专利名称：单效混合式热泵机组和双效混合式热泵机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及采暖或エ艺领域的制热设备领域，是ー种以溴化锂溶液为エ质、由热能和电能共同驱动、吸收式与压缩式相结合的单效混合式热泵机组和双效混合式热泵机组。该热泵机组在蒸发器吸收余热、在发生器通入驱动热源进行水蒸汽的热压缩并进ー步通过蒸汽压缩机对其进行机械压缩、实现吸收器产生中温热源和冷凝器产生高温热源的目标。
背景技术：
目前市场上主流的热泵机组有两种一种是以热能驱动的溴化锂吸收式热泵机组，另ー种是以电能驱动的压缩式热泵机组。溴化锂吸收式热泵机组是以水为制冷剂、溴化锂溶液为吸收剂、采用高温热源(包括蒸汽、热水、烟气等)驱动，单效溴化锂吸收式热泵机组基本结构为图3所示，包括冷凝器(16)、吸收器(17)、蒸发器(18)、发生器(19)、冷剂泵(20)、溶液泵(21)、溶液换热器
(22)。其中蒸发器(18)和吸收器(17)是安装在同一个筒体内的由挡液板分隔而成的相互连通的两个相变换热器。其中，冷剂水在高真空的蒸发器(18)筒体内低沸点汽化来吸收传热管内余热水的热量、发生器(19)通入驱动热源(包括蒸汽、高温热水、高温烟气等)对冷剂蒸汽进行热压缩、来实现吸收器(17)和冷凝器(16)放热产生中温热源的目标。溴化锂吸收式热泵机组采用水作为制冷剂、比采用R22、R134a等氟利昂冷媒的电驱动压缩式热泵机组更加具有环保的优势(这些氟利昂制冷剂都在不同程度上对大气臭氧层或地球的温室效应造成负面的影响，没有ー种绝对环保，只能作为ー些过渡冷媒、不能作为永久环保的冷媒)；同吋，该机组采用热能驱动、节省电カ消耗，单机制热能力大(较压缩式热泵大ー倍以上)且升温幅度较高(同样的余热源温度情况下较压缩式热泵机组升温幅度高20°C以上)，在回收热电厂循环水余热的城市集中供热领域已有少量的应用。但该机组也存在明显的缺点制热温度除受热源的品位限制外(若采用蒸汽驱动，蒸汽压カ通常不低于0. 2MPa)还受余热源温度的限制(在集中供热领域应用一般不低于30°C)。这就大大限制了这种热泵在集中供热领域的应用。因为，从需求上来看，越是气温低、越需要供应更高温度的热网水，但从热泵的性能来看，越是气温低，余热水的温度越低，热泵的供热温度越低，这是ー对矛盾，该机组在一年中气温很低时段无法满足热网供热要求，若要强制调高余热水的温度，势必影响机组的发电能力，得不偿失。以电为驱动能源的压缩式冷水机组，其基本结构如图4所示，包括蒸发器(23)、压缩机(24)、冷凝器(25)、膨胀阀(26)。通过冷媒在蒸发器(23)筒体内气化吸收铜管内流动的余热水的热量，通过压缩机(24)对冷媒蒸汽进行机械压缩，在压カ较高的冷凝器(25)中进行冷凝放热、获得较高温度的供暖或エ艺用热水；该机组具有结构简单、制冷系数较高(C0P值可达到5左右)的优点，广泛应用在制热温度要求不高、进行分散供热的地区。但由 于采用的R22、R134a等氟利昂作冷媒，对大气臭氧层或地球的温室效应会造成负面影响的不符合环保要求的冷媒；机组以电能驱动、耗电量大；单机的供热能力小、相对于余热源的温升小，无法用于有热电厂循环水的集中供热领域
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中两种热泵机组的不足之处，提供一种单效混合式热泵机组和双效混合式热泵机组，热能与电能共同驱动的、吸收式与压缩式相结合的环保、高温、高效的新型热泵机组。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种单效混合式热泵机组，包括单效溴化锂吸收式热泵机组、蒸汽压缩机和混合式/吸收式热泵功能切换阀组，所述的单效溴化锂吸收式热泵机组包括管路连接成循环回路的冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液换热器和发生器，所述的冷凝器上设有分别与高温热用户出入口通过管路相连通的高温水进口和高温水出口，所述的吸收器上设有分别与中温热用户出入口通过管路相连通的中温水进口和中温水出口，蒸发器上设有分别于余热源出入端通过管路相连通的余热水进口和余热水出ロ，吸收器上的中温水出口一路通过管路与冷凝器的高温水进ロ连通，所述的发生器上设有分别与驱动热源出入口通过管路相连通的热源进口和热源出口 ；所述的冷凝器上的冷凝水出口通过管路和节流阀与蒸发器的冷剂水进ロ连通，所述的蒸发器的冷剂水进ロ沿传热管方向布置有冷剂水喷嘴，所述的蒸发器的冷剂水出口通过管路与冷剂泵与蒸发器的ニ次冷剂水进ロ连通，所述的二次冷剂水进ロ沿传热管方向布置有二次冷剂水喷嘴，吸收器的下端设有稀溶液出口，吸收器的稀溶液出口通过管路和溶液泵与溶液换热器的稀溶液进ロ连通，溶液换热器的稀溶液出口通过管路与发生器的稀溶液进ロ连通，发生器的浓溶液出ロ通过管路与溶液换热器的浓溶液进ロ连通，溶液换热器的浓溶液出ロ通过管路与吸收器的浓溶液进ロ连通，所述的吸收器的浓溶液进ロ沿传热管方向布置有浓溶液喷嘴；所述的发生器顶部具有冷剂蒸汽出口，所述的冷剂蒸汽出口通过管路与蒸汽压缩机的进ロ相连通，蒸汽压缩机的出ロ通过管路与冷凝器的冷剂蒸汽进ロ连通，所述的冷凝器的冷剂水出ロ分成两路、其中一路通过管路与蒸发器的凝水进ロ连通、另一路通过管路与蒸汽压缩机的进ロ连通，冷凝器的冷剂水出口与蒸汽压缩机的进ロ之间的管路上设有调节阀；所述的混合式/吸收式热泵功能切换阀组包括设置在吸收器上中温水出口管路上的中温热水出水阀、设置在冷凝器上高温水进ロ管路上的高温热水进水阀和设置在中温水出口与高温水进ロ之间的管路上的中/高温热水连通阀。进ー步的，所述的吸收器和蒸发器是安装在同一个筒体内的由挡液板分隔而成的相互连通的相变换热器，所述的蒸发器是一种依靠换热管外的水在高真空状态下低沸点汽化、吸收传热管内余热水的热量的相变换热器，主要包括筒体、换热管、支撑板、水盘、凝水管、冷剂泵、凝水喷嘴及外保温。吸收器是ー种利用浓溶液吸收冷剂蒸汽、放出吸收热、生产中温热源的相变换热器，主要包括筒体、换热管、支撑板、液囊、浓溶液喷嘴及外保温。发生器是一高温驱动热源加热稀溶液、将稀溶液浓缩为浓溶液并分离出水蒸汽的相变换热器。主要包括筒体、换热管、支撑板、汽包及外保温。所述的中温热水出水阀、中/高温热水连通阀和高温热水进水阀为电磁阀，用于混合式和吸收式热泵功能切換；调节阀为电动调节阀，用于控制蒸汽压缩机进气温度、在保证安全的情况下增加蒸汽压缩机质量流量；节流阀为电子膨胀阀，用于冷凝器产生的冷剂水的减压。当中温热水出水阀和高温热水进水阀开启、中/高温热水连通阀关闭，蒸汽压缩机工作，调节阀调到适当开度即为混合式热泵功能；当中温热水出水阀和高温热水进水阀关闭、中/高温热水连通阀开启，蒸汽压缩机不工作，调节阀调到最小开度即为吸收式式热泵功能。所述的蒸汽压缩机为ー种水蒸汽压力、温度提升设备，通常选用罗茨风机压缩机或蒸汽离心压缩机一种双效混合式热泵机组，包括双效溴化锂吸收式热泵机组和蒸汽压缩机，所述的双效溴化锂吸收式热泵机组包括管路连接成循环回路的冷凝器、蒸发器、吸收器、高温溶液换热器、低温溶液换热器、高压发生器和低压发生器，所述的冷凝器上设有分别与高温热用户出入口通过管路相连通的高温水进口和高温水出口，所述的吸收器上设有分别与中温热用户出入口通过管路相连通的中温水进口和中温水出口，蒸发器上设有分别于余热源出入端通过管路相连通的余热水进口和余热水出口，所述的高压发生器上设有分别与驱动热源出入口通过管路相连通的热源进口和热源出口 ；所述的冷凝器上的冷凝水出口通过管路与节流阀与蒸发器的冷剂水进ロ连通，所述的蒸发器的冷剂水进ロ沿传热管方向布置有冷剂水喷嘴，所述的蒸发器的冷剂水出口通过管路与冷剂泵与蒸发器的二次冷剂水进ロ连通，所述的二次冷剂水进ロ沿传热管方向布置有二次冷剂水喷嘴，所述的吸收器的下端设有稀溶液出口，所述的吸收器的稀溶液出ロ通过管路和溶液泵与低温溶液换热器的稀溶液进ロ连通，低温溶液换热器的稀溶液出口通过管路与高温溶液换热器的稀溶液进ロ连通，高温溶液换热器的稀溶液出口通过管路与高压发生器的稀溶液进ロ连通，，所述的低温溶液换热器的浓溶液出口通过管路与吸收器上的浓溶液进ロ连通，所述的吸收器的浓溶液进ロ沿传热管方向布置有浓溶液喷嘴；所述的高压发生器顶部的冷剂蒸汽出ロ通过管路与低压发生器的一次冷剂蒸汽进ロ连通，低压发生器中部的一次蒸汽凝水出口分成两路、其中一路通过管路与冷凝器的一次蒸汽凝水进ロ连通、另一路通过管路和调节阀与蒸汽压缩机进ロ连通，低压发生器顶部的二次冷剂蒸汽出口通过管路与蒸汽压缩机的进ロ连通，低压发生器的浓溶液出口通过管路与低温溶液换热器的浓溶液进ロ连通，高压发生器的中间浓度溶液出ロ通过管路与高温溶液换热器的中间浓度溶液进ロ连通，高温溶液换热器的中间浓度出ロ通过管路与低压发生器的中间浓度溶液进ロ连通。