一种制取高温热水的循环系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热栗技术领域，更具体的说，是涉及一种利用蒸汽压缩技术耦合涡流管以获得高温热水的热栗循环系统。
【背景技术】
[0002]众所周知，空气源热栗是一种通过吸取蕴藏在周围环境空气中的低品位热能加热水或空气等介质的系统装置，具有良好的经济性和显著的环保性。空气源热栗热水器被誉为继电热水器、太阳能热水器、燃气热水器之后新一代节能环保热水器，近年来逐渐获得了行业的青睐并取得了长足发展。
[0003]传统空气源热栗循环系统主要由制冷系统四大部件构成，包括:蒸发器、压缩机、冷凝器以及膨胀机构。受限于压缩机排气温度以及压缩比的限制，为维持空气源热栗的正常运转，普通空气源热栗的冷凝温度一般低于60°C，使得热栗热水器的出水温度很难超过55°C。而实际生产生活中往往希望获得更高温度的热水，仅仅依靠普通空气源热栗已无法满足上述对高温热水的需求。为了进一步提高热栗热水出水温度，通常的做法是在常规热栗系统中采取辅助电加热的方式来提升其出水温度，但这将以牺牲热栗循环系统的经济性为代价。因此，如何通过优化现有的制冷循环系统以获得高温热水，同时维持热栗良好的经济性与环保性，是科研和技术人员面临的一个亟待解决的问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是针对现有空气源热栗技术中存在的技术缺陷，提供一种利用蒸汽压缩耦合涡流管以获得高温热水的热栗循环系统。
[0005]为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是:
[0006]一种制取高温热水的循环系统，包括蒸发器、压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器和涡流管；所述涡流管包括喷嘴、涡流发生室、热气流段和冷气流段，所述涡流发生室分别与所述喷嘴、热气流段和冷气流段连通，所述热气流段内设置有液体分离腔，所述液体分离腔底部设置有液体分离腔出口，所述热气流段的热端出口处设置有控制阀；所述蒸发器出口与所述第一换热器的出口并联后与所述压缩机的吸气口连接，所述压缩机的排气口与所述第二换热器的进口连接，所述第二换热器的出口与所述涡流管的喷嘴连接，所述涡流管的热端出口与所述第三换热器的进口连接，所述第三换热器的出口与所述第一换热器的进口连接，所述涡流管的液体分离腔出口与所述涡流管的冷端出口并联后与所述蒸发器的进口连接；所述第一换热器的进水口与冷水源连接，所述第一换热器的出水口与所述第二换热器的进水口连接，所述第二换热器的出水口与所述第三换热器的进水口连接，所述第三换热器的出水口与供热水端连接；所述第一换热器为低温显热换热器；所述第二换热器为中温显热换热器；所述第三换热器为高温显热换热器。
[0007]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0008]1、本实用新型的循环系统充分利用了压缩机排气以及涡流管热气流中具有不同品味的热能，压缩机出口的排气温度以及涡流管的热气流出口温度较高，不同温度的制冷剂蒸气可用于不同阶段冷水的加热，对冷水分段进行三步加热，可获得比普通空气源热栗出水温度更高的热水。
[0009]2、本实用新型的循环系统中，压缩机的压缩比以及压缩机排气温度能够维持在较低水平，可以有效缓解压缩机电机过热等不利现象的发生，延长了机组的寿命，在无需采用热栗专用压缩机的情况下，即可完成高温热水的制取过程。
[0010]3、本实用新型的循环系统采用了带液体分离腔的涡流管，能够有效将涡流管冷热气流分离过程中产生的部分液态制冷剂及时分离，并导出涡流管，使得涡流管的综合性能得到了大幅提升。
[0011]4、本实用新型的循环系统中，水循环部分不设置水箱，冷水经过三步换热成为高温热水采用的是一次换热的方法，制热速率快。
[0012]5、本实用新型的循环系统无需再使用节流膨胀机构，从涡流管冷气流段出口的冷气流与气液分离腔出口出来的液体混合后形成的气液两相制冷剂直接进入蒸发器中蒸发完成吸热过程。
【附图说明】
[0013]图1所示为本实用新型的制取高温热水的循环系统的示意图；
[0014]图2所示为本实用新型的制取高温热水的循环系统中涡流管的剖示图。
[0015]图中:1.蒸发器，2.压缩机，3.第二换热器，4.第一换热器，5.第三换热器，6.涡流管，7.喷嘴，8.涡流发生室，9.液体分离腔，10.液体分离腔出口，11.控制阀，12.热端出口，13.冷端出口。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0017]本实用新型的制取高温热水的循环系统的示意图如图1所示，包括蒸发器1、压缩机2、第一换热器4、第二换热器3、第三换热器5和涡流管6 ;所述涡流管6包括喷嘴7、涡流发生室8、热气流段和冷气流段，所述涡流发生室8分别与所述喷嘴7、热气流段和冷气流段连通，所述热气流段内设置有液体分离腔9，所述液体分离腔9底部设置有液体分离腔出口10，所述热气流段的热端出口 12处设置有控制阀11 ;所述蒸发器I出口与所述第一换热器4的出口并联后与所述压缩机2的吸气口连接，所述压缩机2的排气口与所述第二换热器3的进口连接，所述第二换热器3的出口与所述涡流管6的喷嘴7连接，所述涡流管6的热端出口 12与所述第三换热器5的进口连接，所述第三换热器5的出口与所述第一换热器4的进口连接，所述涡流管6的液体分离腔出口 10与所述涡流管6的冷端出口 13并联后与所述蒸发器I的进口连接。所述第一换热器4的进水口与冷水源连接，所述第一换热器4的出水口与所述第二换热器3的进水口连接，所述第二换热器3的出水口与所述第三换热器5的进水口连接，所述第三换热器5的出水口与供热水端连接，为用户提供热水。其中，所述第一换热器为低温显热换热器；所述第二换热器为中温显热换热器；所述第三换热器为高温显热换热器；冷水先进入所述第一换热器预热，预热后的水进入所述第二换热器成为中温水，中温水最后进入所述第三换热器成为高温水。
