全文摘要
本实用新型公开一种增热型热泵，包括蒸发器、第一发生器、第一吸收器和第一冷凝器，余热源自蒸发器流入、流出；还包括第二发生器、第三发生器、第二吸收器、第二冷凝器和工质热交换器，驱动热源经第一发生器、第二发生器及第三发生器后，通过工质热交换器流出增热型热泵；增热型热泵具有若干工质加热流路，其中，一条流经工质热交换器，其他流经第一吸收器、第二吸收器、第一冷凝器及第二冷凝器。本实用新型所提供增热型热泵，驱动热源可以经过多级换热，对于驱动热源的利用更为彻底，相应地，对于余热源的利用也可以增大，使得整个热泵机组可以回收更多的热量。
主设计要求
1.一种增热型热泵，包括蒸发器(1)、第一发生器(21)、第一吸收器(31)和第一冷凝器(41)，余热源自所述蒸发器(1)流入、流出，其特征在于，还包括第二发生器(22)、第三发生器(23)、第二吸收器(32)、第二冷凝器(42)和工质热交换器(5)，驱动热源经所述第一发生器(21)、所述第二发生器(22)及所述第三发生器(23)后，通过所述工质热交换器(5)流出所述增热型热泵；所述增热型热泵具有若干工质加热流路，其中，一条流经所述工质热交换器(5)，其他流经所述第一吸收器(31)、所述第二吸收器(32)、所述第一冷凝器(41)及所述第二冷凝器(42)。
设计方案
1.一种增热型热泵，包括蒸发器(1)、第一发生器(21)、第一吸收器(31)和第一冷凝器(41)，余热源自所述蒸发器(1)流入、流出，其特征在于，还包括第二发生器(22)、第三发生器(23)、第二吸收器(32)、第二冷凝器(42)和工质热交换器(5)，驱动热源经所述第一发生器(21)、所述第二发生器(22)及所述第三发生器(23)后，通过所述工质热交换器(5)流出所述增热型热泵；
所述增热型热泵具有若干工质加热流路，其中，一条流经所述工质热交换器(5)，其他流经所述第一吸收器(31)、所述第二吸收器(32)、所述第一冷凝器(41)及所述第二冷凝器(42)。
2.根据权利要求1所述增热型热泵，其特征在于，所述增热型热泵具有第一循环流路和第二循环流路：所述第一循环流路的溶液由所述第一吸收器(31)流出，经所述第一发生器(21)、所述第二发生器(22)后回流至所述第一吸收器(31)；所述第二循环流路的溶液由所述第二吸收器(32)流出，经所述第三发生器(23)后回流至所述第二吸收器(32)；
所述第一吸收器(31)的冷剂蒸汽来自于所述蒸发器(1)，所述第二吸收器(32)的冷剂蒸汽来自于所述第二发生器(22)，所述第一冷凝器(41)的冷剂蒸汽来自于所述第一发生器(21)，所述第二冷凝器(42)的冷剂蒸汽来自于所述第三发生器(23)。
3.根据权利要求2所述增热型热泵，其特征在于，所述第一循环流路采用串联的方式，所述溶液依次流经所述第一发生器(21)、所述第二发生器(22)；
所述驱动热源采用串联的方式依次经过所述第一发生器(21)、所述第二发生器(22)及所述第三发生器(23)。
4.根据权利要求3所述增热型热泵，其特征在于，所述第一循环流路还包括第一溶液热交换器(6)和第二溶液热交换器(7)，所述第一溶液热交换器(6)用于自所述第一吸收器(31)流出的溶液和自所述第二发生器(22)流出的溶液之间的换热，所述第二溶液热交换器(7)用于自所述第一溶液热交换器(6)流出的溶液和自所述第一发生器(21)流出的溶液之间的换热。
5.根据权利要求2所述增热型热泵，其特征在于，所述第一循环流路采用并联的方式，所述溶液分别流经所述第一发生器(21)、所述第二发生器(22)。
