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CN104776595A - 一种太阳能异聚态热利用系统 - Google Patents

一种太阳能异聚态热利用系统 Download PDF

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CN104776595A
CN104776595A CN201510207243.7A CN201510207243A CN104776595A CN 104776595 A CN104776595 A CN 104776595A CN 201510207243 A CN201510207243 A CN 201510207243A CN 104776595 A CN104776595 A CN 104776595A
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heat utilization
solar energy
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CN201510207243.7A
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English (en)
Inventor
唐玉敏
虞红伟
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Abstract

本涉发明涉及热传递系统领域，尤其涉及一种太阳能异聚态热利用系统。在冷凝器的出口与主蒸发器的进口之间设置主节流元件。在主节流元件的两端并联有相互串联的辅节流元件和辅蒸发器。增加辅蒸发器与主蒸发器串联，送入主蒸发器的传热介质为气液混合态，以喷射的方式进入主蒸发器，扩大了传热介质的吸热接触面积，提升了吸热效率。针对每部分蒸发器的不同特点选用不同的节流方式和节流点，保证每个蒸发器都能高效工作，有利于系统总体能效比的提升。

Description

一种太阳能异聚态热利用系统
技术领域
本发明涉及热传递系统领域，尤其涉及一种太阳能异聚态热利用系统。
背景技术
现有的太阳能异聚态热利用系统，在使用过程中，其传输管道的直径是固定的，其内部的传热介质的流量也基本是稳定的；但是，在冷凝器中的水的温度不断变化的过程中，其对传热介质的传递热量的需求同样在不断的变化。而现有的太阳能异聚态热利用系统工作时无法做出相应的改变，全部的传热介质经过压缩机的加压升温后持续给冷凝器传递热量，造成了浪费、增加了能源的消耗和损失。
申请号为CN201410365739.2的中国专利公开了一种带节流控制装置的太阳能异聚态热利用系统。该系统在从压缩机流向冷凝器和从冷凝器流向蒸发器的两段传输管道的其中之一上设置节流控制装置，根据环境温度的变化来调整流入蒸发器的传热介质的量，从而达到降低能源浪费，提高能源利用率的目的。但是，当环境温度较低时，节流控制装置减小传热介质的量，导致压缩机入口的传热介质气体压强也较低，增加了压缩机的工作负荷；并且，当外界环境的温差很大或者太阳辐射的强弱变动幅度较大的时候，系统的调节能力也很有限。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种调节范围大、适用范围广，提升系统总体能效比的太阳能异聚态热利用系统。
为实现上述目的，本发明提供一种太阳能异聚态热利用系统，包括通过用于流通传热介质的传输管道串联的主蒸发器、压缩机和冷凝器。在所述冷凝器的出口与所述主蒸发器的进口之间设置有主节流元件。
在所述主节流元件的两端还并联有相互串联的辅节流元件和辅蒸发器；所述辅节流元件设于所述冷凝器的出口与所述辅蒸发器的进口之间；所述主节流元件的流通量大于所述辅节流元件的流通量。所述辅节流元件处于常开状态，保证最小量的循环传热介质的流量；所述主节流元件调节范围大，可根据外界环境的变化动态调整循环传热介质的流量。所述辅蒸发器将部分传热介质由低温低压的液态转换为气液混合态，与所述主节流元件输出的冷态传热介质一起送入所述主蒸发器。
作为优选，所述冷凝器的出口与所述辅节流元件的进口之间设置有储液罐。当所述主节流元件和所述辅节流元件动作时，将所述传输管道内多余传热介质暂存在储液罐中；当传热介质需要增加时，将所述储液罐中的传热介质输出进入所述传输管道内。
作为优选，所述储液罐的进液管出口位于罐体的顶部，出液管进口位于罐体的底部，保证最小量的液态循环传热介质。
作为优选，所述主节流元件采用电子膨胀阀，在低温下同样能准确反映出过热度的变化，在低温环境中也能提供较好的流量调节。
作为优选，所述辅节流元件采用电子膨胀阀。
作为优选，所述辅节流元件采用热力膨胀阀。
作为优选，所述辅节流元件采用毛细管。
作为优选，所述主蒸发器与所述辅蒸发器利用不同的环境能量。充分利用环境中各种形式的能量来源。增加系统的能量利用率。
作为优选，所主蒸发器为太阳能蒸发器。利用环境中的太阳能作为能量来源。
作为优选，所述辅蒸发器为空气能蒸发器。利用环境中的空气能为能量来源。
本发明具有如下有益效果：增加辅蒸发器与主蒸发器串联，送入主蒸发器的传热介质为气液混合态，以喷射的方式进入主蒸发器，扩大了传热介质的吸热接触面积，提升了吸热效率。辅蒸发器和主蒸发器采用不同形式的能量来源，并针对每部分蒸发器的不同特点选用不同的节流方式和节流点，保证每个蒸发器都能高效工作，有利于系统总体能效比的提升。储液罐的设计简单方便，实用性好，使设备的调节范围更大。
附图说明
图1是太阳能异聚态热利用系统的系统结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。如图1所示，一种太阳能异聚态热利用系统，包括通过用于流通传热介质的传输管道4串联的主蒸发器1、压缩机2和冷凝器3，在冷凝器3的出口与主蒸发器1的进口之间设置有主节流元件8。主蒸发器1为太阳能蒸发器。
在主节流元件8的两端还并联有相互串联的辅节流元件6和辅蒸发器5。辅蒸发器5为空气能蒸发器。辅节流元件6设于冷凝器3的出口与辅蒸发器5的进口之间；主节流元件8采用电子膨胀阀，辅节流元件6采用热力膨胀阀，主节流元件8的流通量和调节范围大于辅节流元件6的流通量和调节范围。冷凝器3出口处的传输管道4上设置有储液罐7，储液罐7的进液管出口位于罐体的顶部，出液管进口位于罐体的底部。
本发明的实施方式工作过程如下：经压缩机4流出的高温高压的气态传热介质进入冷凝器3放热以后变为高温低压的液态。与冷凝器3连接的辅节流元件6处于常开状态，以保证系统中传热介质的最小循环量；辅节流元件6流出的传热介质进入辅蒸发器5吸热以后变为低温低压的气液混合态传热介质。与冷凝器3连接的主节流元件根据外界环境的变化在大范围内调节传热介质的流量：（假设流出主蒸发器的传热介质温度为T1，流入主蒸发器的传热介质温度为T2，）当外界环境温度较低时，需要的传热介质量减少，将致使T1-T2减小，主节流元件8的开度随之减小，以提供合适的传热介质蒸发空间和压力，多余的传热介质暂存入储液罐7中，储液罐采用高进低出的结构，进液管位于罐体的顶部，出液管位于罐体的底部。当外界环境温度较高时，需要的传热介质量增多，此时T1-T2增大，主节流元件8开度随之增大，以增加工质流量，储液罐7中暂存的传热介质输出进入传输管道4。主节流元件8流出的液态传热介质与辅蒸发器5流出的气液混合态传热介质充分混合，再以喷射的方式进入主蒸发器，充分吸收环境热量变为低温低压的气态传热介质，此后低温低压的气态传热介质进入压缩机4，经压缩机4压缩以后又变为高温高压的气态传热介质再进入冷凝器3进行下一次循环。
本发明的实施方式采用调节范围更大的主节流元件，根据环境的变化控制进入主蒸发器的传热介质的量，扩大了系统的使用范围，更适合与环境温差大及太阳辐照变化较为剧烈的地域；由于辅蒸发器受环境条件的影响较小，采用稳定性较高、调解范围较小的辅节流元件，在保证最小量的循环传热介质流量的基础上，对扩大的传热介质流量需求以阶梯状的方式在一定范围内弹性递增，使得每一个蒸发器工质流量均衡合理，降低压缩机的工作负担，延长压缩机使用寿命。针对不同的蒸发器环境和功能做出的不同节流方式，保证每个蒸发器都能够高效工作，有利于系统总体能效比的提升；将辅助蒸发器与主蒸发器串联，主节流元件流出的液态传热介质与辅蒸发器流出的气态传热介质充分混合，再以喷射的方式进入主蒸发器，扩大了工质的接触面面积，提升了吸热效率。通过储液罐的设置，当主节流元件和辅助节流元件动作时，可将传输管道内的多余的传热介质暂存储液罐中，而当管道内的传热介质需增加时，可将储液罐中的传热介质输出进入传输管道内，简单方便，实用性好，使设备的调节范围更大。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (10)

