一种大温升超级热泵换热装置

1.本实用新型属于能源利用技术领域，特别是涉及一种大温升超级热泵换热装置。


背景技术：

2.在能源利用领域，各种工业与民用工艺存在着大量的换热过程。根据牛顿第二定律，热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，该换热工况仅使用普通的换热器即可实现；如果需要将热量从低温物体传递给高温物体，则需要消耗一定量的高品位能量，如电、高温蒸汽或热水等。在现有技术中，热泵技术以其高效、可靠的特点得到了市场的认可和应用。目前的热泵技术受到热力学循环和工质物理性质的限制，均只能工作于有限温度范围，无法实现大范围的温度提升。与此同时，热源与热汇的温度在使用期间流量和温度往往会产生显著变化，因此热源与热汇的负荷会随之产生显著变化。如何同时实现热源与热汇的大温差换热下，并根据热源与热汇的负荷变化自动改变运行工况以获得各种负荷下均保持较高运行效率成为具有重要应用价值的研究课题。


技术实现要素：

3.本实用新型目的是针对现有技术的不足提出一种大温升超级热泵换热装置，其特征在于，该热泵换热装置由a压力提升器1、a换热器2、b压力提升器3、b换热器4、c换热器5、d换热器6、a调节器7、b调节器8、a驱动装置9、b驱动装置10、a阀门11、b阀门12、c阀门13、d阀门14、蒸汽压缩机15、a循环泵16、b循环泵17、热汇入口18、热汇出口19、叶片20、内部循环工质、热源入口21、热源出口22和传热管23构成；首先，a压力提升器1、a 换热器2、a循环泵16和c换热器5串联成一个回路；在此回路中，a压力提升器1、a换热器2、a调节器7和b阀门12串联为回路；然后a调节器7通过a 阀门11与c换热器5连接；c换热器5分别通过蒸汽压缩机15和b循环泵17 与d换热器6连接，热汇入口18、热汇出口19分别连接d换热器6；其次，a 换热器2、b压力提升器3、b换热器4、d阀门14和b调节器8串联组成另一回路；在此回路中，c阀门13连通b压力提升器3和b调节器8，将此回路分成两个子回路；并且热源入口21、热源出口22分别连接b换热器4。
4.所述a压力提升器1包括第一低压腔1a、第一混合腔1b和第一高压腔1c，并且a驱动装置9通过转动轴带动第一低压腔1a、第一高压腔1c内的叶片20 转动，执行压缩任务。
5.所述b压力提升器3包括第二低压腔3a、第二混合腔3b和第二高压腔3c，并且b驱动装置10通过转动轴带动第二低压腔3a、第二高压腔3c内的叶片20 转动，执行压缩任务。
6.所述各换热器内安装传热管23。
7.所述热汇为工业废水，热源为水蒸气；
8.所述内部循环工质包括a工质cf3ch2chf2、b工质c2cl2f4、c工质c4h8no和d 工质h2o。
9.本实用新型有益效果是提出了一种大温升超级热泵换热装置，采用新型热泵循环，提取热源中热量以加热热汇，并根据热源与热汇负荷自动改变运行循环方式，保持高效运行，进而在大范围强负荷变工况下，主动调节循环过程以提升热泵运行效率。实现热源与
热汇大温差换热并可根据运行负荷进行不同循环工况自适应调节；本热泵换热装置实现超大温差(＞100℃)的换热效果。
附图说明
10.图1是一种大温升超级热泵装置示意图图。
具体实施方式
11.本实用新型提出一种大温升超级热泵换热装置。下面将结合实施例和附图，对本实用新型进行更加详细的描述。