6.根据权利要求1所述增热型热泵，其特征在于，所述工质加热流路采用串联、并联、串并联这三者中的任一种方式流经所述第一吸收器(31)、所述第二吸收器(32)、所述第一冷凝器(41)及所述第二冷凝器(42)。
7.根据权利要求2-6中任一项所述增热型热泵，其特征在于，所述第二循环流路还包括第三溶液热交换器(8)，用于自所述第二吸收器(32)流出的溶液和自所述第三发生器(23)流出的溶液之间的换热。
8.根据权利要求7所述增热型热泵，其特征在于，所述第一发生器(21)、所述第二发生器(22)、所述第三发生器(23)、所述第一吸收器(31)及所述第二吸收器(32)的溶液出口均设有溶液泵(9)；
还包括冷剂循环泵(10)，所述冷剂循环泵(10)能够将所述蒸发器(1)底部的液态冷剂泵至所述蒸发器(1)的顶部。
9.根据权利要求7所述增热型热泵，其特征在于，所述蒸发器(1)、所述第一发生器(21)、所述第二发生器(22)、所述第三发生器(23)、所述第一吸收器(31)及所述第二吸收器(32)的顶部均设有喷淋组件，液态冷剂通过所述蒸发器(1)内的所述喷淋组件进入所述蒸发器(1)，溶液通过各自的所述喷淋组件进入所述第一发生器(21)、所述第二发生器(22)、所述第三发生器(23)、所述第一吸收器(31)、所述第二吸收器(32)。
10.根据权利要求7所述增热型热泵，其特征在于，所述蒸发器(1)、所述第一发生器(21)、所述第二发生器(22)、所述第三发生器(23)、所述第一吸收器(31)、所述第二吸收器(32)、所述第一冷凝器(41)及所述第二冷凝器(42)内均设有传热管组件(A)；
所述蒸发器(1)内的所述传热管组件(A)用于通入所述余热源，所述第一发生器(21)、所述第二发生器(22)及所述第三发生器(23)内的所述传热管组件(A)用于通入所述驱动热源，所述第一吸收器(31)、所述第二吸收器(32)、所述第一冷凝器(41)、所述第二冷凝器(42)内的所述传热管组件(A)用于通入待加热的工质。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及热泵技术领域，具体涉及一种增热型热泵。
背景技术
传统的热泵是以驱动热源(蒸汽、高温热水、燃油、燃气)为动力、溴化锂溶液为吸收剂、水为冷剂，然后利用低温热源水(乏汽)的热能，制取所需要的工艺或采暖用高温热水，进而实现从低温向高温输送热能的设备。
请参考图1，图1为现有技术中热泵的一种具体实施方式的结构示意图。
如图1所示，传统的热泵包括蒸发器01、热交换器02、发生器03、冷凝器04和吸收器05，冷剂泵可以将冷剂水箱中的液态冷剂抽出并喷淋在蒸发器01中的传热管表面，吸收流经传热管的余热源的热量，余热源在放出热量后温度降低流出热泵；液态冷剂在吸收热量后汽化成冷剂蒸汽并流入吸收器05内，被吸收器05顶部喷淋下的吸收剂浓溶液吸收，吸收剂浓溶液在吸收冷剂蒸汽时放出凝结热，能够加热流经吸收器05的热水，热水在温度升高后可以流入冷凝器04中；吸收剂浓溶液在吸收冷剂蒸汽后浓度降低变为吸收剂稀溶液，最后流入吸收器05底部被溶液泵提升，经热交换器02升温后进入发生器03中，在发生器03中被驱动热源加热浓缩并分离出冷剂蒸汽，以变为吸收剂浓溶液；吸收剂浓溶液由发生器03底部排出，经热交换器02与吸收剂稀溶液进行热量交换后流回吸收器04，继续吸收蒸发器01中产生的冷剂蒸汽；发生器03内所产生的冷剂蒸汽在进入冷凝器04进行冷凝时，又可以进一步地加热流经冷凝器04的热水，使得其温度再次提高后流出热泵供用户使用，而高温的冷剂蒸汽在放出热量后冷凝为液态冷剂，进入蒸发器01中。如此，不断的循环即可以不断地向用户提供所需要的热水。
