一种CO2热泵高进水温度提高装置的制作方法

本实用新型公开涉及制冷装置及方法改进领域，尤其涉及co2热泵高进水温度提高装置。

背景技术：

目前，co2热泵技术正在快速发展，它以环保、高性能、优异高温加热能力、超低温环境中的稳定性，逐渐被用户所接受。由于co2制冷剂临界温度低(31.6°)，在高进水温度的条件下膨胀损失大，换热效率低，性能衰减大，节能效果差。因此，极大的限制了co2热泵在供暖和工业领域的应用。现有的解决办法是系统中增加气体回热器，回热器在特定条件下可以改善和提高一些性能，但效果一般，回热器换热量变化调整复杂或不能调整，只能在定工况条件下使用，因此不能满足在全天候运行工况变化范围内的性能改善和提升的要求，在偏离回热器配置工况下，还会带来反作用降低其系统性能影响设备的运行稳定性和安全性。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本实用新型公开实施例提供了co2热泵高进水温度提高装置。所述技术方案如下：

根据本实用新型公开实施例的第一方面，提供一种co2热泵高进水温度提高装置，包括第一级节流装置，该co2热泵高进水温度提高装置还包括两相态分离辅助装置、第二级节流装置以及专用蒸发装置，所述第二级节流装置包括二级一号节流单元以及二级二号节流单元，所述第一级节流装置、两相态分离辅助装置、第二级节流装置的二级一号节流单元、以及专用蒸发装置通过管道依次连接，形成液态co2的流动通道；所述第一级节流装置、两相态分离辅助装置、第二级节流装置的二级二号节流单元、以及专用蒸发装置通过管道依次连接，形成气态co2转液态co2的流动通道。

在一个实施例中，所述两相态分离辅助装置上设有气体进口、液体a出口和气体b出口，所述第一级节流装置通过管道与两相态分离辅助装的气体进口相对接。

在一个实施例中，所述专用蒸发装置设有气体e进口、液体c出口、液体d进口以及气体f出口。

在一个实施例中，所述两相态分离辅助装置的气体b出口通过管道与专用蒸发装置的气体e进口相连通，对接气体b出口与气体e进口的管道上设有控制阀。

在一个实施例中，所述二级一号节流单元上设有一号进液口和一号出液口，所述两相态分离辅助装置的液体a出口通过管道与二级一号节流单元的一号进液口相对接；所述二级一号节流单元的一号出液口通过管道与专用蒸发装置的液体d进口相对接。

在一个实施例中，所述二级二号节流单元上设有二号进液口和二号出液口，专用蒸发装置的液体c出口通过管道与二级二号节流单元进液口相对接；二级二号节流单元的出液口通过管道与专用蒸发装置的液体d进口相对接。

在一个实施例中，所述第一级节流装置与气体冷凝器相连接。

在一个实施例中，所述专用蒸发装置与压缩机相连接。

根据本实用新型公开实施例的第一方面，提供一种适用于上述co2热泵高进水温度提高装置的改善co2热泵在高进水温度条件下提高性能的方法，该方法包括：

步骤一：对气体冷却器流出的气态co2第一级节流形成气液两相态co2；

步骤二：经连接管引入两相态分离辅助装置进行气液分离，由2个分配出口通道流出；

步骤三：液态co2经a出口连接管通过二级一号节流单元后由连接管送入专用蒸发器蒸发吸热；

步骤四：气态co2通过b出口连接管通过控制阀后经连接管送入专用蒸发器的放热通道，冷却后的co2液态从专用蒸发器c口流出再通过二级二号节流单元后经连接管送入专用蒸发器蒸发吸热；

步骤五：通过二级一号节流单元和二级二号节流单元的co2混合后进入蒸发器完成热交换，由f口流出至压缩进行下一个流程，周而复始。

在一个实施例中，所述步骤四中，利用控制阀开启或关闭，控制气态co2通过b出口送入专用蒸发器的放热通道。

本实用新型公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过两级节流和再次蒸发，改善co2热泵在高进水温度条件下提高性能的方法。对气体co2通过两级节流和专用蒸发器实现在蒸发器中相变换热，从而提升了co2热泵在高进水温度条件下系统效率和加热能力，第一级节流温降低(节流量小)，减少了节流损失，第二级节流属co2液态节流损失小，因此，二级节流损失均得到了较大幅度的下降提高了系统效率。未液化的气体经e入口进入专用蒸发器的放热通道，提高了专用蒸发器效率和过热度并实现了热量回收，对低温环境效率提高和安全运行提供了支持，从而提高了高进水温度状态的co2热泵系统性能，

