中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，由有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)和復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)兩子系統(tǒng)組成。復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)由高溫級制冷單元和低溫級制冷單元組成。有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)中的膨脹機與復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)的高溫級壓縮機通過聯(lián)軸器同軸連接，利用膨脹機輸出的機械功驅(qū)動復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)當(dāng)中的高溫級制冷子單元，復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)當(dāng)中的低溫級制冷子單元則由電能直接驅(qū)動完成。本實用新型將有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)與復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)有機結(jié)合，實現(xiàn)中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，具有成本低廉、節(jié)能環(huán)保、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、可利用低品位熱源等優(yōu)點。
【專利說明】中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及制冷【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]我國的地?zé)崮苜Y源非常豐富，主要用于發(fā)電、采暖、制冷、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)療保健等。目前，對于中低溫地?zé)岬睦萌栽诩夹g(shù)研究階段，由于缺乏有效的技術(shù)手段沒有得到有效利用，使得我國的能源利用效率偏低。而有機朗肯循環(huán)是一種有效利用地?zé)嵩吹推肺粺嵩吹募夹g(shù)手段，利用地?zé)釋⒌头悬c有機工質(zhì)加熱蒸發(fā)，產(chǎn)生的高壓蒸汽推動膨脹機做功，不需要消耗化石燃料，對環(huán)境污染也很小，因而日益得到重視。利用有機朗肯循環(huán)膨脹機產(chǎn)生的機械能主要用來發(fā)電，近年來亦有研究利用膨脹機輸出的機械功直接驅(qū)動蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)當(dāng)中的壓縮機從而實現(xiàn)制冷，但是所研究的重點集中在普通的單級壓縮制冷系統(tǒng)，無法滿足電力不足而又有特殊低溫需求(如醫(yī)療和食品貯藏)的地區(qū)。常規(guī)的單級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)無法滿足特殊低溫的需求，而復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)則可以解決這一問題，在節(jié)能環(huán)保日益重視的今天，現(xiàn)有復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)直接由電能驅(qū)動，不利于節(jié)能和減排。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是提供一種直接利用中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，以利用低品位熱源實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。
[0004]為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型采取了以下的技術(shù)方案:中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，由機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)和復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)組成，發(fā)生器、膨脹機、凝汽器、工質(zhì)泵首尾順次連接構(gòu)成所述有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)，由地?zé)崃鲹Q熱器將熱量通過第一水泵和第二水泵傳遞至發(fā)生器；高溫級壓縮機、冷凝器、第一節(jié)流閥、蒸發(fā)冷凝器、第一風(fēng)機依次連接構(gòu)成高溫級制冷子單元；低溫級壓縮機、蒸發(fā)冷凝器、第二節(jié)流閥、蒸發(fā)器、第二風(fēng)機、電動機順次連接構(gòu)成低溫級制冷子單元；其中的所述蒸發(fā)冷凝器既是所述高溫級制冷子單元的蒸發(fā)器又是所述低溫級制冷子單元的冷凝器，通過所述蒸發(fā)冷凝器把所述高溫級制冷子單元和所述低溫級制冷子單元聯(lián)系在一起形成所述復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)。
[0005]進(jìn)一步地，所述有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)中的所述膨脹機與所述復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)的所述高溫級壓縮機通過聯(lián)軸器同軸連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述地?zé)崃鲹Q熱器將熱量通過所述第一水泵和所述第二水泵傳遞至所述發(fā)生器中，有機工質(zhì)在所述發(fā)生器中加熱升溫，后進(jìn)入所述膨脹機中做功；從所述膨脹機出來的有機工質(zhì)經(jīng)過所述凝汽器凝結(jié)后通過所述工質(zhì)泵加壓進(jìn)入所述發(fā)生器中加熱升溫，最后再進(jìn)入所述膨脹機中，完成有機朗肯循環(huán)。