但是，在上述的方案中，驱动热源只能在发生器03内进行单级降温，对于驱动热源的利用率较低，尤其是在驱动热源的品位较低时，由此也会造成余热源的回收热量较少，使得热泵整体所能够提供的热量有限。
因此，如何提供一种方案，以克服上述缺陷，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种增热型热泵，该增热型热泵对于驱动热源、余热源的利用更为彻底，可以提供更多的热量。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种增热型热泵，包括蒸发器、第一发生器、第一吸收器和第一冷凝器，余热源自所述蒸发器流入、流出；还包括第二发生器、第三发生器、第二吸收器、第二冷凝器和工质热交换器，驱动热源经所述第一发生器、所述第二发生器及所述第三发生器后，通过所述工质热交换器流出所述增热型热泵；所述增热型热泵具有若干工质加热流路，其中，一条流经所述工质热交换器，其他流经所述第一吸收器、所述第二吸收器、所述第一冷凝器及所述第二冷凝器。
如此设置，驱动热源可以经过第一发生器、第二发生器、第三发生器以及工质热交换器的多级换热，对于驱动热源的利用更为彻底，可以更大程度地降低驱动热源的出口温度，相应地，蒸发器对于余热源的利用也可以增大，使得整个热泵机组可以回收更多的热量，能够为用户提供更多的具有特定温度的工质(热水等)。
可选地，所述增热型热泵具有第一循环流路和第二循环流路：所述第一循环流路的溶液由所述第一吸收器流出，经所述第一发生器、所述第二发生器后回流至所述第一吸收器；所述第二循环流路的溶液由所述第二吸收器流出，经所述第三发生器后回流至所述第二吸收器；所述第一吸收器的冷剂蒸汽来自于所述蒸发器，所述第二吸收器的冷剂蒸汽来自于所述第二发生器，所述第一冷凝器的冷剂蒸汽来自于所述第一发生器，所述第二冷凝器的冷剂蒸汽来自于所述第三发生器。
可选地，所述第一循环流路采用串联的方式，所述溶液依次流经所述第一发生器、所述第二发生器；所述驱动热源采用串联的方式依次经过所述第一发生器、所述第二发生器及所述第三发生器。
可选地，所述第一循环流路还包括第一溶液热交换器和第二溶液热交换器，所述第一溶液热交换器用于自所述第一吸收器流出的溶液和自所述第二发生器流出的溶液之间的换热，所述第二溶液热交换器用于自所述第一溶液热交换器流出的溶液和自所述第一发生器流出的溶液之间的换热。
可选地，所述第一循环流路采用并联的方式，所述溶液分别流经所述第一发生器、所述第二发生器。
可选地，所述工质加热流路采用串联、并联、串并联这三者中的任一种方式流经所述第一吸收器、所述第二吸收器、所述第一冷凝器及所述第二冷凝器。
可选地，所述第二循环流路还包括第三溶液热交换器，用于自所述第二吸收器流出的溶液和自所述第三发生器流出的溶液之间的换热。
可选地，所述第一发生器、所述第二发生器、所述第三发生器、所述第一吸收器及所述第二吸收器的溶液出口均设有溶液泵；还包括冷剂循环泵，所述冷剂循环泵能够将所述蒸发器底部的液态冷剂泵至所述蒸发器的顶部。
可选地，所述蒸发器、所述第一发生器、所述第二发生器、所述第三发生器、所述第一吸收器及所述第二吸收器的顶部均设有喷淋组件，液态冷剂通过所述蒸发器内的所述喷淋组件进入所述蒸发器，溶液通过各自的所述喷淋组件进入所述第一发生器、所述第二发生器、所述第三发生器、所述第一吸收器及所述第二吸收器。
