热泵原理

成果名称 实验室多功能小型热泵蒸发仪 单位名称 中国科学院理化技术研究所 联系人 芦琳 联系邮箱 lulin8625@163.com 成果成熟度 □研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 合作方式 □技术转让 □技术入股 &radic 合作开发 □其他 成果简介： 实验室多功能小型热泵蒸发仪自控系统 该项目立足热能与动力工程专业领域，提出将基于世界领先水平的低功率水润滑单螺杆水蒸气压缩机，开发为&ldquo 实验室多功能小型热泵蒸发仪&rdquo ，取代传统蒸发皿，不仅填补了市场空白，为广大实验室和企业研发提供了方便简洁的新手段，而且对于该项新技术的市场认可具有很大意义。 开发&ldquo 实验室多功能小型热泵蒸发仪&rdquo ，用以模拟不同物料、不同蒸发工艺的实验特性研究，为大规模工业实际应用奠定坚实的实验基础；利用该仪器，在科研院所或工厂开展新型热泵蒸发技术的现场培训，掌握该节能环保蒸发仪的实际操作规律和特性，为大型热泵蒸发系统的操作奠定基础。 创新点： （1）采用国产化单螺杆水润滑水蒸气压缩机关键设备。 （2）建立实验室多功能小型热泵蒸发仪设计理论，开发国产化的实验热泵仪器装备。 （3）实现蒸发温度从70℃&mdash 110℃、传热温差5℃&mdash 20℃的宽广范围内的蒸发操作，满足不同实际蒸发工艺要求。 性能指标： （1）基于体积流量3.8m³ /min与8.6m³ /min的两种不同型号的单螺杆水蒸气压缩机，完成实验室多功能小型热泵蒸发仪优化设计及生产平台的建立；开发样机，并实际生产，压缩机容积效率达到80%，压缩机绝热内效率大于65%。 （2）结合实际需要，完成两种蒸发量大于100kg/h，可实现蒸发温度从70℃&mdash 110℃、传热温差5℃&mdash 20℃的宽广范围内进行蒸发操作的实验室多功能小型热泵蒸发仪样机。 应用研发： 在原理样机的基础上，根据科研仪器设备的需要进行重新设计、加工和测试，同时沟通联系相关用户进行试用，努力将研制和实际应用结合在一起。 从系统设计优化；关键工艺研究；关键设备研制；样机设计和验证；系统改进及性能提高；用户试用研究和反馈；可靠性、安全性设计和产品定型；小批量生产和产业化推广等方面进行了应用研发，尽可能满足市场对该类科研仪器的需求。 应用前景： 不同行业的企业和科研院所都是小型热泵蒸发仪的潜在用户。我们近年的工作中，已发现很多专家、企业家都有试用的意向，潜在用户已达数十。未来如果大规模推广，年销售1000套是有可能的，考虑单套的价值50万元，可以实现5个亿的年产值；短期内年销售数十套将很容易，这也是超千万的营业额，故而前景很好。 知识产权及项目获奖情况： 基于水润滑单螺杆水蒸气压缩机的&ldquo 实验室多功能小型热泵蒸发仪&rdquo 是具有我国自主知识产权的科研仪器，属于国内首创，国际上也无相关产品的报道。 &ldquo 实验室多功能小型热泵蒸发仪的研发培育&rdquo 项目获得北京市科委首都科技条件平台支持。

