一種跨臨界循環(huán)與吸收式熱泵聯(lián)產(chǎn)的復(fù)合熱泵系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱栗技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種跨臨界循環(huán)與吸收式熱栗聯(lián)產(chǎn)的復(fù)合熱栗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]第二類吸收式熱栗，即熱變換器，是一種能夠回收中低溫廢熱，從而獲得高溫有用熱能的裝置。第二類吸收式熱栗的驅(qū)動(dòng)熱源多是工業(yè)生產(chǎn)中排放的60?100°C的廢熱，當(dāng)冷卻水溫度在10?40°C時(shí)，輸出熱水或蒸汽的溫度約為100?150°C，雖然性能系數(shù)較低(約0.4?0.5)，但因其不需要有高溫的熱量輸入，有著顯著的節(jié)能效果，有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]隨著節(jié)能減排的深入人心，利用自然工質(zhì)的跨臨界循環(huán)得到了廣泛的關(guān)注?？缗R界循環(huán)具有排氣溫度高、溫度滑移大的特點(diǎn)，具有大量冷凝熱可供回收利用，早在2001年，corona公司和Dens公司聯(lián)合開發(fā)的第一個(gè)CO2熱栗熱水器就可以在較高能效比下提供65°C的熱水；同時(shí)，跨臨界熱栗循環(huán)具有很高的性能系數(shù)，CO2熱栗熱水器的COP可達(dá)4.5以上。
[0004]例如公告號CN 102003833 B的專利文獻(xiàn)公開了一種利用冷凝余熱的跨臨界二氧化碳熱栗型空調(diào)熱水器，包括壓縮機(jī)、冷媒水套管式換熱器、儲(chǔ)液器、節(jié)流閥、室內(nèi)翅片管換熱器、套管式回?zé)崞鳌庖悍蛛x器和保溫水箱；所述冷媒水套管式換熱器的內(nèi)外管之間的空腔的工質(zhì)入口接壓縮機(jī)的高壓口，工質(zhì)出口排出的二氧化碳依次經(jīng)回?zé)崞鲀?nèi)外管之間的空腔、儲(chǔ)液器、節(jié)流閥、室內(nèi)翅片管換熱器、回?zé)崞鲀?nèi)管、氣液分離器進(jìn)入壓縮機(jī)低壓口，冷媒水套管式換熱器的內(nèi)管的兩端均通過水管與保溫水箱連接，在水管上設(shè)置有管道栗，上述裝置采用冷媒水套管式換熱器回收熱栗空調(diào)系統(tǒng)的冷凝廢熱，并利用回收的熱量制備生活熱水，不僅提高了能源利用率，而且減輕了空調(diào)對環(huán)境的熱污染。
[0005]為了進(jìn)一部提高跨臨界循環(huán)廢熱的利用率，采用壓縮式循環(huán)和吸收式循環(huán)復(fù)合能夠有效提高系統(tǒng)整體C0P，申請?zhí)枮?01210147756.X的中國專利文獻(xiàn)公開了利用低品位熱的跨臨界/吸收復(fù)合制冷裝置，這是一個(gè)閉式的跨臨界壓縮吸收復(fù)合系統(tǒng)，能充分地利用跨臨界循環(huán)的高溫冷凝熱，且大幅提高跨臨界制冷效率，然而僅限于制冷功能。
[0006]又要例如申請?zhí)枮?00910098013.6的中國專利文獻(xiàn)公開了低品位能驅(qū)動(dòng)與機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)合熱栗或制冷系統(tǒng)，利用了壓縮循環(huán)排氣中的高品位熱量與太陽能，具有低品位能熱栗、制冷系統(tǒng)的一系列優(yōu)點(diǎn)，在品味能供給充分時(shí)，系統(tǒng)COP進(jìn)一步提高，然而僅限于常規(guī)熱栗的功能，無法提供高溫?zé)嵩础?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種跨臨界循環(huán)與吸收式熱栗聯(lián)產(chǎn)的復(fù)合熱栗系統(tǒng)，能夠同時(shí)具備生產(chǎn)高溫?zé)嵩?、常?guī)熱源以及制冷的功能，能夠利用單套裝置在冷熱量需求復(fù)雜地區(qū)盡可能地滿足不同的需求。
