氢燃料联合循环热泵装置的制作方法

文档序号:31040277发布日期:2022-08-06 04:08阅读:95来源:国知局

1.本发明属于制冷与热泵技术领域。


背景技术:

2.冷需求、热需求和动力需求,为人类生活与生产当中所常见;其中,利用燃料燃烧产生的热能直接进行制冷/制热是实现能源合理利用的技术手段。在燃料中,氢气属于高品质能源;利用氢气为燃料来实现热制冷或热制热,空气助燃是人们最容易采用的手段——但这导致燃烧产物中含有氮氧化物这一污染环境的物质;为此,人们寻求采用纯氧助燃以避免任何污染物的产生和排放。
3.本发明针对利用氢燃料进行供热或供冷,并考虑兼顾动力驱动或动力输出,提出变温过程获取高温驱动热负荷,相变定温过程获取低温热负荷,对冷凝显热有效利用,变温供热为主,部件简单化,工作压力低,以及回热方式灵活的系列氢燃料联合循环热泵装置。


技术实现要素:

4.本发明主要目的是要提供氢燃料联合循环热泵装置,具体

技术实现要素:
分项阐述如下:
5.1.氢燃料联合循环热泵装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器和回热器所组成;压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室连通或外部有氢氧混合气体通道与燃烧室连通,燃烧室还有循环工质通道与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道与供热器连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机与回热器连通,第二路与回热器连通之后回热器再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管与蒸发器连通,蒸发器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通,回热器还有循环工质通道与压缩机连通;供热器还有被加热介质通道与外部连通,蒸发器还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和双能压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
6.2.氢燃料联合循环热泵装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成;压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室连通或外部有氢氧混合气体通道与燃烧室连通,燃烧室还有循环工质通道与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道与供热器连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机与回热器连通,第二路经第二供热器与回热器连通之后回热器再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管与蒸发器连通,蒸发器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通,回热器还有循环工质通道与压缩机连通;供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通,蒸发器还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和双能压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
7.3.氢燃料联合循环热泵装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩
机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器、第二喷管和第二回热器所组成;压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室连通或外部有氢氧混合气体通道与燃烧室连通,燃烧室还有循环工质通道与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道与供热器连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机连通,第二路经第二回热器与回热器连通之后再分成两路——第一路自回热器中间或末端引出并经第二喷管和第二回热器之后再通过中间进气端口与第二膨胀机连通,第二路自回热器末端引出之后分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管与蒸发器连通;第二膨胀机还有循环工质通道与回热器连通,蒸发器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通,回热器还有循环工质通道与压缩机连通;供热器还有被加热介质通道与外部连通,蒸发器还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和双能压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
8.4.氢燃料联合循环热泵装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器和再热器所组成;压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室连通或外部有氢氧混合气体通道与燃烧室连通,燃烧室还有循环工质通道与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道与供热器连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机连通、第二膨胀机再有循环工质通道经再热器与自身连通和第二膨胀机还有循环工质通道与回热器连通,第二路经再热器与回热器连通之后回热器再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管与蒸发器连通;蒸发器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通,回热器还有循环工质通道与压缩机连通;供热器还有被加热介质通道与外部连通,蒸发器还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和双能压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
9.5.氢燃料联合循环热泵装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器和中温回热器所组成;压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室连通或外部有氢氧混合气体通道与燃烧室连通,燃烧室还有循环工质通道与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道经供热器与中温回热器连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机与回热器连通,第二路直接与回热器连通之后回热器再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管与蒸发器连通;蒸发器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通,回热器还有循环工质通道经中温回热器与压缩机连通;供热器还有被加热介质通道与外部连通,蒸发器还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和双能压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