[0007]進(jìn)一步地，中溫有機工質(zhì)進(jìn)入所述高溫級壓縮機后進(jìn)入所述冷凝器，然后經(jīng)所述第一節(jié)流閥降溫降壓后進(jìn)入所述蒸發(fā)冷凝器中換熱，最后由所述高溫級壓縮機吸入；低溫有機工質(zhì)經(jīng)所述低溫級壓縮機后進(jìn)入所述蒸發(fā)冷凝器換熱，然后經(jīng)所述第二節(jié)流閥節(jié)流降溫降壓，進(jìn)入所述蒸發(fā)器，最后由所述低溫級壓縮機吸入。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一風(fēng)機、所述第二風(fēng)機分別冷卻所述冷凝器和所述蒸發(fā)器，所述低溫級壓縮機由所述電動機直接驅(qū)動。
[0009]優(yōu)選地，所述膨脹機采用渦旋式透平膨脹機，所述高溫級壓縮機采用渦旋式壓縮機，所述低溫級壓縮機采用渦旋式壓縮機。
[0010]優(yōu)選地，所述聯(lián)軸器采用套筒式聯(lián)軸器。
[0011]本實用新型的有益效果在于:本實用新型提供的中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)只需增加有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)，即可提供復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)當(dāng)中的高溫級制冷子單元所需的動力，減少了電能的消耗；由于所采用制冷劑的比容比較大，而且采用渦旋膨脹機，機組的尺寸、重量大幅度減??；膨脹機和壓縮機是一體結(jié)構(gòu)，膨脹機輸出的機械功驅(qū)動高溫級壓縮機，避免了能量轉(zhuǎn)化損失，利于回收低品位熱能，有利于節(jié)能減排。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的實施例中的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)連接示意圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的【具體實施方式】作進(jìn)一步的說明，但不應(yīng)以此限制本實用新型的保護(hù)范圍。
[0014]如圖1所示，本實施例中的中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)包括有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)和復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)。發(fā)生器4、膨脹機5、凝汽器6、工質(zhì)泵7，首尾順次連接構(gòu)成有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)，由地?zé)崃鲹Q熱器1將熱量通過第一水泵2和第二水泵3傳遞至發(fā)生器4 ;高溫級壓縮機9、冷凝器10、第一節(jié)流閥11、蒸發(fā)冷凝器12、第一風(fēng)機13依次連接構(gòu)成高溫級制冷子單元；低溫級壓縮機14、蒸發(fā)冷凝器12、第二節(jié)流閥15、蒸發(fā)器16、第二風(fēng)機17、電動機18順次連接構(gòu)成低溫級制冷子單元；其中的蒸發(fā)冷凝器12既是高溫級制冷子單元的蒸發(fā)器又是低溫級制冷子單元的冷凝器，通過蒸發(fā)冷凝器12把兩個制冷子單元聯(lián)系在一起形成復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)，有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)中的膨脹機5與復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)的高溫級壓縮機9通過聯(lián)軸器8同軸連接。
[0015]高溫制冷子單元采用中溫制冷劑，低溫級制冷子單元采用低溫制冷劑。高溫級制冷子單元中采用同種工質(zhì)，為R245fa或R600a或R141b等低沸點有機工質(zhì)，避免了長期運行過程中存在的泄露摻混隱患，低溫級制冷子單元采用R744作為制冷劑。
[0016]以下結(jié)合附圖1對本實用新型的具體運行過程作進(jìn)一步描述:
[0017]中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)運行時，地?zé)崃鲹Q熱器1將熱量通過第一水泵2傳遞至發(fā)生器4中，換熱結(jié)束后的地?zé)崃黧w通過第二水泵3輸送至地?zé)崃鲹Q熱器1中進(jìn)一步加熱。有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)的有機工質(zhì)在發(fā)生器4中吸收熱源的熱量蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài)；之后高壓氣態(tài)有機工質(zhì)進(jìn)入膨脹機5中進(jìn)行膨脹，輸出機械功；從膨脹機5中出來的有機工質(zhì)溫度已大大降低，進(jìn)入凝汽器6中被環(huán)境冷源凝結(jié)為液態(tài)工質(zhì)，之后經(jīng)過工質(zhì)泵加壓被送入發(fā)生器4，如此往復(fù)循環(huán)，完成有機朗肯循環(huán)。膨脹機5通過聯(lián)軸器8將機械功傳遞至復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)的高溫級壓縮機9中，高溫級壓縮機9將從蒸發(fā)冷凝器12中蒸發(fā)出來的低溫低壓的氣態(tài)制冷劑工質(zhì)壓縮為高溫高壓的氣體；高溫高壓的制冷劑氣體在冷凝器10中被環(huán)境冷源所冷凝成為液態(tài)，流經(jīng)第一節(jié)流閥11降溫降壓；之后氣液兩相制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器12中，冷卻低溫?zé)嵩?，自身吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)；低溫低壓的制冷劑氣體被吸入高溫級壓縮機9，如此往復(fù)循環(huán)完成高溫級制冷子單元循環(huán)。從蒸發(fā)器16中出來的低溫低壓的氣態(tài)制冷劑工質(zhì)被低溫級壓縮機14壓縮為高溫高壓的氣體；高溫高壓的制冷劑氣體在蒸發(fā)冷凝器12中被高溫級制冷子單元的蒸發(fā)器所提供的冷量冷凝成液態(tài)，流經(jīng)第二節(jié)流閥15降溫降壓；之后氣液兩相制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器12中冷卻低溫?zé)嵩?，自身吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)；低溫低壓的制冷劑氣體被吸入低溫級壓縮機14，如此往復(fù)循環(huán)完成低溫級制冷子單元循環(huán)。