1.一种太阳能异聚态热利用系统，包括通过用于流通传热介质的传输管道（4）串联的主蒸发器（1）、压缩机（2）和冷凝器（3），其特征在于：在所述冷凝器（3）的出口与所述主蒸发器（1）的进口之间设置有主节流元件（8）；
在所述主节流元件（8）的两端还并联有相互串联的辅节流元件（6）和辅蒸发器（5）；所述辅节流元件（6）设于所述冷凝器（3）的出口与所述辅蒸发器（5）的进口之间；
所述主节流元件（8）的流通量和调节范围大于所述辅节流元件（6）的流通量和调节范围。
2.如权利要求1所述的一种太阳能异聚态热利用系统，其特征在于：所述冷凝器（3）的出口与所述辅节流元件（6）的进口之间设有储液罐（7）。
3.如权利要求2所述的一种太阳能异聚态热利用系统，其特征在于：所述储液罐（7）的进液管出口位于罐体的顶部，出液管进口位于罐体的底部。
4.如权利要求1所述的一种太阳能异聚态热利用系统，其特征在于：所述主节流元件（8）采用电子膨胀阀。
5.如权利要求1所述的一种太阳能异聚态热利用系统，其特征在于：所述辅节流元件（6）采用电子膨胀阀。
6.如权利要求1所述的一种太阳能异聚态热利用系统，其特征在于：所述辅节流元件（6）采用热力膨胀阀。
7.如权利要求1所述的一种太阳能异聚态热利用系统，其特征在于：所述辅节流元件（6）采用毛细管。
8.如权利要求1所述的一种太阳能异聚态热利用系统，其特征在于：所述主蒸发器（1）与所述辅蒸发器（5）利用不同的环境能量。
9.如权利要求8所述的一种太阳能异聚态热利用系统，其特征在于：所主蒸发器（1）为太阳能蒸发器。
10.如权利要求8所述的一种太阳能异聚态热利用系统，其特征在于：所述辅蒸发器（5）为空气能蒸发器。
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