进ー步的，所述的吸收器和蒸发器是安装在同一个筒体内的由挡液板分隔而成的相互连通的相变换热器，所述的蒸发器是一种依靠换热管外的水在高真空状态下低沸点汽化、吸收传热管内余热水的热量的相变换热器，主要包括筒体、换热管、支撑板、水盘、凝水管、冷剂泵、凝水喷嘴及外保温。吸收器是ー种利用浓溶液吸收冷剂蒸汽、放出吸收热、生产中温热源的相变换热器，主要包括筒体、换热管、支撑板、液囊、浓溶液喷嘴及外保温。高压发生器是一高温驱动热源加热稀溶液、将稀溶液浓缩为中间浓度溶液并分离出水蒸汽的相变换热器，主要包括筒体、换热管、支撑板、汽包及外保温。低压发生器是用高压发生器从稀溶液中分离出的一次冷剂蒸汽加热中间溶液，将中间溶液浓缩为浓溶液并分离出二次冷剂蒸汽的相变换热器，主要包括筒体、换热管、支撑板及外保温。调节阀为电动调节阀，用于控制蒸汽压缩机进气温度、在保证安全的情况下增加蒸汽压缩机质量流量；节流阀为电子膨胀阀，用于冷凝器产生的冷剂水的减压。
所述的蒸汽压缩机为ー种水蒸汽压力、温度提升设备，罗茨风机压缩机或蒸汽离心压缩机。本发明的有益效果是，本发明的单效混合式热泵机组是在普通的单效溴化锂吸收式热泵基础上增设蒸汽压缩机，该机组通过在蒸发器内将来自冷凝器的冷剂水的气化来吸收余热、蒸发器气化产生的水蒸汽先被吸收器内溴化锂浓溶液吸收(吸收过程为放热过程)再由溶液泵压缩到适当压力进入发生器并被外界驱动热源加热释放出来(此过程相当于水蒸汽的热压缩)，在此基础上再通过蒸汽压缩机的机械压缩过程将水蒸汽的温度和压カ提升至较高位置时在冷凝器冷凝放热，从而实现从吸收器产生中温热源和从冷凝器产生高温热源。该机组相比市场上热能驱动的只产生中温热源(最高制热温度一般不超过90°C )的吸收式热泵增加了ー个高温热源(高温热源可较中温热源高50°C以上，最高制热温度可超过140°C);对低温余热源的适应性更强(满足集中供热温度所需的余热源的温度最低可 达10°C，而吸收式热泵需要的余热源温度一般不低于30°C);对热源的品味要求更低(满足集中供热温度所需的驱动热源蒸汽的压力最低可达0. IMpa，而吸收式热泵用于集中供热领域需要的余热源温度一般不低于0. 4Mpa)，这说明单效混合式热泵机组对外界条件的适应性更强，尤其在寒冬季节余热水温度很低而供热温度要求很高时优势更明显。本发明的双效混合式热泵机组是在普通的单效溴化锂吸收式热泵基础上增设低压发生器、低温溶液换热器、蒸汽压缩机、节流阀和调节阀。该机组通过在蒸发器内将来自冷凝器的冷剂水的气化来吸收余热、蒸发器气化产生的水蒸汽先被吸收器内溴化锂浓溶液吸收(吸收过程为放热过程)再由溶液泵压缩到适当压カ进入高/低压发生器并被外界驱动热源加热释放出来(低压发生器的驱动热源来源于高压发生器的一次冷剂蒸汽，此过程相当于对水蒸汽的热压缩)，在此基础上再通过蒸汽压缩机的机械压缩过程将水蒸汽的温度和压カ提升至较高位置时在冷凝器冷凝放热，从而实现从吸收器产生中温热源和从冷凝器产生高温热源。该机组相比市场上热能驱动的只产生中温热源的双效吸收式热泵增加了ー个高温热源(高温热源可较中温热源高30°C以上)；效率更高(由于高压发生器的冷剂蒸汽再次用于低压发生器的蒸汽发生，制热效率较单效吸收式热泵高35%以上)，这对大量利用余热、节能减排工作是有利的。本发明的单效混合式热泵机组和双效混合式热泵机组较市场上以氟利昂为エ质的压缩式热泵更环保(采用溴化锂溶液为エ质，水为制冷剂)、更节电(采用热能驱动为主、耗电量很少)、输出更高温(平均高50°C以上)热源，单机的制热容量更大(单机最大制热量可达2000万大卡/小吋，较压缩式热泵高I倍以上)。据此分析可知，本发明的单效混合式热泵机组和双效混合式热泵机组将成为以集中供热领域为典型应用的主流的余热制热产品。
