CN101266086B - 一种复合第二类吸收式热泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合第二类吸收式热泵，属热泵技术领域。主要由若干发生器、高温吸收器、低温吸收器、吸收-蒸发器、蒸发器、冷凝器、节流阀、调节阀、溶液泵和冷剂液泵组成。发生器产冷剂蒸汽进入冷凝器，冷剂液泵向蒸发器、吸收-蒸发器提供，节流进入蒸发器的冷剂液吸热、汽化进低温吸收器和吸收-蒸发器，进吸收-蒸发器的冷剂液吸热、汽化进高温吸收器；稀溶液在各发生器吸热、释放冷剂蒸汽浓度逐级提高，进入低温吸收器和高温吸收器吸收冷剂蒸汽放热并分别对外供热；溶液分别流经高温吸收器、吸收-蒸发器逐步吸收冷剂蒸汽和流经低温吸收器吸收冷剂蒸汽，浓度降低进一级发生器；中间热交换器在吸收-蒸发器和二级发生器之间传热来加热溶液。

Description

一种复合第二类吸收式热泵

技术领域：

本发明属于低温余热利用热泵技术领域。

背景技术：

在满足用户用热需求的前提下，热泵应具有尽可能简单的流程、构造以及尽可能高的性能指数，使热泵这种节能装置具有造价低、运行简单可靠、性能指数高和经济效益好等综合优势。

在余热温度较高、余热量较为丰富时，采用第二类吸收式热泵技术是实现高效节能最为有效的办法。单一级数第二类吸收式热泵的流程和结构一般都做到了力求简单化，但它的供热温度和性能指数即余热利用率上不能得到统一——热泵级数越高，其供热温度越高，但性能指数却较低；相反地，热泵级数越低，其性能指数则较高，但供热温度却越低。当需要将被加热流体从较低的温度加热到较高的温度时，受到余热资源的温度、数量以及冷却介质条件的限制，单一级数热泵的使用往往无法得到满意的节能效果；不同级数的热泵组成联合供热系统可以在满足用户较宽温度区间的用热需求，并可同时实现余热较高程度的应用，但这使得整个节能供热系统的造价大大提高和系统运行的复杂化，经济效益大大降低，甚至于无法满足经济方面的要求。

以尽可能简单的结构与流程，在同一装置中实现不同级数的热泵组合系统对余热资源的高效利用效果，将以较小的代价获得对余热资源更大程度上的利用。

发明内容：

本发明的主要目的是要提供具有复合供热功能的双发生器型第二类吸收式热泵，它针对被加热介质温度变化范围宽、加热终温高的情况，为提高余热的利用率，在双发生器型两级第二类吸收式热泵中主要增加低温吸收器和溶液调节阀，构成具有两个或两个以上热泵流程的复合热泵，低温热泵流程用于被加热介质的低温段用热需求，高温热泵流程用于被加热介质的高温段用热需求，从而实现余热资源的高效利用。

本发明主要由一级发生器、二级发生器、高温吸收器、吸收-蒸发器、蒸发器、冷凝器、节流阀、第一溶液泵、第二溶液泵、冷剂液泵、中间热交换器、低温吸收器、溶液调节阀和若干溶液热交换器等组成；其中，一级发生器、二级发生器、高温吸收器、吸收-蒸发器、蒸发器、冷凝器、节流阀、第一溶液泵、第二溶液泵、冷剂液泵、中间热交换器和第一溶液热交换器、第二溶液热交换器构成了由高温吸收器对外供热的双发生器型两级第二类吸收式热泵流程，一级发生器、二级发生器、低温吸收器、蒸发器、冷凝器、节流阀、第一溶液泵、第二溶液泵、冷剂液泵、溶液调节阀和溶液热交换器组成了由低温吸收器对外供热的新第二类吸收式热泵新流程，从而得到了可同时运行两个流程的复合第二类吸收式热泵；同时，在新热泵流程中，传入被加热介质的热一部分来自余热的单级提升——由蒸发器提供冷剂蒸汽所完成，另一部分来自余热一级半提升——由吸收-蒸发器提供给二级发生器，相比其所依附的两级热泵流程，新热泵流程的性能指数高；或者说，在复合热泵流程中，进入蒸发器的一部分余热不再经过吸收-蒸发器这一提升温度的环节，而是直接进入了低温吸收器、然后进入了被加热介质，这导致机组的性能指数得到提高，这样高温热泵流程的供热温度高、性能指数低，低温热泵流程的供热温度低、性能指数高，复合热泵流程克服了前述两热泵流程的不足，保持了其优点，结构简单，以单一装置实现了不同流程的热泵组成联合装置的效果。

