分段吸热－分段压缩－分段膨胀气体压缩式热泵制造技术

分段吸热－分段压缩－分段膨胀气体压缩式热泵，属热泵／制冷技术领域。针对余热介质温度变化区间大时单一蒸发器型机组存在的不足，它提供了由两个以上压缩机、两个以上膨胀机、两个以上蒸发器和加热器等组成、实现分段吸热－分段压缩－分段膨胀的气体压缩式机组；第一压缩机、供热器、第一膨胀机和第一热交换器组成利用较高温度余热的第一段气体压缩式热泵结构与流程，第二压缩机、供热器、第二膨胀机和第二热交换器组成利用低温余热的第二段气体压缩式热泵结构与流程，以此类推；增加回热器组成回热型机组。本发明专利技术减小了传热温差，提高了性能指数；余热介质温度区间大的场合作热泵可提高余热利用率，在被制冷介质温度区间大时作制冷机可降低耗功。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热泵/制冷

技术介绍
气体压縮式热泵是余热应用中的一种主要设备之一，可带来节能、环保和经济等多方面的效益。气体压縮式机组主要由压縮机、供热器、膨胀机和低温热交换器等基本部件组成；其供热主要依靠压縮升温后的工质在热交换器中释放显热来完成对被加热介质的加热。在被加热介质参数(主要是温度)确定的情况下，余热资源量越少，余热介质的温度变化区间则越大，冷剂介质经膨胀机降压膨胀后的温度则要求越低，余热介质与冷剂介质之间的传热温差也就越大，压縮机的压縮比随之增大，机组的性能指数下降显著且较低。 在用于制冷时，为了将被制冷介质中的热量取走，冷剂介质经膨胀机降压膨胀后的温度必须低于被制冷介质的最低温度；当需要将被制冷介质由较高温度降低到较低温度时，采用单一低温热交换器取热同样遇到压縮机压縮比较大、机组性能指数较低的问题。 比较全部低温热负荷由降压膨胀程度较大的冷剂介质吸收并经压縮机升压升温后向被加热介质供热，若将余热介质中较高温度的热负荷由降压膨胀程度低的冷剂介质吸收并经对应压縮机压縮升压升温后向被加热介质供热、将余热介质中较低温度的热负荷由降压膨胀程度较大的冷剂介质吸收并经对应压縮机压縮升压升温后向被加热介质供热，则机组的性能指数得到提高。换一个角度看，这是余热介质全部热负荷传递的温差减小、传热过程不可逆程度降低的结构。 因此，为了提高机组的性能指数，最根本的措施是要减小余热介质中的低温热负 荷传递到冷剂介质中时的传热温差。在余热介质(被制冷介质)温度变化区间较大时，实 现机组保持较高性能指数的有效措施就是采用两个以上的低温热交换器和相应的压縮机、 膨胀机进行分段吸热、分段压縮和分段膨胀。 另外，采用回热措施能够提升机组的压縮终温或能够将更低温度的余热提升到用 户需要的水平而不影响机组性能指数；采用回热措施也可用于降低压縮比。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是要提供一种可减小余热介质或被制冷介质与冷剂介质间 的传热温差、在需要深度利用余热资源时能够具有较高的性能指数的分段压縮_分段供 热-分段膨胀气体压縮式热泵机组，它主要由两个以上的低温热交换器、两个以上的压縮 机、两个以上的膨胀机和供热器所组成；以及提供具有高温供热特点的带有回热器的分段 压縮_分段供热_分段膨胀气体压縮式热泵机组。