[发明专利]一种开式热泵

说明书

本发明涉及的是一种开式热泵，该热泵适用于采暖与通风。

目前，采暖、通风用的热泵多采用蒸汽压缩逆循环。这种热泵由蒸汽压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器及连接管路组成，其工质是弗里昂或氨。弗里昂对大气臭氧层有破坏作用，氨有刺激性异味，易爆炸。因此，寻找一个性能良好且无污染的热泵工质替代物已成为当代一大课题。由于以空气和以空气-水的混合物为工质、采用效率低和流量小的活塞式压气机的逆循环性能系数低，因此没有用于开式热泵。采用现有的高效率、大流量的轴流透平涡轮和轴流透平压气机后即可使其成为可能。

本发明的目的是要提供一种开式采暖、通风用热泵技术，以解决现有技术之不足。

本发明的目的是这样实现的：利用现有的轴流透平涡轮和轴流透平压气机分别作为热泵的膨胀机和压气机，同时采用空气-水蒸汽做为其工质。这样，就形成了一个由轴流透平涡轮，加热加湿室以及轴流透平压气机三大主要部件组成的开式空气-水蒸汽压缩热泵。

开式空气-水蒸汽压缩热泵是这样工作的：利用高转速动力源驱动热泵的转子，位于轴流透平涡轮出口与轴流透平压气机进口之间的加热加湿室内就可产生负压。这时，处理过的大气就会进入轴流透平涡轮进行膨胀冷却变为低温低压的湿空气流，尔后获得的低温低压湿空气流在加热加湿室里被水加热加湿处理成为带有细小水雾的湿空气流。最后，前面获得的带有细小水雾的湿空气流进入轴流透平压气机进行压缩，即可获得高温湿空气流供采暖或通风使用。

本发明与现有技术相比的优点在于：该热泵以空气和水的混合物为工质，由于采用了效率高、流量大的轴流透平机械，故该热泵具有无毒、无污染、不燃烧、体积小、制热量大、供热系数高、成本低等特点。本发明特别适用于有低品位热能地区的大中型采暖、通风。

附图说明：

图1是开式空气-水蒸汽压缩热泵的工作原理图。

图2是一种开式空气-水蒸汽压缩热泵的结构示意图。

其中：

1.轴流透平涡轮  4.传动轴

2.引气管  5.轴流透平压气机

3.加热加湿室

下面结合附图，详细说明本发明目的实现的具体过程。

参照图2，该开式空气-水蒸汽压缩热泵以空气和水的混合物为工质。轴流透平涡轮（1）的转子和轴流透平压气机（5）的转子通过传动轴（4）连接，由高转速动力源驱动，其间有一加热加湿室（3），以上各主要部件的气流通道的进、出口之间依次首尾彼此相连接，根据需要两主要部件之间也可以加一引气管（2），构成以轴流透平涡轮（1），加热加湿室（3）以及轴流透平压气机（5）三大主要部件组成的开式空气-水蒸汽压缩热泵。轴流透平压气机（5）增压比小于2.5，加热加湿室（3）可以是一个喷淋室，也可以是一个由热交换器与一组水雾化喷嘴或蒸汽喷嘴组成的腔体，加热加湿室内的水由水泵排出。工作时，高转速动力源驱动热泵的转子，位于轴流透平涡轮（1）出口与轴流透平压气机（5）进口之间的加热加湿室（3）里即可产生负压。这时，处理过的大气就会进入轴流透平涡轮（1）进行膨胀冷却成为低温低压湿空气流，然后通过引气管（2a）降低速度后进入加热加湿室（3）里加热加湿处理成为带有细小水雾的湿空气流。最后，带有细小水雾的湿空气流再通过引气管（2b）进入轴流透平压气机（5）进行压缩，从而获得高温湿空气即可供采暖或通风使用。如果选用增压比为1.7、效率为0.87的轴流透平压气机（5）和效率为0.87的轴流透平涡轮（1），当大气温度为5℃时，在轴流透平涡轮（1）出口可得到低压低温的湿空气流，当在轴流透平压气机（5）前工质被加热加湿为5℃的湿空气时，轴流透平压气机（5）压缩后即可获得约35℃的湿空气。