[发明专利]分段压缩-分段供热-分段膨胀气体压缩式机组

摘要

分段压缩-分段供热-分段膨胀气体压缩式机组，属热泵/制冷技术领域。由压缩机、膨胀机、热交换器、第二热交换器和低温热交换器组成，自低温热交换器吸热升温后的气体工质进入压缩机，在低压压缩段受压缩后，一部分气体工质提供给热交换器完成被加热介质初始阶段的加热，然后进入膨胀机低压膨胀段膨胀，而另一部分气体工质继续经过全部压缩过程升温后提供给第二热交换器完成被加热介质第二阶段加热，然后自膨胀机高压膨胀段入口进入膨胀机膨胀；完成膨胀做功的气体工质流经低温热交换器吸热升温再进入压缩机；增加回热器组成回热型机组。本发明减小了传热温差，提高了性能指数；作热泵尤其适合于供热温度高、范围宽的场合，用于制冷可降低耗功。

主权项

1. 两段压缩-两段供热-两段膨胀气体压缩式机组，是由分段压缩式压缩机、分段膨胀式膨胀机、热交换器、第二热交换器和低温热交换器组成的气体压缩式机组；其中，分段压缩式压缩机由低压压缩段和高压压缩段构成，分段膨胀式膨胀机由低压膨胀段和高压膨胀段构成；①结构上，压缩机低压压缩段(1B)有气体工质出口管路连通热交换器(3)后热交换器(3)再有气体工质管路连接膨胀机低压膨胀段(2B)进口，压缩机高压压缩段(1A)有气体工质出口管路连通第二热交换器(4)后第二热交换器(4)再有气体工质管路连接膨胀机高压膨胀段(2A)进口，膨胀机低压膨胀段(2B)还有气体工质出口管路连通低温热交换器(5)后低温热交换器(5)再有气体工质管路连接压缩机低压压缩段(1B)进口，压缩机低压压缩段(1B)与压缩机高压压缩段(1A)间有通道连通，膨胀机高压膨胀段(2A)与膨胀机低压膨胀段(2B)之间有通道连通，低温热交换器(5)还有被制冷介质管路或余热介质管路与外部连通，热交换器(3)和第二热交换器(4)还分别有被加热介质管路与外部连通；无低温热交换器(5)时，压缩机低压压缩段(1B)有气体进口管路与外部连通，膨胀机低压膨胀段(2B)还有气体出口管路与外部连通，为开放式分段压缩-分段供热-分段膨胀气体压缩式机组；②流程上，全部气体工质流经低温热交换器(5)受热升温，升温后的气体工质进入压缩机低压压缩段(1B)、在外部驱动能的作用下完成被压缩过程升压升温后分为两部分——一部分流出压缩机低压压缩段(1B)进入热交换器(3)并放热于被加热介质、而后进入膨胀机低压膨胀段(2B)完成低压阶段膨胀过程，而另一部分再经压缩机高压压缩段(1A)被压缩升压升温后流出进入第二热交换器(4)并放热于被加热介质、而后进入膨胀机高压膨胀段(2A)完成高压-低压两个阶段的连续膨胀过程，两部分气体工质完成膨胀过程降压降温后一起流经低温热交换器(5)吸热；无低温热交换器(5)时，外部气体进入压缩机低压压缩段(1B)，完成被分段压缩、进行分段放热和分段膨胀后自膨胀机低压膨胀段(2B)向外部排出；③其特征在于，气体工质自低温热交换器吸热后，一部分气体工质由初始状态经历低压压缩阶段升压升温后流经热交换器向被加热介质提供低温热需求，另一部分气体工质由初始状态经历低压压缩与高压压缩两个阶段升压升温后流经第二热交换器向被加热介质提供高温热需求，而后两部分气体工质分别进行膨胀降压降温；④采用低压压缩机和高压压缩机分别替代压缩机低压压缩段和压缩机高压压缩段，采用低压膨胀机和高压膨胀机替代膨胀机低压膨胀段和膨胀机高压膨胀段，也得到两段压缩-两段供热-两段膨胀气体压缩式机组。