为贯彻落实国务院《“十三五”控制温室气体排放工作方案》，科技部、环境保护部、工业和信息化部日前联合发布了第二批节能减排与低碳技术成果转化推广清单，能效提高、废物和副产品回收再利用、清洁能源、温室气体削减和利用等4类共47项技术入选。　　该清单用于供各类工业企业、财政投资或产业技术资金、各类绿色低碳领域的公益、私募基金及风险投资机构等用户在进行节能和减少温室气体排放技术升级改造和投资时参考。节能减排与低碳技术成果转化推广清单(第二批)说 明　　本清单所筛选的节能减排与低碳技术成果已经完成中试，或已局部示范但尚未大规模推广应用，能源节约与二氧化碳等温室气体减排的效果良好。本清单主要包括以下四类技术：　　1. 能效提高技术。主要包括工业生产过程中能源动力系统部分的能效提高、能源转化类主体生产工艺及设备的革新，以及建筑供暖和空调动力设备、家电设备、道路交通工具动力系统等能效提高技术。此外，还包括企业能源系统集成管理平台等技术，通过系统模拟和集成管理，实现换热流程优化、设备效率提升，从而提高系统能源效率。　　2. 废物和副产品回收再利用技术。主要包括工业生产、建筑用能过程中产生的余压、余热、余能的回收利用以及能源梯级利用 替代燃料和替代原料的绿色水泥 废钢利用的短流程炼钢技术等 对可集中回收的工业生产和城市生活产生的废物(特别是有机废物)进行回收利用，如沼气池、生物质燃气化技术 农林牧渔生物质废弃物能源化技术等。　　3. 清洁能源技术。主要包括核能以及可再生能源利用技术，通过减少化石能源的使用，实现二氧化碳等温室气体减排的技术。　　4. 温室气体削减和利用技术。主要包括二氧化碳捕集、利用与封存技术 石油与天然气开采、农业、畜牧业和生活中产生的甲烷气体控制技术 农业生产过程中氧化亚氮控制技术 电解铝生产和电器使用过程中氟化物的减排及销毁技术等。　　《清单》内容由相关地方和行业协会推荐，经行业专家评估评审，并征求地方与国家相关部门意见后形成。任何机构使用本清单所列技术请认真研究分析技术的适用性，并根据《合同法》等相关法律法规，与技术提供方约定双方权利义务，在技术交易和使用过程中严格履行供需双方的责任与义务。　　1. 能效提高技术　序号技术名称技术提供方适用范围技术简要说明1变转速工业汽轮机节能改造技术北京全四维动力科技有限公司适用于各行业不同功率等级的工业汽轮机。该技术采用渐缩型可控涡子午截面的高效率喷嘴组、枞树型叶根自带冠不调频末级长叶片技术、低压双汽源无扰动切换控制技术、钻孔大焓降喷嘴组等技术，通过综合优化设计对变转速工业汽轮机通流部分进行节能改造，能够解决目前国产小汽轮机效率普遍较低的问题，使得小汽轮机经济性达到国内先进水平。2交流直接驱动LED专用集成电路合肥云杉光电科技有限公司LED室内外照明灯具行业，适用于完全替代LED驱动电源，应用于室内外LED灯具。该技术克服了已有的交流直驱LED技术存在的高压“烧机”问题。采用低压集成电路工艺，与高压集成电路工艺相比具有成本低、可靠性高、驱动功率大等优点。解决了三相交流直驱LED存在的380V交流电压高、三相整流后的功率因数较低和谐波失真严重等技术难点，可显著提高大功率LED路灯、隧道灯和工矿灯等LED灯具的可靠性、大大降低电线电缆的成本并有利于三相平衡供电。3LED直管反光灯具北京金光明通科技有限公司室内照明，适用于新装或替换现有T8-36W/T5-28W荧光灯。该技术采用高效反光灯具装置，光线在通过扩散罩后，会经过第二次反光。第二次反光的方式是在扩散罩外设置左二次反光片和右二次反光片，使反射出光的场角扩大三倍以上，最大限度地收集LED灯珠发出的光线、反射出的光线，更多的光能被有效利用。利用二次光反射的先进技术，可大幅提高直管灯具的效率，使传统灯具中被浪费掉的光通量得到有效利用，在保持原光通量的情况下大幅降低能耗。4建筑智慧能效系统平台及节能诊断技术中节能唯绿（北京）建筑节能科技有限公司既有建筑的节能改造、建筑能源管理。