一種制取高溫?zé)崴难h(huán)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及熱栗技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種利用蒸汽壓縮技術(shù)耦合渦流管以獲得高溫?zé)崴臒崂跹h(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，空氣源熱栗是一種通過吸取蘊(yùn)藏在周圍環(huán)境空氣中的低品位熱能加熱水或空氣等介質(zhì)的系統(tǒng)裝置，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和顯著的環(huán)保性?？諝庠礋崂鯚崴鞅蛔u(yù)為繼電熱水器、太陽能熱水器、燃?xì)鉄崴髦笮乱淮?jié)能環(huán)保熱水器，近年來逐漸獲得了行業(yè)的青睞并取得了長足發(fā)展。
[0003]傳統(tǒng)空氣源熱栗循環(huán)系統(tǒng)主要由制冷系統(tǒng)四大部件構(gòu)成，包括:蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器以及膨脹機(jī)構(gòu)。受限于壓縮機(jī)排氣溫度以及壓縮比的限制，為維持空氣源熱栗的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，普通空氣源熱栗的冷凝溫度一般低于60°C，使得熱栗熱水器的出水溫度很難超過55°C。而實際生產(chǎn)生活中往往希望獲得更高溫度的熱水，僅僅依靠普通空氣源熱栗已無法滿足上述對高溫?zé)崴男枨?。為了進(jìn)一步提高熱栗熱水出水溫度，通常的做法是在常規(guī)熱栗系統(tǒng)中采取輔助電加熱的方式來提升其出水溫度，但這將以犧牲熱栗循環(huán)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性為代價。因此，如何通過優(yōu)化現(xiàn)有的制冷循環(huán)系統(tǒng)以獲得高溫?zé)崴瑫r維持熱栗良好的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性，是科研和技術(shù)人員面臨的一個亟待解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有空氣源熱栗技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，提供一種利用蒸汽壓縮耦合渦流管以獲得高溫?zé)崴臒崂跹h(huán)系統(tǒng)。
[0005]為實現(xiàn)本實用新型的目的所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種制取高溫?zé)崴难h(huán)系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器和渦流管；所述渦流管包括噴嘴、渦流發(fā)生室、熱氣流段和冷氣流段，所述渦流發(fā)生室分別與所述噴嘴、熱氣流段和冷氣流段連通，所述熱氣流段內(nèi)設(shè)置有液體分離腔，所述液體分離腔底部設(shè)置有液體分離腔出口，所述熱氣流段的熱端出口處設(shè)置有控制閥；所述蒸發(fā)器出口與所述第一換熱器的出口并聯(lián)后與所述壓縮機(jī)的吸氣口連接，所述壓縮機(jī)的排氣口與所述第二換熱器的進(jìn)口連接，所述第二換熱器的出口與所述渦流管的噴嘴連接，所述渦流管的熱端出口與所述第三換熱器的進(jìn)口連接，所述第三換熱器的出口與所述第一換熱器的進(jìn)口連接，所述渦流管的液體分離腔出口與所述渦流管的冷端出口并聯(lián)后與所述蒸發(fā)器的進(jìn)口連接；所述第一換熱器的進(jìn)水口與冷水源連接，所述第一換熱器的出水口與所述第二換熱器的進(jìn)水口連接，所述第二換熱器的出水口與所述第三換熱器的進(jìn)水口連接，所述第三換熱器的出水口與供熱水端連接；所述第一換熱器為低溫顯熱換熱器；所述第二換熱器為中溫顯熱換熱器；所述第三換熱器為高溫顯熱換熱器。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0008]1、本實用新型的循環(huán)系統(tǒng)充分利用了壓縮機(jī)排氣以及渦流管熱氣流中具有不同品味的熱能，壓縮機(jī)出口的排氣溫度以及渦流管的熱氣流出口溫度較高，不同溫度的制冷劑蒸氣可用于不同階段冷水的加熱，對冷水分段進(jìn)行三步加熱，可獲得比普通空氣源熱栗出水溫度更高的熱水。
