[发明专利]一种热驱动型弹热热泵循环方法及系统

说明书

一种热驱动型弹热热泵循环方法及系统，系统包括中温驱动组记忆合金、高温热泵组记忆合金以及中温热源、高温热汇、常温热汇三个热源；高温热泵组记忆合金的奥氏体终止温度T_af2低于中温热源的温度T_g，但T_af2高于中温驱动组记忆合金的奥氏体终止温度T_af1，中温驱动组记忆合金的马氏体终止温度T_mf1高于常温热汇的温度T_c；中温驱动组记忆合金与高温热泵组记忆合金之间通过机械耦合部件相连。中温驱动组形状记忆合金从一个温度为T_g的低品位中温热源吸热，向温度为T_c的常温热汇排热，为热泵组形状记忆合金提供驱动力，使其将温度为T_g的中温热源的热量释放至温度为T_h的高温热汇，实现低品位热能品位的提升。

技术领域

本发明属于热能处理领域，具体涉及一种热驱动型弹热热泵循环方法及系统。

背景技术

能源紧缺和环境污染已经成为我国发展过程中一个不可忽视的问题。我国工业领域的能源消耗约占全国能源消耗总量的70％，除了由于生产工艺不够成熟、产能结构不合理、粗放式发展等因素以外，工业余热的利用率偏低，能源没有得到充分合理的利用是造成能耗偏高的重要原因。据调查，我国各行业的余热总资源约占燃料消耗总量的17％～67％，其中，可回收余热约占其总量的60％。工业余热的回收是非常有意义和前景的领域。工业余热的温度普遍低于100℃，除了降低品位为民用供热外，还有一条回收的重要途径就是对低品位的工业余热进行增效升温。其中，第二类吸收式热泵是实现这种低品位热增效的核心技术，可以将低品位的余热转化为较高品位的热能从而供再次利用，以达到节能和消除热污染的目的。

第二类吸收式热泵利用中温热源驱动，借助其与低温热源的势差，将另外一部分中温热提升到较高的温度，实现能量品位的提升。其性能系数一般小于1。第二类吸收式热泵存在系统较为复杂，成本较高，维护费用较高并且存在设备腐蚀的情况。其工质除水系外，对环境有污染风险。在此大背景下，弹热制冷技术是近年来被提出的一种环境友好的、具有较大性能潜力的一种替代制冷技术。基于弹热原理的增效型热泵系统理论上可以实现比第二类吸收式热泵更优越的性能。但具体如何将其应用于增效型热泵系统当中，仍然没有相应的方案。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中工业余热通过增效升温再利用效率不高的问题，提供一种热驱动型弹热热泵循环方法及系统，能够更好地利用低品位热能。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种热驱动型弹热热泵循环方法，包括以下步骤：

第一过程：中温驱动组记忆合金由温度为T_g的中温热源加热，通过机械耦合部件向高温热泵组记忆合金提供加载过程所需的驱动力；高温热泵组记忆合金被中温驱动组记忆合金加载相变为马氏体，相变过程温度升高到高温热汇的温度T_h以上；

第二过程：中温驱动组记忆合金保持T_g温度输出驱动力，同时将高温热泵组记忆合金的热量排入高温热汇，实现高品位热能的输出；

第三过程：中温驱动组记忆合金被温度为T_c的常温热汇冷却，从奥氏体变回马氏体，通过机械耦合部件卸载高温热泵组记忆合金，该卸载相变过程中高温热泵组记忆合金的温度降低到低于中温热源温度T_g；

第四过程：高温热泵组记忆合金被温度为T_g的中温热源加热。

所述高温热泵组记忆合金的奥氏体终止温度T_af2低于中温热源的温度T_g，但T_af2高于中温驱动组记忆合金的奥氏体终止温度T_af1，中温驱动组记忆合金的马氏体终止温度T_mf1高于常温热汇的温度T_c。