下面结合附图和实施例对本发明进ー步说明。图I是本发明的单效混合式热泵机组的最佳实施例的结构示意图；图中1.冷凝器，2.吸收器，3.蒸发器，4.发生器，5.蒸汽压缩机，6.冷剂泵，7.溶液泵，8.溶液换热器，9.调节阀，10.中温热水出水阀，11.中/高温热水连通阀，12.高温热水进水阀，15.节流阀。图2是本发明的双效混合式热泵机组的最佳实施例的结构示意图；图中1.冷凝器，2.吸收器，3.蒸发器，4’ .高压发生器，5.蒸汽压缩机，6.冷剂泵，7.溶液泵，8’.高温溶液换热器，9.调节阀，10.中温热水出水阀，13.低压发生器，14.低温溶液换热器，15.节流阀。图3是现有技 术中单效溴化锂吸收式热泵机组的结构示意图；图中16.冷凝器，17.吸收器，18.蒸发器，19.发生器，20.冷剂泵，21.溶液泵，22.溶液换热器。图4是现有技术中压缩式热泵系统的结构示意图；图中23.蒸发器，24.压缩机，25.冷凝器，26.膨胀阀。
具体实施例方式现在结合附图对本发明作进ー步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。如图I所示，本发明的单效混合式热泵机组的最佳实施例，包括单效溴化锂吸收式热泵机组、蒸汽压缩机5和混合式/吸收式热泵功能切換阀组，单效溴化锂吸收式热泵机组包括管路连接成循环回路的冷凝器I、蒸发器3、吸收器2、溶液换热器8和发生器4，冷凝器I上设有分别与高温热用户出入口通过管路相连通的高温水进ロ 1-1和高温水出口 1-2，吸收器2上设有分别与中温热用户出入口通过管路相连通的中温水进ロ 2-1和中温水出口
2-2，蒸发器3上设有分别于余热源出入端通过管路相连通的余热水进ロ3-1和余热水出口
3-2，吸收器2上的中温水出ロ2-2 —路通过管路与冷凝器I的高温水进ロ 1-1连通，发生器4上设有分别与驱动热源出入口通过管路相连通的热源进ロ 4-1和热源出ロ 4-2 ;冷凝器I上的冷凝水出ロ 1-4通过管路和节流阀15与蒸发器3的冷剂水进ロ 3-6连通，蒸发器3的冷剂水进ロ 3-6沿传热管方向布置有冷剂水喷嘴3-7，蒸发器3的冷剂水出ロ 3-4通过管路与冷剂泵6与蒸发器3的二次冷剂水进ロ 3-3连通，二次冷剂水进ロ 3-3沿传热管方向布置有二次冷剂水喷嘴3-5，吸收器2的下端设有稀溶液出ロ 2-4，吸收器2的稀溶液出ロ 2-4通过管路和溶液泵7与溶液换热器8的稀溶液进ロ 8-1连通，溶液换热器8的稀溶液出ロ 8-2通过管路与发生器4的稀溶液进ロ 4-3连通，发生器4的浓溶液出ロ 4-4通过管路与溶液换热器8的浓溶液进ロ 8-3连通，溶液换热器8的浓溶液出ロ 8-4通过管路与吸收器2的浓溶液进ロ 2-3连通，吸收器2的浓溶液进ロ 2-3沿传热管方向布置有浓溶液喷嘴2-5 ;发生器4顶部具有冷剂蒸汽出ロ 4-5，冷剂蒸汽出ロ 4-5通过管路与蒸汽压缩机5的进ロ相连通，蒸汽压缩机5的出ロ通过管路与冷凝器I的冷剂蒸汽进ロ 1-3连通，冷凝器I的冷剂水出ロ 1-4分成两路、其中一路通过管路与蒸发器3的凝水进ロ 3-6连通、另ー路通过管路与蒸汽压缩机5的进ロ连通，冷凝器I的冷剂水出ロ 1-4与蒸汽压缩机5的进ロ之间的管路上设有调节阀9 ;混合式/吸收式热泵功能切换阀组包括设置在吸收器2上中温水出ロ 2-2管路上的中温热水出水阀10、设置在冷凝器I上高温水进ロ 1-1管路上的高温热水进水阀12和设置在中温水出ロ 2-2与高温水进ロ 1-1之间的管路上的中/高温热水连通阀11。
吸收器2和蒸发器3是安装在同一个筒体内的由挡液板分隔而成的相互连通的相变换热器，蒸发器3是ー种依靠换热管外的水在高真空状态下低沸点汽化、吸收传热管内余热水的热量的相变换热器，吸收器2是ー种利用浓溶液吸收冷剂蒸汽、放出吸收热、生产中温热源的相变换热器，发生器4是ー高温驱动热源加热稀溶液、将稀溶液浓缩为浓溶液并分离出水蒸汽的相变换热器，蒸汽压缩机5为罗茨风机压缩机或蒸汽离心压缩机。中温热水出水阀10、中/高温热水连通阀11和高温热水进水阀12为电磁阀，调节阀9为电动调节阀，节流阀15为电子膨胀阀。