[0009]2、本實用新型的循環(huán)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)的壓縮比以及壓縮機(jī)排氣溫度能夠維持在較低水平，可以有效緩解壓縮機(jī)電機(jī)過熱等不利現(xiàn)象的發(fā)生，延長了機(jī)組的壽命，在無需采用熱栗專用壓縮機(jī)的情況下，即可完成高溫?zé)崴闹迫∵^程。
[0010]3、本實用新型的循環(huán)系統(tǒng)采用了帶液體分離腔的渦流管，能夠有效將渦流管冷熱氣流分離過程中產(chǎn)生的部分液態(tài)制冷劑及時分離，并導(dǎo)出渦流管，使得渦流管的綜合性能得到了大幅提升。
[0011]4、本實用新型的循環(huán)系統(tǒng)中，水循環(huán)部分不設(shè)置水箱，冷水經(jīng)過三步換熱成為高溫?zé)崴捎玫氖且淮螕Q熱的方法，制熱速率快。
[0012]5、本實用新型的循環(huán)系統(tǒng)無需再使用節(jié)流膨脹機(jī)構(gòu)，從渦流管冷氣流段出口的冷氣流與氣液分離腔出口出來的液體混合后形成的氣液兩相制冷劑直接進(jìn)入蒸發(fā)器中蒸發(fā)完成吸熱過程。
【附圖說明】
[0013]圖1所示為本實用新型的制取高溫?zé)崴难h(huán)系統(tǒng)的示意圖；
[0014]圖2所示為本實用新型的制取高溫?zé)崴难h(huán)系統(tǒng)中渦流管的剖示圖。
[0015]圖中:1.蒸發(fā)器，2.壓縮機(jī)，3.第二換熱器，4.第一換熱器，5.第三換熱器，6.渦流管，7.噴嘴，8.渦流發(fā)生室，9.液體分離腔，10.液體分離腔出口，11.控制閥，12.熱端出口，13.冷端出口。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]本實用新型的制取高溫?zé)崴难h(huán)系統(tǒng)的示意圖如圖1所示，包括蒸發(fā)器1、壓縮機(jī)2、第一換熱器4、第二換熱器3、第三換熱器5和渦流管6 ;所述渦流管6包括噴嘴7、渦流發(fā)生室8、熱氣流段和冷氣流段，所述渦流發(fā)生室8分別與所述噴嘴7、熱氣流段和冷氣流段連通，所述熱氣流段內(nèi)設(shè)置有液體分離腔9，所述液體分離腔9底部設(shè)置有液體分離腔出口10，所述熱氣流段的熱端出口 12處設(shè)置有控制閥11 ;所述蒸發(fā)器I出口與所述第一換熱器4的出口并聯(lián)后與所述壓縮機(jī)2的吸氣口連接，所述壓縮機(jī)2的排氣口與所述第二換熱器3的進(jìn)口連接，所述第二換熱器3的出口與所述渦流管6的噴嘴7連接，所述渦流管6的熱端出口 12與所述第三換熱器5的進(jìn)口連接，所述第三換熱器5的出口與所述第一換熱器4的進(jìn)口連接，所述渦流管6的液體分離腔出口 10與所述渦流管6的冷端出口 13并聯(lián)后與所述蒸發(fā)器I的進(jìn)口連接。所述第一換熱器4的進(jìn)水口與冷水源連接，所述第一換熱器4的出水口與所述第二換熱器3的進(jìn)水口連接，所述第二換熱器3的出水口與所述第三換熱器5的進(jìn)水口連接，所述第三換熱器5的出水口與供熱水端連接，為用戶提供熱水。其中，所述第一換熱器為低溫顯熱換熱器；所述第二換熱器為中溫顯熱換熱器；所述第三換熱器為高溫顯熱換熱器；冷水先進(jìn)入所述第一換熱器預(yù)熱，預(yù)熱后的水進(jìn)入所述第二換熱器成為中溫水，中溫水最后進(jìn)入所述第三換熱器成為高溫水。
[0018]本實用新型的循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行時，來自渦流管6的冷端出口 13以及渦流管6的液體分離腔出口 10的氣液兩相制冷劑在蒸發(fā)器I中吸熱蒸發(fā)，蒸發(fā)器I中蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣與來自第一換熱器4出口具有一定過熱度的蒸氣混合后，經(jīng)所述壓縮機(jī)2壓縮成為高溫高壓的過熱蒸氣。過熱的制冷劑蒸氣在第二換熱器3中釋放顯熱，此時壓縮機(jī)2的排氣溫度應(yīng)稍高于壓縮機(jī)排氣壓力所對應(yīng)的飽和溫度，以維持渦流管6進(jìn)口處制冷劑蒸氣具有一定干度。制冷劑蒸氣經(jīng)所述渦流管6的噴嘴7進(jìn)入渦流發(fā)生室8，制冷劑在渦流發(fā)生室8內(nèi)發(fā)生高速旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生冷熱分離，其中一部分制冷劑蒸氣因膨脹降壓等因素溫度降低而液化。這部分液態(tài)制冷劑經(jīng)液體分離腔9被分離出來，經(jīng)液體分離腔出口 10被導(dǎo)出渦流管6。液相被分離出渦流管6后，冷熱氣流繼續(xù)向前流動到達(dá)控制閥11，處于中心區(qū)域的冷氣流隨之發(fā)生流動方向的改變，向著渦流管6的冷端出口 13方向流動，冷氣流通過冷端出口 13導(dǎo)出渦流管6之后進(jìn)入蒸發(fā)器I中，余下的熱氣流經(jīng)渦流管6的熱端出口 12流出。具有較高溫度的熱氣流進(jìn)入第三換熱器5中釋放高溫部分顯熱，釋放完部分顯熱的制冷劑蒸汽此時仍具有較高的溫度，這部分熱氣流隨之進(jìn)入第一換熱器4繼續(xù)釋放余下的低溫部分顯熱，完成換熱的制冷劑與蒸發(fā)器I中蒸發(fā)吸熱產(chǎn)生的制冷劑蒸氣混合后最終回到壓縮機(jī)2的吸氣口處。
