專利名稱：一種動(dòng)力循環(huán)與壓縮式制冷循環(huán)復(fù)合的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用太陽(yáng)能、地?zé)崮?、工業(yè)廢熱等中低品位能源的動(dòng)力循環(huán)與壓縮式制冷循環(huán)復(fù)合的裝置。
背景技術(shù)：
空調(diào)行業(yè)是一個(gè)耗能大戶，一般占總建筑能耗的40%-60%。而目前大多采取電能驅(qū)動(dòng)壓縮式制冷的方式，消耗了大量高品位的電能，給能源和環(huán)境帶來(lái)很大的壓力。在當(dāng)前能源日益緊張環(huán)境污染嚴(yán)重的大環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是制冷行業(yè)不得不面臨的問(wèn)題。因此減少高品位能源的利用，尋求利用中低品位能源實(shí)現(xiàn)制冷，受到人們的廣泛關(guān)注。中低品位能源有太陽(yáng)能、地?zé)崮芤约肮I(yè)廢熱等，尤其是太陽(yáng)能以其取之不盡、用之不竭的特點(diǎn)成為替代常規(guī)能源的清潔能源。探索新能源的利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的任務(wù)，成為制冷行業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)新課題。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的零能耗，本發(fā)明裝置通過(guò)動(dòng)力循環(huán)為壓縮式制冷循環(huán)提供動(dòng)力。此外在不運(yùn)行制冷工況時(shí)，本發(fā)明還可用來(lái)發(fā)電。并且裝置中增設(shè)回?zé)崞鱽?lái)降低冷凝器的冷凝負(fù)荷和蒸發(fā)器的加熱負(fù)荷；增設(shè)儲(chǔ)液器使動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)獨(dú)立運(yùn)行，保證為用戶的穩(wěn)定供冷。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明提出一種動(dòng)力循環(huán)與壓縮式制冷循環(huán)復(fù)合的裝置，目的是提供一種利用中低品位熱能的動(dòng)力循環(huán)驅(qū)動(dòng)壓縮式制冷循環(huán)，同時(shí)也可以利用動(dòng)力循環(huán)進(jìn)行發(fā)電的裝置，以實(shí)現(xiàn)最大限度的降低電耗。技術(shù)方案上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的該裝置構(gòu)成系統(tǒng)包括制冷循環(huán)子系統(tǒng)和動(dòng)力循環(huán)子系統(tǒng)。制冷循環(huán)子系統(tǒng)由壓縮機(jī)、回?zé)崞?、冷凝器、?chǔ)液器、節(jié)流閥和第一蒸發(fā)器組成。其連接方式為儲(chǔ)液器a出口的分管道與節(jié)流閥入口相連接，然后節(jié)流閥出口與第一蒸發(fā)器入口相連接，第一蒸發(fā)器出口與壓縮機(jī)吸入管道相連接，壓縮機(jī)排氣管道與膨脹機(jī)排氣管道匯集到一條管道與冷凝器入口相連接，冷凝器出口與儲(chǔ)液器入口相連接。動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)由回?zé)崞?、冷凝器、?chǔ)液器、工質(zhì)泵、第二蒸發(fā)器和膨脹機(jī)組成。其連接方式為儲(chǔ)液器b出口的分支管道與工質(zhì)泵入口相連接，工質(zhì)泵出口接到第二蒸發(fā)器，第二蒸發(fā)器出口與膨脹機(jī)入口相連接，膨脹機(jī)排氣管道與壓縮機(jī)排氣管道匯集到一條管道接到冷凝器入口，然后冷凝器出口與儲(chǔ)液器相連接。兩個(gè)系統(tǒng)之間是通過(guò)傳動(dòng)裝置將膨脹機(jī)輸出軸和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連接的，同時(shí)傳動(dòng)裝置還與發(fā)電設(shè)備相連接。