12.如图1所示的一种大温升超级热泵换热装置示意图图。在图中所示的热泵换热装置由a压力提升器1、a换热器2、b压力提升器3、b换热器4、c换热器5、 d换热器6、a调节器7、b调节器8、a驱动装置9、b驱动装置10、a阀门11、 b阀门12、c阀门13、d阀门14、蒸汽压缩机15、a循环泵16、b循环泵17、热汇入口18、热汇出口19、叶片20、内部循环工质、热源入口21、热源出口 22和传热管23构成；首先，a压力提升器1、a换热器2、a循环泵16和c换热器5串联成一个回路；在此回路中，a压力提升器1、a换热器2、a调节器7 和b阀门12串联为回路；然后a调节器7通过a阀门11与c换热器5连接；c 换热器5分别通过蒸汽压缩机15和b循环泵17与d换热器6连接，热汇入口 18、热汇出口19分别连接d换热器6；其次，a换热器2、b压力提升器3、b 换热器4、d阀门14和b调节器8串联组成另一回路；在此回路中，c阀门13 连通b压力提升器3和b调节器8，将此回路分成两个子回路；并且热源入口 21、热源出口22分别连接b换热器4。
13.该热泵的热汇为工业废水，热源为水蒸气，a工质为a工质cf3ch2chf2、b 工质c2cl2f4、c工质c4h8no和d工质h2o。
14.所述内部循环工质中a工质循环于c换热器5和d换热器6之中；b工质和 c工质循环于c换热器5、a换热器2、a压力提升器1和a调节器7之中；d工质循环于a换热器2、b压力提升器3、b换热器4和b调节器8之中；其具体循环是a工质在d换热器6中释放热量加热热汇，经过b循环泵17进入c换热器5后经过蒸汽压缩机15返回d换热器6中；b工质和c工质的混合物在a换热器2中被分离，b工质进入a压力提升器1内依次经过第一高压腔1c、第一混合腔1b和第一低压腔1a，然后进入c换热器5，部分b工质进入b工质和c 工质的混合溶液，剩余b工质经过a阀门11进入a调节器7，在a调节器7中部分b工质经过b阀门12进入a压力提升器1，其余部分进入a换热器2，d工质依次经过a换热器2、b调节器8、b换热器4、b压力提升器3后返回a换热器2，在b调节器8中部分d工质经过c阀门13进入b压力提升器3的第二混合腔3b。
15.实施例
16.大温升超级热泵换热装置的换热方式是依据热汇与热源负荷变化不同工况，该装置具有如下运行方式：
17.(1)热源负荷上升，热汇负荷上升
18.b阀门12和c阀门13均开启，在a调节器7中部分b工质经过b阀门12 进入第一混合腔1b，与来自第一高压腔1c的b工质混合后继续在第一低压腔 1a压缩，d工质在b调节器8中部分d工质经过c阀门13进入b压力提升器3 的第二混合腔3b，b工质进入a压力提升器1后然后进入c换热器，部分b工质进入b工质和c工质的混合溶液，剩余b工质经过a阀门11进入a调节器7， d工质依次经过a换热器2、b调节器8、b换热器4、b压力提升器3后返回a 换热器2。
19.(2)热源负荷上升，热汇负荷下降
20.b阀门12开启，c阀门13关闭，在a调节器7中部分b工质经过b阀门12 进入第一混合腔1b，与来自第一高压腔1c的b工质混合后继续在第一低压腔 1a压缩，b工质进入a压力提升器1后然后进入c换热器，部分b工质进入b 工质和c工质的混合溶液，剩余b工质经过a阀门11进入a调节器7，d工质依次经过a换热器2、b调节器8、b换热器4、b压力提升器3后返回a换热器 2。
21.(3)热源负荷下降，热汇负荷上升
22.b阀门12关闭，c阀门13开启，在a调节器7中全部b工质进入a换热器 2，d工质在b调节器8中部分d工质经过c阀门13进入b压力提升器3的第二混合腔3b，b工质进入a压力提升器1后然后进入c换热器，部分b工质进入b 工质和c工质的混合溶液，剩余b工质经过a阀门11进入a调节器7，d工质依次经过a换热器2、b调节器8、b换热器4、b压力提升器3后返回a换热器 2。
23.(4)热源负荷下降，热汇负荷下降
24.b阀门12和c阀门13均关闭，在a调节器7中全部b工质进入a换热器2， d工质在b调节器8全部进入b换热器4，b工质进入a压力提升器1后然后进入c换热器，部分b工质进入b工质和c工质的混合溶液，剩余b工质经a过阀门11进入a调节器7，d工质依次经过a换热器2、b调节器8、b换热器4、 b压力提升器3后返回a换热器2。