一种中间换热器前气液分离的复叠式热泵装置

1.本实用新型涉及复叠式热泵的技术领域，更具体地，涉及一种中间换热器前气液分离的复叠式热泵装置。


背景技术：

2.复叠式热泵技术是提升低温热能品质的有效方法，其包含低温级循环和高温级循环，相对于单级热泵技术，其通过这两级循环的复叠，能够实现从低品位热能中吸热，生产较高品位的热能，更适合用于温度提升要求较大的场合，比如工业余热利用、东北严寒地区的供热等，在实现节能减排方面具有广阔的应用前景，因此，复叠式热泵技术的研发和改进受到了社会的密切关注。目前研究人员对复叠式热泵的优化做了很多工作，主要集中于适用工质的筛选、热泵结构优化、运行策略的优化等。
3.目前，作为连接两级循环的关键部件-中间换热器，也叫做蒸发冷凝器，其对于低温循环起冷凝器作用，对于高温循环起蒸发器作用，因此能直接影响低温级和高温级循环的性能。由于中间换热器内存在冷凝相变换热、蒸发相变换热、气-气单相换热和气-液单相换热四种换热过程且换热过程复杂，尤其是对于高温循环而言，工质在中间换热器进口状态为气液两相，存在进口工质流速较快进而形成较高的压力损失，另一方面，由于其气液两相分布不均匀造成换热流道内的工质分配不均匀而造成换热面积不能得到充分利用。因此中间换热器存在着换热系数低，换热器面积利用不充分等问题，造成复叠式热泵性能远低于理论性能。
4.因此，现有技术中亟需一种提高复叠式热泵装置中间换热器换热性能的技术方案。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种中间换热器前气液分离的复叠式热泵装置。
6.为实现上述目的，本实用新型通过下述技术方案是在中间换热器前设置气液分离器装置予以实现，具体如下：
7.一种中间换热器前气液分离的复叠式热泵装置，包括低温级工质、低温级蒸发器、低温级气液分离器、低温级压缩机、低温级储液器、低温级节流阀、中间换热器、高温级工质、高温级压缩机、高温级冷凝器、高温级储液器、高温级节流阀、中间换热器前气液分离器、高温级气液分离器、一次蒸气止回阀、二次蒸气止回阀、疏液阀、均压罐等部件，所述低温级蒸发器出口与低温级气液分离器进口连接，所述低温级气液分离器出口和低温级压缩机进口连接，所述低温级压缩机出口与中间换热器低温循环进口a连接，所述中间换热器低温循环出口b和低温级储液器进口连接，所述低温级储液器出口与低温级节流阀进口连接，所述低温级节流阀出口和低温级蒸发器进口连接，所述高温级压缩机出口与高温级冷凝器进口连接，所述高温级冷凝器出口和高温级储液器进口连接，所述高温级储液器出口与高
温级节流阀进口连接，所述高温级节流阀出口和中间换热器前气液分离器进口 e连接，所述中间换热器前气液分离器出口g与疏液阀进口连接，所述疏液阀出口与中间换热器高温循环进口d连接，所述中间换热器高温循环出口c和二次蒸气止回阀进口连接，所述二次蒸气止回阀出口与均压罐进口x连接，所述中间换热器前气液分离器气体出口f 与一次蒸气止回阀进口连接，所述一次蒸气止回阀出口与均压罐进口y连接，所述均压罐出口z和高温级气液分离器进口链接，所述高温级气液分离器出口和高温级压缩机进口连接。
8.所述中间换热器为板式换热器，所述低温级蒸发器和高温级冷凝器为板式换热器、套管式换热器、管壳式换热器的一种。
9.本实用新型相比现有技术的有益效果是：
10.1.设置中间换热器前气液分离器对高温级节流阀节流后的气液混合工质进行了气液分离，结合其后设置的疏液阀保证中间换热器进口为液态，与一般复叠式热泵相比，有效降低了高温级工质在中间换热器的流速，进而减少了高温工质在中间换热器内的压降，同时有效缓解由于气液相分布不均匀导致的换热通道内工质分配不均匀的情况，提高中间换热器的换热效率。