可选地，所述蒸发器、所述第一发生器、所述第二发生器、所述第三发生器、所述第一吸收器、所述第二吸收器、所述第一冷凝器及所述第二冷凝器内均设有传热管组件；所述蒸发器内的所述传热管组件用于通入所述余热源，所述第一发生器、所述第二发生器及所述第三发生器内的所述传热管组件用于通入所述驱动热源，所述第一吸收器、所述第二吸收器、所述第一冷凝器、所述第二冷凝器内的所述传热管组件用于通入待加热的工质。
附图说明
图1为现有技术中热泵的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本实用新型所提供增热型热泵的一种具体实施方式的结构示意图。
图1中的附图标记说明如下：
01蒸发器、02热交换器、03发生器、04冷凝器、05吸收器。
图2中的附图标记说明如下：
1蒸发器；
21第一发生器、22第二发生器、23第三发生器；
31第一吸收器、32第二吸收器；
41第一冷凝器、42第二冷凝器；
5工质热交换器；
6第一溶液热交换器；
7第二溶液热交换器；
8第三溶液热交换器；
9溶液泵；
10冷剂循环泵；
A传热管组件。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图2，图2为本实用新型所提供增热型热泵的一种具体实施方式的结构示意图。
如图2所示，本实用新型提供一种增热型热泵，包括蒸发器1、第一发生器21、第一吸收器31和第一冷凝器41，外部的余热源可以自蒸发器1流入、流出，以利用余热源的热量将进入蒸发器1内的液态冷剂蒸发为冷剂蒸汽。
区别于现有技术，该增热型热泵还包括第二发生器22、第三发生器23、第二吸收器32、第二冷凝器42和工质热交换器5，外部的驱动热源经第一发生器21、第二发生器22及第三发生器23后，通过工质热交换器5流出增热型热泵；增热型热泵具有若干工质加热流路，其中，一条流经工质热交换器5，其他流经第一吸收器31、第二吸收器32、第一冷凝器41及第二冷凝器42。
如此设置，驱动热源可以经过第一发生器21、第二发生器22、第三发生器23以及工质热交换器5的多级换热，对于驱动热源的利用更为彻底，可以更大程度地降低驱动热源的出口温度，相应地，蒸发器1对于余热源的利用也可以增大，使得整个热泵机组可以回收更多的热量，能够为用户提供更多的具有特定温度的工质(热水等)。
实践证明，在驱动热源相同的条件下，例如采用90℃的驱动热源水时，本实用新型所提供热泵相比于现有技术可以多回收30％左右的热量，制热能力可以增大约20％，能够大幅提高驱动热源、余热源的利用效率，以提供更多的热量。
需要说明，本文中的“溶液”除特别指明外均是指吸收剂溶液，具体可以为溴化锂溶液；本文中的“冷剂”是指用于完成能量转化的媒介物质，其通常可以为水等，在蒸发器1内，其可以蒸发为水蒸气(即冷剂蒸汽)，而在吸收器内，其可以被吸收剂溶液吸收，以使得吸收剂溶液的浓度下降，而在发生器内，其又可以自吸收剂溶液中析出，使得吸收剂溶液的浓度提高。
另外，本实用新型实施例并不限定驱动热源以及余热源的种类，具体可以参照现有技术；在一种示例性的方案中，驱动热源可以为蒸汽、高温热水、燃油、燃气中的一者或者几者的组合，余热源可以为乏汽或低温热源水等低品位热源。
上述的增热型热泵中可以形成两条溶液流路，分别为第一循环流路和第二循环流路：第一循环流路的溶液可以由第一吸收器31流出，经第一发生器21、第二发生器22发生后回流至第一吸收器31，第二循环流路的溶液可以由第二吸收器32流出，经第三发生器23发生后回流至第二吸收器32。第一吸收器31的冷剂蒸汽可以来自于蒸发器1，第二吸收器32的冷剂蒸汽可以来自于第二发生器22，第一冷凝器41的冷剂蒸汽可以来自于第一发生器21，第二冷凝器42的冷剂蒸汽可以来自于第三发生器23。
