專利名稱：一種液體循環(huán)型熱泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體循環(huán)型熱泵裝置，具體屬熱泵技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)熱泵的理論基礎(chǔ)源于19世紀(jì)早期卡諾的發(fā)現(xiàn)，他在1824年發(fā)表了關(guān)于卡諾循環(huán)的論文。1852年湯姆遜首先提出了采用空氣作為工質(zhì)的熱泵設(shè)想；1854年開爾文提出:冷凍裝置可以用于加熱。19世紀(jì)70年代，應(yīng)用卡諾原理的制冷設(shè)備的開發(fā)工作得到了迅速的發(fā)展，但熱泵的開發(fā)工作卻遠落于其后。1973年世界能源危機的出現(xiàn)，使得歐洲各國和蘇、日、美、澳等國家對熱泵工作十分重視。目前，世界各國對熱泵的興趣越來越大，歐洲、日本、北美的制造廠商都為工業(yè)、商業(yè)、建筑和民用提供大量熱泵。諸如國際能源機構(gòu)和歐洲共同體，都制定了大型熱泵發(fā)展計劃，而不少新技術(shù)試驗或現(xiàn)有熱泵技術(shù)在新領(lǐng)域的推廣應(yīng)用工作正在進行或規(guī)劃之中，熱泵的用途在不斷地拓展。熱泵在節(jié)約能源方面正起著越來越重大的作用。傳統(tǒng)熱泵的作用是從周圍環(huán)境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對象，其工作原理與制冷機相同，都是按熱機的逆循環(huán)工作的，所不同的只是工作溫度范圍。對于某些同時需要供熱和制冷的某些工業(yè)部門，如肉類加工、食品、乳制品加工等，運用熱泵裝置進行綜合供冷和供熱，就顯得更為經(jīng)濟合理。以熱泵型空調(diào)為例，對于冬季使用的家用熱泵型空調(diào)，采用制冷機循環(huán)得到的大量的冷量僅用于在室外作為蒸發(fā)器吸收周圍環(huán)境的廢熱，其本質(zhì)上使一種很大的浪費；當(dāng)冬季環(huán)境溫度較低、陰雨連綿、空氣濕度大、潮濕陰冷地區(qū)冬季供熱時，市場上銷售的普通空氣源熱泵空調(diào)，制熱量衰減十分嚴(yán)重，甚至無法正常啟動運行；因此在我國北方寒冷地區(qū)普通空氣源熱泵空調(diào)基本上只能在過渡季節(jié)使用，一旦進入寒冷的嚴(yán)冬季節(jié)，普通的空氣源熱泵空調(diào)幾乎無法 滿足基本的供熱需求。眾所周知，在我國北方傳統(tǒng)的集中供熱采暖方式以燃煤、燃氣為主，而這種供暖方式無論在節(jié)能、環(huán)保還是在安全方面都還無法達到社會發(fā)展的要求。因此必須要開發(fā)適用于在嚴(yán)寒的冬季正常運轉(zhuǎn)的低溫型熱泵空調(diào)與之配套，必須要同時配備相應(yīng)的輔助設(shè)備系統(tǒng)。傳統(tǒng)熱泵理論的主要基礎(chǔ)是熱力學(xué)，即采用同溫差的卡諾逆循環(huán)分析制冷循環(huán)過程，制冷循環(huán)的經(jīng)濟性指標(biāo)是制冷系數(shù)，就是得到的收益和耗費的代價之比值，并且以大氣環(huán)境溫度Ttl與溫度為Tc低溫?zé)嵩?如冷庫)之間的一切制冷循環(huán)，以逆向卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)為最聞:A = (COP)r, =(I)
W0 J0-Tc上式中的ε。為制冷系數(shù)，q2為循環(huán)的制冷量，W(|為循環(huán)所消耗的凈功。實際上，卡諾在“關(guān)于熱動力的見解”的論文中，得出的結(jié)論為:“在兩個不同溫度的恒溫?zé)嵩粗g工作的所有熱機，以可逆熱機的效率為最高。”即被后人稱之為卡諾定理，按理想氣體狀態(tài)方程進行整理得出的卡諾循環(huán)的熱效率為:,I"c 二1_公式(2)中的高溫?zé)嵩吹臏囟萒1與低溫?zé)嵩吹臏囟葹門2均高于大氣環(huán)境溫度Ttl,并可以得出以下幾點重要結(jié)論:I)卡諾循環(huán)的熱效率只決定于高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟龋簿褪枪べ|(zhì)吸熱和放熱時的溫度，提高T1和降低T2，可以提高熱效率。2)卡諾循環(huán)的熱效率只能小于1，絕不能等于1，因為T1 或T2=O都不可能實現(xiàn)。這就是說，在循環(huán)發(fā)動機中即使在理想情況下，也不可能將熱能全部轉(zhuǎn)化為機械能，熱效率當(dāng)然更不可能大于I。3)當(dāng)T1 = T2時，循環(huán)熱效率等于0，它表明，在溫度平衡的體系中，熱能不可能轉(zhuǎn)化為機械能，熱能產(chǎn)生動力一定要有溫度差作為熱力學(xué)條件，從而驗證了借助單一熱源連續(xù)做功的機器是制造不出的，或第二類永動機是不存在的。