一种余热型高温热泵系统技术方案

本发明专利技术提供一种余热型高温热泵系统，属于热泵的技术领域，包括被动活塞型热声热泵机组和水源热泵机组。被动活塞型热声热泵机组可单独运行回收各类低品位余热实现高温供热；亦可和水源热泵联合运行，实现超高温供热。被动活塞型热声热泵采用被动活塞调节内部阻抗，同时回收膨胀声功；被动活塞型热声热泵无需多个热泵单元首尾串联，结构简单，能够有效提高系统紧凑性及效率。本发明专利技术提供的余热型高温热泵系统，可根据用户需求调节供热温度，可控性好，余热能源适应性广，具有结构紧凑、效率高、可靠性高等优点。高等优点。高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种余热型高温热泵系统


[0001]本专利技术属于热泵的
，具体公开了一种余热型高温热泵系统。

技术介绍

[0002]煤电行业及其他工业中有大量废热排放，其中低品位余热资源占比较多，但低温余热利用技术尚处于发展阶段。同时国内工业流程对于100℃以上的热源需求旺盛。通过热泵技术可将用热需求与低温余热利用相结合。
[0003]传统单级压缩热泵技术受限于压缩机压比及高温热泵工质，泵热温升有限，一般不超过50℃。准双级压缩、双级压缩、复叠热泵系统能够有效提高泵热温升，然而系统耗功较大、COP衰减严重。
[0004]热声热泵在少量声能(机械能)的驱动下，可将大量低位热能转化为高位热能，具有良好的能源适应性。同时热声热泵系统相对卡诺效率随着泵热温升的提高会逐渐增加，大温差泵热工况适应性强。然而现有的热声热泵系统，需要三个及三个以上的热声热泵单元通过谐振管首尾相连形成环路。较长的谐振管会消耗一部分膨胀声功，同时系统功率密度也难以提高，且各单元不一致性也会直接影响系统性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种余热型高温热泵系统，能够对低品位工业余热进行回收利用，实现高温或者超高温高效供热。
[0006]一种余热型高温热泵系统，包括被动活塞型热声热泵机组和水源热泵机组；被动活塞型热声热泵机组包括被动活塞型热声热泵、电磁阀
Ⅴ
以及用于吸收低品位工业余热的蒸发器Ⅰ；被动活塞型热声热泵包括次低温换热器、热缓冲管、高温换热器、回热器、主低温换热器、被动活塞、直线电机；次低温换热器围绕在主低温换热器外侧，二者同轴布置；热缓冲管围绕在回热器外侧，二者同轴布置；直线电机包括驱动活塞、外壳和内壳，外壳的开口与次低温换热器连接，内壳的开口与主低温换热器连接；被动活塞安装在内壳上，与内壳和主低温换热器围合成密封的膨胀腔；直线电机的驱动活塞安装在外壳内，驱动活塞与被动活塞同轴设置，驱动活塞、外壳、内壳、被动活塞、次低温换热器围合成密封的压缩腔；直线电机产生的输入声功经过压缩腔、次低温换热器、热缓冲管、高温换热器进入回热器，在回热器中消耗，转化为热能，在回热器两侧形成温度梯度，吸收次低温换热器和主低温换热器中的热量，在高温换热器中将热量释放，回热器的膨胀声功经过主低温换热器进入膨胀腔，使作为调相结构的被动活塞挤压压缩腔，调节被动活塞型热声热泵机组内部声场分布，使回热器的膨胀声功与直线电机的输入声功共同进入压缩腔形成循环；蒸发器Ⅰ吸收的低品位工业余热通过吸热介质回路供给次低温换热器和主低温换热器，吸热介质回路上安装有电磁阀
Ⅴ
；水源热泵机组包括冷凝蒸发器、压缩机、蒸发器Ⅱ、热力膨胀阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅳ、热力膨胀阀Ⅰ、蓄热器、电磁阀
Ⅵ
、电磁阀
Ⅶ
；蒸发器Ⅱ用于吸收低品位工业余热；压缩机的排气口与冷凝蒸发器的第一进口连接；冷凝蒸发器的第一出口
分为三个支路：第一支路依次经过电磁阀Ⅲ和热力膨胀阀Ⅱ与蒸发器Ⅱ的进口连接，蒸发器Ⅱ的出口与压缩机的进气口连接；第二支路和第三支路并联，第二支路经过电磁阀Ⅱ与蓄热器的第一进口连接，第三支路依次经过电磁阀Ⅰ和热力膨胀阀Ⅰ与蓄热器的第一进口连接，蓄热器的第一出口经过电磁阀
Ⅶ
与压缩机的补气口相连；蓄热器的第一出口和电磁阀
Ⅶ
之间引出支路接入电磁阀Ⅲ和热力膨胀阀Ⅱ之间，支路上安装有电磁阀Ⅳ；冷凝蒸发器中的吸热介质由第二出口进入吸热介质回路，将吸收的热量供给次低温换热器和主低温换热器，再由第二进口流回冷凝蒸发器，吸热介质回路上安装有电磁阀
Ⅵ
；高温换热器中的供热介质通过供热介质回路流向供给热用户和蓄热器的第二进口，并由蓄热器的第二出口流回高温换热器，将释放的热量供给热用户，多余热量储存于蓄热器中。