其具体为效果为：

第一、利用第一级节流装置、两相态分离辅助装置，初步进行制冷剂质量流量的少部分节流，尽可能的减少节流压力损失；

第二、从两相态分离装置出来的制冷剂，一路液态至二级一号节流单元，是液态co2的正常节流，节流压降小；从两相态分离装置出来的制冷剂另一路未完全节流成液态的气态制冷剂，送入专用蒸发器进行放热，冷却后的co2液态再通过二级二号节流单元；与经过二级一号节流单元的co2混合后进入蒸发器完成热交换由f口流出至压缩机进行下一个流程，周而复始；

第三、控制阀是满足二级一号节流单元和二级二号节流单元的蒸发温度要求和压力平衡，最大程度提高系统性能。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本实用新型所述一种co2热泵高进水温度提高装置的结构示意图；

图2是本实用新型所述一种co2热泵高进水温度提高应用方法的步骤流程图；

附图标记：

1、第一级节流装置2、二级一号节流装置3、控制阀

4、两相态分离辅助装置5、二级一号节流装置6、专用蒸发器

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本实用新型公开实施例所提供的技术方案涉及co2热泵高进水温度提高装置，尤其涉及制冷装置及方法改进领域。在相关技术中，目前，co2热泵技术正在快速发展，它以环保、高性能、优异高温加热能力、超低温环境中的稳定性，逐渐被用户所接受。由于co2制冷剂临界温度低(31.6°)，在高回水温度的条件下膨胀损失大，换热效率低，性能衰减大，节能效果差。因此，极大的限制了co2热泵在供暖和工业领域的应用。现有的解决办法是系统中增加气体回热器，回热器在特定条件下可以改善和提高一些性能，但效果一般，回热器换热量变化调整复杂或不能调整，只能在定工况条件下使用，因此不能满足在全天候运行工况变化范围内的性能改善和提升的要求，在偏离回热器配置工况下，还会带来反作用降低其系统性能影响设备的运行稳定性和安全性。基于此，本公开技术方案所提供的co2热泵高进水温度提高装置，利用第一级节流装置、两相态分离辅助装置，初步进行制冷剂质量流量的少部分节流，尽可能的减少节流压力损失；从两相态分离装置出来的制冷剂，一路液态至二级一号节流单元，是液态co2的正常节流，节流压降小；从两相态分离装置出来的制冷剂另一路未完全节流成液态的气态制冷剂，送入专用蒸发器进行放热，冷却后的co2液态再通过二级二号节流单元；经过二级一号节流单元和二级二号节流单元的co2混合后进入蒸发器完成热交换由f口流出至压缩机进行下一个流程，周而复始；控制阀是满足二级一号节流单元和二级二号节流单元的蒸发温度要求和压力平衡，最大程度提高系统性能。

图1示例性示出了本实用新型公开技术方案所提供的co2热泵高进水温度提高装置的爆炸图。根据图1可知，所述第二级节流装置包括二级一号节流单元2以及二级二号节流单元5，所述第一级节流装置1、两相态分离辅助装置4、第二级节流装置的二级一号节流单元2、以及专用蒸发装置6通过管道依次连接，形成液态co2的流动通道；所述第一级节流装置1、两相态分离辅助装置4、第二级节流装置的二级二号节流单元5、以及专用蒸发装置6通过管道依次连接，形成气态co2转液态co2的流动通道。