10.6.氢燃料联合循环热泵装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器、第二供热器和中温回热器所组成;压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室连通或外部有氢氧混合气体通道与燃烧室连通,燃烧室还有循环工质通道与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道与供热器连通之后分成两路——第一路经中温回热器和第二膨胀机与回热器连通,第二路经第二供热器与回热器连通之后回热器再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管与蒸发器连通;蒸发器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通,回热器还有循环工质通道经中温回热器与压缩机连通;供热器和第二供热器还分别有被加热介质通
道与外部连通,蒸发器还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和双能压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
11.7.氢燃料联合循环热泵装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器、第二喷管、第二回热器和中温回热器所组成;压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室连通或外部有氢氧混合气体通道与燃烧室连通,燃烧室还有循环工质通道与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道经供热器与中温回热器连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机连通,第二路经第二回热器与回热器连通之后再分成两路——第一路自回热器中间或末端引出并经第二喷管和第二回热器之后再通过中间进气端口与第二膨胀机连通,第二路自回热器末端引出之后分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管与蒸发器连通;第二膨胀机还有循环工质通道与回热器连通,蒸发器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通,回热器还有循环工质通道经中温回热器与压缩机连通;供热器还有被加热介质通道与外部连通,蒸发器还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和双能压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
12.8.氢燃料联合循环热泵装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器、再热器和中温回热器所组成;压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室连通或外部有氢氧混合气体通道与燃烧室连通,燃烧室还有循环工质通道与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道经供热器与中温回热器连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机连通、第二膨胀机还有循环工质通道经再热器与自身连通和第二膨胀机还有循环工质通道与回热器连通,第二路经再热器与回热器连通之后回热器再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管与蒸发器连通;蒸发器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通,回热器还有循环工质通道经中温回热器与压缩机连通;供热器还有被加热介质通道与外部连通,蒸发器还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和双能压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
13.9.氢燃料联合循环热泵装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成;压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室连通或外部有氢氧混合气体通道与燃烧室连通,燃烧室还有循环工质通道与膨胀机连通,膨胀机还有第一循环工质通道与供热器连通,膨胀机还有第二循环工质通道与第二供热器连通,供热器还有循环工质通道与回热器连通之后回热器再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管与蒸发器连通,第二供热器还有循环工质通道经第二膨胀机与回热器连通,蒸发器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通,回热器还有循环工质通道与压缩机连通;供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通,蒸发器还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和双能压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
14.10.氢燃料联合循环热泵装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成;压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室连通或外部有氢氧混合气体通道与燃烧室连通,燃烧室还有循环工质通道与膨胀机连通,膨胀机还有第一循环工质通道与第二供
热器连通,膨胀机还有第二循环工质通道与供热器连通,供热器还有循环工质通道与回热器连通之后回热器再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管与蒸发器连通,第二供热器还有循环工质通道经第二膨胀机与回热器连通,蒸发器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通,回热器还有循环工质通道与压缩机连通;供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通,蒸发器还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机和双能压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
15.11.氢燃料联合循环热泵装置,主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器、第二供热器和第二压缩机所组成;压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室连通或外部有氢氧混合气体通道与燃烧室连通,燃烧室还有循环工质通道与膨胀机连通,膨胀机还有循环工质通道与供热器连通,供热器还有循环工质通道与回热器连通之后回热器再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水经喷管与蒸发器连通,蒸发器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通,回热器还有循环工质通道分别与压缩机和第二压缩机连通,第二压缩机还有循环工质通道与第二供热器连通,第二供热器还有循环工质通道经第二膨胀机与回热器连通;供热器和第二供热器还分别有被加热介质通道与外部连通,蒸发器还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机和第二膨胀机连接压缩机、双能压缩机和第二压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