以在双发生器型两级第二类吸收式热泵中增加溶液调节阀和低温吸收器组成的复合热泵为例，如图1所示，本发明的目的是这样实现的：

在由一级发生器、二级发生器、高温吸收器、吸收-蒸发器、蒸发器、冷凝器、节流阀、第一溶液泵、第二溶液泵、冷剂液泵、中间热交换器、第一溶液热交换器和第二溶液热交换器组成的热泵结构中，增加低温吸收器、溶液调节阀和溶液热交换器，使低温吸收器经第二溶液泵、溶液调节阀由溶液管路连通二级发生器，低温吸收器再由溶液管路经溶液热交换器连通一级发生器，低温吸收器还由冷剂蒸汽通道连通蒸发器和由被加热介质管路与外部连通；一级发生器由溶液管路经第一溶液泵、第一溶液热交换器和溶液热交换器连通二级发生器，由溶液管路经第一溶液热交换器连通吸收-蒸发器，由溶液管路经溶液热交换器连通新增加的低温吸收器，由冷剂蒸汽通道连通冷凝器，并由余热介质管路与外部连通；二级发生器还由溶液管路经第二溶液泵、第二溶液热交换器连通高温吸收器，由溶液管路经新加的溶液调节阀连通新增加的低温吸收器，由冷剂蒸汽通道连通冷凝器，经中间换热器连通吸收-蒸发器；高温吸收器还由溶液管路经第二溶液热交换器连通吸收-蒸发器，由冷剂蒸汽通道连通吸收-蒸发器；低温吸收器还由冷剂蒸汽通道连通蒸发器，由被加热介质管路与外部连通；吸收-蒸发器还由冷剂蒸汽通道连通蒸发器，由冷剂液管路经冷剂液泵连通冷凝器；蒸发器还由冷剂液管路经节流阀、冷剂液泵连通冷凝器，并由余热介质管路与外部连通；冷凝器还由冷却介质管路与外部连通；溶液调节阀、低温吸收器、蒸发器、节流阀、冷剂液泵、冷凝器、一级发生器、第一溶液泵、二级发生器、第二溶液泵和溶液热交换器构成低温供热热泵流程，完成对被加热介质低温段的热需求；一级发生器、二级发生器、高温吸收器、吸收-蒸发器、蒸发器、冷凝器、节流阀、第一溶液泵、第二溶液泵、冷剂液泵、中间热交换器、第一溶液热交换器和第二溶液热交换器构成高温供热热泵流程；其特征在于：在双发生器型两级或多级第二类吸收式热泵中增加低温吸收器、溶液调节阀和溶液热交换器，与原发生器、冷凝器、蒸发器、冷剂液泵、节流阀和溶液泵等组成性能指数高的低温供热热泵结构与流程，与原热泵流程组成复合热泵流程。

当被加热介质的温度变化范围更宽时，可以增加更低温度的吸收器来用于被加热介质的初始加热段的用热需求。此时，进入该吸收器的浓溶液来自一级发生器，冷剂蒸汽来自蒸发器，该吸收器与一级发生器、蒸发器、冷凝器、节流阀、第一溶液泵和冷剂液泵组成单级第二类吸收式热泵流程。

本发明中，尽管只是在两级或多级第二类吸收式热泵中主要增加了溶液调节阀和低温吸收器，热泵的结构变化很小，但这实现了两个或两个以上的第二类吸收式热泵流程的运行，其效果带有本质上的改进；被加热介质从本发明所提供的热泵中获取两个或两个以上的被加热区段，增大了余热利用率和大幅降低了提高余热利用率所需要付出的代价，具有创造性、新颖性和实用性。

附图说明：

图1是依据本发明所提供的、对被加热介质进行两段加热的复合第二类吸收式热泵系统结构和流程示意图。

图2是依据本发明所提供的、对被加热介质进行两段加热的复合第二类吸收式热泵系统结构和流程示意图。它与图1所示机组不同，它省掉了蒸发器和节流阀，余热蒸汽直接分别进入吸收-蒸发器和低温吸收器，完成相关作用后在冷凝器成为凝水、经冷剂液泵排出并回到余热资源系统。