仍如图2所示，上述第一循环流路可以采用串联的方式，溶液依次流经第一发生器21、第二发生器22；驱动热源也可以采用串联的方式，可依次经过第一发生器21、第二发生器22及第三发生器23，以进行逐级降温，然后再通过工质热交换器5换热后排出。
除此之外，第一循环流路还可以采用并联的方案，即来自第一吸收器31的溶液可以分作两路，以分别流经第一发生器21、第二发生器22进行发生，然后再汇合回流至第一吸收器31内。此时，驱动热源流经第一发生器21、第二发生器22的顺序可以改变，即驱动热源也可以先流入第二发生器22，然后再流入第一发生器21。
第一循环流路还可以包括第一溶液热交换器6和第二溶液热交换器7，第一溶液热交换器6可用于自第一吸收器31流出的溶液和自第二发生器22流出的溶液之间的换热，第二溶液热交换器7可用于自第一溶液热交换器6流出的溶液和自第一发生器21流出的溶液之间的换热。
第二循环流路还可以包括第三溶液热交换器8，用于自第二吸收器32流出的溶液和自第三发生器23流出的溶液之间的换热。
在设备运行过程中，第一吸收器31、第二吸收器32、第一冷凝器41、第二冷凝器42均可以释放凝结热，工质加热流路可以采用串联、并联、串并联这三者中的任一种方式流经第一吸收器31、第二吸收器32、第一冷凝器41及第二冷凝器42，以充分利用上述的凝结热。
以第一循环流路、工质加热流路均采用串联的方案(即图2中的方案)为例，以下本实用新型实施例将就本实用新型所提供增热型热泵的溶液循环以及冷剂循环的具体过程进行描述。
在第一循环流路中，第一吸收器31所产生的低浓度溶液将先后经第一溶液热交换器6、第二溶液热交换器7，然后进入第一发生器21内；在第一发生器21内，受驱动热源作用，低浓度溶液可以发生出冷剂蒸汽，从而形成中间浓度的溶液，该中间浓度的溶液经第二溶液热交换器7与来自第一溶液热交换器6的低浓度溶液进行热交换后，可以通入第二发生器22中；在第二发生器22内，中间浓度的溶液可以进行进一步地发生出冷剂蒸汽，以形成高浓度溶液，高浓度溶液在经第一溶液热交换器6与来自第一吸收器31的低溶度溶液进行热交换后，又可以回流至第一吸收器31内，以形成循环。
在第二循环流路中，第二吸收器32所产生的低浓度溶液在经过第三溶液热交换器8后，进入第三发生器23内；在第三发生器23内，受驱动热源作用，低浓度溶液可以发生出冷剂蒸汽，从而形成高浓度溶液，该高浓度溶液经第三溶液热交换器8与来自第二吸收器32的低浓度溶液进行热交换后，又可以回流至第二吸收器32内，以形成循环。
需要指出，本实用新型实施例并不限定上述的“高浓度”溶液、“中间浓度”溶液以及“低浓度”溶液的具体浓度值，在实施时，本领域技术人员根据具体的设备参数等得出；而且，第一循环流路中的“低浓度”溶液、“高浓度”溶液与第二循环流路中的“低浓度”溶液、“高浓度”溶液在浓度值上并无特定的关系。
在上述两个循环流路不断进行的同时，第一发生器21所产生的冷剂蒸汽可以通入第一冷凝器41，并在第一冷凝器41内凝结为液态冷剂、释放凝结热，以对待加热工质进行加热；第三发生器23所产生的冷剂蒸汽又可以通入第二冷凝器42内，并在第二冷凝器42内凝结为液态冷剂、释放凝结热，以对待加热工质进行加热；第一发生器21、第三发生器23所产生的液态冷剂可以分别或者汇合之后流入蒸发器1内进行蒸发；第二发生器22所产生的冷剂蒸汽则可以通入第二吸收器32内，以对进入第二吸收器32内的高浓度溶液进行稀释。