16.12.氢燃料联合循环热泵装置,是在第9-11项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加第二喷管和第二回热器,将供热器有循环工质通道与回热器连通调整为供热器有循环工质通道经第二回热器与回热器连通,回热器增设循环工质通道经第二喷管和第二回热器之后通过中间进气端口与第二膨胀机连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
17.13.氢燃料联合循环热泵装置,是在第9-11项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加再热器,将供热器有循环工质通道与回热器连通调整为供热器有循环工质通道经再热器与回热器连通,将第二供热器有循环工质通道经第二膨胀机与回热器连通调整为第二供热器有循环工质通道与第二膨胀机连通、第二膨胀机还有循环工质通道经再热器与自身连通和第二膨胀机还有循环工质通道与回热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
18.14.氢燃料联合循环热泵装置,是在第1-13项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,取消喷管,增加涡轮增速机,将回热器有冷凝水管路经喷管与蒸发器连通调整为回热器有冷凝水管路经涡轮增速机与蒸发器连通,涡轮增速机连接双能压缩机并传输动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
19.15.氢燃料联合循环热泵装置,是在第1-14项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将压缩机有循环工质通道与燃烧室连通调整为压缩机有循环工质通道经高温回热器与燃烧室连通,将膨胀机有循环工质通道与供热器连通调整为膨胀机还有循环工质通道经高温回热器与供热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
20.16.氢燃料联合循环热泵装置,是在第1-14项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,调整为压缩机有循环工质通道经高温回热器与燃烧室连通;将燃烧室有循环工质通道与膨胀机连通和膨胀机有循环工质通道与供热器连通,一并调整为燃烧室有循环工质通道与膨胀机连通、膨胀机还
有循环工质通道经高温回热器与自身连通和膨胀机再有循环工质通道与供热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
21.17.氢燃料联合循环热泵装置,是在第1-4、9-14项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将回热器有循环工质通道与压缩机连通和压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,一并调整为回热器有循环工质通道与压缩机连通、压缩机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和压缩机还有循环工质通道与燃烧室连通;将膨胀机有循环工质通道与供热器连通调整为膨胀机有循环工质通道经高温回热器与供热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
22.18.氢燃料联合循环热泵装置,是在第5-8项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将回热器有循环工质通道经中温回热器与压缩机连通和压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,一并调整为回热器有循环工质通道经中温回热器与压缩机连通、压缩机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和压缩机还有循环工质通道与燃烧室连通;将膨胀机有循环工质通道与供热器连通调整为膨胀机有循环工质通道经高温回热器与供热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
23.19.氢燃料联合循环热泵装置,是在第1-4、9-14项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将回热器有循环工质通道与压缩机连通和压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,一并调整为回热器有循环工质通道与压缩机连通、压缩机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和压缩机还有循环工质通道与燃烧室连通;将燃烧室有循环工质通道与膨胀机连通和膨胀机有循环工质通道与供热器连通,一并调整为燃烧室有循环工质通道与膨胀机连通、膨胀机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和膨胀机还有循环工质通道与供热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
24.20.氢燃料联合循环热泵装置,是在第5-8项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将回热器有循环工质通道经中温回热器与压缩机连通和压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,一并调整为回热器有循环工质通道经中温回热器与压缩机连通、压缩机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和压缩机还有循环工质通道与燃烧室连通;将燃烧室有循环工质通道与膨胀机连通和膨胀机有循环工质通道与供热器连通,一并调整为燃烧室有循环工质通道与膨胀机连通、膨胀机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和膨胀机还有循环工质通道与供热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
25.21.氢燃料联合循环热泵装置,是在第1-4项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加新增双能压缩机并取代压缩机,增加新增膨胀增速机并取代膨胀机,增加新增第二膨胀增速机并取代第二膨胀机,形成氢燃料联合循环热泵装置。
26.22.氢燃料联合循环热泵装置,是在第5-8项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加新增双能压缩机并取代压缩机,增加新增膨胀增速机并取代膨胀机,增加新增第二膨胀增速机并取代第二膨胀机,形成氢燃料联合循环热泵装置。
27.23.氢燃料联合循环热泵装置,是在第21-22项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将新增双能压缩机有循环工质通道与燃烧室连通调整为新增双能压缩机有循环工质通道经高温回热器与燃烧室连通,将新增膨胀增速机有循环工质通道与供热器连通调整为新增膨胀增速机还有循环工质通道经高温回热器与供热器连通,形