具体包括①两段吸热_两段压縮_两 段膨胀气体压縮式热泵；②两路冷剂介质分别独立循环的两段吸热_两段压縮_两段膨胀 气体压縮式热泵；③三段吸热_三段压縮_三段膨胀气体压縮式热泵；④可采用一种或两 种以上冷剂介质的三段吸热_三段压縮_三段膨胀气体压縮式热泵；⑤带有回热器的两段 吸热_两段压縮_两段膨胀气体压縮式热泵；⑥带有回热器的三段吸热_三段压縮_三段6膨胀气体压縮式热泵。 本专利技术中的两段吸热-两段压縮-两段膨胀气体压縮式热泵，是由第一压縮机、第 一膨胀机、供热器、第一热交换器、第二压縮机、第二膨胀机和第二热交换器所组成；第一热 交换器有冷剂介质管路连通第一压縮机和有余热介质管路与外部连通，第一压縮机还有冷 剂介质管路连通供热器，供热器还有冷剂介质管路连通第一膨胀机和有被加热介质管路与 外部连通，第一膨胀机还有冷剂介质管路连通第一热交换器，第二热交换器分别有冷剂介 质管路连通第二膨胀机和第二压縮机和还有余热介质管路与外部连通，或第二压縮机还有 冷剂介质管路连通供热器和供热器还有冷剂介质管路连通第二膨胀机得到由第一压縮机 和第二压縮机分别向供热器提供冷剂介质的两段吸热_两段压縮_两段膨胀气体压縮式热 泵，或第二压縮机还有冷剂介质管路连通第一压縮机和供热器还有冷剂介质管路连通第二 膨胀机得到由第一压縮机向供热器提供冷剂介质的两段吸热_两段压縮_两段膨胀气体压 縮式热泵，或第二压縮机还有冷剂介质管路连通第一压縮机和第一膨胀机还有冷剂介质管 路连通第二膨胀机也得到由第一压縮机向供热器提供冷剂介质的两段吸热_两段压縮_两 段膨胀气体压縮式热；其特征在于自第一热交换器和第二热交换器吸热后的冷剂介质分 别由第一压縮机和第二压縮机分别压縮时第一压縮机和第二压縮机分别向供热器提供冷 剂介质，自第二热交换器吸热后的冷剂介质由第二压縮机和第一压縮机先后进行两个阶段 压縮、自第一热交换器吸热后的冷剂介质由第一压縮机进行压縮时第二压縮机单独向供热 器提供冷剂介质。 在前述两段吸热_两段压縮_两段膨胀气体压縮式热泵中，增加第一回热器和第 二回热器，将第一热交换器有冷剂介质管路连通第一压縮机改为第一热交换器有冷剂介质 管路连通第一回热器后第一回热器再有冷剂介质管路连通第一压縮机，再将第二热交换器 有冷剂介质管路连通第二压縮机改为第二热交换器有冷剂介质管路连通第二回热器后第 二回热器再有冷剂介质管路连通第二压縮机，或在供热器有冷剂介质管路分别连通第一膨 胀机和第二膨胀机时将供热器有冷剂介质管路分别连通第一膨胀机和第二膨胀机改为供 热器有冷剂介质管路分别与第一回热器连通、第一回热器再有冷剂介质管路连通第一膨胀 机和与第二回热器连通、第二回热器再有冷剂介质管路连通第二膨胀机，或在供热器有单 独冷剂介质管路连通第一膨胀机时将供热器有单独冷剂介质管路连通第一膨胀机改为供 热器有单独冷剂介质管路与第一回热器连通、第一回热器再有冷剂介质与第二回热器连通、第二回热器再有冷剂介质管路连通第一膨胀机，得到带有回热器的两段吸热-两段压 縮_两段膨胀气体压縮式热泵。 