本发明的单效混合式热泵机组的工作过程如下I)机组启动机组启动时，先将图I中的中/高温热水连通阀11关闭、中温热水出水阀10和高温热水进水阀12打开，机组对蒸发器3抽真空、灌溶液，然后将冷剂泵6启动；将浓度为50 %左右的溶液从吸收器2通过溶液换热器8送入发生器4，当液位溢过发生器4中换热管适当高度后，外部驱动热源开始工作；当发生器4中冷剂蒸汽压カ达到蒸汽压缩机5的启动压カ时开启蒸汽压缩机5、同时启动系统中温热水泵、向中温热用户供热；当冷凝器I的温度、压カ上升到设计值时启动系统高温热水泵、冷凝器I开始向高温热用户供热；当冷凝器I内水盘水位升高到冷凝水出ロ 1-4以上、通过管道、节流阀15流进蒸发器3内冷凝水喷嘴时开启系统余热水泵、蒸发器3开始从余热源吸收热量，同时调节调节阀9至适当的开度，保证蒸汽压缩机5进ロ温度不高于进ロ压力下的饱和水蒸汽温度5°C ;当蒸发器3内的水位高于水盘适当高度时启动冷剂泵6进行冷剂水的二次循环蒸发。注若要切換为吸收式热泵功能，则需将中温热水出水阀10和高温热水进水阀12关闭、中/高温热水连通阀11开启，蒸汽压缩机5不工作，调节阀9调到最小开度，机组启动过程与上述混合式热泵类似。2)机组运行外部余热源将30°C余热水通入蒸发器3传热管，放出热量将传热管外的冷剂水气化，自身温度降为20°C、回到余热源继续加热，传热管外的冷剂水气化为压カ为15mmHg、温度为18°C的冷剂蒸汽；来自溶液换热器8浓度为63%、温度为60°C的浓溶液通过吸收器2的浓溶液喷嘴2-5喷淋到传热管上、吸收蒸发器3的冷剂蒸汽，自身变为浓度为59%、温度为55°C的溶液进入吸收器液囊，吸收过程在传热管内放出的热量作为中温热源将来自中温 热用户43°C的热水加热到53°C ;吸收器2出ロ 2-4浓度为59%、温度为55°C的溶液通过管路、溶液泵7进入溶液换热器8，与来自发生器4的浓度为63%、温度为148°C浓溶液进行换热，经过换热稀溶液温度变为140°C进入发生器4，浓溶液温度变为60°C进入吸收器2 ;在发生器4内的外部热源(这里取压カ为0. 5Mpa的饱和蒸汽)通过传热管给稀溶液加热，将温度为140°C、浓度为59%的稀溶液加热浓缩为温度为148で、浓度为63%的浓溶液同时分离出温度为148°C、压カ为420mmHg的冷剂蒸汽；该冷剂蒸汽被来自冷凝器I的部分凝水通过凝水喷嘴闪发吸热，温度降为85°C后进入蒸汽压缩机5压缩，变为压カ是llOOmmHg、温度为150°C的高温、高压冷剂蒸汽进入冷凝器1，在冷凝器I中冷剂蒸汽在传热管外冷凝为112°C的冷凝水，同时，放出的热量充当高温热源、将来自高温热用户102°C的热水加热为110°C ;除少量冷剂水通过节流阀15、调节阀9进入发生器4出汽管道闪发外、大部分的冷凝水通过节流阀15、管道进入蒸发器3沸腾吸热，没有汽化完的冷剂水继续通过冷剂泵6循环进行二次沸腾。周而复始，完成制热循环。图2所示，本发明的双效混合式热泵机组的最佳实施例，包括双效溴化锂吸收式热泵机组和蒸汽压缩机5，双效溴化锂吸收式热泵机组包括管路连接成循环回路的冷凝器
I、蒸发器3、吸收器2、高温溶液换热器8’、低温溶液换热器14、高压发生器4’和低压发生器13，冷凝器I上设有分别与高温热用户出入口通过管路相连通的高温水进ロ 1-1和高温水出ロ 1-2，吸收器2上设有分别与中温热用户出入口通过管路相连通的中温水进ロ 2-1和中温水出口 2-2，蒸发器3上设有分别于余热源出入端通过管路相连通的余热水进ロ 3-1和余热水出口 3-2，高压发生器4’上设有分别与驱动热源出入口通过管路相连通的热源进ロ4’-I和热源出ロ 4’ -2 ;冷凝器I上的冷凝水出ロ 1-4通过管路与节流阀15与蒸发器3的冷剂水进ロ 3-6连通，蒸发器3的冷剂水进ロ 3-6沿传热管方向布置有冷剂水喷嘴3-7，蒸发器3的冷剂水出ロ 3-4通过管路与冷剂泵6与蒸发器3的二次冷剂水进ロ 3-3连通，蒸发器3的二次冷剂水进ロ 3-3沿传热管方向布置有二次冷剂水喷嘴3-5，吸收器2的下端设有稀溶液出ロ 2-4，吸收器2的稀溶液出ロ 2-4通过管路和溶液泵7与低温溶液换热器14的稀溶液进ロ 14-1连通，低温溶液换热器14的稀溶液出ロ 14-2通过管路与高温溶液换热器8，的稀溶液进ロ 8，-I连通，高温溶液换热器8，的稀溶液出ロ 8’ -2通过管路与高压发生器4’的稀溶液进ロ 4’ -3连通，低温溶液换热器14的浓溶液出ロ 