待加热工质(水)可以分为两路，第一路可以经工质热交换器5与经过第一发生器21、第二发生器22、第三发生器23后的驱动热源进行热交换，第二路则可以依次经过第一吸收器31、第二吸收器32、第一冷凝器41及第二冷凝器42，然后与第一路进行汇合排出，在汇合的过程中，两路工质本身也可以进行热交换，最终，可以获得具有特定温度的热水。
请再次参考图2，第一发生器21、第二发生器22、第三发生器23、第一吸收器31及第二吸收器32的溶液出口均可以设有溶液泵9，该溶液泵9可以将上述各部件底部的溶液泵至下游部件内，以实现热泵机组内部的溶液循环。
蒸发器1的外侧还可以设有冷剂循环泵10，其可以连通蒸发器1的顶部、底部，能够将蒸发器1底部未蒸发的液态冷剂泵至蒸发器1的顶部，该部分液态冷剂在自顶部落下的过程中仍可以和余热源进行换热，以再次进行蒸发，有利于保证液态冷剂的蒸发完全。
蒸发器1、第一发生器21、第二发生器22、第三发生器23、第一吸收器31及第二吸收器32的顶部均可以设有喷淋组件。液态冷剂在进入蒸发器1内时，可以通过蒸发器1内的喷淋组件喷入，以提高液态冷剂与余热源的接触范围，可提高蒸发效率。溶液在进入第一发生器21、第二发生器22及第三发生器23时，可以通过各自的喷淋组件喷入，以提高各发生器内溶液与驱动热源的接触范围，进而提高发生效率。溶液在进入第一吸收器31及第二吸收器32时，也可以通过各自的喷淋组件喷入，以提高各吸收器内溶液与冷剂蒸汽的接触范围，进而提高吸收效率。上述喷淋组件具体可以采用雾化喷头等，能够进一步地提高液态冷剂或者溶液的喷洒范围。
可以理解，上述喷淋的方案仅为本实用新型实施例的一种优选方案，其并不能够作为对本实用新型所提供增热型热泵的实施范围的限定，在满足功能的条件下，液态冷剂以及溶液也可以采用其他的方案进入相应部件内。
在蒸发器1、第一发生器21、第二发生器22、第三发生器23、第一吸收器31、第二吸收器32、第一冷凝器41及第二冷凝器42内均可以设有传热管组件A，其中，蒸发器1内的传热管组件A可用于通入余热源，第一发生器21、第二发生器22及第三发生器23内的传热管组件A可用于通入驱动热源，第一吸收器31、第二吸收器32、第一冷凝器41、第二冷凝器42内的传热管组件A可用于通入待加热的工质。
另外，上述的各方案主要是从原理上探讨本实用新型所提供增热型热泵具体包括哪些部件，以及各部件之间的连接关系，但并未涉及各部件的具体结构以及布置形式等，在具体实施时，本领域技术人员可以根据实际场地情况等对各部件进行合理布置，或者，也可以参照图2中的示意图进行布置。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920120777.X
申请日:2019-01-23
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:37(山东)
授权编号:CN209341627U
授权时间:20190903
主分类号:F25B 30/04
专利分类号:F25B30/04;F25B30/06;F25B15/06;F25B41/00
范畴分类:35D;
申请人:荏原冷热系统（中国）有限公司
第一申请人:荏原冷热系统（中国）有限公司
申请人地址:265500 山东省烟台市福山高新技术产业区永达路720号
发明人:薛兴;段永红;撒卫华
第一发明人:薛兴
当前权利人:荏原冷热系统（中国）有限公司
代理人:宋天凯;罗满
代理机构:11227
代理机构编号:北京集佳知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计