本发明型涉及的“冰屑潜能塔湍流热泵”，涉及到我国新能源节能技术、环境保护与资源两大领域。
背景技术：
在当前节能低碳，减少雾霾天气绿色低碳建筑的大形式下，闭式热源塔作为热泵冷(热)源来源不结霜的低碳环保节能供热方式，在低碳建筑中扮演着重要角色，然而在调研招标项目及运行监测显示，多以早期低廉的氯盐开式热源塔热泵应用居多，所处在的问题是污染环境和经济性问题。
氯盐开式热源塔热泵系统在我国长江流域，冬季利用廉价的氯盐冷冻溶液直接在开式塔填料表面喷淋形成液膜吸收来自空气中的湿冷热源，造成人工盐雾环境漂移排放超过燃煤锅炉废气排放量的二百倍，氯盐冷冻溶液被湿空气稀释直接排放污染河流水质，立体污染正在泛滥成灾！其次是运行安全稳定性没有保障，无论采用何种循环冷冻溶液，氯盐开式热源塔在获取湿冷热源的同时也吸收了空气中的凝结水分造成溶液浓度冰点上升，一旦控制不到位，导致满液、降膜蒸发器管程由内向外冻裂损毁现象经常发生。
在低温工况应用大型几兆瓦级满液蒸发器时由于壳体积半径加大，液柱静压差压损增加与粘度的共同作用阻止蒸发汽泡的上升，导致上下蒸发温度不一致而降低蒸发效率现象更为严重，由于液位回油受动态工况变化偏离过大，导致低温工况下回油困难或大量制冷剂进入压缩机湿缸运行效率下降，因此满液式蒸发器不适应超低温环境下运行。
即使高效的降膜式蒸发器其适应范围也存在严重问题，制冷剂是从蒸发器上部喷淋到换热管程上形成液膜蒸发，减少了静液位压力，从而提高了换热效率，其换热效率较满液式机组提高了5%左右。然而喷淋流量的均匀性和稳定性是由压缩机工质循环量决定的，压缩机由7℃冷冻出水空调工况比较运行到-25℃冷冻出液低温工况运行，工质循环量下降了74%，因此所形成的高效率降膜仅仅是局部而言，等于换热面积减少了70%以上。
技术实现要素：
本发明型一种冰屑潜能塔湍流热泵目的，在于经济合理地应用无氯环保多链防飘冰屑溶液在开式热源塔中进行冰水相变过程吸收空气中的低温位能，有效地解决了长江流域氯盐开式热源塔存在的环境污染和损耗过大问题。蒸发器壳程冷水相变冰屑传热、管程工质湍流传热，解决了满液蒸发器作为开式热源塔取热因溶液浓度不稳定导致抗冻性能差的难题。在北方应用闭式热源塔取热蒸发器管程工质湍流传热，解决了满液蒸发器静液位压力损失及低温回油难题；解决了降膜蒸发器工质流量随压缩机低温衰减而造成降膜面积减少性能低的问题。
本发明型的技术方案是一种“冰屑潜能塔湍流热泵”包括由冰屑相变热源塔、冷液调节循环站、冰屑相变湍流热泵机组组成。
所述冰屑相变热源塔包括由对称式润湿填料、对称式收雾器、风动装置、对称式冰液喷淋器、冷液收盘槽、框架维护结构构成；所述对称式润湿填料与对称式收雾器布置于框架维护结构两侧；风动装置布置于框架维护结构顶部；对称式冰液喷淋器布置于框架维护结构顶部两侧；冷液收盘槽布置于对称式润湿填料、对称式收雾器之下部；对称式冰液喷淋器冰液进口通过管道与冷液相变冰屑蒸发器冰液出口连接；冷液收盘槽冷液出口通过管道与冷液调解站冷液进口连接。
所述冷液调节循环站包括由冷水溶液调节箱、冷液循环泵、搅拌器、比重计、液位计、进出口接管构成；所述搅拌器、比重计、液位计、冷液进口分别布置于冷水溶液调节箱顶部；溢流收集口布置于冷水溶液调节箱侧面上部；添加剂进口布置于冷水溶液调节箱侧面上中部；补软水口布置于冷水溶液调节箱侧面中部；冷液出口布置于冷水溶液调节箱侧面下部；冷液进口通过管道与冷液收盘槽冷液出口连接；冷液出口通过管道与冷液循环泵冷液进口连接；冷液循环泵冷液出口通过管道与冷液相变冰屑蒸发器冷液进口连接；冷液调节站布置于冷液收盘槽冷液出口下方；冷液循环泵布置于冷液调节站下方。
所述冰屑相变湍流热泵机组包括由冰屑相变蒸发器、汽液分离循环桶、多联压缩机、热回收油分离器、供热冷凝器构成。
