一种高效型热泵系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及热泵节能技术领域，提供了一种高效型热泵系统，包括第一压缩机、第二压缩机、冷凝器、换热器、第一蒸发器、第二蒸发器、第一喷射器、第二喷射器、节流元件，以及填充于系统中的工质；通过采用第一喷射器和第二喷射器形成了两级喷射，能够更大程度上回收节流元件的膨胀功、节省压缩过程的消耗功，从而降低循环系统的能量消耗，提高热泵系统的效率；本发明专利技术还提供了一种高效型热泵系统的工作方法，解决了现有技术在改变了工况的情况下，无法进一步降低系统损失的问题。损失的问题。损失的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高效型热泵系统及其工作方法


[0001]本专利技术涉及热泵节能
，更具体地，涉及一种高效型热泵系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]传统的两级蒸气压缩式循环系统一般由压缩机、冷凝器、蒸发器、中间冷却器(或闪蒸器)和膨胀阀等部件组成，包括压缩、冷凝、节流以及蒸发四个主要的热力过程。两级蒸气压缩式循环可组成多种形式，如一次节流中间完全或不完全冷却循环，二次节流中间完全或不完全冷却循环等。实际上，在两级蒸气压缩式循环系统中，由于蒸发温度更低，制冷剂节流过程具有更多的膨胀功可以回收。因此，可以采用双喷射器并对其进行合理的布置，能够更加充分的回收膨胀功，从而使两级蒸气压缩式循环系统的效率显著得到提高。
[0003]公开号为CN103759449B的中国专利文献，公开了一种双喷射器增效的两级蒸气压缩式循环系统，通过在两级蒸气压缩式循环系统中增加双喷射器(高压级喷射器和低压级喷射器)，利用双喷射器充分回收两级蒸气压缩制冷与热泵循环系统节流过程中的膨胀功，显著提升两个压缩机吸气压力从而降低循环中压缩机的功率消耗和提高压缩机的输气量，有效改善了制冷循环系统性能。
[0004]上述方案虽然利用了两级喷射实现了膨胀功的充分回收，但是上述方案无法适应不同工况下的换热过程，在改变了工况的情况下，无法进一步降低系统损失，换热能力受限。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术在改变了工况的情况下，无法进一步降低系统损失的问题，提供一种高效型热泵系统及其工作方法。本专利技术能够更大程度上回收节流阀的膨胀功、节省压缩过程的消耗功，从而降低循环系统的能量消耗，提高热泵系统的效率。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种高效型热泵系统，包括第一压缩机、第二压缩机、冷凝器、换热器、第一蒸发器、第二蒸发器、第一喷射器、第二喷射器、节流元件，以及填充于系统中的工质；第二压缩机的出口与冷凝器的冷凝入口连接，冷凝器的出口分为两路，第一路与第一喷射器的引射入口连接，第二路与换热器的冷却入口连接；第一喷射器的混合出口与换热器的加热入口连接，换热器的加热出口与第二喷射器的引射入口连接，第二喷射器的混合出口与第二蒸发器的入口连接，第二蒸发器的出口与第二压缩机的入口连接；换热器的冷却出口经过节流元件与第一蒸发器的入口连接，第一蒸发器的出口分为三路，第一路与第一喷射器的被引射工质入口连接，第二路与第二喷射器的被引射工质入口连接，第三路与第一压缩机的入口连接；第一压缩机的出口也与第二压缩机的入口连接。
[0008]这样，通过采用第一喷射器和第二喷射器形成了双级喷射，能够更大程度上回收节流元件的膨胀功、节省压缩过程的消耗功，从而降低循环系统的能量消耗，提高热泵系统
的效率；同时利用双级喷射，实现两级压缩中间冷却，有效解决了空气源热泵系统在较低环境温度时制热量降低的问题。
[0009]进一步的，工质为非共沸混合工质。
[0010]这样，通过采用非共沸混合工质，由于非共沸工质组分固定，具有温度滑移的特性，与单一工质相比，可以减少换热温差，降低换热过程的不可逆性，提高运行效率，应用于热泵系统中能够减少系统的不可逆性，合理利用非共沸混合工质的温度滑移特性，结合不同换热单元能够对非共沸混合工质的组分进行调控，调整其传热系数。
[0011]进一步的，节流元件为节流阀。需要说明的是，节流元件起到了降低压力、使液相工质转变成气液两相的作用，是循环的重要部件之一。
[0012]进一步的，冷凝器为具有气液分离功能的分液冷凝器，第一蒸发器为分相蒸发器。
[0013]需要说明的是，对于分液冷凝过程，气相工质在进入冷凝器后会冷凝出冷凝饱和液相工质，液相工质的堆积会阻碍气相工质进行换热，传热系数降低，分液冷凝通过将一定量完成冷凝的冷凝饱和液相工质进行分离，增大了工质的干度，传热系数得到提高，换热能力随之提高，除此之外还改变了冷凝器中剩余工质的组分，实现组分调控的目的；对于分相蒸发过程，气液两相的工质进入蒸发器，随着蒸发过程的进行，工质的干度逐渐增大，工质的传热系数先增大后减小，分相蒸发在蒸发始端，通过将一定量未完全蒸发的液相工质分离，增大工质的干度，能够提高传热系数，而在蒸发末端，再将一定量气相工质分离，减小工质的干度，使工质维持在较高传热系数下进行蒸发，提高了传热效率，除此之外还改变了蒸发器中剩余工质的组分，也实现了组分调控的目的。