兩個(gè)系統(tǒng)之間是通過(guò)傳動(dòng)裝置將膨脹機(jī)輸出軸和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連接的，同時(shí)傳動(dòng)裝置還與發(fā)電設(shè)備相連接。具體的循環(huán)方法為首先儲(chǔ)液器b出口出來(lái)的工質(zhì)在回?zé)崞黝A(yù)熱后，依次經(jīng)過(guò)工質(zhì)泵、第二蒸發(fā)器吸收熱量升溫升壓，然后在膨脹機(jī)內(nèi)膨脹輸出軸功，從膨脹機(jī)出來(lái)的氣態(tài)工質(zhì)在回?zé)崞髦信c來(lái)自儲(chǔ)液器b出口的液態(tài)工質(zhì)換熱后進(jìn)入到冷凝器進(jìn)一步冷凝放熱，之后回到儲(chǔ)液器中進(jìn)行下一次動(dòng)力循環(huán)；于此同時(shí)，從儲(chǔ)液器a出口出來(lái)的工質(zhì)經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入到蒸發(fā)器1，此時(shí)低溫低壓的工質(zhì)吸收被冷卻物的熱量蒸發(fā)吸熱實(shí)現(xiàn)制冷，再經(jīng)壓縮機(jī)升溫升壓，在回?zé)崞髦信c來(lái)自儲(chǔ)液器b出口的液態(tài)工質(zhì)換熱后進(jìn)入冷凝器進(jìn)一步冷凝放熱，冷卻后的工質(zhì)再流回儲(chǔ)液器中，完成制冷循環(huán)。設(shè)置一個(gè)回?zé)崞?，使得壓縮機(jī)的排氣與膨脹機(jī)的乏汽混合之后的氣態(tài)工質(zhì)與動(dòng)力循環(huán)側(cè)工質(zhì)泵入口前的液態(tài)工質(zhì)進(jìn)行熱量交換，從而減少冷凝器的冷凝負(fù)荷和蒸發(fā)器2的加熱負(fù)荷。該裝置構(gòu)成的系統(tǒng)完成的制冷循環(huán)和動(dòng)力循環(huán)所用工質(zhì)相同，即制冷劑可做動(dòng)力循環(huán)的工質(zhì)，動(dòng)力循環(huán)為有機(jī)郎肯循環(huán)。此外，制冷循環(huán)和動(dòng)力循環(huán)共用一個(gè)儲(chǔ)液器，儲(chǔ)液器中的工質(zhì)自動(dòng)分配給動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)，使兩個(gè)循環(huán)獨(dú)立運(yùn)行，保證動(dòng)力循環(huán)產(chǎn)生的軸功能推動(dòng)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)制冷循環(huán)的完成。有益效果為實(shí)現(xiàn)最大限度節(jié)省電能，本發(fā)明裝置中壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和膨脹機(jī)的輸出軸通過(guò)傳動(dòng)裝置相連接，并且傳動(dòng)裝置還連接有發(fā)電裝置。當(dāng)需要制冷工況運(yùn)行時(shí)，該裝置通過(guò)膨脹機(jī)輸出的膨脹功驅(qū)動(dòng)壓縮式制冷為用戶供冷；當(dāng)不需要冷量時(shí)，該裝置利用膨脹機(jī)輸出的膨脹功驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置發(fā)電，產(chǎn)生電能。本發(fā)明在現(xiàn)有的蒸汽壓縮式制冷裝置的基礎(chǔ)上增設(shè)了由工質(zhì)泵、第二蒸發(fā)器器和膨脹機(jī)，與壓縮制冷循環(huán)裝置中的冷凝器一同構(gòu)成動(dòng)力循環(huán)，將壓縮機(jī)和膨脹機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置連接，由工質(zhì)泵從儲(chǔ)液器引出的部分工質(zhì)，在第二蒸發(fā)器內(nèi)吸收如太陽(yáng)能、地?zé)岷凸I(yè)廢熱等中低品位熱能的熱量后，在膨脹機(jī)內(nèi)膨脹輸出軸功，壓縮機(jī)接受膨脹機(jī)輸出的軸功，實(shí)現(xiàn)制冷劑的壓縮式制冷循環(huán)。