该技术利用建筑能源审计及节能诊断软件（OTI），对既有建筑中的采暖、制冷、通风、照明等重点系统进行诊断、分析及指导；应用智慧能效系统平台，对建筑的电、水、气、热等能耗及室内环境参数有计划、分步骤地进行实时的动态监测，并通过能耗分析、数据挖掘、异常情况预警等手段，提高建筑设备能源利用效率，实现建筑能耗可视、能源节省和能效管理三项功能。5非承重自保温砌块构造体系保定市华锐方正机械制造有限公司建筑行业，适用于8度和8度以下抗震地区的新建、改建、扩建的民用建筑。该技术利用保温砌块成型机一次成型，将砌块和高效保温材料（聚苯板或挤塑板）通过特殊设计的燕尾结构复合在一起，完全隔断冷热桥。本构造体系完成后，建筑物不需再做外墙保温，可与建筑物同寿命。生产过程中原料80%为工业固废的再利用（如电厂的炉渣、粉煤灰，炼钢厂的水渣、钢渣、管桩余料等），无废水、废气、废渣产生。6低温热泵供暖、空调、热水、热回收及蓄热技术大连旺兴新能源科技有限公司建筑行业，适用于环境温度不低于零下25℃的地区。该技术依据补气增焓原理，使用低温补气增焓涡旋压缩机替代普通压缩机，同时增加了特殊设计的补气、热回收等回路和智能化控制系统一，既增加了压缩机的排气量（即增加制热量），又降低了冷媒的冷凝温度（即适应超低温环境）。其中，采用热回收技术，回收制冷时排出的热量用于制取热水，综合能效比可达7~7.5。采用蓄热技术，利用夜间的谷电区间进行高温水蓄热，在白天峰电区间提取所蓄热量用于采暖，节省运行费用30%以上。7立式全封闭螺杆式海水源热泵机组烟台顿汉布什工业有限公司适用于离海边取水位置1km以内，建筑面积在1.5万m2以上的单体新建、扩建建筑，且尤其适合在有冷、热负荷，特别是集中供热目前尚达不到的地区。该技术采用满液式海水源热泵换热器，海水直接在管程流动，用海军铜或镍黄铜作为传热管可以比较容易解决海水腐蚀问题，而且不论制冷或制热工况均有较高的效率。其他和海水接触部分，如管板外侧、封头内壁也采用防腐蚀材料和相应措施。采用了立式全封闭螺杆压缩机，节能高效。8抗低温腐蚀的锅炉尾气热量高效利用技术安徽华丰节能科技有限公司适用于尾气排放温度高于150℃的工业锅炉。该技术采用一种S型高效节能换热器可将排烟温度降到约50℃~60℃（比进水温度高30℃），用一种抗低温腐蚀的纳米防腐涂料对换热器、烟道、引风机扇叶、烟囱内壁进行防腐处理，从而达到对锅炉热量的高效利用。9基于吸收式换热的烟气余热深度回收技术北京华源泰盟节能设备有限公司、清华大学适用于供热领域燃气锅炉房。该技术利用吸收式热泵产生的低温冷水回收燃气锅炉烟气的热量。本技术的关键设备包括吸收式热泵和直接接触式换热器，吸收式热泵产生低温循环水，直接接触式换热器实现低温循环水与烟气之间的换热，并对冷凝水进行自动中和处理，最终排烟温度降低到30℃以下。10旋流混合式脱硫除尘降硝技术 上海昱真水处理科技有限公司可广泛应用于≤ 500t/h的燃煤热水锅炉和蒸汽锅炉，以及工业窑炉的脱硫除尘降硝。该技术采用物理与化学相结合的原理，烟气从锅炉出来进入除尘器，再通过引风机进入除尘脱硫降硝一体塔，在旋转状态下与水（采用低硫煤时）或含有生石灰浆液的碱性水（采用高硫煤时）充分混合，达到大幅脱硫除尘降硝的作用，最后经过脱水塔脱水后进入烟囱排放。与其他脱硫除尘脱硝技术相比设备成本低，可实现极低的电耗、水耗和废水排放量，运行费用低。处理后烟气颗粒物浓度≤ 30mg/m3、SO2≤ 50mg/m3、NOx含量≤ 50~100mg/m3。11全界面高效萃取技术包头稀土研究院、江苏沃民环境科技有限公司应用在化工、湿法冶金行业，适用于溶剂萃取新线建设或节能降耗改造。该技术是用多相流反应器替代搅拌混合室进行全界面高效萃取反应。