工业余热型高温水源热泵机组

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1、工业余热型高温水源热泵机组一、技术内容（一）技术原理本水源高温机组采用的技术原理是逆卡诺循环和复叠式制冷循环。复叠式制冷循环是由两个独立的制冷系统组成，即高温级部分和低温级部分。高温级部分使用高温制冷剂，低温部分使用另一种蒸发温度较低的制冷剂。高温部分制冷剂蒸发的制冷量作为低温部分制冷剂的冷凝热量。这个循环过程是在冷凝蒸发器中完成的。也就是说，冷凝蒸发器既是高温制冷剂的蒸发器，同时又是低温制冷剂的冷凝器。低温制冷剂在低温级蒸发器中吸收低温热源的低品位（低温）热量后，在冷凝蒸发器中将该热量传递给高温制冷剂，而高温制冷剂吸收热量后，又在高温级冷凝器

2、中将吸收的低品位热量转换为高品位（高温）热量，并将该热量传递给热水，使其温度上升到需求值（80℃或85℃）。（二）工艺流程示意图（三）关键技术及创新点1.机组创造性地采用了复叠式制冷循环系统。水源高温热泵机组利用工业废水或工艺冷却水作为热源，通过采用复叠制冷循环，制取高达85℃的热水。该机组的最大创新点就是将复叠制冷循环技术由传统的低温制冷应用到高温制热上。该机组实用技术申请国家专利，专利证书号为：ZL200820225952.3（详见附件实用新型专利证书，专利证号为：ZL200820225952.3）；该项技术通过山东省省级科技查新咨询单位查

3、新论证，查新结论为：“国内未查到与本项目查新点相同的研究报道”（详见附件科技查新报告）；该项目产品已通过山东省科技厅的技术成果鉴定，鉴定委员会一致认为“该产品整机设计先进、高效、节能环保；可广泛应用于各种余热利用领域，具有较高的经济和社会效益，填补了国内空白，属于国内首创，达到了国际先进水平”（详见附件科学技术成果鉴定证书）。复叠式制冷循环是由两个独立的制冷系统组成，即高温级部分和低温级部分。高温级部分使用高温制冷剂，低温部分使用另一种蒸发温度较低的制冷剂。高温部分制冷剂蒸发的制冷量作为低温部分制冷剂的冷凝热量。这个循环过程是在冷凝蒸发器中完成

4、的。也就是说，冷凝蒸发器既是高温制冷剂的蒸发器，同时又是低温制冷剂的冷凝器。低温制冷剂在低温级蒸发器中吸收低温热源的低品位（低温）热量后，在冷凝蒸发器中将该热量传递给高温制冷剂，而高温制冷剂吸收热量后，又在高温级冷凝器中将吸收的低品位热量转换为高品位（高温）热量，并将该热量传递给热水，使其温度上升到需求值（80℃或85℃）。（详见附件合肥通用机电产品检测院出具的检测报告）。2.成功开发了一种适应高出水温度的ZHR01型高温制冷剂。根据高出水温度的要求，结合环保、蒸发压力、冷凝压力和排气温度等条件，与天津大学合作研发了一种型号为ZHR01的高温制

5、冷剂。其特点见下表：ZHR01与R22的基本物性制冷剂R22ZHR01ODP0.040.011GWP1500<580摩尔质量【kg/km1】86.4797.00正常沸点【℃】-40.8-19.84临界温度【℃】96.2122.8临界压力【MPa】4.994.4825℃饱和液密度【kg/m³】1191113225℃饱和气密度【kg/m³】44.7818.7825℃气化潜热【kJ/kg】180.30195.525℃饱和液定压比热【kJ/kg.k】1.2881.27525℃饱和气定压比热容【kJ/kg.k】0.9050.884R22（10℃）、ZHR

6、01（45℃）90.3774.03饱和液导热系数【mW/m.K】R22（10℃）、ZHR01（45℃）饱和气导热系数【mW/m.K】10.1412.92R22（55℃）、ZHR01（85℃）饱和液导热系数【mW/m.K】69.9759.92R22（55℃）、ZHR01（85℃）饱和气导热系数【mW/m.K】15.3218.74R22（10℃）、ZHR01（45℃）饱和液粘度【mPa.s】0.19570.1703R22（10℃）、ZHR01（45℃）饱和气粘度【mPa.s】0.011960.01134R22（55℃）、ZHR01（85℃）饱和液粘

7、度【mPa.s】0.11530.1048R22（55℃）、ZHR01（85℃）0.014550.01357饱和气粘度【mPa.s】0.1MPa下的滑移温度【℃】—8.362.0MPa下的滑移温度【℃】—5.68从表中可知：A、ZHR01的消耗臭氧潜能值ODP和全球变暖潜能值GWP都小于R22的ODP和GWP，综合环境性能良好，优于R22.B、沸点温度较高。对比一般的常温水源热泵R22工况（蒸发温度为10℃，冷凝温度为55℃）和对应的高温水源热泵ZHR01的工况（蒸发温度为40℃，冷凝温度为85℃）下的各参数基本相当，从热工参数方面可以实现直接冲

8、灌。对于常温水源热泵R22工况，其冷凝温度为55℃时对应的冷凝压力为2.175MPa，而高温水源热泵ZHR01的工况，其冷凝温度为85℃时，其冷凝压力