[发明专利]大温升超级热泵换热装置及其换热方法

权利要求书

1.一种大温升超级热泵换热装置，其特征在于，该热泵装置由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)。

2.根据权利要求1所述大温升超级热泵换热装置，其特征在于，所述a压力提升器(1)包括低压腔(1a)、混合腔(1b)和高压腔(1c)，并且a驱动装置(9)通过转动轴带动低压腔(1a)、高压腔(1c)内叶片(20)转动，执行压缩任务。

3.根据权利要求1所述大温升超级热泵换热装置，其特征在于，所述b压力提升器(3)包括低压腔(3a)、混合腔(3b)和高压腔(3c)，并且b驱动装置(10)通过转动轴带动低压腔(3a)、高压腔(3c)内叶片(20)转动，执行压缩任务。

4.根据权利要求1所述大温升超级热泵换热装置，其特征在于，所述各换热器内安装传热管(23)。

5.根据权利要求1所述大温升超级热泵换热装置，其特征在于，所述热汇为工业废水，热源为水蒸气。

6.根据权利要求1所述大温升超级热泵换热装置，其特征在于，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。

7.根据权利要求1所述大温升超级热泵换热装置，其特征在于，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)内依次经过高压腔(1c)、混合腔(1b)和低压腔(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)的混合腔(3b)。

8.一种大温升超级热泵换热装置的换热方法，其特征在于，依据热汇与热源负荷变化不同工况，该换热装置具有如下运行方式：

(1)热源负荷上升，热汇负荷上升

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)进入混合腔(1b)，与来自高压腔(1c)的b工质混合后继续在低压腔(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(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)，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)。

(2)热源负荷上升，热汇负荷下降

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)进入混合腔(1b)，与来自高压腔(1c)的b工质混合后继续在低压腔(1a)压缩，b工质进入a压力提升器(1)后然后进入c换热器(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)，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)。

(3)热源负荷下降，热汇负荷上升

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(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)，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)。

(4)热源负荷下降，热汇负荷下降

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(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)。