[0007]上述余热型高温热泵系统中，直线电机中的驱动活塞和被动活塞型热声热泵中的被动活塞可以为双活塞结构，双活塞对置放置；直线电机中的驱动活塞和被动活塞型热声热泵中的被动活塞也可以为单活塞结构。
[0008]本专利技术具有以下有益效果：
[0009]本专利技术提供的余热型高温热泵系统，包括被动活塞型热声热泵机组和水源热泵机组。被动活塞型热声热泵机组可单独运行回收各类低品位余热实现高温供热；亦可和水源热泵联合运行，实现超高温供热。被动活塞型热声热泵采用被动活塞调节内部阻抗，同时回收膨胀声功；被动活塞型热声热泵无需多个热泵单元首尾串联，结构简单，能够有效提高系统紧凑性及效率。本专利技术提供的余热型高温热泵系统，可根据用户需求调节供热温度，可控性好，余热能源适应性广，具有结构紧凑、效率高、可靠性高等优点。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1为实施例1所述余热型高温热泵系统的结构示意图；
[0012]图2为实施例2所述余热型高温热泵系统的结构示意图。
[0013]附图标记清单如下：
[0014]1‑
次低温换热器；2
‑
热缓冲管；3
‑
高温换热器；4
‑
回热器；5
‑
主低温换热器；6
‑
被动活塞；7
‑
直线电机；8.1
‑
外壳；8.2
‑
内壳；9
‑
冷凝蒸发器；10
‑
压缩机；11
‑
蒸发器Ⅱ；12
‑
热力膨胀阀Ⅱ；13
‑
电磁阀Ⅲ；14
‑
电磁阀Ⅱ；15
‑
电磁阀Ⅰ；16
‑
电磁阀Ⅳ；17
‑
热力膨胀阀Ⅰ；18
‑
蓄热器；19
‑
电磁阀
Ⅵ
；20
‑
电磁阀
Ⅴ
；21
‑
电磁阀
Ⅶ
；22
‑
蒸发器Ⅰ。
具体实施方式
[0015]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]实施例1
[0017]本实施例提供一种余热型高温热泵系统，如图1所示，包括被动活塞型热声热泵机
组和水源热泵机组。
[0018]被动活塞型热声热泵机组包括被动活塞型热声热泵、电磁阀
Ⅴ
20以及用于吸收低品位工业余热的蒸发器Ⅰ22。
[0019]被动活塞型热声热泵包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种余热型高温热泵系统，其特征在于，包括被动活塞型热声热泵机组和水源热泵机组；所述被动活塞型热声热泵机组包括被动活塞型热声热泵、电磁阀
Ⅴ
(20)以及用于吸收低品位工业余热的蒸发器Ⅰ(22)；被动活塞型热声热泵包括次低温换热器(1)、热缓冲管(2)、高温换热器(3)、回热器(4)、主低温换热器(5)、被动活塞(6)和直线电机；所述次低温换热器(1)围绕在主低温换热器(5)外侧，二者同轴布置；所述热缓冲管(2)围绕在回热器(4)外侧，二者同轴布置；所述直线电机包括驱动活塞(7)、外壳(8.1)和内壳(8.2)，外壳(8.1)的开口与次低温换热器(1)连接，内壳(8.2)的开口与主低温换热器(5)连接；所述被动活塞(6)安装在内壳(8.2)上，与内壳(8.2)和主低温换热器(5)围合成密封的膨胀腔；所述直线电机的驱动活塞(7)安装在外壳(8.1)内，驱动活塞(7)与被动活塞(6)同轴设置，驱动活塞(7)、外壳(8.1)、内壳(8.2)、被动活塞(6)、次低温换热器(1)围合成密封的压缩腔；直线电机产生的输入声功经过压缩腔、次低温换热器(1)、热缓冲管(2)、高温换热器(3)进入回热器(4)，在回热器(4)中消耗，转化为热能，在回热器(4)两侧形成温度梯度，吸收次低温换热器(1)和主低温换热器(5)中的热量，在高温换热器(3)中将热量释放，回热器(4)的膨胀声功经过主低温换热器(5)进入膨胀腔，使作为调相结构的被动活塞(6)挤压压缩腔，调节被动活塞型热声热泵内部声场分布，使回热器(4)的膨胀声功与直线电机的输入声功共同进入压缩腔形成循环；所述蒸发器Ⅰ(22)吸收的低品位工业余热通过吸热介质回路供给次低温换热器(1)和主低温换热器(5)，吸热介质回路上安装有电磁阀
Ⅴ
(20)；水源热泵机组包括冷凝蒸发器(9)、压缩机(10)、蒸发器Ⅱ(11)、热力膨胀阀Ⅱ(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞晓敏，马素霞，王辉，赵贯甲，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：