图中，1-一级发生器，2-二级发生器，3-高温吸收器，4-吸收-蒸发器，5-蒸发器，6-冷凝器，7-节流阀，8-第一溶液泵，9-第二溶液泵，10-冷剂液泵，11-中间热交换器，12-低温吸收器，13-调节阀，14-第一溶液热交换器，15-溶液热交换器，16-第二溶液热交换器。

具体实施方式：

下面结合附图和实例来详细描述本发明。

以本发明所提供的、对被加热介质进行两段加热的复合第二类吸收式热泵系统为例，如图1所示，本发明的目的是这样实现的：

结构上，在由一级发生器1、二级发生器2、高温吸收器3、吸收-蒸发器4、蒸发器5、冷凝器6、节流阀7、第一溶液泵8、第二溶液泵9、冷剂液泵10、中间热交换器11、第一溶液热交换器14和第二溶液热交换器16组成的热泵结构中，增加低温吸收器12、溶液调节阀13和溶液热交换器15，使低温吸收器12经第二溶液泵9、溶液调节阀13由溶液管路连通二级发生器2，低温吸收器12再由溶液管路经溶液热交换器15连通一级发生器1，低温吸收器12还由冷剂蒸汽通道连通蒸发器5和由被加热介质管路与外部连通，得到含有两个热泵流程的复合第二类吸收式热泵结构——一级发生器1由溶液管路经第一溶液泵8、第一溶液热交换器14和溶液热交换器15连通二级发生器2，由溶液管路经第一溶液热交换器14连通吸收-蒸发器4，由溶液管路经溶液热交换器15连通低温吸收器12，由冷剂蒸汽通道连通冷凝器6，并由余热介质管路与外部连通；二级发生器2还由溶液管路经第二溶液泵9、第二溶液热交换器16连通高温吸收器3，由溶液管路经溶液调节阀13连通低温吸收器12，由冷剂蒸汽通道连通冷凝器6，经中间换热器11连通吸收-蒸发器4；高温吸收器3还由溶液管路经第二溶液热交换器16连通吸收-蒸发器4，由冷剂蒸汽通道连通吸收-蒸发器4，由被加热介质管路与外部连通；低温吸收器12还由冷剂蒸汽通道连通蒸发器5，由被加热介质管路与外部连通；吸收-蒸发器4还由冷剂蒸汽通道连通蒸发器5，由冷剂液管路经冷剂液泵10连通冷凝器6；蒸发器5还由冷剂液管路经节流阀7、冷剂液泵10连通冷凝器6，并由余热介质管路与外部连通；冷凝器6还由冷却介质管路与外部连通；溶液调节阀13、低温吸收器12、蒸发器5、节流阀7、冷剂液泵10、冷凝器6、一级发生器1、第一溶液泵8、二级发生器2、第二溶液泵9和溶液热交换器15构成低温供热的热泵结构，完成对被加热介质低温段的热需求；一级发生器1、二级发生器2、高温吸收器3、吸收-蒸发器4、蒸发器5、冷凝器6、节流阀7、第一溶液泵8、第二溶液泵9、冷剂液泵10、中间热交换器11、第一溶液热交换器14和第二溶液热交换器16构成高温供热的热泵结构。

新增加的热泵流程是这样进行的：①进入一级发生器1的稀溶液在余热介质的加热下释放出冷剂蒸汽进入冷凝器6，浓溶液经第一溶液泵8打入二级发生器2、得到来自吸收-蒸发器4的热负荷后释放冷剂蒸汽进入冷凝器6，浓度进一步增大后的溶液经溶液调节阀13进入低温吸收器12、吸收来自蒸发器5的冷剂蒸汽、放热于流经其内的被加热介质，稀溶液经溶液热交换器15回到一级发生器1，完成溶液循环；②由一级发生器1和二级发生器2产生、进入冷凝器6的冷剂蒸汽放热于流经其内的冷却介质、冷凝成冷剂液，冷剂液经冷剂液泵10、节流阀7进入蒸发器、吸收余热成为冷剂蒸汽向低温吸收器12提供；③提供给二级发生器2并用于完成新增热泵流程的热来自于两级热泵流程。