14-4通过管路与吸收器2上的浓溶液进ロ 2-3连通，吸收器2的浓溶液进ロ 2-3沿传热管方向布置有浓溶液喷嘴2-5 ;高压发生器4’顶部的冷剂蒸汽出ロ 4-5通过管路与低压发生器13的一次冷剂蒸汽进ロ 13-3连通，低压发生器13中部的一次蒸汽凝水出ロ 13-4分成两路、其中一路通过管路与冷凝器I的一次蒸汽凝水进ロ 1-5连通、另一路通过管路和调节阀9与蒸汽压缩机5进ロ连通，低压发生器13顶部的二次冷剂蒸汽出ロ 13-5通过管路与蒸汽压缩机5的进ロ连通，低压发生器13的浓溶液出ロ 13-2通过管路与低温溶液换热器14的浓溶液进ロ14-3连通，高压发生器4’的中间浓度溶液出口 4’ _4通过管路与高温溶液换热器8’的中间浓度溶液进ロ 8，-3连通，高温溶液换热器8，的中间浓度出ロ 8，-4通过管路与低压发生器13的中间浓度溶液进ロ 13-1连通。吸收器2和蒸发器3是安装在同一个筒体内的由挡液板分隔而成的相互连通的相变换热器，蒸发器3是ー种依靠换热管外的水在高真空状态下低沸点汽化、吸收传热管内余热水的热量的相变换热器，吸收器2是ー种利用浓溶液吸收冷剂蒸汽、放出吸收热、生产中温热源的相变换热器，高压发生器4’是ー高温驱动热源加热稀溶液、将稀溶液浓缩为中间浓度溶液并分离出水蒸汽的相变换热器，低压发生器13是用高压发生器4’从稀溶液中分离出的一次冷剂蒸汽加热中间溶液，将中间溶液浓缩为浓溶液并分离出二次冷剂蒸汽的相变换热器，蒸汽压缩机5为罗茨风机压缩机或蒸汽离心压缩机。调节阀9为电动调节阀，节流阀15为电子膨胀阀。本发明的双效混合式热泵机组的工作过程如下I)机组启动机组启动时，先对蒸发器3抽真空、灌溶液，然后将冷剂泵6启动，将浓度为50%左右的溶液从吸收器2通过低温溶液换热器14、高温溶液换热器8，送入高压发生器4’和低 压发生器13，当液位溢过高压发生器4’换热管适当高度后，外部驱动热源开始工作；再过一段时间便有高压发生器4’的冷剂蒸汽加热浓缩低压发生器13的中间浓度溶液同时分离出二次冷剂蒸汽，当二次冷剂冷剂蒸汽压カ达到蒸汽压缩机5的启动压力时开启蒸汽压缩机5、同时启动系统中温热水泵、向中温热用户供热；当冷凝器I的温度、压カ上升到设计值时启动系统高温热水泵、冷凝器I开始向高温热用户供热；当冷凝器I内水盘水位升高到冷凝水出水ロ 1-4以上、通过管道、节流阀15流进蒸发器3冷凝水喷嘴时开启系统余热水泵、蒸发器3开始从余热源吸收热量，同时调节调节阀9至适当的开度，保证压缩机5进ロ温度不高于进ロ压力下的饱和水蒸汽温度5°C ;当蒸发器3水位高于水盘适当高度时启动冷剂泵6进行冷剂水的二次循环蒸发。2)机组运行外部余热源将30°C余热水通入蒸发器3传热管，放出热量将传热管外的冷剂水气化，自身温度降为20°C、回到余热源继续加热，传热管外的冷剂水气化为压カ为15mmHg、温度为18°C的冷剂蒸汽；来自低温溶液换热器14浓度为63%、温度为60°C的浓溶液通过吸收器2的浓溶液喷嘴2-5喷淋到传热管上、吸收蒸发器3的冷剂蒸汽，自身变为浓度为59%、温度为55°C的溶液进入吸收器2的液囊，吸收过程在传热管内放出的热量作为中温热源将来自中温热用户43°C的热水加热到53°C ;吸收器2出口 2-4浓度为59%、温度为55°C的溶液通过管路、溶液泵7进入低温溶液换热器14，与来自低压发生器13的浓度为63%温度为89°C浓溶液进行换热，经过换热稀溶液温度变为80°C进入高温溶液换热器8’，浓溶液温度变为60°C进入吸收器2 ;在高温溶液换热器8’内，80°C的稀溶液与来自高压发生器4’的浓度为61 %、温度为148°C的中间浓度溶液进行换热，稀溶液温度升高为140°C进入高压发生器4’、中间浓度溶液温度变为85°C进入低压发生器13 ;在高压发生器4’内外部热源(这里取压カ为0. 