通过高速涡轮切割有机与无机两相，使两相流液粒高速碰撞与聚合、破碎、分裂、撞击成微米级液滴，使得反应相界面增大，稳态、瞬态条件下两相流的相界面微观上形成“全界面”接触反应的结构特性，快速进行界面反应，减少了相间离子迁移过程，减少了反应时间。同时使萃取效率提高70%，有机物消耗减少75%，电耗减少60%。12煤干馏高温油气金属间化合物膜高精度过滤技术成都易态科技有限公司煤化工行业， 适合煤化工领域中各煤种的高温、中温、低温干馏，适用于内热式、外热式煤干馏高温气体高精度过滤。该技术通过干馏或者热解与燃烧相结合使各煤种产生高温油气，通过金属间化合物膜高精度过滤技术分级提取和利用煤中相应组分生产高附加值产品。该技术生产过程中不会产生油泥，可以得到高纯度、高品质的煤焦油和煤气，还避免了传统工艺中湿法系统含酚废水产生，流程优化后提高了系统运行的可靠性和生产的效率，节能减排效果明显。 13隧道窑高温助燃节能新技术中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司耐火材料生产企业新建隧道窑或对原有隧道窑进行技术升级改造。该技术在隧道窑烧成带顶部设计了独特的双层拱预热送风结构和采用新型耐高温风机（650℃），通过热风口位置的调节可将隧道窑烧成系统参与助燃的一次风温度提高至600℃左右、二次风温度提高至900℃左右，并且一、二次风通过不同的送风方式可以更加有效地与燃气掺混，空气过剩系数接近于1，从而明显提高燃烧效率，降低烧成热耗，减少窑内废气量、降低排烟损失，实现节能减碳增效的综合效果。14模块化蓄热竖式镁还原系统山西龙镁伟业科技有限公司适用于镁、钙、锶、钡的还原工艺以及无机非金属新材料制备等，须配套建设原料煅烧、炉料加工和精炼等设施（车间），并注意原料的品位和有害元素以及废渣的利用。该技术利用高温空气燃烧蓄热技术，进行了模块化炉体、长寿保温筑炉、上下罐口相通，内外罐组合的竖式还原罐等技术创新；优化了燃烧和多维传热、传质机制；开发了内置式蓄热烧嘴、机械化装料、取镁排渣系统以及下罐口动态密封技术和顶吸导流式除尘环保设备。具有大幅度节能减排、强化还原效率、环境友好、提高生产效率及产品质量等特点。15新型环保旋转式节能窑炉技术宜宾恒旭窑炉科技开发有限公司建材行业，适用于传统窑炉的技术改造及生产自保温墙体材料。该技术将产品置于地面不动，全钢结构窑体和火焰在环形轨道上循环移动，依次完成烘干、预热、焙烧、保温、冷却过程，再将砖坯冷却过程释放的热量送至烘干段，烘干湿坯。窑内采用全纤维内衬，耐材蓄热少、保温效果好，余热利用采用轴流变频风机，省电。新型环保旋转式节能窑炉为全内燃节能窑，除第一次点火需要加煤外，正常生产时不用外加煤，煤耗极低。关键设备有机器人自动码坯系统、环形运坯系统、全自动配煤系统、智能焙烧系统、余热利用系统等。16玄武岩矿石加料预热技术新疆拓新玄武岩实业有限公司玄武岩纤维行业，适用于连续玄武岩纤维拉丝工艺。该技术将玄武岩矿石粉碎至0~5mm，经过磁选后进入预热池逐步升温至600~900℃，然后进入熔化池溶制成玄武岩玻璃体，得到平整光滑稳定的液面，有利于玄武岩熔体温度和粘度的稳定性，降低了加温热耗和电耗。17水泥辊压机循环重载胶带提升机合肥水泥研究设计院、中建材（合肥）机电工程技术有限公司水泥行业，适用于水泥粉磨制成系统中辊压机循环料提升环节。该技术以配套智能保障系统的重载钢丝胶带提升机替代传统板链提升机。胶带提升机由驱动装置、牵引件、提升机本体、降温结构、防回料系统等构成；智能保障系统实现对系统运行综合实时记录、分析和预警功能。在同等条件下，与板链提升机相比，重载胶带提升机效率高、寿命长、维护费用低，安全节能效果好。