本专利技术中的两路冷剂介质分别独立循环的两段吸热_两段压縮_两段膨胀气体压 縮式热泵，也是由第一压縮机、第一膨胀机、供热器、第一热交换器、第二压縮机、第二膨胀 机和第二热交换器所组成；第一热交换器有冷剂介质管路连通第一压縮机和有余热介质管 路与外部连通，第一压縮机还有冷剂介质管路连通供热器后再连通第一膨胀机，第一膨胀 机还有冷剂介质管路连通第一热交换器，第二热交换器有冷剂介质管路连通第二压縮机， 第二压縮机还有冷剂介质管路连通供热器后再连通第二膨胀机，第二膨胀机还有冷剂介质 管路连通第二热交换器，供热器还有被加热介质管路与外部连通，从而得到两路冷剂介质 分别独立循环、并由第一压縮机和第二压縮机分别向供热器提供冷剂介质的两段吸热-两 段压縮-两段膨胀气体压縮式热泵；其特征在于冷剂介质分别在第一压縮机、供热器、第一膨胀机与第一热交换器之间和在第二压縮机、供热器、第二膨胀机与第二热交换器之间 进行各自独立循环，并由第一压縮机和第二压縮机分别向供热器提供高温冷剂介质。 在前述两路冷剂介质分别独立循环的两段吸热_两段压縮_两段膨胀气体压縮式 热泵中，将第一热交换器有冷剂介质管路连通第一压縮机改为第一热交换器有冷剂介质管 路连通第一回热器后第一回热器再有冷剂介质管路连通第一压縮机，再将第二热交换器有 冷剂介质管路连通第二压縮机改为第二热交换器有冷剂介质管路连通第二回热器后第二 回热器再有冷剂介质管路连通第二压縮机，并将供热器有冷剂介质管路分别连通第一膨胀 机和第二膨胀机改为供热器有冷剂介质管路分别与第一回热器连通、第一回热器再有冷剂 介质管路连通第一膨胀机和与第二回热器连通、第二回热器再有冷剂介质管路连通第二膨 胀机，得到带有回热器的两段吸热_两段压縮_两段膨胀气体压縮式热泵。 本专利技术中的三段吸热-三段压本文档来自技高网...

【技术保护点】
分段吸热－分段压缩－分段膨胀气体压缩式热泵，其一是由第一压缩机、第一膨胀机、供热器、第一热交换器、第二压缩机、第二膨胀机和第二热交换器组成的两段吸热－两段压缩－两段膨胀气体压缩式热泵，其特征在于：自第一热交换器和第二热交换器吸热后的冷剂介质分别由第一压缩机和第二压缩机分别压缩时第一压缩机和第二压缩机分别向供热器提供冷剂介质，自第二热交换器吸热后的冷剂介质由第二压缩机和第一压缩机先后进行两个阶段压缩、自第一热交换器吸热后的冷剂介质由第一压缩机进行压缩时第二压缩机单独向供热器提供冷剂介质；第一热交换器（ｄ１）有冷剂介质管路连通第一压缩机（ａ１）和有余热介质管路与外部连通，第一压缩机（ａ１）还有冷剂介质管路连通供热器（ｃ１），供热器（ｃ１）还有冷剂介质管路连通第一膨胀机（ｂ１）和有被加热介质管路与外部连通，第一膨胀机（ｂ１）还有冷剂介质管路连通第一热交换器（ｄ１），第二热交换器（ｇ１）分别有冷剂介质管路连通第二膨胀机（ｆ１）和第二压缩机（ｅ１）和还有余热介质管路与外部连通，或第二压缩机（ｅ１）还有冷剂介质管路连通供热器（ｃ１）和供热器（ｃ１）还有冷剂介质管路连通第二膨胀机（ｆ１）得到由第一压缩机和第二压缩机分别向供热器提供冷剂介质的两段吸热－两段压缩－两段膨胀气体压缩式热泵，或第二压缩机（ｅ１）还有冷剂介质管路连通第一压缩机（ａ１）和供热器（ｃ１）还有冷剂介质管路连通第二膨胀机（ｆ１）得到由第一压缩机向供热器提供冷剂介质的两段吸热－两段压缩－两段膨胀气体压缩式热泵，或第二压缩机（ｅ１）还有冷剂介质管路连通第一压缩机（ａ１）和第一膨胀机（ｂ１）还有冷剂介质管路连通第二膨胀机（ｆ１）也得到由第一压缩机向供热器提供冷剂介质的两段吸热－两段压缩－两段膨胀气体压缩式热泵。...