成氢燃料联合循环热泵装置。
28.24.氢燃料联合循环热泵装置,是在第21-22项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将新增双能压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,调整为新增双能压缩机有循环工质通道经高温回热器与燃烧室连通;将燃烧室有循环工质通道与新增膨胀增速机连通和新增膨胀增速机有循环工质通道与供热器连通,一并调整为燃烧室有循环工质通道与新增膨胀增速机连通、新增膨胀增速机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和新增膨胀增速机还有循环工质通道与供热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
29.25.氢燃料联合循环热泵装置,是在第21项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将回热器有循环工质通道与新增双能压缩机连通和新增双能压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,一并调整为回热器有循环工质通道与新增双能压缩机连通、新增双能压缩机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和新增双能压缩机还有循环工质通道与燃烧室连通;将新增膨胀增速机有循环工质通道与供热器连通调整为新增膨胀增速机有循环工质通道经高温回热器与供热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
30.26.氢燃料联合循环热泵装置,是在第21项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将回热器有循环工质通道与新增双能压缩机连通和新增双能压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,一并调整为回热器有循环工质通道与新增双能压缩机连通、新增双能压缩机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和新增双能压缩机还有循环工质通道与燃烧室连通;将燃烧室有循环工质通道与新增膨胀增速机连通和新增膨胀增速机有循环工质通道与供热器连通,一并调整为燃烧室有循环工质通道与新增膨胀增速机连通、新增膨胀增速机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和新增膨胀增速机还有循环工质通道与供热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
31.27.氢燃料联合循环热泵装置,是在第22项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将回热器有循环工质通道经中温回热器与新增双能压缩机连通和新增双能压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,一并调整为回热器有循环工质通道经中温回热器与新增双能压缩机连通、新增双能压缩机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和新增双能压缩机还有循环工质通道与燃烧室连通;将新增膨胀增速机有循环工质通道与供热器连通调整为新增膨胀增速机有循环工质通道经高温回热器与供热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
32.28.氢燃料联合循环热泵装置,是在第22项所述的任一一款氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将回热器有循环工质通道经中温回热器与新增双能压缩机连通和新增双能压缩机有循环工质通道与燃烧室连通,一并调整为回热器有循环工质通道经中温回热器与新增双能压缩机连通、新增双能压缩机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和新增双能压缩机还有循环工质通道与燃烧室连通;将燃烧室有循环工质通道与新增膨胀增速机连通和新增膨胀增速机有循环工质通道与供热器连通,一并调整为燃烧室有循环工质通道与新增膨胀增速机连通、新增膨胀增速机再有循环工质通道经高温回热器与自身连通和新增膨胀增速机还有循环工质通道与供热器连通,形成氢燃料联合循环热泵装置。
附图说明:
33.图1是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第1种原则性热力系统图。
34.图2是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第2种原则性热力系统图。
35.图3是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第3种原则性热力系统图。
36.图4是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第4种原则性热力系统图。
37.图5是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第5种原则性热力系统图。
38.图6是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第6种原则性热力系统图。
39.图7是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第7种原则性热力系统图。
40.图8是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第8种原则性热力系统图。
41.图9是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第9种原则性热力系统图。
42.图10是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第10种原则性热力系统图。
43.图11是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第11种原则性热力系统图。
44.图12是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第12种原则性热力系统图。
45.图13是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第13种原则性热力系统图。
46.图14是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第14种原则性热力系统图。
47.图15是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第15种原则性热力系统图。
48.图16是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第16种原则性热力系统图。
49.图17是依据本发明所提供的氢燃料联合循环热泵装置第17种原则性热力系统图。
50.图中,1-压缩机,2-膨胀机,3-第二膨胀机,4-喷管,5-双能压缩机,6-燃烧室,7-供热器,8-蒸发器,9-回热器,10-第二供热器,11-第二喷管,12-第二回热器,13-再热器,14-中温回热器,15-第二压缩机,16-涡轮增速机,17-高温回热器;a-新增双能压缩机,b-新增膨胀增速机,c-新增第二膨胀增速机。