18开关磁阻调速电机及控制技术北京中纺锐力机电有限公司石油、煤炭、电动汽车、机床等行业，适用于油田抽油机、采煤机和提升运输设备、纯电动车及混合动力车、锻压机床和刨床等驱动。该技术采用开关磁阻调速电机系统（SRD），在结构上由开关磁阻电机和开关磁阻控制器构成，电机为双凸极磁阻式电动机，控制器包括电力电子电路和控制电路。该系统能够取得高效率的主要原因是没有转子绕组铜损、较低的电力电子开关频率、不需要正弦电压电流波形、电机和控制器良好匹配、控制策略灵活和便于与电机运行工况相匹配等。该系统用电效率在各种调速系统中基本属于最高水平，无功电流小，在转速和负载转矩较大范围变化时均能保持较高效率。19直线流体技术深圳市邦荣机电有限公司适用于流体推进，包括风、水、气及工业气体和液体等混合物；风力发电。该技术是采用磁悬浮原理和螺旋环流体力学结构，直接将电流转化成磁场，由磁场力驱动螺旋环带动流体运动，既减少了流体面的内阻，也彻底根除了动密封造成泄漏的容积损失，推进能效理论值超过97.3%。该技术的最大结构特征在于将传统的电机与流体结构整合为一体化，实现定子围绕在流体通道的周围，减少了整机制造上游资源，也简化了整机与管道的连接工程，同时省去了磨损件带来的维护工程。在风力发电应用上，风电转化综合效率理论值超过87.5%。20退火丝超声波清洗技术邯郸市今日新能源研究所五金、电镀行业，适用于退火丝电镀前清洗。该技术通过超声波、电解、拆松等物理技术代替化学反应，以22kHz、40kHz的超声频率，进行交叉安装，使超声波的振频能在较小的功率下起到较好的效果，对氧化铁皮进行碎化、剥离、脱落、完成清洗。21啤酒超高浓酿造技术中国食品发酵工业研究院啤酒制造业，适用于大中型啤酒生产企业。该技术是在啤酒生产中采用比传统浓度更高的麦汁浓度进行发酵，并在生产后期用水稀释成规定浓度啤酒的工艺。技术通过选育耐超高浓啤酒酵母菌株，开发了高辅料比（70%）的麦汁制备工艺，采用酒花预异构化技术提高酒花利用率，开发超高浓麦汁充氧技术，并建立了超高浓度酿造啤酒质量保障体系，实现了过程的节能降耗。22燃香产品低温烘干工艺河北古城香业集团股份有限公司燃香行业，适用于燃香产品烘干设施的建设或技术改造。该技术通过蒸气管合理分布，降低了蒸汽用量；合理设计香箩摆放和排潮方式，提高了烘干效率；采用温度、湿度自动控制系统，实现了生产自动化。 烘干温度由传统的技术名称技术提供方适用范围技术简要说明1向心涡轮中低品位余能有机朗肯循环（

新芝全自动雪花制冰机是一种新型优质的制冰机。根据行业用冰要求，采用高效无氟压缩机，电脑控制全自动制冰，所制冰型为不规则的细小颗粒状的雪花碎冰。仪器具备制冰速度快、制冰量大、可连续制冰等特点。产品适用于医院、实验室、学校等医疗科研场所，也可用于餐厅、酒吧、酒店等娱乐场所，还可用于超市、渔业捕捞、化工、食品加工、屠宰冷冻等需要大量使用冰的行业，应用范围非常广。 Working principle 工作原理　　仪器从进水→制冰→碎冰→出冰→贮冰→系列过程实现全自动电脑控制。储水箱的冷冻水用水泵不断循环流经板式或分格的蒸发器 压缩机运转后经吸气-压缩-排气-冷凝-节流-再在蒸发器中以-10 至-18度的低温蒸发吸热汽化。冷冻水在0度的水温中不断在更低温的蒸发器表面凝结成冰层。当冰层凝结到一定的厚度的时候,致冷剂的蒸发温度达到温控的设定温度后，即接通除霜电磁阀常采用热泵形式除冰，再实现下一次循环。　　Product features　　产品特点　　　　　　全自动雪花制冰机系列　　　　部分应用场景