[发明专利]联合驱动的金属氢化物热泵系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷与空调设备技术领域，尤其是一种联合驱动的金属氢化物热泵系统。

背景技术

金属氢化物是一种新型功能金属材料，能在一定温度和压力下可逆地释放和吸收大量氢气，同时伴随巨大焓变，因此可以用来构造金属氢化物热泵系统，实现低温制冷以及高温供热等多种功能，且具有环境友好，低品位能源利用的特点，是国际上竞相研究开发的热点。

现有技术中，按照驱动方式可将金属氢化物热泵分为两类：热驱动金属氢化物热泵系统（MHHP）和压缩机驱动金属氢化物热泵系统（CDMHHP）。

热驱动金属氢化物热泵系统包括有两个反应器（两个反应器中填充有不同P-T性能的金属氢化物）为主体构成；每个反应器在各自的P-T平衡线上间隙式地进行吸氢/脱氢以及预冷/预热操作，反应过程中所释放出的氢气在两个反应器之间进行循环，吸氢反应所释放的热量可以用于制热，脱氢反应所吸收的热量可用于制冷，系统的驱动力为外界提供的热量，若安装两套系统进行分时、反相操作，还可以实现连续的制冷、制热，这是目前最为常见的系统型式。

压缩机驱动金属氢化物热泵系统（CDMHHP）包括有两个通过压缩机连接的反应器，两个反应器中装填同种氢化物。在运行时，利用压缩机做功将一个反应器中脱附出来的氢气增压，使之在另一个反应器中被吸附，随着过程进行，当原来处于富氢状态的反应器变为贫氢状态，处于贫氢状态的反应器变为富氢状态时，再将两反应器的连接管路反转，开始下一个工作周期，由此形成半连续运行。

热驱动的金属氢化物热泵系统构造及操作较复杂，不可逆损失较大，对合金对和热源温度都有较严格的要求，其优点是能灵活利用热源、无转动机械、噪音小。

相反，压缩机驱动的金属氢化物热泵系统构造较简单，不可逆损失较小，但其高温端只能放热，低温端只能吸热，即不能实现第一类热泵循环，同时对多温热源的匹配灵活性降低，另外当压缩比增加时，压缩机驱动系统的氢气具有更大的过热度，增加了传热过程的不可逆损失。

为此，需要提供一种能综合热驱动和压缩机驱动两种优点的金属氢化物热泵系统，使之具有更灵活的系统性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能综合热驱动和压缩机驱动两种优点的金属氢化物热泵系统，使之具有更灵活的系统性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种联合驱动的金属氢化物热泵系统，包括低温反应器，四通控制阀，压缩机，高温反应器和阀门；所述低温反应器上设置有低温反应器流体进口、低温反应器流体出口、低温反应器氢气接口Ⅲ和低温反应器氢气接口Ⅳ；所述四通控制阀上设置有四通控制阀氢气接口Ⅰ、四通控制阀氢气接口Ⅱ、四通控制阀氢气接口Ⅲ和四通控制阀氢气接口Ⅳ；所述压缩机上设置有压缩机氢气进口和压缩机氢气出口；所述高温反应器上设置有高温反应器流体进口、高温反应器流体出口、高温反应器氢气接口Ⅲ和高温反应器氢气接口Ⅳ；所述低温反应器氢气接口Ⅲ连接四通控制阀氢气接口Ⅰ，四通控制阀氢气接口Ⅱ连接压缩机氢气进口，压缩机氢气出口连接四通控制阀氢气接口Ⅲ，四通控制阀氢气接口Ⅳ连接高温反应器氢气接口Ⅲ，高温反应器氢气接口Ⅳ通过阀门连接低温反应器氢气接口Ⅳ；所述的低温反应器和高温反应器内分别装填有不同类型的金属氢化物。

作为对本发明所述的联合驱动的金属氢化物热泵系统的改进：所述低温反应器内装填LaNi₅，所述高温反应器内装填LaNi_4.7Al_0.3。

作为对本发明所述的联合驱动的金属氢化物热泵系统的进一步改进：所述四通控制阀氢气接口Ⅰ连接到四通控制阀氢气接口Ⅱ，四通控制阀氢气接口Ⅲ连接到四通控制阀氢气接口Ⅳ。

作为对本发明所述的联合驱动的金属氢化物热泵系统的进一步改进：所述四通控制阀氢气接口Ⅳ连接到四通控制阀氢气接口Ⅱ，四通控制阀氢气接口Ⅲ连接到四通控制阀氢气接口Ⅰ。