中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),由有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng)和復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)兩子系統(tǒng)組成。復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)由高溫級(jí)制冷單元和低溫級(jí)制冷單元組成。有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng)中的膨脹機(jī)與復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)的高溫級(jí)壓縮機(jī)通過聯(lián)軸器同軸連接,利用膨脹機(jī)輸出的機(jī)械功驅(qū)動(dòng)復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)當(dāng)中的高溫級(jí)制冷子單元,復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)當(dāng)中的低溫級(jí)制冷子單元?jiǎng)t由電能直接驅(qū)動(dòng)完成。本實(shí)用新型將有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng)與復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),具有成本低廉、節(jié)能環(huán)保、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、可利用低品位熱源等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及制冷【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其是涉及一種中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的地?zé)崮苜Y源非常豐富,主要用于發(fā)電、采暖、制冷、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)療保健等。目前,對(duì)于中低溫地?zé)岬睦萌栽诩夹g(shù)研究階段,由于缺乏有效的技術(shù)手段沒有得到有效利用,使得我國的能源利用效率偏低。而有機(jī)朗肯循環(huán)是一種有效利用地?zé)嵩吹推肺粺嵩吹募夹g(shù)手段,利用地?zé)釋⒌头悬c(diǎn)有機(jī)工質(zhì)加熱蒸發(fā),產(chǎn)生的高壓蒸汽推動(dòng)膨脹機(jī)做功,不需要消耗化石燃料,對(duì)環(huán)境污染也很小,因而日益得到重視。利用有機(jī)朗肯循環(huán)膨脹機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能主要用來發(fā)電,近年來亦有研究利用膨脹機(jī)輸出的機(jī)械功直接驅(qū)動(dòng)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)當(dāng)中的壓縮機(jī)從而實(shí)現(xiàn)制冷,但是所研究的重點(diǎn)集中在普通的單級(jí)壓縮制冷系統(tǒng),無法滿足電力不足而又有特殊低溫需求(如醫(yī)療和食品貯藏)的地區(qū)。常規(guī)的單級(jí)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)無法滿足特殊低溫的需求,而復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)則可以解決這一問題,在節(jié)能環(huán)保日益重視的今天,現(xiàn)有復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)直接由電能驅(qū)動(dòng),不利于節(jié)能和減排。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種直接利用中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),以利用低品位熱源實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)以上目的,本實(shí)用新型采取了以下的技術(shù)方案:中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),由機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng)和復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)組成,發(fā)生器、膨脹機(jī)、凝汽器、工質(zhì)泵首尾順次連接構(gòu)成所述有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng),由地?zé)崃鲹Q熱器將熱量通過第一水泵和第二水泵傳遞至發(fā)生器;高溫級(jí)壓縮機(jī)、冷凝器、第一節(jié)流閥、蒸發(fā)冷凝器、第一風(fēng)機(jī)依次連接構(gòu)成高溫級(jí)制冷子單元;低溫級(jí)壓縮機(jī)、蒸發(fā)冷凝器、第二節(jié)流閥、蒸發(fā)器、第二風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)順次連接構(gòu)成低溫級(jí)制冷子單元;其中的所述蒸發(fā)冷凝器既是所述高溫級(jí)制冷子單元的蒸發(fā)器又是所述低溫級(jí)制冷子單元的冷凝器,通過所述蒸發(fā)冷凝器把所述高溫級(jí)制冷子單元和所述低溫級(jí)制冷子單元聯(lián)系在一起形成所述復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)。
[0005]進(jìn)一步地,所述有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng)中的所述膨脹機(jī)與所述復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)的所述高溫級(jí)壓縮機(jī)通過聯(lián)軸器同軸連接。
[0006]進(jìn)一步地,所述地?zé)崃鲹Q熱器將熱量通過所述第一水泵和所述第二水泵傳遞至所述發(fā)生器中,有機(jī)工質(zhì)在所述發(fā)生器中加熱升溫,后進(jìn)入所述膨脹機(jī)中做功;從所述膨脹機(jī)出來的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過所述凝汽器凝結(jié)后通過所述工質(zhì)泵加壓進(jìn)入所述發(fā)生器中加熱升溫,最后再進(jìn)入所述膨脹機(jī)中,完成有機(jī)朗肯循環(huán)。
