[发明专利]一种热能驱动蒸汽射流热泵循环结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及射流热泵循环，具体涉及一种热能驱动蒸汽射流热泵循环结构及方法。

背景技术

热泵（英语：Heat Pump）热泵是一种利用某种形式的能量驱动的装置，使热量从某种场合或介质转移到另外的场合或介质中的热能搬运装置。通常利用该技术实现不容易被利用的低温热能，转移到高温热源中进行再利用。热泵按照其技术原理区分有很多种，常见的有压缩式热泵、吸收式热泵、半导体热泵、热管热泵等。热泵工作通常都需要有驱动能源。根据驱动能量来源划分，则有热源驱动、机械动力驱动、电能驱动几大类。

压缩式热泵是利用机械能（如电机、内燃机等）带动压缩机，强制工作介质冷媒（如氟利昂、氨、二氧化碳等）进行气体、液体相变，通过介质以不同形式流动，利用相变过程吸热、放热实现热量随介质流动而转移，实现将低温热源的热量“逆”转移到高温热源中，实现再利用，驱动的动能也转化为热量一并到达输出端；

吸收式热泵是利用高温热能驱动蒸发、凝结循环过程，利用不同状态液体、气体转移，利用不同压力下介质的沸点不同，实现较高温度下凝结释放热量、较低温度下蒸发吸收热量，实现将低温热源的热量“逆”转移到高温热源中，实现再利用，驱动的热能也同样传递到输出端；

半导体热泵则是利用一种具有特殊电流、热流功能的PN结，实现根据电流驱动，实现PN结一侧的热量转移到另外一侧的的特殊能力，用电流作为能源驱动，实现将低温热源的热量“逆”转移到高温热源中，实现再利用，同时驱动电能也转化为热能同时到达目的端；

热管热泵则是利用真空环境下工作媒体（冷媒）蒸发过程吸热汽化，在另一端遇冷凝结，通过重力或毛细作用回流到蒸发端实现循环，同时从高温到低温传导大量热量。这种热管热泵虽然实现的还是高温到低温传热，和自然传热不同之处是具有数十倍甚至数百倍以上的导热效率；

除半导体热泵之外，其它几乎所有的热泵的工作机理在某种意义上来讲都是相同或相似，即通过工作介质（冷媒）的搬运、流动，实际上实现其所带热能的转移和吸收、释放。它们都要采用某种方式强迫介质实现在较低温度环境下汽化吸热，到了较高温度环境下被强迫凝结放热，实现热量随介质的转移而转移。

根据热力学第二定律，热量从高温热源到低温热源都可以实现自然传导，热管热泵可以在不需要能源驱动的情况下实现高效率的、快速的热量自然传导。其它热泵都是希望通过将低温热源中的热源，“逆向”搬运到高温热源中，实现热能的再利用、能量的“放大”利用目的。

根据逆卡诺循环的效率公式：COP=T2/dT。其中T2是热泵热量输出的目标温度，dT是热源和目标温度之间的温差。从公式中可以看出，由于热源不可能是绝对零度（0K），因此能效COP理论值一定是大于100%。而且温差越小，能效比越高；目标温度越高，同样温差，能效比越高。显然，热泵是一个节能减排的非常重要的手段，如果应用得当，可以让各行业的用能状况发生巨大的变化，为解决人类能源危机做出巨大的贡献！目前采用压缩式、吸收式热泵的输出目标温度已经可以超过100℃，完全可以应用在众多的高耗能行业，如食品、药品、造纸、轮胎、化工等等领域，实现高耗能环节的大比例节能！

进入20世纪70年代以后，世界各国都在进一步研究有关射流引流、真空理论，通过对一些细节的研究，如喷口形状、方式、脉动等等因素的研究实践，取得了一定的成果。比如和人类生活密切相关的无叶片风扇，以及工业化应用的气体放大器。

气体放大器原理是当高压气体通过气体放大器 0.05～0.1毫米的环形窄缝后喷出，通过科恩达效应原理及气体放大器特殊的几何形状，最大10~100倍的低压气体可被吸入，并与原始高压气体一起从气体放大器出口吹出。近两年来气体放大器（空气放大器）应用领域迅速扩展，常用大比例节约压缩空气，并且利用压缩空气实现吹尘、吸尘、物料运送等工业应用，技术成熟稳定。这种应用方式下较典型的被吸入的介质是空气或水蒸气。如入口气体是低温、低压蒸汽（可压缩流体），驱动气流是高温、高压过热蒸汽，在高温蒸汽从环形喷口喷出时，会膨胀、降温、降压，同时与低温、低压蒸汽混合，达到热量、动量平衡，最终气流是中温、中压混合蒸汽，从出口排出。

发明内容

本发明为利用射流技术，进一步改善热泵的效率，拓展热泵应用领域，提出一种热能驱动蒸汽射流热泵循环结构及方法。