如图2所示，依据本发明所提供的、对被加热介质进行两段加热的复合第二类吸收式热泵系统，它与图1所示机组不同，它省掉了蒸发器5和节流阀7，余热蒸汽直接分别进入吸收-蒸发器4和低温吸收器12，完成相关作用后进入冷凝器6成为凝水、经冷剂液泵10排出并回到余热资源系统。

根据具体情况，还可再增加更低供热温度范围的单级热泵流程——再增加一个吸收器和一个溶液调节阀，与蒸发器、冷凝器、一级发生器、第一溶液泵、冷剂液泵和节流阀组成单级的第二类热泵流程，组成对被加热介质进行三段供热的复合热泵流程。个

本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的该复合第二类吸收式热泵具有如下的效果和优势：

①被加热介质的低温段吸热和高温段吸热分别在热泵装置中的低温吸收器和高温吸收器内完成，传热温差小，机组性能指数得到较大程度的提高。

②采用增加低温吸收器、溶液调节阀和溶液热交换器的技术手段实现新的热泵流程，结构简单，流程合理，在实现同样的节能效果时能够较大程度地降低机组和工程造价。

③在被加热介质的热负荷需求变化时，比较单一热泵流程的机组，本发明更具有性能指数高的优势。

Claims (1)

1.一种复合第二类吸收式热泵，其特征是在由一级发生器、二级发生器、高温吸收器、吸收-蒸发器、蒸发器、冷凝器、节流阀、第一溶液泵、第二溶液泵、冷剂液泵、中间热交换器、第一溶液热交换器和第二溶液热交换器组成的、由高温吸收器对外供热的双发生器型第二类吸收式热泵中，增加低温吸收器、溶液调节阀和溶液热交换器，新增加部件与一级发生器、二级发生器、冷凝器、蒸发器、冷剂液泵、节流阀、第一溶液泵、第二溶液泵组成性能指数高的低温供热热泵结构与流程，高温吸收器和低温吸收器分别对外提供不同温度范围的供热，构成复合第二类吸收式热泵；一级发生器(1)由溶液管路经第一溶液泵(8)、第一溶液热交换器(14)和溶液热交换器(15)连通二级发生器(2)，由溶液管路经第一溶液热交换器(14)连通吸收-蒸发器(4)，由溶液管路经溶液热交换器(15)连通新增加的低温吸收器(12)，由冷剂蒸汽通道连通冷凝器(6)，并由余热介质管路与外部连通；二级发生器(2)还由溶液管路经第二溶液泵(9)、第二溶液热交换器(16)连通高温吸收器(3)，由溶液管路经新加的溶液调节阀(13)连通新增加的低温吸收器(12)，由冷剂蒸汽通道连通冷凝器(6)，经中间换热器(11)连通吸收-蒸发器(4)；高温吸收器(3)还由溶液管路经第二溶液热交换器(16)连通吸收-蒸发器(4)，由冷剂蒸汽通道连通吸收-蒸发器(4)，由被加热介质管路与外部连通；低温吸收器(12)还由冷剂蒸汽通道连通蒸发器(5)，由被加热介质管路与外部连通；吸收-蒸发器(4)还由冷剂蒸汽通道连通蒸发器(5)，由冷剂液管路经冷剂液泵(10)连通冷凝器(6)；蒸发器(5)还由冷剂液管路经节流阀(7)、冷剂液泵(10)连通冷凝器(6)，并由余热介质管路与外部连通；冷凝器(6)还由冷却介质管路与外部连通；溶液调节阀(13)、低温吸收器(12)、蒸发器(5)、节流阀(7)、冷剂液泵(10)、冷凝器(6)、一级发生器(1)、第一溶液泵(8)、二级发生器(2)、第二溶液泵(9)和溶液热交换器(15)构成低温供热的热泵流程，完成对被加热介质的低温段热需求；一级发生器(1)、二级发生器(2)、高温吸收器(3)、吸收-蒸发器(4)、蒸发器(5)、冷凝器(6)、节流阀(7)、第一溶液泵(8)、第二溶液泵(9)、冷剂液泵(10)、中间热交换器(11)、第一溶液热交换器(14)和第二溶液热交换器(16)构成高温供热的热泵流程。

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