的带喷射器的补气增焓型双热源热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统，其特征在于：包括具有补气增焓功能的压缩机(101)，压缩机(101)具有吸气口、补气口和排气口，压缩机(101)由补气口分为低压级和高压级两部分，从吸气口到补气口为压缩机(101)的低压级，从补气口到排气口为压缩机(101)的高压级；压缩机(101)的排气口与冷凝器(102)的入口相连接，冷凝器(102)的出口分为两路，一路与一级膨胀阀(103)入口相连接，一级膨胀阀(103)出口与闪发器(104)入口相连接，闪发器(104)出口通过二级膨胀阀(105)连接蒸发器(106)的入口，闪发器(104)出来的制冷剂液体经二级膨胀阀(105)后进入蒸发器(106)，蒸发器(106)的出口与压缩机(101)的吸气口相连接；冷凝器(102)的另一出口通过膨胀调节阀(107)连接高温热源集热器(108)的入口，冷凝器(102)出来的另一路高压制冷剂液体经膨胀调节阀(107)进入高温热源集热器(108)，高温热源集热器(108)的出口与喷射器(109)的一次流体入口相连接，闪发器(104)的气相出口与喷射器(109)的二次流体入口相连接，喷射器(109)的出口与压缩机(101)的补气口相连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统，其特征在于：包括具有补气增焓功能的压缩机(101)，压缩机(101)具有吸气口、补气口和排气口，压缩机(101)由补气口分为低压级和高压级两部分，从吸气口到补气口为压缩机(101)的低压级，从补气口到排气口为压缩机(101)的高压级；压缩机(101)的排气口与冷凝器(102)的入口相连接，冷凝器(102)的出口分为两路，一路与一级膨胀阀(103)入口相连接，一级膨胀阀(103)出口与闪发器(104)入口相连接，闪发器(104)出口通过二级膨胀阀(105)连接蒸发器(106)的入口，闪发器(104)出来的制冷剂液体经二级膨胀阀(105)后进入蒸发器(106)，蒸发器(106)的出口与压缩机(101)的吸气口相连接；冷凝器(102)的另一出口通过膨胀调节阀(107)连接高温热源集热器(108)的入口，冷凝器(102)出来的另一路高压制冷剂液体经膨胀调节阀(107)进入高温热源集热器(108)，高温热源集热器(108)的出口与喷射器(109)的一次流体入口相连接，闪发器(104)的气相出口与喷射器(109)的二次流体入口相连接，喷射器(109)的出口与压缩机(101)的补气口相连接。


2.根据权利要求1所述的带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统，其特征在于：所述喷射器(109)中来自高温热源集热器(108)出口的制冷剂为一次流体即工作流体，其压力大于从闪发器(104)气相出口出来的二次流体即被引射流体的压力；所述闪发器(104)气相出口的饱和制冷剂气体在喷射器(109)中被来自高温热源集热器(108)出口的制冷剂引射，在喷射器(109)的混合段中混合后，在扩压段减速增压并进入压缩机(101)的补气口。


3.根据权利要求1所述的带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统，其特征在于：所述高温热源集热器(108)，制冷剂液体直接在其内部蒸发吸热，将外部高温热源的热量直接引入制冷剂循环中；当高温热源为太阳能时，该集热器为太阳能直膨式集热器；当高温热源为液体废热时，该集热器为套管式换热器。


4.权利要求1至3任一项所述的带喷射器的补气增焓型双热源热泵循环系统的工作方法，其特征在于：当高温热源集热器(108)吸收的热量变化时，该系统通过调节一级膨胀阀(103)、二级膨胀阀(105)和膨胀调节阀(107)的开度来调节闪发器(104)的闪发压力，从而实现对喷射器(109)的升压比、引射比的调节，也即实现了对系统压力和流量分配的调节，从而适应热源提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：鱼剑琳，吕小龙，刘晔，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61