[发明专利]制取不低于100℃沸水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及可以制取不低于100℃沸水的超高温热泵系统及方法，属于新能源利用领域，基于压缩机排气热焓利用最小熵增原理/技术，分级利用排气热焓的显热与潜热，通过热泵技术把环境低品位热能变成高品位热能的方法。

背景技术

热泵热水器是一种新型热水和供暖热泵产品，是一种可替代锅炉的供暖设备和热水装置。运用热泵的原理，只需要消耗小部分的电能，将处于低温环境下的热量转移到高温环境下的热水器中，去加热制取高温的热水。热泵热水器已经在投入生产并在市场上获得了广泛应用，目前热泵热水器最高只可制取85℃左右的热水。但是厨房、开水房等用水都需要沸水，普通热泵热水器产生的热水还需要用电加热才能进一步得到沸水，所以如何利用热泵技术制取沸水，使得热泵由提供卫生热水，扩展为提供生活沸水，成为其进一步节约电能、扩大应用的突破口。

发明内容

本发明的目的在于解决普通热泵热水器不能直接制取沸水的缺点，提供一种可以制取不低于100℃沸水的超高温热泵系统及方法。

一种可以制取不低于100℃沸水的超高温热泵系统，其特征在于：该系统包括压缩机、一级冷凝/却器、二级冷凝/却器、膨胀机构、一级蒸发器、二级蒸发器、第一水泵、第二水泵、热水箱、开水箱、第三水泵、阀门；其中一级冷凝/却器包括工质出入口和热水的出入口；二级冷凝/却器包括工质出入口、热水箱循环出入口和蒸发器换热出入口；一级蒸发器包括工质出入口；二级蒸发器包括工质出入口和热水出入口；热水箱具有进水口、热水出口、热水入口和水龙头；开水箱具有排气孔、热水出口、开水进口，且开水箱中的热水和开水分开；压缩机出口与一级冷凝/却器工质入口相连，一级冷凝/却器工质出口与二级冷凝/却器工质入口相连，二级冷凝/却器工质出口经过膨胀机构与一级蒸发器入口相连，一级蒸发器出口与二级蒸发器工质入口相连，二级蒸发器工质出口与压缩机入口相连；二级冷凝/却器的蒸发器换热出口经过阀门与二级蒸发器热水入口相连，二级蒸发器热水出口经过第三水泵与二级冷凝/却器的蒸发器换热入口相连；热水箱热水出口经过第一水泵与二级冷凝/却器热水入口相连，二级冷凝/却器热水出口与热水箱热水入口相连；热水箱和开水箱通过单相流量调节阀相连；另外，开水箱热水出口经过第二水泵与一级冷凝/却器热水入口相连，一级冷凝/却器热水出口与开水箱开水入口相连。

所述的可以制取不低于100℃沸水的超高温热泵系统的方法，其特征在于：

其中工质热力循环过程如下：从压缩机出来的工质控制不低于110℃，工质依次进入一级冷凝/却器、二级冷凝/却器放热，然后经过膨胀机构节流降温并进入一级蒸发器和二级蒸发器吸热，最后进入压缩机升温升压，如此完成一个热力循环工程；其中控制开水箱和一级冷凝/却器之间的循环热水流量小于热水箱和二级冷凝/却器之间的循环热水流量；使循环水与工质㶲之间达到最优匹配，其匹配关系，根据公式：G_wC_pΔT_w=M_rΔh_r决定，循环热力利用率最大；其中左侧为水的流量G_w、比热容C_p、水温升ΔT_w，右侧为制冷工质的流量M_r及焓降Δh_r；

其中热水循环系统如下：常温水进入热水箱后,通过第一水泵泵入二级冷凝/却器处吸热变成65℃左右热水并储存于热水箱；热水通过单向流量调节管路进入开水箱，通过第二水泵泵入一级冷凝/却器处进一步吸热变成100℃沸水并储存于开水箱开水部分，其中进水口作为进水通道，排气口作为蒸汽泄放口；热水箱中的水单向流入开水箱，也二者可单独通过龙头放水；为了使得工质在压缩机出口处不低于110℃，需提高热源温度或增大压缩机入口处工质的过热度；此时泵将水泵入二级冷凝/却器吸收热量，再经过阀门，进入二级蒸发器释放热量使得工质进一步吸热增温，或提高蒸发温度。

对于二氧化碳等跨临界循环热泵系统，基于非线性温焓㶲捕捉技术原理，其放热过程虽没有相变冷凝，但基于工质的非线性温焓与冷凝过程的工质相似，也需要分级冷却，热水与开水制取分开，热水与开水的流量一般不相等，除了没有相变换热外，与亚临界循环基本一样。