[发明专利]蒸汽热泵的两种应用方式及其系统

权利要求书

1.一种蒸汽热泵系统，系统是开放式蒸汽热泵系统，包括蒸汽增压机、电机、补水器系统、冷却水系统、智能控制柜系统，其特征在于：蒸汽增压机的进、出汽口分别与低压进汽蒸汽管、高压出汽蒸汽管连接；低压进汽蒸汽管上安装有进汽阀、电动进气阀、文丘里管、进汽的压力和温度探头；高压出汽蒸汽管上安装有蒸汽流量计、排汽的压力和温度探头、单向阀；所述的补水器系统，由补水喷嘴、补水阀、补水泵和补水管路构成，补水喷嘴固定插在文丘里管的近喉口处；低压进汽蒸汽管的低处增设有疏水管，在疏水管上安装有疏水阀；电机带动蒸汽增压机工作；所述的冷却水系统，包括冷却水进出水管，用于冷却润滑油系统油箱中的润滑油；所述的智能控制柜系统，包括智能控制柜、信号检测和处理系统，能够实时检测蒸汽增压机进、出汽口蒸汽的温度和压力，蒸汽压缩机出口蒸汽流量，润滑油油温，补水温度和压力，能够自动调节补水阀开度，防止超温超压和稳定输出压力，对故障有声光报警和记忆功能；

所述的补水器系统是为防止在蒸汽压缩过程蒸汽增压机的温度过高出现黏齿的措施，补水量是以控制压缩过程结束时排汽蒸汽过热度不超过5℃为目标，调整蒸汽增压机的进汽干度；

补水量的具体数量通过热力分析获得，具体分析方法是：首先，约定来自蒸汽源的蒸汽在系统中记为节点1的蒸汽，补水后的进汽在系统中记为节点2的蒸汽，排汽在系统中记为节点3的蒸汽，上述蒸汽的热力参数比熵s、比焓h、干度x、压力p、温度T、质量流量m分别用下角标1、2、3加以区别，饱和水与饱和蒸汽的热力参数分别在相关符号的右上角添加一撇“’”和两撇“””区分；热力分析提供理论和实际两种补水量：

理论补水量是在假定等熵效率的等熵压缩过程和排汽干度的条件下求得的补水量；实际补水量是在假定等熵效率的非压缩过程和排汽干度的条件下求得的补水量；

理论补水量的推导：由等熵过程，可以求出节点2蒸汽的干度

（1）

又根据干度的定义式，

（2）

补充水量，即节点2补充的饱和水量为

（3）

实际补水量的推导：实际蒸汽压缩过程为非等熵过程，假定蒸汽增压机实际压缩过程的等熵效率，和分别为系统理论和实际的压缩功率；蒸汽增压机多消耗的电功，会增加蒸汽的过热度，如果仍然要控制排气为干度的饱和蒸汽，则需要把排汽比焓节点3与相同压力比焓的饱和蒸汽的热值差，用压力比焓的附加补充水量的焓来平衡，附加补充水使用压力为的饱和水，其补充水与过热蒸汽的能量平衡方程为

（4）

整理得

（5）

节点2蒸汽的比焓值为

（6）。

2.根据权利要求1所述的蒸汽热泵系统，其特征是：所述的开放式蒸汽热泵系统的理论压缩功率、性能系数COP 和实际性能压缩功率、性能系数分别为

（7）

（8）

（9）

节点3的比焓为

（10）

（11）。