51.这里要特别指出的是:
52.本发明申请氢燃料联合循环热泵装置中,氢和氧燃烧之后生成水蒸气而成为工作介质的一部分,其在参与多个工作过程之后以冷凝水形式排出装置;考虑到工作介质有气态、液态和气液两相态之分,为方便表述和兼顾特别环节工作介质的状态区分,在表述时出现的循环工质、水蒸气和冷凝水三种不同的名称,同属氢燃料联合循环热泵装置的工作介质。
具体实施方式:
53.首先要说明的是,在结构和流程的表述上,非必要情况下不重复进行;对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
54.图1所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
55.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器和回热器所组成;压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室6连通,燃烧室6还有循环工质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机3与回热器9连通,第二路与回热器9连通之后回热器9再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管4与蒸发器8连通,蒸发器8还有循环工质通道经双能压缩机5与回热器9连通,回热器9还
有循环工质通道与压缩机1连通;供热器7还有被加热介质通道与外部连通,蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和双能压缩机5并传输动力。
56.(2)流程上,外部压力较高的氢气和氧气进入燃烧室6燃烧,生成高温高压水蒸气;第二膨胀机3和双能压缩机5排放的循环工质进入回热器9吸热升温,之后进入压缩机1升压升温;压缩机1排放的循环工质进入燃烧室6与高温蒸汽混合、吸热并升温,燃烧室6排放的循环工质流经膨胀机2降压作功,流经供热器7并放热,之后分成两路——第一路流经第二膨胀机3降压作功之后进入回热器9,第二路进入回热器9放热冷凝;回热器9的冷凝水分成两路——第一路直接对外排放,第二路流经喷管4降压增速之后进入蒸发器8;进入蒸发器8的冷凝水吸热汽化,流经双能压缩机5升压升温并降速,之后进入回热器9;膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和双能压缩机5作动力,或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、双能压缩机5和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和双能压缩机5提供动力;氢气和氧气通过燃烧提供驱动热负荷,被加热介质通过供热器7获取中温热负荷,低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷,形成氢燃料联合循环热泵装置。
57.图2所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
58.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成;压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室6连通,燃烧室6还有循环工质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机3与回热器9连通,第二路经第二供热器10与回热器9连通之后回热器9再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管4与蒸发器8连通,蒸发器8还有循环工质通道经双能压缩机5与回热器9连通,回热器9还有循环工质通道与压缩机1连通;供热器7和第二供热器10还分别有被加热介质通道与外部连通,蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和双能压缩机5并传输动力。
59.(2)流程上,与图1所示氢燃料联合循环热泵装置相比较,不同之处在于:膨胀机2排放的循环工质流经供热器7放热之后分成两路——第一路流经第二膨胀机3降压作功之后进入回热器9,第二路流经第二供热器10和回热器9逐步放热并冷凝,被加热介质通过供热器7和第二供热器10获取中温热负荷,形成氢燃料联合循环热泵装置。
60.图3所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
61.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器、第二喷管和第二回热器所组成;压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室6连通,燃烧室6还有循环工质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机3连通,第二路经第二回热器12与回热器9连通之后再分成两路——第一路自回热器9中间或末端引出并经第二喷管11和第二回热器12之后再通过中间进气端口与第二膨胀机3连通,第二路自回热器9末端引出之后分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管4与蒸发器8连通;第二膨胀机3还有循环工质通道与回热器9连通,蒸发器8还有循环工质通道经双能压缩机5与回热器9连通,回热器9还有循环工质通道与压缩机1连通;供热器7
还有被加热介质通道与外部连通,蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和双能压缩机5并传输动力。
62.(2)流程上,外部压力较高的氢气和氧气进入燃烧室6燃烧,生成高温高压水蒸气;第二膨胀机3和双能压缩机5排放的循环工质进入回热器9吸热升温,之后进入压缩机1升压升温;压缩机1排放的循环工质进入燃烧室6与高温蒸汽混合、吸热并升温,燃烧室6排放的循环工质流经膨胀机2降压作功,流经供热器7并放热,之后分成两路——第一路流经第二膨胀机3降压作功之后进入回热器9,第二路流经第二回热器12和回热器9逐步放热、部分冷凝或全部冷凝之后再分成两路——第一路流经第二喷管11降压增速、流经第二回热器12吸热、通过中间进气端口进入第二膨胀机3降压作功、之后进入回热器9,第二路冷凝水或第二路继续放热之后的冷凝水分成两路——第一路直接对外排放,第二路流经喷管4降压增速之后进入蒸发器8;进入蒸发器8的循环工质吸热汽化,流经双能压缩机5升压升温并降速,之后进入回热器9;膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和双能压缩机5作动力,或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、双能压缩机5和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和双能压缩机5提供动力;氢气和氧气通过燃烧提供驱动热负荷,被加热介质通过供热器7获取中温热负荷,低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷,形成氢燃料联合循环热泵装置。
63.图4所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