[0018]本实用新型的循环系统运行时，来自涡流管6的冷端出口 13以及涡流管6的液体分离腔出口 10的气液两相制冷剂在蒸发器I中吸热蒸发，蒸发器I中蒸发产生的蒸气与来自第一换热器4出口具有一定过热度的蒸气混合后，经所述压缩机2压缩成为高温高压的过热蒸气。过热的制冷剂蒸气在第二换热器3中释放显热，此时压缩机2的排气温度应稍高于压缩机排气压力所对应的饱和温度，以维持涡流管6进口处制冷剂蒸气具有一定干度。制冷剂蒸气经所述涡流管6的喷嘴7进入涡流发生室8，制冷剂在涡流发生室8内发生高速旋转并产生冷热分离，其中一部分制冷剂蒸气因膨胀降压等因素温度降低而液化。这部分液态制冷剂经液体分离腔9被分离出来，经液体分离腔出口 10被导出涡流管6。液相被分离出涡流管6后，冷热气流继续向前流动到达控制阀11，处于中心区域的冷气流随之发生流动方向的改变，向着涡流管6的冷端出口 13方向流动，冷气流通过冷端出口 13导出涡流管6之后进入蒸发器I中，余下的热气流经涡流管6的热端出口 12流出。具有较高温度的热气流进入第三换热器5中释放高温部分显热，释放完部分显热的制冷剂蒸汽此时仍具有较高的温度，这部分热气流随之进入第一换热器4继续释放余下的低温部分显热，完成换热的制冷剂与蒸发器I中蒸发吸热产生的制冷剂蒸气混合后最终回到压缩机2的吸气口处。
[0019]本实用新型的循环系统中，冷水经过三步换热成为高温热水的循环过程为:需要被加热的冷水先进入第一换热器4进行第一次换热一一预热，吸收来自制冷剂蒸气的低温部分显热，成为具有高于冷水进口温度的预热水，此时制冷剂压力接近蒸发压力，同时其温度高于蒸发温度处于过热状态；预热后的水接着进入第二换热器3，吸收来自压缩机排气的高温高压制冷剂蒸气的显热，经过第二次换热后成为40-60°C左右的中温热水。上述中温水最后进入第三换热器5并在其中换热，吸收来自涡流管6热端出口 12处具有更高温度的制冷剂蒸气的高温部分显热，成为80-100°C左右的高温热水。所述第一换热器4为低温显热换热器，所述第二换热器3为中温显热换热器，所述第三换热器5为高温显热换热器。3个换热器的区别在于制冷剂的状态，第一换热器4、第二换热器3与第三换热器5中均只发生冷却过程。整个水循环不设置水箱，采用的是一次换热法，即冷水从第一换热器4的进水口进入系统，经过与第一换热器4、第二换热器3和第三换热器5换热后，从第三换热器5的出水口处离开系统，直接供用户使用。
[0020]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种制取高温热水的循环系统，其特征在于，包括蒸发器、压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器和涡流管；所述涡流管包括喷嘴、涡流发生室、热气流段和冷气流段，所述涡流发生室分别与所述喷嘴、热气流段和冷气流段连通，所述热气流段内设置有液体分离腔，所述液体分离腔底部设置有液体分离腔出口，所述热气流段的热端出口处设置有控制阀；所述蒸发器出口与所述第一换热器的出口并联后与所述压缩机的吸气口连接，所述压缩机的排气口与所述第二换热器的进口连接，所述第二换热器的出口与所述涡流管的喷嘴连接，所述涡流管的热端出口与所述第三换热器的进口连接，所述第三换热器的出口与所述第一换热器的进口连接，所述涡流管的液体分离腔出口与所述涡流管的冷端出口并联后与所述蒸发器的进口连接；所述第一换热器的进水口与冷水源连接，所述第一换热器的出水口与所述第二换热器的进水口连接，所述第二换热器的出水口与所述第三换热器的进水口连接，所述第三换热器的出水口与供热水端连接；所述第一换热器为低温显热换热器；所述第二换热器为中温显热换热器；所述第三换热器为高温显热换热器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种制取高温热水的循环系统，旨在提供一种利用蒸汽压缩耦合涡流管以获得高温热水的系统。包括蒸发器、压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器和涡流管；涡流管热气流段内有液体分离腔。蒸发器出口与第一换热器的出口并联后与压缩机的吸气口连接，压缩机的排气口与第二换热器的进口连接，第二换热器的出口与涡流管的喷嘴连接，涡流管的热端出口与第三换热器的进口连接，第三换热器的出口与第一换热器的进口连接，涡流管的液体分离腔出口与涡流管的冷端出口并联后与蒸发器的进口连接。冷水依次经过第一换热器、第二换热器和第三换热器，采用了一次循环、三步换热的换热方式，提升了热泵系统中不同层级的热能利用效率。
【IPC分类】F25B30/02
【公开号】CN204787425
【申请号】CN201520468718
【发明人】律宝莹, 杨洋, 陈萨如拉
【申请人】天津商业大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月2日