在本發(fā)明的系統(tǒng)裝置中還設(shè)有回?zé)崞骱蛢?chǔ)液器，回?zé)崞鞯脑O(shè)置不僅預(yù)熱動(dòng)力循環(huán)側(cè)液態(tài)工質(zhì)減少蒸發(fā)器2的加熱負(fù)荷，而且有利于減少冷凝器的冷凝負(fù)荷；儲(chǔ)液器的設(shè)置聯(lián)系了動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)，有利于兩個(gè)循環(huán)獨(dú)立運(yùn)行，保證對(duì)用戶穩(wěn)定供冷。同時(shí)，本發(fā)明還有一個(gè)特點(diǎn)就是當(dāng)不需要供冷時(shí)，可以利用動(dòng)力循環(huán)進(jìn)行發(fā)電。因此這項(xiàng)發(fā)明在電力匱乏地區(qū)及小型區(qū)域供冷方面有很好的應(yīng)用前景，而且對(duì)節(jié)能減排具有重要意義。


圖1為本發(fā)明工作原理中壓縮機(jī)1、回?zé)崞?、冷凝器3、儲(chǔ)液器4、節(jié)流閥5、第一蒸發(fā)器6、工質(zhì)泵7 ；第二蒸發(fā)器8、膨脹機(jī)9、傳動(dòng)裝置10。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種動(dòng)力循環(huán)與壓縮式制冷循環(huán)復(fù)合的裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明一種動(dòng)力循環(huán)與壓縮式制冷循環(huán)復(fù)合的裝置構(gòu)成的系統(tǒng)包含兩種循環(huán)方式動(dòng)力循環(huán)II和制冷循環(huán)I，具體的循環(huán)方法首先儲(chǔ)液器4b出口出來(lái)的工質(zhì)在回?zé)崞?預(yù)熱后，依次經(jīng)過(guò)工質(zhì)泵7、蒸發(fā)器28吸收熱量升溫升壓，然后在膨脹機(jī)9內(nèi)膨脹輸出軸功，從膨脹機(jī)出來(lái)的氣態(tài)工質(zhì)在回?zé)崞?中與來(lái)自儲(chǔ)液器4b出口的液態(tài)工質(zhì)換熱后進(jìn)入到冷凝器3進(jìn)一步冷凝放熱，之后回到儲(chǔ)液器3中進(jìn)行下一次動(dòng)力循環(huán)II。
于此同時(shí)，從儲(chǔ)液器4a出口出來(lái)的工質(zhì)經(jīng)節(jié)流閥5進(jìn)入到蒸發(fā)器16，此時(shí)低溫低壓的工質(zhì)吸收被冷卻物的熱量蒸發(fā)吸熱實(shí)現(xiàn)制冷，再經(jīng)壓縮機(jī)I升溫升壓，在回?zé)崞?中與來(lái)自儲(chǔ)液器4b出口的液態(tài)工質(zhì)換熱后進(jìn)入冷凝器3進(jìn)一步冷凝放熱，冷卻后的工質(zhì)再流回儲(chǔ)液器4中，完成制冷循環(huán)I。如圖1所示，實(shí)現(xiàn)上述循環(huán)方法的裝置如下制冷循環(huán)I子系統(tǒng)由壓縮機(jī)1、回?zé)崞?、冷凝器3、儲(chǔ)液器4、節(jié)流閥5和蒸發(fā)器I組成。其連接方式為儲(chǔ)液器4a出口的分管道與節(jié)流閥5入口相連接，然后節(jié)流閥5出口與蒸發(fā)器16入口相連接，蒸發(fā)器16出口與壓縮機(jī)I吸入管道相連接，壓縮機(jī)I排氣管道與膨脹機(jī)9排氣管道匯集到一條管道與冷凝器3入口相連接，冷凝器3出口與儲(chǔ)液器4入口相連接。動(dòng)力循環(huán)II系統(tǒng)由回?zé)崞?、冷凝器3、儲(chǔ)液器4、工質(zhì)泵7、蒸發(fā)器2和膨脹機(jī)9組成。其連接方式為儲(chǔ)液器4b出口的分支管道與工質(zhì)泵7入口相連接，工質(zhì)泵7出口接到蒸發(fā)器2，蒸發(fā)器2出口與膨脹機(jī)9入口相連接，膨脹機(jī)9排氣管道與壓縮機(jī)I排氣管道匯集到一條管道接到冷凝器3入口，然后冷凝器3出口與儲(chǔ)液器4相連接。通過(guò)傳動(dòng)裝置將膨脹機(jī)輸出軸與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連接，膨脹機(jī)輸出的軸功為壓縮式制冷循環(huán)提供動(dòng)力。兩個(gè)循環(huán)通過(guò)儲(chǔ)液器自動(dòng)分配循環(huán)所需的工質(zhì)量，使兩個(gè)循環(huán)獨(dú)立運(yùn)行，保證為用戶穩(wěn)定供冷。