5Mpa的饱和蒸汽)通过传热管给稀溶液加热，将温度为140°C、浓度为59%的稀溶液加热浓缩为温度为148°C、浓度为61%的中间浓度溶液进入高温热交换器8’、同时分离出温度为148°C、压カ为550mmHg的冷剂蒸汽进入低压发生器13 ;在低压发生器13传热管里温度为148°C、压カ为550mmHg的冷剂蒸汽作为二次热源将浓度为61%、温度为85°C的中间浓度溶液加热浓缩为浓度为63%、温度为89°C的浓溶液进入低温热交换器14，同时分离出温度为89°C、压カ为45mmHg的二次冷剂蒸汽进入蒸汽压缩机5，二次冷剂蒸汽自身变为91°C的凝水进入冷凝器I ;部分二次冷剂蒸汽凝水通过调节阀9进入蒸汽压缩机5进气管闪发并与来自低压发生器13的二次冷剂蒸汽混合变为压カ为45mmHg、温度为36°C的饱和蒸汽进入蒸汽压缩机5 ;经压缩二次冷剂蒸汽变为压カ为525mmHg、温度为120°C的高温高压冷剂蒸汽进入冷凝器I冷凝；在冷凝器I中冷剂蒸汽在传热管外冷凝为90°C的冷凝水，同时，放出的热量充当高温热源、将来自高温热用户72°C的热水加热为880C;冷凝水通过管道、节流阀15进入蒸发器3沸腾吸热，没有汽化完的冷剂水继续通过冷 剂泵6循环进行二次沸腾。周而复始，完成制热循环。以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多祥的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.一种单效混合式热泵机组，其特征是包括单效溴化锂吸收式热泵机组、蒸汽压缩机(5)和混合式/吸收式热泵功能切换阀组， 所述的单效溴化锂吸收式热泵机组包括管路连接成循环回路的冷凝器(I)、蒸发器(3)、吸收器(2)、溶液换热器(8)和发生器(4)，所述的冷凝器(I)上设有分别与高温热用户出入口通过管路相连通的高温水进口和高温水出口，所述的吸收器(2)上设有分别与中温热用户出入口通过管路相连通的中温水进口和中温水出口，蒸发器(3)上设有分别于余热源出入端通过管路相连通的余热水进口和余热水出口，吸收器(2)上的中温水出口一路通过管路与冷凝器(I)的高温水进口连通，所述的发生器(4)上设有分别与驱动热源出入口通过管路相连通的热源进口和热源出口； 所述的冷凝器(I)上的冷凝水出口通过管路和节流阀(15)与蒸发器(3)的冷剂水进口连通，所述的蒸发器(3)的冷剂水进口沿传热管方向布置有冷剂水喷嘴，所述的蒸发器(3)的冷剂水出口通过管路与冷剂泵(6)与蒸发器(3)的二次冷剂水进口连通，所述的二次冷剂水进口沿传热管方向布置有二次冷剂水喷嘴，吸收器(2)的下端设有稀溶液出口，吸 收器(2)的稀溶液出口通过管路和溶液泵(7)与溶液换热器(8)的稀溶液进口连通，溶液换热器(8)的稀溶液出口通过管路与发生器(4)的稀溶液进口连通，发生器(4)的浓溶液出口通过管路与溶液换热器(8)的浓溶液进口连通，溶液换热器(8)的浓溶液出口通过管路与吸收器(2)的浓溶液进口连通，所述的吸收器(2)的浓溶液进口沿传热管方向布置有浓溶液喷嘴； 所述的发生器(4)顶部具有冷剂蒸汽出口，所述的冷剂蒸汽出口通过管路与蒸汽压缩机(5)的进口相连通，蒸汽压缩机(5)的出口通过管路与冷凝器(I)的冷剂蒸汽进口连通，所述的冷凝器(I)的冷剂水出口分成两路、其中一路通过管路与蒸发器(3)的凝水进口连通、另一路通过管路与蒸汽压缩机(5)的进口连通，冷凝器(I)的冷剂水出口与蒸汽压缩机(5)的进口之间的管路上设有调节阀(9)； 所述的混合式/吸收式热泵功能切换阀组包括设置在吸收器(2)上中温水出口管路上的中温热水出水阀(10)、设置在冷凝器(I)上高温水进口管路上的高温热水进水阀(12)和设置在中温水出口与高温水进口之间的管路上的中/高温热水连通阀(11)。
2.如权利要求I所述的单效混合式热泵机组，其特征是所述的吸收器(2)和蒸发器(3)是安装在同一个筒体内的由挡液板分隔而成的相互连通的相变换热器，所述的蒸发器(3)是一种依靠换热管外的水在高真空状态下低沸点汽化、吸收传热管内余热水的热量的相变换热器，吸收器(2)是一种利用浓溶液吸收冷剂蒸汽、放出吸收热、生产中温热源的相变换热器，发生器(4)是一高温驱动热源加热稀溶液、将稀溶液浓缩为浓溶液并分离出水蒸汽的相变换热器。
3.如权利要求I所述的单效混合式热泵机组，其特征是所述的中温热水出水阀(10)、中/高温热水连通阀(11)和高温热水进水阀(12)为电磁阀，调节阀(9)为电动调节阀，节流阀(15)为电子膨胀阀。
4.如权利要求I所述的单效混合式热泵机组，其特征是所述的蒸汽压缩机(5)为罗茨风机压缩机或蒸汽离心压缩机。