64.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器和再热器所组成;压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室6连通,燃烧室6还有循环工质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通之后分成两路——第一路与第二膨胀机3连通、第二膨胀机3再有循环工质通道经再热器13与自身连通和第二膨胀机3还有循环工质通道与回热器9连通,第二路经再热器13与回热器9连通之后回热器9再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管4与蒸发器8连通;蒸发器8还有循环工质通道经双能压缩机5与回热器9连通,回热器9还有循环工质通道与压缩机1连通;供热器7还有被加热介质通道与外部连通,蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和双能压缩机5并传输动力。
65.(2)流程上,与图1所示氢燃料联合循环热泵装置相比较,不同之处在于:膨胀机2排放的循环工质流经供热器7放热之后分成两路——第一路进入第二膨胀机3降压作功至一定程度之后流经再热器13吸热、进入第二膨胀机3继续降压作功、之后进入回热器9,第二路流经再热器13和回热器9逐步放热冷凝,形成氢燃料联合循环热泵装置。
66.图5所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
67.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器和中温回热器所组成;压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室6连通,燃烧室6还有循环工质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有循环工质通道经供热器7与中温回热器14连通之后分成两路——第一路经第二膨胀机3与回热器9连通,第二路直接与回热器9连通之后回热器9再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管4与蒸发器8连通;蒸发器8还有循环工质通道经双能压缩机5与回热器9连通,回热器9还有循环工质通道经中温回热器14与压缩机1连通;供热器7
还有被加热介质通道与外部连通,蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和双能压缩机5并传输动力。
68.(2)流程上,外部压力较高的氢气和氧气进入燃烧室6燃烧,生成高温高压水蒸气;第二膨胀机3和双能压缩机5排放的循环工质进入回热器9吸热升温,流经中温回热器14吸热升温,之后进入压缩机1升压升温;压缩机1排放的循环工质进入燃烧室6与高温蒸汽混合、吸热并升温,燃烧室6排放的循环工质流经膨胀机2降压作功,流经供热器7和中温回热器14逐步放热,之后分成两路——第一路流经第二膨胀机3降压作功之后进入回热器9,第二路进入回热器9放热冷凝;回热器9的冷凝水分成两路——第一路直接对外排放,第二路流经喷管4降压增速之后进入蒸发器8;进入蒸发器8的冷凝水吸热汽化,流经双能压缩机5升压升温并降速,之后进入回热器9;膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和双能压缩机5作动力,或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、双能压缩机5和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和双能压缩机5提供动力;氢气和氧气通过燃烧提供驱动热负荷,被加热介质通过供热器7获取中温热负荷,低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷,形成氢燃料联合循环热泵装置。
69.图6所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
70.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器、第二供热器和中温回热器所组成;压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室6连通,燃烧室6还有循环工质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通之后分成两路——第一路经中温回热器14和第二膨胀机3与回热器9连通,第二路经第二供热器10与回热器9连通之后回热器9再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管4与蒸发器8连通;蒸发器8还有循环工质通道经双能压缩机5与回热器9连通,回热器9还有循环工质通道经中温回热器14与压缩机1连通;供热器7和第二供热器10还分别有被加热介质通道与外部连通,蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和双能压缩机5并传输动力。
71.(2)流程上,外部压力较高的氢气和氧气进入燃烧室6燃烧,生成高温高压水蒸气;第二膨胀机3和双能压缩机5排放的循环工质进入回热器9吸热升温,流经中温回热器14吸热升温,之后进入压缩机1升压升温;压缩机1排放的循环工质进入燃烧室6与高温蒸汽混合、吸热并升温,燃烧室6排放的循环工质流经膨胀机2降压作功,流经供热器7并放热,之后分成两路——第一路流经中温回热器14放热降温和流经第二膨胀机3降压作功之后进入回热器9,第二路流经第二供热器10和回热器9逐步放热并冷凝;回热器9的冷凝水分成两路——第一路直接对外排放,第二路流经喷管4降压增速之后进入蒸发器8;进入蒸发器8的冷凝水吸热汽化,流经双能压缩机5升压升温并降速,之后进入回热器9;膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和双能压缩机5作动力,或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、双能压缩机5和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和双能压缩机5提供动力;氢气和氧气通过燃烧提供驱动热负荷,被加热介质通过供热器7和第二供热器10获取中温热负荷,低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷,形成氢燃料联合循环热泵装置。
72.图7所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
73.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成;压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室6连通,燃烧室6还有循环工质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有第一循环工质通道与供热器7连通,膨胀机2还有第二循环工质通道与第二供热器10连通,供热器7还有循环工质通道与回热器9连通之后回热器9再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管4与蒸发器8连通,第二供热器10还有循环工质通道经第二膨胀机3与回热器9连通,蒸发器8还有循环工质通道经双能压缩机5与回热器9连通,回热器9还有循环工质通道与压缩机1连通;供热器7和第二供热器10还分别有被加热介质通道与外部连通,蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和双能压缩机5并传输动力。