[0008]一種跨臨界循環(huán)與吸收式熱栗聯(lián)產(chǎn)的復(fù)合熱栗系統(tǒng)，包括跨臨界壓縮子系統(tǒng)以及將跨臨界壓縮子系統(tǒng)作為熱源的熱栗子系統(tǒng)，所述跨臨界壓縮子系統(tǒng)包括:通過工質(zhì)循環(huán)連接的壓縮單元、氣冷單元、節(jié)流單元以及蒸發(fā)單元，所述氣冷單元沿工質(zhì)的流動(dòng)方向分為逐級放熱冷凝的第一加熱管、第二加熱管以及氣冷器，所述熱栗子系統(tǒng)為第二類吸收式熱栗子系統(tǒng)；
[0009]所述第二類吸收式熱栗子系統(tǒng)包括:
[0010]發(fā)生器，裝有工作流體，所述第二加熱管安裝在發(fā)生器內(nèi)用于加熱工作流體；
[0011]冷凝器，包括換熱的蒸汽通道和冷凝通道，所述蒸汽通道的進(jìn)口與發(fā)生器的連接;
[0012]第一溶液栗，進(jìn)口與所述蒸汽通道的出口連接；
[0013]冷凝蒸發(fā)器，包括與所述第一加熱管換熱的蒸發(fā)通道，所述蒸發(fā)通道的進(jìn)口與第一溶液栗的出口連接；
[0014]吸收器，內(nèi)設(shè)有與工作流體換熱的熱量輸出部件，蒸汽入口與所述蒸發(fā)通道的出口連接；
[0015]溶液換熱器，包括換熱的第一溶液通道和第二溶液通道，所述第一溶液通道的入口與吸收器的溶液出口連接；
[0016]節(jié)流裝置，進(jìn)口與所述第一溶液通道的出口連接，出口與發(fā)生器的溶液入口連接；
[0017]第二溶液栗，進(jìn)口與發(fā)生器的溶液出口連接，出口與溶液換熱器的第二溶液通道的入口連接，第二溶液通道的出口與吸收器的溶液入口連接。
[0018]為了提高換熱效率，所述跨臨界壓縮子系統(tǒng)還包括回?zé)釂卧?，將來自氣冷器的工質(zhì)與經(jīng)壓縮單元壓縮的工質(zhì)進(jìn)行換熱；節(jié)流單元和各節(jié)流裝置都可以采用節(jié)流閥；所述第一加熱管和第二加熱管一般采用盤管結(jié)構(gòu)。
[0019]本發(fā)明裝置通過跨臨界壓縮子系統(tǒng)與第二類吸收式熱栗子系統(tǒng)間合理的能量耦合，使第二類吸收式熱栗子系統(tǒng)發(fā)生器發(fā)生熱全部來自于跨臨界循環(huán)冷凝熱，達(dá)到廢熱利用的目的；同時(shí)，利用中溫冷凝熱制取高溫?zé)嵩?，在跨臨界循環(huán)蒸發(fā)器輸出冷量，在冷凝器端制取常規(guī)熱源，實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)的功能。
[0020]對于跨臨界壓縮子系統(tǒng)，經(jīng)過壓縮單元做功之后的過熱制冷劑蒸汽，先在冷凝蒸發(fā)器的第一加熱管中冷凝降溫，接著在發(fā)生器內(nèi)部設(shè)置的第二加熱管中放熱進(jìn)一步降溫，再經(jīng)過氣冷器進(jìn)一步冷卻，接著通過回?zé)釂卧粨Q熱量，然后經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)單元中吸熱蒸發(fā)，產(chǎn)生冷量；蒸發(fā)后的制冷劑蒸汽經(jīng)回?zé)崞鹘粨Q熱量后，回到壓縮單元，開始新的循環(huán)。
[0021]所述的冷凝蒸發(fā)器既作為第二類吸收式熱栗子系統(tǒng)的蒸發(fā)器，又冷卻壓縮單元的高溫排氣；所述第二加熱管既加熱第二類吸收式熱栗子系統(tǒng)的發(fā)生器中工作流體產(chǎn)生制冷劑蒸汽，又進(jìn)一步冷卻壓縮單元的高溫排氣；所述的第一加熱管、第二加熱管和氣冷器共同作為跨臨界壓縮子系統(tǒng)的氣冷單元。
[0022]對于第二類吸收式熱栗子系統(tǒng)，發(fā)生器中溶液經(jīng)第二加熱管加熱產(chǎn)生中溫低壓的制冷劑蒸汽，進(jìn)入冷凝器冷卻降溫，后經(jīng)第一溶液栗增壓成為中溫高壓液體。中溫高壓液體在冷凝蒸發(fā)器中第一加熱管的加熱后成為較高溫度和壓力的制冷劑氣體進(jìn)入吸收器被吸收。
[0023]同時(shí)，發(fā)生器中溫低壓的濃溶液經(jīng)第二溶液栗增壓經(jīng)過溶液換熱器第二溶液通道與第一溶液通道中來自吸收器高溫高壓的稀溶液換熱后進(jìn)入吸收器；第一溶液通道中的稀溶液經(jīng)節(jié)流閥冷卻降壓后回到發(fā)生器。同時(shí)在吸收器及冷凝器處輸出熱量。
[0024]優(yōu)選的，所述氣冷器和冷凝器的冷卻介質(zhì)采用水或空氣。水和空氣易于獲取，且具有良好的冷卻效果，且加熱后還可以投入生活使用。