5.一种双效混合式热泵机组，其特征是包括双效溴化锂吸收式热泵机组和蒸汽压缩机(5),所述的双效溴化锂吸收式热泵机组包括管路连接成循环回路的冷凝器(I)、蒸发器(3)、吸收器(2)、高温溶液换热器(8’)、低温溶液换热器(14)、高压发生器(4’ )和低压发生器(13)， 所述的冷凝器(I)上设有分别与高温热用户出入口通过管路相连通的高温水进口和高温水出口，所述的吸收器(2)上设有分别与中温热用户出入口通过管路相连通的中温水进口和中温水出口，蒸发器(3)上设有分别于余热源出入端通过管路相连通的余热水进口和余热水出口，所述的高压发生器(4’ )上设有分别与驱动热源出入口通过管路相连通的热源进口和热源出口； 所述的冷凝器⑴上的冷凝水出口通过管路与节流阀(15)与蒸发器(3)的冷剂水进口连通，所述的蒸发器(3)的冷剂水进口沿传热管方向布置有冷剂水喷嘴，所述的蒸发器(3)的冷剂水出口通过管路与冷剂泵(6)与蒸发器(3)的二次冷剂水进口连通，所述的蒸发器(3)的二次冷剂水进口沿传热管方向布置有二次冷剂水喷嘴，所述的吸收器(2)的下端设有稀溶液出口，所述的吸收器(2)的稀溶液出口通过管路和溶液泵(7)与低温溶液换热器(14)的稀溶液进口连通，低温溶液换热器(14)的稀溶液出口通过管路与高温溶液换 热器(8’)的稀溶液进口连通，高温溶液换热器(8’)的稀溶液出口通过管路与高压发生器(4’)的稀溶液进口连通，所述的低温溶液换热器(14)的浓溶液出口通过管路与吸收器(2)上的浓溶液进口连通，所述的吸收器(2)的浓溶液进口沿传热管方向布置有浓溶液喷嘴； 所述的高压发生器(4’ )顶部的冷剂蒸汽出口通过管路与低压发生器(13)的一次冷剂蒸汽进口连通，低压发生器(13)中部的一次蒸汽凝水出口分成两路、其中一路通过管路与冷凝器(I)的一次蒸汽凝水进口连通、另一路通过管路和调节阀(9)与蒸汽压缩机(5)进口连通，低压发生器(13)顶部的二次冷剂蒸汽出口通过管路与蒸汽压缩机(5)的进口连通，低压发生器(13)的浓溶液出口通过管路与低温溶液换热器(14)的浓溶液进口连通，高压发生器(4’ )的中间浓度溶液出口通过管路与高温溶液换热器(8’ )的中间浓度溶液进口连通，高温溶液换热器(8’ )的中间浓度出口通过管路与低压发生器(13)的中间浓度溶液进口连通。
6.如权利要求5所述的双效混合式热泵机组，其特征是所述的吸收器(2)和蒸发器(3)是安装在同一个筒体内的由挡液板分隔而成的相互连通的相变换热器，所述的蒸发器(3)是一种依靠换热管外的水在高真空状态下低沸点汽化、吸收传热管内余热水的热量的相变换热器，吸收器(2)是一种利用浓溶液吸收冷剂蒸汽、放出吸收热、生产中温热源的相变换热器，高压发生器(4’ )是一高温驱动热源加热稀溶液、将稀溶液浓缩为中间浓度溶液并分离出水蒸汽的相变换热器，低压发生器(13)是用高压发生器(4’ )从稀溶液中分离出的一次冷剂蒸汽加热中间溶液，将中间溶液浓缩为浓溶液并分离出二次冷剂蒸汽的相变换热器。
7.如权利要求5所述的双效混合式热泵机组，其特征是所述的调节阀(9)为电动调节阀，节流阀(15)为电子膨胀阀。
8.如权利要求5所述的双效混合式热泵机组，其特征是所述的蒸汽压缩机(5)为罗茨风机压缩机或蒸汽离心压缩机。
全文摘要
本发明涉及一种单效混合式热泵机组和双效混合式热泵机组，包括溴化锂吸收式热泵机组、蒸汽压缩机和混合式/吸收式热泵功能切换阀组，所述的溴化锂吸收式热泵机组包括管路连接成循环回路的冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液换热器和发生器，本发明是一种热能与电能共同驱动的、吸收式与压缩式相结合的环保、高温、高效的新型热泵机组，通过蒸发器吸收余热、发生器通入驱动热源进行水蒸汽的热压缩并进一步对其进行机械压缩、实现吸收器产生中温热源和冷凝器产生高温热源，增加了一个高温热源、具有更高的制热效率。
文档编号F24H4/02GK102650467SQ20121012452
公开日2012年8月29日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者高林华 申请人:深圳力合电力工程有限公司