[0007]進(jìn)一步地,中溫有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入所述高溫級(jí)壓縮機(jī)后進(jìn)入所述冷凝器,然后經(jīng)所述第一節(jié)流閥降溫降壓后進(jìn)入所述蒸發(fā)冷凝器中換熱,最后由所述高溫級(jí)壓縮機(jī)吸入;低溫有機(jī)工質(zhì)經(jīng)所述低溫級(jí)壓縮機(jī)后進(jìn)入所述蒸發(fā)冷凝器換熱,然后經(jīng)所述第二節(jié)流閥節(jié)流降溫降壓,進(jìn)入所述蒸發(fā)器,最后由所述低溫級(jí)壓縮機(jī)吸入。
[0008]進(jìn)一步地,所述第一風(fēng)機(jī)、所述第二風(fēng)機(jī)分別冷卻所述冷凝器和所述蒸發(fā)器,所述低溫級(jí)壓縮機(jī)由所述電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。
[0009]優(yōu)選地,所述膨脹機(jī)采用渦旋式透平膨脹機(jī),所述高溫級(jí)壓縮機(jī)采用渦旋式壓縮機(jī),所述低溫級(jí)壓縮機(jī)采用渦旋式壓縮機(jī)。
[0010]優(yōu)選地,所述聯(lián)軸器采用套筒式聯(lián)軸器。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型提供的中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)只需增加有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng),即可提供復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)當(dāng)中的高溫級(jí)制冷子單元所需的動(dòng)力,減少了電能的消耗;由于所采用制冷劑的比容比較大,而且采用渦旋膨脹機(jī),機(jī)組的尺寸、重量大幅度減?。慌蛎洐C(jī)和壓縮機(jī)是一體結(jié)構(gòu),膨脹機(jī)輸出的機(jī)械功驅(qū)動(dòng)高溫級(jí)壓縮機(jī),避免了能量轉(zhuǎn)化損失,利于回收低品位熱能,有利于節(jié)能減排。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例中的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明,但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0014]如圖1所示,本實(shí)施例中的中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)包括有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng)和復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)。發(fā)生器4、膨脹機(jī)5、凝汽器6、工質(zhì)泵7,首尾順次連接構(gòu)成有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng),由地?zé)崃鲹Q熱器1將熱量通過第一水泵2和第二水泵3傳遞至發(fā)生器4 ;高溫級(jí)壓縮機(jī)9、冷凝器10、第一節(jié)流閥11、蒸發(fā)冷凝器12、第一風(fēng)機(jī)13依次連接構(gòu)成高溫級(jí)制冷子單元;低溫級(jí)壓縮機(jī)14、蒸發(fā)冷凝器12、第二節(jié)流閥15、蒸發(fā)器16、第二風(fēng)機(jī)17、電動(dòng)機(jī)18順次連接構(gòu)成低溫級(jí)制冷子單元;其中的蒸發(fā)冷凝器12既是高溫級(jí)制冷子單元的蒸發(fā)器又是低溫級(jí)制冷子單元的冷凝器,通過蒸發(fā)冷凝器12把兩個(gè)制冷子單元聯(lián)系在一起形成復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng),有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng)中的膨脹機(jī)5與復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)的高溫級(jí)壓縮機(jī)9通過聯(lián)軸器8同軸連接。
[0015]高溫制冷子單元采用中溫制冷劑,低溫級(jí)制冷子單元采用低溫制冷劑。高溫級(jí)制冷子單元中采用同種工質(zhì),為R245fa或R600a或R141b等低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì),避免了長期運(yùn)行過程中存在的泄露摻混隱患,低溫級(jí)制冷子單元采用R744作為制冷劑。
[0016]以下結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型的具體運(yùn)行過程作進(jìn)一步描述:
[0017]中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),地?zé)崃鲹Q熱器1將熱量通過第一水泵2傳遞至發(fā)生器4中,換熱結(jié)束后的地?zé)崃黧w通過第二水泵3輸送至地?zé)崃鲹Q熱器1中進(jìn)一步加熱。有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng)的有機(jī)工質(zhì)在發(fā)生器4中吸收熱源的熱量蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài);之后高壓氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)5中進(jìn)行膨脹,輸出機(jī)械功;從膨脹機(jī)5中出來的有機(jī)工質(zhì)溫度已大大降低,進(jìn)入凝汽器6中被環(huán)境冷源凝結(jié)為液態(tài)工質(zhì),之后經(jīng)過工質(zhì)泵加壓被送入發(fā)生器4,如此往復(fù)循環(huán),完成有機(jī)朗肯循環(huán)。膨脹機(jī)5通過聯(lián)軸器8將機(jī)械功傳遞至復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)的高溫級(jí)壓縮機(jī)9中,高溫級(jí)壓縮機(jī)9將從蒸發(fā)冷凝器12中蒸發(fā)出來的低溫低壓的氣態(tài)制冷劑工質(zhì)壓縮為高溫高壓的氣體;高溫高壓的制冷劑氣體在冷凝器10中被環(huán)境冷源所冷凝成為液態(tài),流經(jīng)第一節(jié)流閥11降溫降壓;之后氣液兩相制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器12中,冷卻低溫?zé)嵩?,自身吸熱蒸發(fā)為氣態(tài);低溫低壓的制冷劑氣體被吸入高溫級(jí)壓縮機(jī)9,如此往復(fù)循環(huán)完成高溫級(jí)制冷子單元循環(huán)。從蒸發(fā)器16中出來的低溫低壓的氣態(tài)制冷劑工質(zhì)被低溫級(jí)壓縮機(jī)14壓縮為高溫高壓的氣體;高溫高壓的制冷劑氣體在蒸發(fā)冷凝器12中被高溫級(jí)制冷子單元的蒸發(fā)器所提供的冷量冷凝成液態(tài),流經(jīng)第二節(jié)流閥15降溫降壓;之后氣液兩相制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器12中冷卻低溫?zé)嵩?,自身吸熱蒸發(fā)為氣態(tài);低溫低壓的制冷劑氣體被吸入低溫級(jí)壓縮機(jī)14,如此往復(fù)循環(huán)完成低溫級(jí)制冷子單元循環(huán)。