并且回?zé)崞鞯脑O(shè)置同時(shí)減少冷凝器的冷凝負(fù)荷和蒸發(fā)器2的加熱負(fù)荷。所述的中低品位能源可以是太陽(yáng)能、地?zé)?，也可以是工業(yè)廢熱等熱源。同時(shí)，在不進(jìn)行制冷工況運(yùn)行的同時(shí)，與傳動(dòng)裝置相連接的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電，以實(shí)現(xiàn)最大限度的降低電耗。所以本發(fā)明在電力匱乏地區(qū)及小型區(qū)域供冷方面有很好的應(yīng)用前景，而且對(duì)節(jié)能減排具有重要意義。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力循環(huán)與壓縮式制冷循環(huán)復(fù)合的裝置，其特征在于:由該裝置構(gòu)成的系統(tǒng)包括制冷循環(huán)(I)子系統(tǒng)和動(dòng)力循環(huán)(II)子系統(tǒng)； 制冷循環(huán)⑴子系統(tǒng)由壓縮機(jī)(I)、回?zé)崞?2)、冷凝器(3)、儲(chǔ)液器(4)、節(jié)流閥(5)和第一蒸發(fā)器(6)組成，其連接方式為:儲(chǔ)液器(4)a出口的分管道與節(jié)流閥(5)入口相連接，然后節(jié)流閥(5)出口與第一蒸發(fā)器(6)入口相連接，第一蒸發(fā)器￠)出口與壓縮機(jī)(I)吸入管道相連接，壓縮機(jī)(I)排氣管道與膨脹機(jī)(9)排氣管道匯集到一條管道與冷凝器(3)入口相連接，冷凝器⑶出口與儲(chǔ)液器⑷入口相連接； 動(dòng)力循環(huán)(II)系統(tǒng)由回?zé)崞?2)、冷凝器(3)、儲(chǔ)液器(4)、工質(zhì)泵(7)、第二蒸發(fā)器(8)和膨脹機(jī)(9)組成。其連接方式為:儲(chǔ)液器(4)b出口的分支管道與工質(zhì)泵(7)入口相連接，工質(zhì)泵(7)出口接到第二蒸發(fā)器(8)，第二蒸發(fā)器(8)出口與膨脹機(jī)(9)入口相連接，膨脹機(jī)(9)排氣管道與壓縮機(jī)(I)排氣管道匯集到一條管道接到冷凝器(3)入口，然后冷凝器(3)出口與儲(chǔ)液器⑷相連接； 兩個(gè)系統(tǒng)之間是通過(guò)傳動(dòng)裝置(10)將膨脹機(jī)(9)輸出軸和壓縮機(jī)(I)轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連接的，同時(shí)傳動(dòng)裝置還與發(fā) 電設(shè)備相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種動(dòng)力循環(huán)與壓縮式制冷循環(huán)復(fù)合的裝置，可同時(shí)完成動(dòng)力循環(huán)和壓縮式制冷循環(huán)。該裝置包括壓縮機(jī)、回?zé)崞鳌⒗淠?、?chǔ)液器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器1、工質(zhì)泵、蒸發(fā)器2、膨脹機(jī)以及傳動(dòng)裝置，它們按照一定的規(guī)律連接。本發(fā)明可以利用太陽(yáng)能、地?zé)崮?、工業(yè)廢熱等中低品位能源驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)做功，輸出的軸功驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)。同時(shí)，在不需要制冷工況運(yùn)行時(shí)，該裝置也可進(jìn)行發(fā)電。本發(fā)明裝置中增設(shè)回?zé)崞鳎瑴p小冷凝器負(fù)荷的同時(shí)也降低了加熱器的負(fù)荷；設(shè)置的儲(chǔ)液器，使兩個(gè)循環(huán)獨(dú)立運(yùn)行，保證對(duì)用戶的穩(wěn)定制冷。本發(fā)明在電力匱乏地區(qū)及小型區(qū)域供冷方面有很好的應(yīng)用前景，而且對(duì)節(jié)能減排具有重要意義。
文檔編號(hào)F25B27/00GK103075839SQ201210574120
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者陳九法, 杜中玲, 蘇繼程, 章智博, 徐寶江, 陳義波, 陳軍偉 申請(qǐng)人:東南大學(xué)