[发明专利]大温升超级热泵换热装置及其换热方法

说明书

本发明公开了属于能源利用技术领域的一种大温升超级热泵换热装置及其换热方法。本发明提出的低温冷源与高温热源较大温差的热泵换热装置，由a压力提升器、a换热器、b压力提升器、b换热器、c换热器、d换热器、a调节器、b调节器、a驱动装置、b驱动装置、a阀门、b阀门、c阀门、d阀门、蒸汽压缩机、a循环泵、b循环泵、热汇入出口、叶片、热源入出口和传热管构成；本发明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。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；本发明实现超大温差(＞100℃)的换热效果。

技术领域

本发明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及其换热方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是提出一种大温升超级热泵换热装置及其换热方法，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。

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。

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。

所述各换热器内安装传热管23。

所述热汇为工业废水，热源为水蒸气；

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。