[0018]本實(shí)用新型所提供的中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng)可直接提供復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)當(dāng)中的高溫級(jí)制冷子單元所需的動(dòng)力,減少了電能的消耗;由于制冷劑的比容比較大,而且采用渦旋膨脹機(jī),機(jī)組的尺寸、重大幅度減小;低溫級(jí)制冷子單元采用二氧化碳為循環(huán)工質(zhì),因此沒有腐蝕問題;膨脹機(jī)5和高溫級(jí)壓縮機(jī)9是一體結(jié)構(gòu),膨脹機(jī)5輸出的機(jī)械功直接驅(qū)動(dòng)高溫級(jí)壓縮機(jī)9,避免了能量轉(zhuǎn)化損失;隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,氣體軸承的應(yīng)用將可省去潤滑系統(tǒng),制冷機(jī)組將更加緊湊,利于回收低品位熱能,有利于節(jié)能減排。
[0019]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式而已,并非用來限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者,在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾,因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書所界定范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),其特征在于:所述有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng)由機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng)和復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)組成,發(fā)生器(4)、膨脹機(jī)(5)、凝汽器¢)、工質(zhì)泵(7)首尾順次連接構(gòu)成所述有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng),由地?zé)崃鲹Q熱器(I)將熱量通過第一水泵(2)和第二水泵(3)傳遞至發(fā)生器(4);高溫級(jí)壓縮機(jī)(9)、冷凝器(10)、第一節(jié)流閥(11)、蒸發(fā)冷凝器(12)、第一風(fēng)機(jī)(13)依次連接構(gòu)成高溫級(jí)制冷子單元;低溫級(jí)壓縮機(jī)(14)、蒸發(fā)冷凝器(12)、第二節(jié)流閥(15)、蒸發(fā)器(16)、第二風(fēng)機(jī)(17)、電動(dòng)機(jī)(18)順次連接構(gòu)成低溫級(jí)制冷子單元;其中的蒸發(fā)冷凝器(12)既是所述高溫級(jí)制冷子單元的蒸發(fā)器又是所述低溫級(jí)制冷子單元的冷凝器,通過蒸發(fā)冷凝器(12)把所述高溫級(jí)制冷子單元和所述低溫級(jí)制冷子單元聯(lián)系在一起形成所述復(fù)疊式蒸汽壓縮制冷子系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),其特征在于:所述有機(jī)朗肯循環(huán)子系統(tǒng)中的膨脹機(jī)(5)與所述復(fù)疊式蒸汽壓縮式制冷子系統(tǒng)的高溫級(jí)壓縮機(jī)(9)通過聯(lián)軸器(8)同軸連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),其特征在于:地?zé)崃鲹Q熱器(I)將熱量通過第一水泵(2)和第二水泵(3)傳遞至發(fā)生器(4)中,有機(jī)工質(zhì)在發(fā)生器⑷中加熱升溫,后進(jìn)入膨脹機(jī)(5)中做功;從膨脹機(jī)(5)出來的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過凝汽器(6)凝結(jié)后通過工質(zhì)泵(7)加壓進(jìn)入發(fā)生器(4)中加熱升溫,最后再進(jìn)入膨脹機(jī)(5)中,完成有機(jī)朗肯循環(huán)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),其特征在于:中溫有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入高溫級(jí)壓縮機(jī)(9)后進(jìn)入冷凝器(10),然后經(jīng)第一節(jié)流閥(11)降溫降壓后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器(12)中換熱,最后由高溫級(jí)壓縮機(jī)(9)吸入;低溫有機(jī)工質(zhì)經(jīng)低溫級(jí)壓縮機(jī)(14)后進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器(12)換熱,然后經(jīng)第二節(jié)流閥(15)節(jié)流降溫降壓,進(jìn)入蒸發(fā)器(16),最后由低溫級(jí)壓縮機(jī)(14)吸入。
5.如權(quán)利要求1或2所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),其特征在于:第一風(fēng)機(jī)(13)、第二風(fēng)機(jī)(17)分別冷卻冷凝器(12)和蒸發(fā)器(16),低溫級(jí)壓縮機(jī)(14)由電動(dòng)機(jī)(18)直接驅(qū)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1或2所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),其特征在于:膨脹機(jī)(5)采用渦旋式透平膨脹機(jī),高溫級(jí)壓縮機(jī)(9)采用渦旋式壓縮機(jī),低溫級(jí)壓縮機(jī)(14)采用渦旋式壓縮機(jī)。
7.如權(quán)利要求2所述的中溫地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯-復(fù)疊式制冷系統(tǒng),其特征在于:聯(lián)軸器(8)采用套筒式聯(lián)軸器。
【文檔編號(hào)】F25B27/00GK204141887SQ201420568586
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】于文遠(yuǎn), 邵振華, 董如璽, 陳小嬌, 姜同玲, 祖紅亞, 王遠(yuǎn) 申請人:于文遠(yuǎn)