4)卡諾循環(huán)及其熱效率公式在熱力學(xué)的發(fā)展上具有重大意義。首先，它奠定了熱力學(xué)第二定律的理論基礎(chǔ)；其次，卡諾循環(huán)的研究為提高各種熱動力機熱效率指出了方向，近可能提高工質(zhì)的吸熱溫度和盡可能降低工質(zhì)的放熱溫度，使放熱在接近可自然得到的最低溫度即大氣溫度時進行?？ㄖZ循環(huán)中所提出的利用絕熱壓縮以提高氣體吸熱溫度的方法，至今在以氣體為工質(zhì)的熱動力機中仍普遍采用。5)卡諾循環(huán)的極限點是大氣環(huán)境溫度，對低于環(huán)境溫度的制冷過程循環(huán)，卡諾循環(huán)并沒有給出明確的答案。由于制冷系數(shù)的不完善性，國內(nèi)外眾多的學(xué)者對其進行研究，并提出了完善建議。馬一太等在《制冷與熱泵產(chǎn)品的能效標(biāo)準(zhǔn)研究和循環(huán)熱力學(xué)完善度的分析》中結(jié)合Curzon和Ahlborn把有溫差傳熱這·個不可逆過程引入熱力循環(huán)的分析，以及由此創(chuàng)建的有限時間熱力學(xué)的啟發(fā)，結(jié)合CA循環(huán)效率，提出了 CA正循環(huán)的熱力學(xué)完善度，使制冷和熱泵產(chǎn)品的能效研究有了一定程度的進展。但是運用熱力學(xué)的基本理論并不能對熱泵循環(huán)做出簡潔、明了、直觀的解釋。因此，真正找到熱泵循環(huán)的正確的理論基礎(chǔ)，在此理論基礎(chǔ)上提出新的液體循環(huán)型熱泵裝置并能夠應(yīng)用于實際中，成為熱泵領(lǐng)域研究的難點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為解決卡諾定理應(yīng)用于熱泵理論分析的不完善性，提出對應(yīng)于熱力學(xué)理論的制冷理論即冷力學(xué)理論，以及應(yīng)用該理論設(shè)計的新的液體循環(huán)型熱泵裝置。描述冷力學(xué)理論的基本公式為:
TTjc =1-γ-(3)公式(3)中，Tc2 < Tcl < To, To為環(huán)境溫度，均為開氏溫標(biāo)。相對環(huán)境溫度To而言，冷源在Tel、Tc2下的最大冷效率為:
Tηο =1--T1⑷
i O
權(quán)利要求
1.一種液體循環(huán)型熱泵裝置，它包括供熱循環(huán)回路，其特征在于: 所述供熱循環(huán)回路，是指從制冷劑貯罐(I)出來的液態(tài)制冷劑(2)，經(jīng)低溫液體泵(3)增壓后送入冷凝蒸發(fā)器(8)，將冷量傳遞給返流的制冷劑，釋放出冷量、溫度升高的氣態(tài)制冷劑經(jīng)壓縮機(5)增壓升溫后送至用戶系統(tǒng)(6)進行供熱；從用戶系統(tǒng)(6)出來的制冷劑氣體(7)經(jīng)冷凝蒸發(fā)器(8)、節(jié)流閥(9)返回制冷劑貯罐(1)，從而形成所述的供熱循環(huán)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 設(shè)有冷交換器(4): 從制冷劑貯罐(I)出來的液態(tài)制冷劑(2)，經(jīng)低溫液體泵(3)增壓后送入冷凝蒸發(fā)器(8)、冷交換器(4)，將冷量傳遞給返流的制冷劑，釋放出冷量、溫度升高的氣態(tài)制冷劑經(jīng)壓縮機(5)增壓升溫后送至用戶系統(tǒng)(6)進行供熱；從用戶系統(tǒng)(6)出來的制冷劑氣體(7)經(jīng)冷交換器(4)、冷凝蒸發(fā)器(8)、節(jié)流閥(9)返回制冷劑貯罐(1)，從而形成所述的供熱循環(huán)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于: 所述的壓縮機(5) 采用變頻調(diào)速裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液體循環(huán)型熱泵裝置，它包括供熱循環(huán)回路是指從制冷劑貯罐(1)出來的液態(tài)制冷劑(2)，經(jīng)低溫液體泵(3)增壓后送入冷凝蒸發(fā)器(8)，將冷量傳遞給返流的制冷劑，釋放出冷量、溫度升高的氣態(tài)制冷劑經(jīng)壓縮機(5)增壓升溫后送至用戶系統(tǒng)(6)進行供熱；從用戶系統(tǒng)(6)出來的制冷劑氣體(7)經(jīng)冷凝蒸發(fā)器(8)、節(jié)流閥(9)返回制冷劑貯罐(1)，從而形成所述的供熱循環(huán)回路。本發(fā)明的供熱過程蒸發(fā)器的冷量得到有效回收，蒸發(fā)器工作不受外界環(huán)境因素的影響，設(shè)備的安裝、維修等工作量有效降低，是對傳統(tǒng)熱泵技術(shù)的突破。
文檔編號F25B30/02GK103234302SQ20131016615
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者王海波, 睢曉斌, 梁斌, 丁琳 申請人:南京瑞柯徠姆環(huán)?？萍加邢薰?br>