【技术特征摘要】
分段吸热-分段压缩-分段膨胀气体压缩式热泵，其一是由第一压缩机、第一膨胀机、供热器、第一热交换器、第二压缩机、第二膨胀机和第二热交换器组成的两段吸热-两段压缩-两段膨胀气体压缩式热泵，其特征在于自第一热交换器和第二热交换器吸热后的冷剂介质分别由第一压缩机和第二压缩机分别压缩时第一压缩机和第二压缩机分别向供热器提供冷剂介质，自第二热交换器吸热后的冷剂介质由第二压缩机和第一压缩机先后进行两个阶段压缩、自第一热交换器吸热后的冷剂介质由第一压缩机进行压缩时第二压缩机单独向供热器提供冷剂介质；第一热交换器(d1)有冷剂介质管路连通第一压缩机(a1)和有余热介质管路与外部连通，第一压缩机(a1)还有冷剂介质管路连通供热器(c1)，供热器(c1)还有冷剂介质管路连通第一膨胀机(b1)和有被加热介质管路与外部连通，第一膨胀机(b1)还有冷剂介质管路连通第一热交换器(d1)，第二热交换器(g1)分别有冷剂介质管路连通第二膨胀机(f1)和第二压缩机(e1)和还有余热介质管路与外部连通，或第二压缩机(e1)还有冷剂介质管路连通供热器(c1)和供热器(c1)还有冷剂介质管路连通第二膨胀机(f1)得到由第一压缩机和第二压缩机分别向供热器提供冷剂介质的两段吸热-两段压缩-两段膨胀气体压缩式热泵，或第二压缩机(e1)还有冷剂介质管路连通第一压缩机(a1)和供热器(c1)还有冷剂介质管路连通第二膨胀机(f1)得到由第一压缩机向供热器提供冷剂介质的两段吸热-两段压缩-两段膨胀气体压缩式热泵，或第二压缩机(e1)还有冷剂介质管路连通第一压缩机(a1)和第一膨胀机(b1)还有冷剂介质管路连通第二膨胀机(f1)也得到由第一压缩机向供热器提供冷剂介质的两段吸热-两段压缩-两段膨胀气体压缩式热泵。2. 分段吸热_分段压縮_分段膨胀气体压縮式热泵，其二是由第一压縮机、第一膨胀机、供热器、第一热交换器、第二压縮机、第二膨胀机和第二热交换器组成的两段吸热_两段压縮_两段膨胀气体压縮式热泵，其特征在于冷剂介质分别在第一压縮机、供热器、第一膨胀机与第一热交换器之间和在第二压縮机、供热器、第二膨胀机与第二热交换器之间进行各自独立循环，并由第一压縮机和第二压縮机分别向供热器提供高温冷剂介质；第一热交换器(dl)有冷剂介质管路连通第一压縮机(al)和有余热介质管路与外部连通，第一压縮机(al)还有冷剂介质管路连通供热器(cl)后再连通第一膨胀机(bl)，第一膨胀机(bl)还有冷剂介质管路连通第一热交换器(dl)，第二热交换器(gl)有冷剂介质管路连通第二压縮机(el)，第二压縮机(el)还有冷剂介质管路连通供热器(cl)后再连通第二膨胀机(fl)，第二膨胀机(fl)还有冷剂介质管路连通第二热交换器(gl)，供热器(cl)还有被加热介质管路与外部连通，从而得到两路冷剂介质分别独立循环、并由第一压縮机和第二压縮机分别向供热器提供冷剂介质的两段吸热-两段压縮-两段膨胀气体压縮式热泵。3. 分段吸热_分段压縮_分段膨胀气体压縮式热泵，其三是由第一压縮机、第一膨胀机、供热器、第一热交换器、第二压縮机、第二膨胀机、第二热交换器、第三压縮机、第三膨胀机和第三热交换器组成的三段吸热_三段压縮_三段膨胀气体压縮式热泵，其特征在于自第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器吸热后的冷剂介质分别由第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机压縮时第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机分别向供热器提供冷剂介质，自第三热交换器吸热后的冷剂介质或由第三压縮机、第二压縮机和第一压縮机先后压縮或由第三压縮机和第一压縮机先后压縮时第一压縮机单独向供热器提供冷剂介质，自第三热交换器吸热后的冷剂介质或由第三压縮机与