[0025]所述第二類吸收式熱栗子系統(tǒng)所用工作流體為制冷劑和吸收劑的組合，優(yōu)選的，所述工作流體為溴化鋰水溶液或者氨水。工作流體為溴化鋰水溶液時(shí)，其中溴化鋰作為吸收劑，水作為制冷劑。工作流體為氨水時(shí)，其中水作為吸收劑，氨作為制冷劑。
[0026]目前，大氣層中的臭氧層遭到嚴(yán)重破壞，且溫室效應(yīng)日益嚴(yán)重，因此本發(fā)明中的跨臨界循環(huán)采用自然工質(zhì)二氧化碳或一氧化二氮。
[0027]CO2，作為一種安全可靠的天然工質(zhì)，近些年己引起廣泛關(guān)注，在跨臨界循環(huán)中的應(yīng)用也發(fā)展迅速；N20作為另一種天然工質(zhì)，其物理性質(zhì)與CO2相似，二者的分子量、臨界溫度、臨界壓力接近，N2O的三相點(diǎn)溫度為-90.82°C，遠(yuǎn)低于0)2的-55.58°C，可以應(yīng)用于更低溫領(lǐng)域。優(yōu)選的，所述跨臨界壓縮子系統(tǒng)的工質(zhì)為二氧化碳或者一氧化二氮。
[0028]為了使本發(fā)明具有較高的性能系數(shù)，優(yōu)選的，所述冷凝蒸發(fā)器采用列管式換熱器，所述第一加熱管為管程，所述第一加熱管與第二加熱管的長度比例為0.7?I。所述第一加熱管與第二加熱管在此比例下，與第二類吸收式熱栗子系統(tǒng)熱耦合時(shí)，熱量分配合理，提高制熱的性能系數(shù)。
[0029]排氣溫度在氣冷單元內(nèi)逐步降低，壓縮機(jī)的高溫排氣在第一加熱管、第二加熱管和氣冷器中的能量分布將會(huì)影響復(fù)合的效果，為了提高制熱的性能系數(shù)，第一加熱管和第二加熱管在管道的出口端的溫度最低，優(yōu)選的，所述第一加熱管的出口端的排氣溫度高于85°C。使所述冷凝蒸發(fā)器利用壓縮機(jī)的高溫排氣85°C以上的部分。
[0030]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述第二加熱管的出口端的排氣溫度高于50°C。所述發(fā)生器利用壓縮機(jī)的高溫排氣為高于50°C且低于冷凝蒸發(fā)器的出口端排氣溫度的部分。
[0031]發(fā)生器的第二類吸收式熱栗子系統(tǒng)的發(fā)生溫度與能量利用率有關(guān)，影響制熱的性能系數(shù)，優(yōu)選的，所述發(fā)生器的發(fā)生溫度高于45°C。
[0032]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度高于70°C。
[0033]本發(fā)明的有益效果:
[0034]本發(fā)明的壓縮/吸收式熱栗復(fù)合系統(tǒng)，通過合理的能量耦合，使第二類吸收式熱栗子系統(tǒng)的發(fā)生熱全部來自于跨臨界壓縮子系統(tǒng)的冷凝熱，僅需少量的電能輸入即可在吸收器處制取100°c以上的高溫?zé)嵩?，通過復(fù)合，改善了單一系統(tǒng)的缺點(diǎn)，即常規(guī)跨臨界壓縮系統(tǒng)無法大量制取100°c以上高溫?zé)嵩?，常?guī)熱變換器制取高溫?zé)嵩吹男瘦^低等問題；
[0035]本系統(tǒng)還可以在系統(tǒng)的冷凝器處輸出40?50°C的常規(guī)熱源，可在跨臨界壓縮子系統(tǒng)的蒸發(fā)器端輸出7?9°C的常規(guī)冷能，具有多聯(lián)產(chǎn)的功能；
[0036]本系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)利用電能制冷熱都具有較高的性能系數(shù)，并且整體裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造成本，有著良好的經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖中:1為壓縮機(jī)、2為冷凝蒸發(fā)器、3為第二加熱盤管、4為氣冷器、5為回?zé)崞鳌?為第二節(jié)流閥、7為蒸發(fā)器、8為吸收器、9為溶液換熱器、10為第一節(jié)流閥、11為第二溶液栗、12為冷凝器、13為第一溶液栗，14為發(fā)生器，15為第二加熱盤管。
【具體實(shí)施方式】
[0039]如圖1所示，本實(shí)施例的跨臨界循環(huán)與吸收式熱