74.(2)流程上,外部压力较高的氢气和氧气进入燃烧室6燃烧,生成高温高压水蒸气;第二膨胀机3和双能压缩机5排放的循环工质进入回热器9吸热升温,之后进入压缩机1升压升温;压缩机1排放的循环工质进入燃烧室6与高温蒸汽混合、吸热并升温,燃烧室6排放的循环工质进入膨胀机2降压作功至一定程度之后分成两路——第一路流经供热器7放热之后进入回热器9放热冷凝,第二路继续降压作功、流经第二供热器10放热、流经第二膨胀机3降压作功和进入回热器9;回热器9的冷凝水分成两路——第一路直接对外排放,第二路流经喷管4降压增速之后进入蒸发器8;进入蒸发器8的循环工质吸热汽化,流经双能压缩机5升压升温并降速,之后进入回热器9;膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和双能压缩机5作动力,或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、双能压缩机5和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和双能压缩机5提供动力;氢气和氧气通过燃烧提供驱动热负荷,被加热介质通过供热器7和第二供热器10获取中温热负荷,低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷,形成氢燃料联合循环热泵装置。
75.图8所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
76.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器和第二供热器所组成;压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室6连通,燃烧室6还有循环工质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有第一循环工质通道与第二供热器10连通,膨胀机2还有第二循环工质通道与供热器7连通,供热器7还有循环工质通道与回热器9连通之后回热器9再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水管路经喷管4与蒸发器8连通,第二供热器10还有循环工质通道经第二膨胀机3与回热器9连通,蒸发器8还有循环工质通道经双能压缩机5与回热器9连通,回热器9还有循环工质通道与压缩机1连通;供热器7和第二供热器10还分别有被加热介质通道与外部连通,蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1和双能压缩机5并传输动力。
77.(2)流程上,外部压力较高的氢气和氧气进入燃烧室6燃烧,生成高温高压水蒸气;第二膨胀机3和双能压缩机5排放的循环工质进入回热器9吸热升温,之后进入压缩机1升压升温;压缩机1排放的循环工质进入燃烧室6与高温蒸汽混合、吸热并升温,燃烧室6排放的循环工质进入膨胀机2降压作功至一定程度之后分成两路——第一路流经第二供热器10放热、流经第二膨胀机3降压作功和进入回热器9,第二路继续降压作功、流经供热器7放热和进入回热器9放热冷凝;回热器9的冷凝水分成两路——第一路直接对外排放,第二路流经
喷管4降压增速之后进入蒸发器8;进入蒸发器8的循环工质吸热汽化,流经双能压缩机5升压升温并降速,之后进入回热器9;膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1和双能压缩机5作动力,或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、双能压缩机5和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1和双能压缩机5提供动力;氢气和氧气通过燃烧提供驱动热负荷,被加热介质通过供热器7和第二供热器10获取中温热负荷,低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷,形成氢燃料联合循环热泵装置。
78.图9所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
79.(1)结构上,它主要由压缩机、膨胀机、第二膨胀机、喷管、双能压缩机、燃烧室、供热器、蒸发器、回热器、第二供热器和第二压缩机所组成;压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,外部分别有氢气通道和氧气通道与燃烧室6连通,燃烧室6还有循环工质通道与膨胀机2连通,膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通,供热器7还有循环工质通道与回热器9连通之后回热器9再分别有冷凝水管路直接与外部连通和有冷凝水经喷管4与蒸发器8连通,蒸发器8还有循环工质通道经双能压缩机5与回热器9连通,回热器9还有循环工质通道分别与压缩机1和第二压缩机15连通,第二压缩机15还有循环工质通道与第二供热器10连通,第二供热器10还有循环工质通道经第二膨胀机3与回热器9连通;供热器7和第二供热器10还分别有被加热介质通道与外部连通,蒸发器8还有低温热介质通道与外部连通,膨胀机2和第二膨胀机3连接压缩机1、双能压缩机5和第二压缩机15并传输动力。
80.(2)流程上,外部压力较高的氢气和氧气进入燃烧室6燃烧,生成高温高压水蒸气;第二膨胀机3和双能压缩机5排放的循环工质进入回热器9吸热升温,之后分成两路——第一路流经第二压缩机15升压升温、流经第二供热器10放热、流经第二膨胀机3降压作功和进入回热器9,第二路进入压缩机1升压升温;压缩机1排放的循环工质进入燃烧室6与高温蒸汽混合、吸热并升温,燃烧室6排放的循环工质流经膨胀机2降压作功,流经供热器7放热之后进入回热器9放热冷凝;回热器9的冷凝水分成两路——第一路直接对外排放,第二路流经喷管4降压增速之后进入蒸发器8;进入蒸发器8的循环工质吸热汽化,流经双能压缩机5升压升温并降速,之后进入回热器9;膨胀机2和第二膨胀机3输出的功提供给压缩机1、双能压缩机5和第二压缩机15作动力,或膨胀机2和第二膨胀机3输出的功同时向压缩机1、双能压缩机5、第二压缩机15和外部提供动力,或膨胀机2、第二膨胀机3和外部共同向压缩机1、双能压缩机5和第二压缩机15提供动力;氢气和氧气通过燃烧提供驱动热负荷,被加热介质通过供热器7和第二供热器10获取中温热负荷,低温热介质通过蒸发器8提供低温热负荷,形成氢燃料联合循环热泵装置。
81.图10所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
82.(1)结构上,在图8所示的氢燃料联合循环热泵装置中,增加第二喷管和第二回热器,将供热器7有循环工质通道与回热器9连通调整为供热器7有循环工质通道经第二回热器12与回热器9连通,回热器9增设循环工质通道经第二喷管11和第二回热器12之后通过中间进气端口与第二膨胀机3连通。
83.(2)流程上,与图8所示氢燃料联合循环热泵装置相比较,不同之处在于:供热器7排放的循环工质流经第二回热器12和回热器9逐步放热并部分冷凝或全部冷凝,之后分成两路——第一路流经第二喷管11降压增速、流经第二回热器12吸热和通过中间进气端口进入第二膨胀机3降压作功,第二路冷凝水或第二路继续放热之后的冷凝水再分成两路——
第一路直接对外排放,第二路流经喷管4降压增速之后进入蒸发器8,形成氢燃料联合循环热泵装置。
84.图11所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
85.(1)结构上,在图7所示的氢燃料联合循环热泵装置中,增加再热器,将供热器7有循环工质通道与回热器9连通调整为供热器7有循环工质通道经再热器13与回热器9连通,将第二供热器10有循环工质通道经第二膨胀机3与回热器9连通调整为第二供热器10有循环工质通道与第二膨胀机3连通、第二膨胀机3还有循环工质通道经再热器13与自身连通和第二膨胀机3还有循环工质通道与回热器9连通。