第二压縮机先后压縮或由第三压縮机与第一压縮机先后压縮时第二压縮机和第一压縮机分别向供热器提供冷剂介质，自第二热交换器吸热后的冷剂介质由第二压縮机与第一压縮机先后压縮时第三压縮机和第一压縮机分别向供热器提供冷剂介质；第一压縮机(a2)有冷剂介质管路连通供热器(c2)，供热器(c2)还有冷剂介质管路连通第一膨胀机(b2)，第一膨胀机(b2)还有冷剂介质管路连通第一热交换器(d2)，第一热交换器(d2)还分别有冷剂介质管路连通第一压縮机(a2)和有余热介质管路与外部连通，第二膨胀机(f2)还有冷剂介质管路连通第二热交换器(g2)，第二热交换器(g2)还分别有冷剂介质管路连通第二压縮机(e2)和有余热介质管路与外部连通，第三膨胀机(i2)还有冷剂介质管路连通第三热交换器(j2)，第三热交换器(j2)还分别有冷剂介质管路连通第三压縮机(h2)和有余热介质管路与外部连通，供热器(c2)或第一膨胀机(b2)再有冷剂介质管路连通第二膨胀机(f2)，供热器(c2)或第一膨胀机(b2)或第二膨胀机(f2)再有冷剂介质管路连通第三膨胀机(i2)，或第二压縮机(e2)和第三压縮机(h2)还分别有冷剂介质管路连通供热器(d2)时得到由第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机分别向供热器提供冷剂介质的三段吸热_三段压縮_三段膨胀气体压縮式热泵，或第三压縮机(a2)还有冷剂介质管路连通第二压縮机(e2)、第二压縮机(e2)还有冷剂介质管路连通第一压縮机(a2)时得到由第一压縮机单独向供热器提供冷剂介质的三段吸热-三段压縮-三段膨胀气体压縮式热泵，或第三压縮机(h2)还有冷剂介质管路连通第二压縮机(e2)或连通第三压縮机(a2)、第二压縮机(e2)还有冷剂介质管路连通供热器(d2)时得到由第二压縮机和第一压縮机分别向供热器提供冷剂介质的三段吸热_三段压縮_三段膨胀气体压縮式热泵，或第二压縮机(e2)还有冷剂介质管路连通第一压縮机(a2)、第三压縮机(h2)还有冷剂介质管路连通供热器(d2)时得到由第一压縮机和第三压縮机分别向供热器提供冷剂介质的三段吸热_三段压縮_三段膨胀气体压縮式热泵。4.分段吸热_分段压縮_分段膨胀气体压縮式热泵，其四是由第一压縮机、第一膨胀机、供热器、第一热交换器、第二压縮机、第二膨胀机、第二热交换器、第三压縮机、第三膨胀机和第三热交换器组成的三段吸热-三段压縮-三段膨胀气体压縮式热泵，其特征在于冷剂介质分别在第一压縮机、供热器、第一膨胀机与第一热交换器之间、在第二压縮机、供热器、第二膨胀机与第二热交换器之间和在第三压縮机、供热器、第三膨胀机与第三热交换器之间进行各自独立循环时第一压縮机、第二压縮机和第三压縮机分别向供热器提供冷剂介质，冷剂介质或在第一压縮机、供热器、第一膨胀机与第一热交换器之间或在第二压縮机、供热器、第二膨胀机与第二热交换器之间进行独立循环时第一压縮机和第二压縮机分别向供热器提供冷剂介质，冷剂介质在第三压縮机、供热器、第三膨胀机与第三热交换器之间进行独立循环时第一压縮机和第三压縮机分别向供热器提供冷剂介质；第一压縮机(a2)有冷剂介质管路依次连通供热器(c2)、第一膨胀机(b2)后再连通第一热交换器(d2)，第一热交换器(d2)还分别有冷剂介质管路连通第一压縮机(a2)和有余热介质管路与外部连通，第二膨胀机(f2)有冷剂介质管路连通第二热交换器(g2)，第二热交换器(g2)还分别有冷剂介质管路连通第二压縮机(e2)和余热介质管路与外部连通，第三膨胀机(i2)有冷剂介质管路连通第三热交换器(j2)，第三热交换器(j...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华玉，
申请(专利权)人：李华玉，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]