所述冰屑相变蒸发器，折流/隔板布置于壳体中部；上管程布置于折流/隔板上部；下管程布置于折流/隔板下部；冷液进口位于壳体底部靠侧通端盖一侧通过管道与冷液循环泵冷液出口连接；冰液出口位于壳体上部靠侧通端盖一侧通过管道与对称式冰液喷淋器冰液进口连接；过冷液进口位于壳体侧隔端盖下部并与下管程相通与工质泵出口连接；汽液出口位于壳体侧隔端盖上部并与上管程相通与汽液分离循环桶汽液进口连接；冰冻加热管位于壳体底部布置；膨胀盲片位于壳体上部布置。
所述汽液分离循环桶，工质循环泵布置于桶体下方，工质循环泵入口通过管路与分离桶体底部过冷液出口连接；工质循环泵出口通过管路与冰屑相变蒸发器过冷液进口连接；供液控制器位于分离桶体下部接口通过管路与供热冷凝器冷凝液出口连接；收油阀组位于分离桶体中部接口通过管路与多联压缩机进汽口连接；分离丝网布置于分离桶体内部上中部；汽液进口位于分离桶体中上部接口通过管路与冰屑相变蒸发器汽液出口连接；蒸汽出口位于分离桶体上部接口通过管路与多联压缩机进汽口连接。
所述多联压缩机，进汽口通过管路与汽液分离循环桶蒸汽出口连接；排气口通过管路与热回收油分离器进气口连接；回油口通过管路与热回收油分离器排油口连接。
所述热回收油分离器，进气口位于热回收油分离器中部接口通过管路与多联压缩机排气口连接；出气口位于热回收油分离器上部接口通过管路与供热冷凝器工质进气口连接；丝网位于热回收油分离器进气口上部内部位置；油分离器排油口位于热回收油分离器底部接口通过管路与多联压缩机回油口连接；热水回水、热水出水布置于热回收油分离器下部联通盘管接口处。
所述供热冷凝器，工质气体进口位于壳体顶部接口通过管路与热回收油分离器出气口连接；冷凝液出口位于壳体底部接口通过管路与汽液分离循环桶供液控制器连接；膨胀盲片分别布置于后端盖腔侧面接口、前端盖腔侧面接口；管程热水回水、管程热水出水位于前端盖腔侧面接口通过管道分别与负荷侧供、回水管道连接。
附图说明
图1为本发明型一实施例“冰屑潜能塔湍流热泵”系统原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图：图1对本发明型“冰屑潜能塔湍流热泵”连接结构示意图作进一步说明。
参照附图，本实施例冰屑潜能塔湍流热泵。
说明：图中空心箭头表示空气流动方向，实心箭头表示循环介质、工质液体、水体循环流动方向。
冰屑潜能塔湍流热泵包括由冰屑相变热源塔(100)、冷液调节循环站(200)、冰屑相变湍流热泵机组(300)组成。
所述冰屑相变热源塔(100)包括由对称式润湿填料(110)、对称式收雾器(120)、风动装置(130)、对称式冰液喷淋器(140)、冷液收盘槽(150)、框架维护结构(160)构成；对称式润湿填料(110)与对称式收雾器(120)分别布置于框架维护结构(160)两侧；风动装置(130)布置于框架维护结构(160)顶部；对称式冰液喷淋器(140)布置于框架维护结构(160)顶部两侧；冷液收盘槽(150)布置于对称式润湿填料(110)、对称式收雾器(120)之下部；对称式冰液喷淋器(140)冰液进口(141)通过管道与冷液相变冰屑蒸发器(310)冰液出口(312)连接；冷液收盘槽(150)冷液出口(151)通过管道与冷液调解站(200)冷液进口(201)连接。
所述冷液调节循环站(200)包括由冷水溶液调节箱(210)、冷液循环泵(220)、搅拌器(206)、比重计(208)、液位计(207)、进出口接管(201)—(205)构成；所述搅拌器(206)、比重计(208)、液位计(207)、冷液进口(201)分别布置于冷水溶液调节箱(210)顶部；溢流收集口(205)布置于冷水溶液调节箱(210)侧面上部；添加剂进口(204)布置于冷水溶液调节箱(210)侧面上中部；补软水口(203)布置于冷水溶液调节箱(210)侧面中部；冷液出口(202)布置于冷水溶液调节箱(210)侧面下部；冷液进口(201)通过管道与冷液收盘槽(150)冷液出口(151)连接；冷液出口(202)通过管道与冷液循环泵(220)冷液进口(221)连接；冷液循环泵(220)冷液出口(222)通过管道与冷液相变冰屑蒸发器(310)冷液进口(311)连接；冷液调节站(200)布置于冷液收盘槽(150)冷液出口(151)下方；冷液循环泵(220)布置于冷液调节站(200)下方。