86.(2)流程上,与图7所示氢燃料联合循环热泵装置相比较,不同之处在于:供热器7排放的循环工质流经再热器13和回热器9逐步放热冷凝,之后分成两路——第一路直接对外排放,第二路流经喷管4降压增速之后进入蒸发器8;第二供热器10排放的循环工质进入第二膨胀机3降压作功至一定程度之后流经再热器13吸热,进入第二膨胀机3继续降压作功,之后进入回热器9,形成氢燃料联合循环热泵装置。
87.图12所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
88.(1)结构上,在图1所示的氢燃料联合循环热泵装置中,取消喷管,增加涡轮增速机,将回热器9有冷凝水管路经喷管4与蒸发器8连通调整为回热器9有冷凝水管路经涡轮增速机16与蒸发器8连通,涡轮增速机16连接双能压缩机5并传输动力。
89.(2)流程上,与图1所示氢燃料联合循环热泵装置相比较,不同之处在于:冷凝器9的冷凝水分成两路——第一路直接对外排放,第二路流经涡轮增速机16降压作功并增速之后进入蒸发器8;涡轮增速机16输出的功提供给双能压缩机5作动力,形成氢燃料联合循环热泵装置。
90.图13所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
91.(1)结构上,在图1所示的氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通调整为压缩机1有循环工质通道经高温回热器17与燃烧室6连通,将膨胀机2有循环工质通道与供热器7连通调整为膨胀机2还有循环工质通道经高温回热器17与供热器7连通。
92.(2)流程上,与图1所示氢燃料联合循环热泵装置相比较,不同之处在于:压缩机1排放的循环工质流经高温回热器17吸热之后进入燃烧室6,膨胀机2排放的循环工质流经高温回热器17放热之后进入供热器7,形成氢燃料联合循环热泵装置。
93.图14所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
94.(1)结构上,在图1所示的氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,调整为压缩机1有循环工质通道经高温回热器17与燃烧室6连通;将燃烧室6有循环工质通道与膨胀机2连通和膨胀机2有循环工质通道与供热器7连通,一并调整为燃烧室6有循环工质通道与膨胀机2连通、膨胀机2还有循环工质通道经高温回热器17与自身连通和膨胀机2再有循环工质通道与供热器7连通。
95.(2)流程上,与图1所示氢燃料联合循环热泵装置相比较,不同之处在于:压缩机1排放的循环工质流经高温回热器17吸热升温,之后进入燃烧室6;燃烧室6排放的循环工质进入膨胀机2降压作功至一定程度之后流经高温回热器17放热降温,进入膨胀机2继续降压作功,之后进入供热器7,形成氢燃料联合循环热泵装置。
96.图15所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
97.(1)结构上,在图1所示的氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将回热器9有循环工质通道与压缩机1连通和压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,一并调整为回热器9有循环工质通道与压缩机1连通、压缩机1再有循环工质通道经高温回热器17与自身连通和压缩机1还有循环工质通道与燃烧室6连通;将膨胀机2有循环工质通道与供热器7连通调整为膨胀机2有循环工质通道经高温回热器17与供热器7连通。
98.(2)流程上,与图1所示氢燃料联合循环热泵装置相比较,不同之处在于:循环工质进入压缩机1升压升温至一定程度之后流经高温回热器17吸热升温,进入压缩机1继续升压升温,之后进入燃烧室6;膨胀机2排放的循环工质流经高温回热器17放热,之后进入供热器7,形成氢燃料联合循环热泵装置。
99.图16所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
100.(1)结构上,在图1所示的氢燃料联合循环热泵装置中,增加高温回热器,将回热器9有循环工质通道与压缩机1连通和压缩机1有循环工质通道与燃烧室6连通,一并调整为回热器9有循环工质通道与压缩机1连通、压缩机1再有循环工质通道经高温回热器17与自身连通和压缩机1还有循环工质通道与燃烧室6连通;将燃烧室6有循环工质通道与膨胀机2连通和膨胀机2有循环工质通道与供热器7连通,一并调整为燃烧室6有循环工质通道与膨胀机2连通、膨胀机2再有循环工质通道经高温回热器17与自身连通和膨胀机2还有循环工质通道与供热器7连通。
101.(2)流程上,与图1所示氢燃料联合循环热泵装置相比较,不同之处在于:循环工质进入压缩机1升压升温至一定程度之后流经高温回热器17吸热升温,进入压缩机1继续升压升温,之后进入燃烧室6;燃烧室6排放的循环工质进入膨胀机2降压作功至一定程度之后流经高温回热器17放热降温,进入膨胀机2继续降压作功,之后进入供热器7,形成氢燃料联合循环热泵装置。
102.图17所示的氢燃料联合循环热泵装置是这样实现的:
103.(1)结构上,在图1所示的氢燃料联合循环热泵装置中,增加新增双能压缩机a并取代压缩机1,增加新增膨胀增速机b并取代膨胀机2,增加新增第二膨胀增速机c并取代第二膨胀机3。
104.(2)流程上,外部压力较高的氢气和氧气进入燃烧室6燃烧,生成高温高压水蒸气;新增第二膨胀增速机c和双能压缩机5排放的循环工质进入回热器9吸热升温,之后进入新增双能压缩机a升压升温并降速;新增双能压缩机a排放的循环工质进入燃烧室6与高温蒸汽混合、吸热并升温,燃烧室6排放的循环工质流经新增膨胀增速机b降压作功并增速,流经供热器7并放热,之后分成两路——第一路流经新增第二膨胀增速机c降压作功并增速之后进入回热器9,第二路进入回热器9放热冷凝;回热器9的冷凝水分成两路——第一路直接对外排放,第二路流经喷管4降压增速之后进入蒸发器8;进入蒸发器8的冷凝水吸热汽化,流经双能压缩机5升压升温并降速,之后进入回热器9;新增膨胀增速机b和新增第二膨胀增速机c输出的功提供给新增双能压缩机a和双能压缩机5作动力,或新增膨胀增速机b和新增第二膨胀增速机c输出的功同时向新增双能压缩机a、双能压缩机5和外部提供动力,或新增膨胀增速机b、新增第二膨胀增速机c和外部共同向新增双能压缩机a和双能压缩机5提供动力;氢气和氧气通过燃烧提供驱动热负荷,被加热介质通过供热器7获取中温热负荷,低温
热介质通过蒸发器8提供低温热负荷,形成氢燃料联合循环热泵装置。
105.本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的氢燃料联合循环热泵装置,具有如下效果和优势:
106.(1)水蒸气为循环工质,氢气为燃料,氢氧燃烧生产高温蒸汽而成为循环工质的组成部分;燃料燃烧产物与循环工质性质一致,燃烧产物分离过程简单。
107.(2)利用水蒸气冷凝相变过程实现低温吸热,温差损失可控,有利于提升性能指数。
108.(3)供热时循环介质与被加热介质之间的温差损失小,有利于提升性能指数。
109.(4)在高温区采取低压高温运行方式,破解性能指数、循环介质参数与管材耐压耐温性能之间的矛盾,有利于大幅度提高性能指数。
110.(5)单一工质联合循环,性能指数高;降低运行成本,提高热泵装置调节的灵活性。
111.(6)循环介质与燃料之间比例组成可根据工况灵活确定,有效协调和解决燃烧温度、材料、投资与性能指数之间的关系和矛盾,有很好的适应性。
112.(7)以性能指数合理化为前提,可选择低压运行,装置运行的安全性得到较大幅度提高。
113.(8)回热方式灵活,有利于实现深度制冷或高温供热,实现和扩展能源合理利用。
114.(9)喷管与双能压缩机相结合,降低部件制造成本,并有效提升装置性能指数。
115.(10)系列技术,扩展了热驱动压缩式热泵的类型,有利于更好地实现高品质燃料/机械能在制冷、高温供热和变温供热领域的高效利用。
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