[0018]本實用新型所提供的中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)可直接提供復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)當(dāng)中的高溫級制冷子單元所需的動力，減少了電能的消耗；由于制冷劑的比容比較大，而且采用渦旋膨脹機，機組的尺寸、重大幅度減小；低溫級制冷子單元采用二氧化碳為循環(huán)工質(zhì)，因此沒有腐蝕問題；膨脹機5和高溫級壓縮機9是一體結(jié)構(gòu)，膨脹機5輸出的機械功直接驅(qū)動高溫級壓縮機9，避免了能量轉(zhuǎn)化損失；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氣體軸承的應(yīng)用將可省去潤滑系統(tǒng)，制冷機組將更加緊湊，利于回收低品位熱能，有利于節(jié)能減排。
[0019]以上所述僅為本實用新型的較佳實施方式而已，并非用來限定本實用新型的實施范圍。任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書所界定范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)由機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)和復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)組成，發(fā)生器(4)、膨脹機(5)、凝汽器￠)、工質(zhì)泵(7)首尾順次連接構(gòu)成所述有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)，由地?zé)崃鲹Q熱器(I)將熱量通過第一水泵(2)和第二水泵(3)傳遞至發(fā)生器(4);高溫級壓縮機(9)、冷凝器(10)、第一節(jié)流閥(11)、蒸發(fā)冷凝器(12)、第一風(fēng)機(13)依次連接構(gòu)成高溫級制冷子單元；低溫級壓縮機(14)、蒸發(fā)冷凝器(12)、第二節(jié)流閥(15)、蒸發(fā)器(16)、第二風(fēng)機(17)、電動機(18)順次連接構(gòu)成低溫級制冷子單元；其中的蒸發(fā)冷凝器(12)既是所述高溫級制冷子單元的蒸發(fā)器又是所述低溫級制冷子單元的冷凝器，通過蒸發(fā)冷凝器(12)把所述高溫級制冷子單元和所述低溫級制冷子單元聯(lián)系在一起形成所述復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述有機朗肯循環(huán)子系統(tǒng)中的膨脹機(5)與所述復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)的高溫級壓縮機(9)通過聯(lián)軸器(8)同軸連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于:地?zé)崃鲹Q熱器(I)將熱量通過第一水泵(2)和第二水泵(3)傳遞至發(fā)生器(4)中，有機工質(zhì)在發(fā)生器⑷中加熱升溫，后進(jìn)入膨脹機(5)中做功；從膨脹機(5)出來的有機工質(zhì)經(jīng)過凝汽器(6)凝結(jié)后通過工質(zhì)泵(7)加壓進(jìn)入發(fā)生器(4)中加熱升溫，最后再進(jìn)入膨脹機(5)中，完成有機朗肯循環(huán)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于:中溫有機工質(zhì)進(jìn)入高溫級壓縮機(9)后進(jìn)入冷凝器(10)，然后經(jīng)第一節(jié)流閥(11)降溫降壓后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器(12)中換熱，最后由高溫級壓縮機(9)吸入；低溫有機工質(zhì)經(jīng)低溫級壓縮機(14)后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器(12)換熱，然后經(jīng)第二節(jié)流閥(15)節(jié)流降溫降壓，進(jìn)入蒸發(fā)器(16)，最后由低溫級壓縮機(14)吸入。
5.如權(quán)利要求1或2所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于:第一風(fēng)機(13)、第二風(fēng)機(17)分別冷卻冷凝器(12)和蒸發(fā)器(16)，低溫級壓縮機(14)由電動機(18)直接驅(qū)動。
6.如權(quán)利要求1或2所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于:膨脹機(5)采用渦旋式透平膨脹機，高溫級壓縮機(9)采用渦旋式壓縮機，低溫級壓縮機(14)采用渦旋式壓縮機。
7.如權(quán)利要求2所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動的有機朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于:聯(lián)軸器(8)采用套筒式聯(lián)軸器。
【文檔編號】F25B27/00GK204141887SQ201420568586
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】于文遠(yuǎn), 邵振華, 董如璽, 陳小嬌, 姜同玲, 祖紅亞, 王遠(yuǎn) 申請人:于文遠(yuǎn)