所述冰屑相变湍流热泵机组(300)包括由冰屑相变蒸发器(310)、汽液分离循环桶(320)、多联压缩机(330)、热回收油分离器(340)、供热冷凝器(350)构成。
所述冰屑相变蒸发器(310)，折流/隔板(317)布置于壳体(319)中部；上管程(318a)布置于折流/隔板(317)上部；下管程(318b)布置于折流/隔板(317)下部；冷液进口(311)位于壳体(319)底部靠侧通端盖(313-4)一侧，通过管道与冷液循环泵(220)冷液出口(222)连接；冰液出口(312)位于壳体(319)上部靠侧通端盖(313-4)一侧，通过管道与对称式冰液喷淋器(140)冰液进口(141)连接；过冷液进口(313)位于壳体(319)侧隔端盖(313/4)下部与管程(318a)相通与工质泵(324)出口连接；汽液出口(314)位于壳体(319)侧隔端盖(313/4)上部与管程(318b)相通与汽液分离循环桶(320)汽液进口(321)连接；冰冻加热管(315)位于壳体(319)底部布置；膨胀盲片(316)位于壳体(319)上部布置。
所述汽液分离循环桶(320)，工质循环泵(324)布置于桶体(327)下方，工质循环泵(324)入口通过管路与分离桶体(327)底部过冷液出口(323)连接；工质循环泵(324)出口通过管路与冰屑相变蒸发器(310)过冷液进口(313)连接；供液控制器(325)位于分离桶体(327)下部接口通过管路与供热冷凝器(350)冷凝液出口(352)连接；收油阀组(326)位于分离桶体(327)中部接口通过管路与多联压缩机(330)进汽口(331)连接；分离丝网(328)布置于分离桶体(327)内部上中部；汽液进口(321)位于分离桶体(327)中上部接口通过管路与冰屑相变蒸发器(310)汽液出口(314)连接；蒸汽出口(322)位于分离桶体(327)上部接口通过管路与多联压缩机(330)进汽口(331)连接。
所述多联压缩机(330)，进汽口(331)通过管路与汽液分离循环桶(320)蒸汽出口(322)连接；排气口(332)通过管路与热回收油分离器(340)进气口(341)连接；回油口(333)通过管路与热回收油分离器(340)排油口(343)连接。
所述热回收油分离器(340)，出气口(342)位于热回收油分离器(340)上部接口通过管路与供热冷凝器(350)工质进气口(351)连接；进气口(341)位于热回收油分离器(340)中部接口通过管路与多联压缩机(330)排气口(332)连接；丝网(346)位于热回收油分离器(340)进气口(341)上部内部位置；油分离器(340)排油口(343)位于热回收油分离器(340)底部接口通过管路与多联压缩机(330)回油口(333)连接；热水回水(344)、热水出水(345)布置于热回收油分离器(340)下部联通盘管接口处。
所述供热冷凝器(350)，工质气体进口(351)位于壳体(355)顶部接口通过管路与热回收油分离器(340)出气口(342)连接；冷凝液出口(352)位于壳体(355)底部接口通过管路与汽液分离循环桶(320)供液控制器(325)连接；膨胀盲片(358)分别布置于后端盖腔(356)侧面接口、前端盖腔(357)侧面接口；管程热水回水(353)、管程热水出水(354)位于前端盖腔(357)侧面接口通过管道分别与负荷侧供回水管道连接。