示例中，所述两相态分离辅助装置4上设有气体进口、液体a出口和气体b出口，所述第一级节流装置1通过管道与两相态分离辅助装4的气体进口相对接。

示例中，所述专用蒸发装置6设有气体e进口、液体c出口、液体d进口以及气体f出口。

示例中，所述两相态分离辅助装置4的气体b出口通过管道与专用蒸发装置6的气体e进口相连通，对接气体b出口与气体e进口的管道上设有控制阀。

示例中，所述二级一号节流单元2上设有一号进液口和一号出液口，所述两相态分离辅助装置4的液体a出口通过管道与二级一号节流单元2的进液口相对接；所述二级一号节流单元2的一号出液口通过管道与专用蒸发装置的液体d进口相对接。

示例中，所述二级二号节流单元5上设有二号进液口和二号出液口，专用蒸发装置6的液体c出口通过管道与二级二号节流单元5的二号进液口相对接；二级二号节流单元5的二号出液口通过管道与专用蒸发装置6的液体d进口相对接。

在一个实施例中，所述第一级节流装置1与气体冷凝器相连接。

在一个实施例中，所述专用蒸发装置6与压缩机相连接。

该装置的工作原理：

由气体冷却器流出的co2气体，经第一级节流装置1进入两相态分离辅助装置4，液态co2由两相态分离辅助装置4的a口流出经二级一号节流单元2进入专用蒸发器6d入口由f出口流出至压缩机吸入口，气态co2由两相态分离辅助装置4的b口流出，通过控制阀3连接管进入蒸发器e入口由c口流出经连接管至二级二号节流单元5进入专用蒸发器6d入口，由f出口流出去压缩机吸入口；流入第一级节流装置1的是co2气体，进行初级节流温降低节流区间小，形成co2气液两相态其密度增大，第一级节流损失小，完成后通过连接管进入两相态分离辅助装置4；流入两相态分离辅助装置4是气液二相态的co2，即液态co2和气体co2，液态co2由两相态分离辅助装置4的a口流出至二级一号节流单元2，气态co2由两相态分离辅助装置4的b口送出至控制阀3。液态通过连接管经二级一号节流单元2进入专用蒸发器6d入口，气体co2经连接管通过控制阀3进入专用蒸发器6e入口。专用蒸发器6e入口进入专用蒸发器的放热通道，经专用蒸发器热交换；由专用蒸发器6d入口流入的co2液态蒸发后由f口流出进入压缩机吸入口再次压缩循环，由专用蒸发器6c出口流出的co2液态经连接管至二级二号节流单元5。流出二级一号节流单元2的co2液态进入蒸发器6d入口再次蒸发吸热由专用蒸发器6f出口流出去压缩机吸入口再次压缩循环。

第一级节流装置1是对co2气体的节流，可以通过控制系统实现运行条件范围内的节流，对第一级的节流控制目标是临界温度(31.6度)或以下，使其形成气液二相态；

二级一号节流单元2和二级二号节流单元5是对液态co2的正常节流，控制系统通过对二级一号节流单元2和二级二号节流单元5调节来满足蒸发温度要求和压力的平衡；

通过二级一号节流单元2和二级二号节流单元5的co2混合后进入蒸发器完成热交换，由f口流出至压缩机进行下一个流程，周而复始。

通过两级节流的方法大幅度的降低了节流损失，co2气体放热冷却后形成的液态再次进入专用蒸发器吸热。可以有效改善高进水温度条件系统的性能。

根据本实用新型公开实施例的第一方面，提供一种适用于上述co2热泵高进水温度提高装置的改善co2热泵在高进水温度条件下提高性能的方法，该方法包括：

步骤一：对气体冷却器流出的气态co2第一级节流形成气液两相态co2；

步骤二：经连接管引入两相态分离辅助装置进行气液分离，由2个分配出口通道流出；

步骤三：液态co2经a出口连接管通过二级一号节流单元后由连接管送入专用蒸发器蒸发吸热；

步骤四：气态co2通过b出口连接管通过控制阀后经连接管送入专用蒸发器的放热通道，冷却后的co2液态从专用蒸发器c口流出再通过二级二号节流单元节流后经连接管送入专用蒸发器蒸发吸热；

步骤五：通过二级一号节流单元和二级二号节流单元的co2混合后进入蒸发器完成热交换，由f口流出至压缩进行下一个流程，周而复始。

在一个实施例中，所述步骤四中，利用控制阀开启或关闭，控制气态co2通过b出口送入专用蒸发器的放热通道。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。