[0019]本實用新型的循環(huán)系統(tǒng)中，冷水經(jīng)過三步換熱成為高溫?zé)崴难h(huán)過程為:需要被加熱的冷水先進(jìn)入第一換熱器4進(jìn)行第一次換熱一一預(yù)熱，吸收來自制冷劑蒸氣的低溫部分顯熱，成為具有高于冷水進(jìn)口溫度的預(yù)熱水，此時制冷劑壓力接近蒸發(fā)壓力，同時其溫度高于蒸發(fā)溫度處于過熱狀態(tài)；預(yù)熱后的水接著進(jìn)入第二換熱器3，吸收來自壓縮機(jī)排氣的高溫高壓制冷劑蒸氣的顯熱，經(jīng)過第二次換熱后成為40-60°C左右的中溫?zé)崴?。上述中溫水最后進(jìn)入第三換熱器5并在其中換熱，吸收來自渦流管6熱端出口 12處具有更高溫度的制冷劑蒸氣的高溫部分顯熱，成為80-100°C左右的高溫?zé)崴?。所述第一換熱器4為低溫顯熱換熱器，所述第二換熱器3為中溫顯熱換熱器，所述第三換熱器5為高溫顯熱換熱器。3個換熱器的區(qū)別在于制冷劑的狀態(tài)，第一換熱器4、第二換熱器3與第三換熱器5中均只發(fā)生冷卻過程。整個水循環(huán)不設(shè)置水箱，采用的是一次換熱法，即冷水從第一換熱器4的進(jìn)水口進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)過與第一換熱器4、第二換熱器3和第三換熱器5換熱后，從第三換熱器5的出水口處離開系統(tǒng)，直接供用戶使用。
[0020]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種制取高溫?zé)崴难h(huán)系統(tǒng)，其特征在于，包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器和渦流管；所述渦流管包括噴嘴、渦流發(fā)生室、熱氣流段和冷氣流段，所述渦流發(fā)生室分別與所述噴嘴、熱氣流段和冷氣流段連通，所述熱氣流段內(nèi)設(shè)置有液體分離腔，所述液體分離腔底部設(shè)置有液體分離腔出口，所述熱氣流段的熱端出口處設(shè)置有控制閥；所述蒸發(fā)器出口與所述第一換熱器的出口并聯(lián)后與所述壓縮機(jī)的吸氣口連接，所述壓縮機(jī)的排氣口與所述第二換熱器的進(jìn)口連接，所述第二換熱器的出口與所述渦流管的噴嘴連接，所述渦流管的熱端出口與所述第三換熱器的進(jìn)口連接，所述第三換熱器的出口與所述第一換熱器的進(jìn)口連接，所述渦流管的液體分離腔出口與所述渦流管的冷端出口并聯(lián)后與所述蒸發(fā)器的進(jìn)口連接；所述第一換熱器的進(jìn)水口與冷水源連接，所述第一換熱器的出水口與所述第二換熱器的進(jìn)水口連接，所述第二換熱器的出水口與所述第三換熱器的進(jìn)水口連接，所述第三換熱器的出水口與供熱水端連接；所述第一換熱器為低溫顯熱換熱器；所述第二換熱器為中溫顯熱換熱器；所述第三換熱器為高溫顯熱換熱器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種制取高溫?zé)崴难h(huán)系統(tǒng)，旨在提供一種利用蒸汽壓縮耦合渦流管以獲得高溫?zé)崴南到y(tǒng)。包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器和渦流管；渦流管熱氣流段內(nèi)有液體分離腔。蒸發(fā)器出口與第一換熱器的出口并聯(lián)后與壓縮機(jī)的吸氣口連接，壓縮機(jī)的排氣口與第二換熱器的進(jìn)口連接，第二換熱器的出口與渦流管的噴嘴連接，渦流管的熱端出口與第三換熱器的進(jìn)口連接，第三換熱器的出口與第一換熱器的進(jìn)口連接，渦流管的液體分離腔出口與渦流管的冷端出口并聯(lián)后與蒸發(fā)器的進(jìn)口連接。冷水依次經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器和第三換熱器，采用了一次循環(huán)、三步換熱的換熱方式，提升了熱泵系統(tǒng)中不同層級的熱能利用效率。
【IPC分類】F25B30/02
【公開號】CN204787425
【申請?zhí)枴緾N201520468718
【發(fā)明人】律寶瑩, 楊洋, 陳薩如拉
【申請人】天津商業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月2日