冰屑潜能塔湍流热泵工作原理
冰屑潜能塔湍流热泵包括由冰屑相变热源塔(100)、冷液调节循环站(200)、冰屑相变湍流热泵机组(300)连接组成。
所述冰屑潜能塔湍流热泵工作原理，见图1。
所述冰屑相变热源塔(100)为低温位热源吸收系统。所述通过对称式冰液喷淋器(140)垂直向对称式润湿填料(110)喷淋多链防飘冰水溶液，高于冰水溶液的空气能横向均匀进入对称式润湿填料(110)与冰水溶液液膜表面进行热湿交换，冰水溶液吸收了空气中的低温位能融化为冷水溶液，经冷液收盘槽(150)冷液出口(151)进入冷液调解站(200)；高于冰水溶液温度的空气能与冰水溶液进行热湿交换后温度下降后，经对称式收雾器(120)吸收雾气分子由风动装置(130)负压抽出加压排向大气进行热交换。
所述冷液调节循环站(200)为冷水溶液吸湿浓缩调节系统。所述利用多链防飘冰水溶液在开式塔取热过程中，会随空气湿度不断变化而出现冰水溶液吸湿和冰水溶液蒸发浓缩现象而导致冷液调节循环站(200)液位不断变化，所用冷液调节循环站(200)容量应满足不同地区低温高湿天气所增加的吸湿量。所述来自冰屑相变热源塔(100)冰水溶液经由冷液调节循环站(200)冷液进口(201)进入冷水溶液调节箱后沉淀空气中的尘埃，经冷液收盘槽(150)冷液出口(151)进入冷液循环泵(220)驱动加压进入冰屑相变湍流热泵机组(300)。
所述冰屑相变湍流热泵机组(300)为吸收冷水溶液低温显热提升为高温位热能的热水供应系统。所述来自冷液循环泵(220)驱动加压的冷水溶液经冰屑相变蒸发器(310)冷液进口(311)进入壳体(319)壳程向下管程(318b)释放低温位能显热，再经上管程(318a)相变释放低温位能成为冰水二元溶液，经壳体(319)冰液出口(312)进入冰屑相变热源塔(100)循环吸收空气中的低温位能；来自汽液分离循环桶(320)工质循环泵(324)低压过冷工质液体，由冰屑相变蒸发器(310)过冷液进口(313)进入管程(318b)、上管程(318a)湍流循环传热吸收壳程冷水溶液低温位能蒸发为工质湿蒸汽，在工质湍流循环的推动下经汽液分离循环桶(320)汽液进口(321)进入分离桶体(327)，工质湍流液体沉于桶体底部再经工质循环泵(324)进行湍流循环，工质湿蒸汽进入分离丝网(328)除雾经蒸汽出口(322)进入多联压缩机(330)进汽口(331)，通过压缩机做功提升为高压工质过热气体，经多联压缩机(330)排气口(332)进入热回收油分离器(340)进气口(341)，向热水回水(344)、热水出水(345)之间的联通盘管释放潜热冷却后，进入丝网(346)分离掉油雾经排油口(343)间歇排出进入多联压缩机(330)回油口(333)；冷却除油雾后的高压工质气体经供热冷凝器(350)工质气体进口(351)进入供热冷凝器(350)壳程，向管程热水回水(353)、管程热水出水(354)之间的管程翅化管释放工质蒸汽冷凝潜热，冷却为高压工质液体经冷凝液出口(352)进入汽液分离循环桶(320)供液控制器(325)；供热冷凝器(350)管程翅化管循环介质吸收了壳程工质冷凝潜热温度升高通过管程热水回水(353)、管程热水出水(354)向负荷侧供热。
所述冰屑相变蒸发器(310)膨胀盲片(316)作用，是当误操作使用水体作为传热载体时产生冻结膨胀压力，膨胀盲片(316)具有破裂释放压力的保护措施；
所述供热冷凝器(350)膨胀盲片(358)作用，是冬季设备长时间停用未采取放水措施保护易导致管程水体冻结膨胀起到的破裂泄压作用；
所述冰屑相变蒸发器(310)冰冻加热管(315)作用，是当误操作使用水体作为传热载体时产生冻结后，冰冻加热管(315)具有快速解除冻结事故作用。