11.2.中间换热器前气液分离器分离出的气态工质与中间换热器产生的气态通过均压罐进入高温级压缩机，从而避免了中间换热器出口蒸气压力与气液分离器气体出口压力不相等造成的高温级压缩机进气口压力波动的情况。
12.3.通过设置中间换热器前气液分离器、疏液阀和均压罐，本实用新型能够显著提高了中间换热器换热效率，节省换热面积，同时提高复叠式热泵性能系数和经济性。
附图说明
13.图1是本实用新型的系统图。
14.附图标记：1-低温级蒸发器、2-低温级气液分离器、3-低温级压缩机、4-中间换热器、 5-低温级储液器、6-低温级节流阀、7-二次蒸气止回阀、8-高温级气液分离器、9-高温级压缩机、10-高温级冷凝器、11-高温级储液器、12-高温级节流阀、13-中间换热器前气液分离器、14-疏液阀、15-一次蒸气止回阀、16-均压罐。
具体实施方式
15.下面根据具体实施方式对本实用新型做进一步阐述。
16.如图1所示的一种中间换热器前气液分离的复叠式热泵装置，包括低温级蒸发器1、低温级气液分离器2、低温级压缩机3、中间换热器4、低温级储液器5、低温级节流阀6、二次蒸气止回阀7、高温级气液分离器8、高温级压缩机9、高温级冷凝器10、高温级储液器11、高温级节流阀12、中间换热器前气液分离器13、疏液阀14、一次蒸气止回阀15、均压罐16，所述低温级蒸发器1出口与低温级气液分离器2进口连接，所述低温级气液分离器2出口和低温级压缩机3进口连接，所述低温级压缩机3出口与中间换热器4低温循环进口a连接，所述中间换热器4低温循环出口b和低温级储液器5进口连接，所述低温级储液器5出口与低温级节流阀6进口连接，所述低温级节流阀6出口和低温级蒸发器1 进口连接，所述高温级压缩机9出口与高温级冷凝器10进口连接，所述高温级冷凝器10 出口和高温级储液器11进口连接，所述高温级储液器11出口与高温级节流阀12进口连接，所述高温级节流阀12出口和中
间换热器前气液分离器13气液混合物进口e连接，所述中间换热器前气液分离器13液体出口g与疏液阀14进口连接，所述疏液阀14出口与中间换热器4高温循环进口d连接，所述中间换热器4高温循环出口c和二次蒸气止回阀7进口连接，所述二次蒸气止回阀7出口与均压罐16进口x连接，所述中间换热器前气液分离器13气体出口f与一次蒸气止回阀15进口连接，所述一次蒸气止回阀15出口和均压罐16进口y连接，所述均压罐16出口z与高温级气液分离器8进口连接，所述高温级气液分离器8出口和高温级压缩机9进口连接。
17.中间换热器4为板式换热器，低温级蒸发器1和高温级冷凝器10为板式换热器、套管式换热器、管壳式换热器的一种。
18.本实施例中，低温级蒸发器1、中间换热器4和高温级冷凝器10为板式换热器。
19.系统运行时，中间换热器前气液分离器13对高温级节流阀12节流后的气液混合工质进行了气液分离，结合其后设置的疏液阀14保证中间换热器4进口为液态，与一般复叠式热泵装置相比，有效降低了高温级工质在中间换热器4的流速，进而减少了高温工质在中间换热器4内的压降，同时有效缓解由于气液两相分布不均匀导致的换热通道内工质分配不均匀的情况，提高中间换热器4的换热效率。中间换热器前气液分离器13分离出的一次蒸气与中间换热器4产生的二次蒸气通过均压罐16进入高温级压缩机，从而避免了中间换热器4出口c蒸气压力与中间换热器前气液分离器13的气体出口f压力不相等造成的高温级压缩机9进气口压力波动的情况。通过设置中间换热器前气液分离器13、疏液阀 14和均压罐16，本实用新型能够显著提高了中间换热器4换热效率，节省换热面积，同时提高复叠式热泵性能系数和经济性。
20.以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。