[发明专利]一种高效超级热泵换热装置及换热方法

说明书

本发明公开了属于能源利用技术领域的一种高效超级热泵换热装置及换热方法；该换热装置由热汇入口、热汇出口、热源出口、热源入口、A换热器、B换热器、C换热器、D换热器、A压缩装置、B压缩装置、A转轴、B转轴、A通道开关、B通道开关、A阀门、B阀门、C阀门、D阀门、A驱动装置、B驱动装置、A循环工质和B循环工质构成，本发明根据热源和热汇的温度自行调节运行方式，以6种运行方式实现不同热源及热汇温度要求下低不可逆损失灵活高效换热，实现热源与热汇的大温差换热。

技术领域

本发明属于能源利用技术领域，特别是涉及一种高效超级热泵换热装置及换热方法；具体说是一种提取冷源中热量以加热热源，并根据冷源温度自动调节运行方式的热泵装置。

背景技术

在能源利用领域，各种工业与民用工艺存在着大量的换热过程。根据牛顿第二定律，热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，该换热工况仅使用普通的换热器即可实现；如果需要将热量从低温物体传递给高温物体，则需要消耗一定量的高品位能量，如电、高温蒸汽或热水等。同时，我国工业能耗占总能耗的70％以上，其中至少50％转化为载体不同、温度不同的工业余热，大部分可回收利用；而目前我国工业余热资源回收率仅约为30％，大力开展工业余热综合利用的基础研究和工业实践，对推动我国节能减排重大战略目标的实现具有重要的意义。在余热利用领域热泵技术具有显著的节能减排优势，但是工业余热具有热量分布范围广和温度不稳定的特点，为了深度回收各种余热废热，实现热源与热汇的大温差换热，满足生产工艺和民用场合需求，本发明提出了一种超级热泵装置，实现热源与热汇的大温差换热同时，并根据热源与热汇温度变化运行实现灵活高效换热过程。

发明内容

本发明的目的是提出一种高效超级热泵换热装置，其特征在于：该换热装置由热汇入口1、热汇出口2、热源出口3、热源入口4、A换热器5、B换热器6、C换热器7、D换热器8、A压缩装置9、B压缩装置10、A转轴11、B转轴12、A通道开关13、B通道开关14、A阀门15、B阀门(16、C阀门17、D阀门18、A驱动装置19、B驱动装置20、A循环工质和B循环工质构成；其中A压缩装置9包括A低压腔9a、A中压腔9b、A高压腔9c、A驱动装置19和A转轴11；B压缩装置10包括B低压腔10a、B中压腔10b、B高压腔10c、B驱动装置20和B转轴12；A转轴11上安装A叶片11a和B叶片11b、B转轴12上安装C叶片12a和D叶片12b。

所述A循环工质依次经过A换热器5、A阀门15、C换热器7和A压缩装置9返回A换热器5；B循环工质依次经过B换热器6、C阀门17、D换热器8和B压缩装置10返回B换热器6；热汇从热汇入口1依次经过A换热器5和B换热器6被加热，热源从热源入口4依次经过D换热器8和C换热器7被冷却。

所述A换热器5与B换热器6的主管道串联；C换热器7与D换热器8的主管道串联；A换热器5的换热管一端通过A阀门15分别与C换热器7的换热管一端和B阀门16相连，B阀门16与A压缩装置9相连；A换热器5的换热管另一端与A高压腔9c连接；C换热器7的换热管一端与A低压腔9a连接；

所述B换热器6的换热管一端通过C阀门17分别与D换热器8的换热管一端和D阀门18相连，D阀门18与B压缩装置10相连；B换热器6的换热管另一端与B高压腔10c相连；D换热器8的换热管另一端与B低压腔10a。

所述A压缩装置9包括A低压腔9a、A中压腔9b、A高压腔9c、A驱动装置19、A通道开关13和A转轴11；A转轴11通过A低压腔9a和A中压腔9b之间的支架固定在该两个腔内；在A低压腔9a内，A转轴11上装有A叶片11a，在A中压腔9b内，A转轴11上装有B叶片11b；A驱动装置19固定在A低压腔9a下面，并与A转轴11连接，