[0014]这样，通过同时利用分液冷凝和分相蒸发，实现了对热力循环系统中工质干度的调控，从而使工质的传热系数提高，冷凝器和第一蒸发器的换热能力得到增强。
[0015]进一步的，冷凝器与第一喷射器的引射入口之间还连接有第一调节阀，第一蒸发器与第一喷射器的被引射工质入口之间还连接有第二调节阀，第一蒸发器与第二喷射器的被引射工质入口之间还连接有第三调节阀。
[0016]这样，改变调节阀的开度，通过调节管路工质的流量，调节阀实现了调控热力循环系统中工质组分变化，能够改变工质的热物性参数，调节其温度滑移，使换热单元与冷热源的平均换热温差降低，减少系统在换热过程中的不可逆性；同时组分调控可以使温度滑移的程度发生改变，能够更好地适应不同工况下的换热过程，进一步降低了系统的损失，换热能力得到提高。
[0017]进一步的，冷凝器的两路出口分别为冷凝出口和分液出口，分液出口与第一喷射器的引射入口连接，冷凝出口与换热器的冷却入口连接。
[0018]进一步的，第一蒸发器的三路出口分别为液相出口、气相出口和蒸发出口，气相出口通过第二调节阀与第一喷射器的被引射工质入口连接，液相出口通过第三调节阀与第二喷射器的被引射工质入口连接，蒸发出口与第一压缩机的入口连接。
[0019]进一步的，冷凝器分液出口的工质压力大于第一蒸发器气相出口的工质压力。这样，第一蒸发器气相出口的工质被冷凝器分液出口的工质引射。
[0020]进一步的，换热器加热出口的工质压力大于第一蒸发器液相出口的工质压力。这样，第一蒸发器液相出口的工质被换热器加热出口的工质引射。
[0021]一种高效型热泵系统的工作方法，具体工作方法的过程如下：
[0022]工质经第二压缩机压缩，形成高温高压的过热工质从第二压缩机的出口进入冷凝器的入口，高温高压的过热工质被冷凝器部分冷凝，已完成冷凝的冷凝液相工质从冷凝器的分液出口经过第一调节阀进入第一喷射器的引射入口，冷凝器中剩余工质继续冷凝形成冷凝饱和液相工质，冷凝饱和液相工质进入换热器的冷却入口，经过换热器的冷却后经过节流元件的节流后进入第一蒸发器；
[0023]经过第一蒸发器的蒸发，工质一部分形成了饱和气相工质从气相出口经过第二调节阀进入到第一喷射器的被引射入口、一部分形成了未完全蒸发的液相工质经液相出口经过第二调节阀进入到第二喷射器的被引射入口，第一蒸发器中的剩余工质形成了蒸发气相工质经进入到第一压缩机压缩，在第一压缩机的出口形成过热蒸汽；
[0024]已完成冷凝的冷凝液相工质在第一喷射器中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效型热泵系统，其特征在于，包括第一压缩机(101)、第二压缩机(102)、冷凝器(103)、换热器(104)、第一蒸发器(106)、第二蒸发器(110)、第一喷射器(108)、第二喷射器(109)、节流元件(105)，以及填充于系统中的工质；所述第二压缩机(102)的出口与所述冷凝器(103)的冷凝入口连接，所述冷凝器(103)的出口分为两路，第一路与所述第一喷射器(108)的引射入口连接，第二路与所述换热器(104)的冷却入口连接；所述第一喷射器(108)的混合出口与所述换热器(104)的加热入口连接，所述换热器(104)的加热出口与所述第二喷射器(109)的引射入口连接，所述第二喷射器(109)的混合出口与所述第二蒸发器(110)的入口连接，所述第二蒸发器(110)的出口与所述第二压缩机(102)的入口连接；所述换热器(104)的冷却出口经过节流元件(105)与所述第一蒸发器(106)的入口连接，所述第一蒸发器(106)的出口分为三路，第一路与第一喷射器(108)的被引射工质入口连接，第二路与第二喷射器(109)的被引射工质入口连接，第三路与所述第一压缩机(101)的入口连接；所述第一压缩机(101)的出口也与所述第二压缩机(102)的入口连接。2.根据权利要求1所述的一种高效型热泵系统，其特征在于，所述工质为非共沸混合工质。3.根据权利要求1所述的一种高效型热泵系统，其特征在于，所述节流元件(105)为节流阀。4.根据权利要求1所述的一种高效型热泵系统，其特征在于，所述冷凝器(103)为具有气液分离功能的分液冷凝器，所述第一蒸发器(106)为分相蒸发器。5.根据权利要求4所述的一种高效型热泵系统，其特征在于，所述冷凝器(103)与第一喷射器(108)的引射入口之间还连接有第一调节阀(107)，所述第一蒸发器(106)与所述第一喷射器(108)的被引射工质入口之间还连接有第二调节阀(111)，所述第一蒸发器(106)与所述第二喷射器(109)的被引射工质入口之间还连接有第三调节阀(112)。6.根据权利要求4所述的一种高效型热泵系统，其特征在于，所述冷凝器(103)的两路出口分别为冷凝出口和分液出口，所述分液出口与所述第一喷射器(108)的引射入口连接，所述冷凝出口与所述换热器(104)的冷却入口连接。7.根据权利要求5所述的一种高效型热泵系统，其特征在于，所述第一蒸发器(106)的三路出口分别为液相出口、气相出口和蒸发出口，所述气相出口通过所述第二调节阀(111)与第一喷射器(108)的被引射...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨锘，陈健勇，陈颖，罗向龙，黄锟腾，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：