[发明专利]一种带机械热回收的混合工质压缩循环系统及工作方法

说明书

本发明涉及本发明提供一种带机械热回收的混合工质压缩循环系统及工作方法，该系统包括蒸发器、第一压缩机、冷凝器、第一膨胀阀、气液分离器、混合器、回热器和机械热回收组件，工作方法具有蒸发器低压蒸发过程、压缩机压缩过程、冷凝器高压冷凝过程和机械热回收过程四个过程。与现有技术相比，本发明通过在溶液换热器之后添加机械热回收，在回收热量的同时进一步降低膨胀阀前溶液温度，机械热回收释放的高温热量可用以预热冷凝器侧的高温流体，通过两级热回收，不仅可降低膨胀阀前溶液温度，从而降低节流过程的不可逆损失，而且可提升循环制热量和制热能效，循环能效约可提升10‑20％。

技术领域

本发明涉及制冷/热泵技术领域，尤其是涉及一种带机械热回收的混合工质压缩循环系统及工作方法。

背景技术

随着全球经济的快速发展，能源危机环境污染日益严重，开发高效清洁制冷/取热技术变得十分迫切。作为新型取热方式，热泵由于有较高能效和简单的结构特征等优势得到广泛关注。目前较成熟的制冷/热泵技术是蒸气压缩制冷/热泵技术。

图1所示的是现有机械蒸气压缩循环示意图，运行时低温低压液态制冷剂在蒸发器中蒸发吸热，热量来自环境或工业废水，低温低压制冷剂蒸气经压缩机压缩后变为高温高压制冷剂蒸气，然后在冷凝器中冷凝放出冷凝热，冷凝后的高压液态制冷剂经膨胀阀节流回到蒸发器。对于机械蒸气压缩循环，目前受限于制冷剂、循环和部件等因素，系统能效受到一定的限制，如家用空调系统冬季实际运行时能效小于4。为了提高循环效率，申请人先前提出了一种带液体增压的混合工质压缩循环，如图2所示，分析显示该循环在冬季典型制热工况下的能效为4.5左右，提升幅度有限。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带机械热回收的混合工质压缩循环系统及工作方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种带机械热回收的混合工质压缩循环系统，包括蒸发器、第一压缩机、冷凝器、第一膨胀阀、气液分离器、混合器、回热器和机械热回收组件：

所述的蒸发器具有用于流通制冷剂的制冷剂通道和流通外部低温传热工质的低温传热工质通道，所述的冷凝器具有用于流通制冷剂的制冷剂通道和外部高温传热工质的高温传热工质通道；

通过将蒸发器的制冷剂出口与气液分离器的进口连接，气液分离器的液体出口、回热器的冷流体通道和混合器的液体进口依次连接，混合器的出口与冷凝器的制冷剂进口连接，构成第一制冷剂流路；

通过将冷凝器的制冷剂出口、回热器的热流体通道、机械热回收组件、第一膨胀阀和蒸发器的制冷剂进口依次连接，构成第二制冷剂流路；

通过将气液分离器的气体出口、第一压缩机和混合器的气体进口依次连接，形成气体制冷剂流路。

优选地，该系统还包括工质泵，所述的工质泵设置在气液分离器与回热器之间的第一制冷剂流路上。

本发明在回热器之后添加了机械热回收，即热泵热回收，在回收热量的同时进一步降低膨胀阀前制冷剂温度。机械热回收释放的高温热量可用以预热冷凝器侧的高温流体。

优选地，所述的机械热回收组件用于回收回热器的热流体通道流出的液体的热量，并预热进入冷凝器的高温传热工质通道的外部高温传热工质。

优选地：

所述的机械热回收组件包括机械热回收器、第二压缩机、预热器和第二膨胀阀，所述的机械热回收器和预热器均具有热流体通道和冷流体通道，机械热回收器的热流体通道连接于第二制冷剂流路上；

机械热回收器的冷流体通道出口、第二压缩机、预热器的热流体通道、第二膨胀阀及机械热回收器的冷流体通道进口依次连接，构成第三制冷剂流路。