CN101280981B - 扩散吸收式制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扩散吸收式制冷系统，包括可分别独立运行的高蒸发温度制冷回路、低蒸发温度制冷回路和热回收器；高蒸发温度制冷回路包括第一发生器、气液分离器、冷凝器以及第一蒸发器和第一吸收器；第一发生器由外界热源驱动，并通过气液分离器连接冷凝器；热回收器串接在气液分离器和冷凝器之间。采用本发明技术方案的扩散吸收式制冷系统，由于包括两个分别独立的制冷回路，且两个制冷回路具有不同的蒸发温度，能够有效利用余热、废热、太阳能、燃气、电能等作为能源驱动而制冷，并能生产卫生用热水，从而有效的进行能源替代以及促进能源综合利用，有利于从根本上解决我国用电紧张和保护环境的问题，在提高用能效率的同时还能保护地球的自然环境。

Description

扩散吸收式制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，具体涉及扩散吸收式制冷系统，特别涉及一种具有热水回收功能和双蒸发温度的扩散吸收式制冷系统。

背景技术

在现有的扩散吸收式制冷系统虽然产品形式多样，但普遍采用热虹吸泵驱动，制冷量较小；而且使用温度区按蒸发器流程串联布置，需要同时使用。目前其产品主要包括采用电热或燃气、燃油驱动的小型冰箱。其采用氨-水-氢气为工质，以空气来冷却冷凝器和吸收器，因而其制冷量不大，主要用于满足酒店、家庭等的食品冷冻冷藏之用。其中也有少部分产品具有分别实现冷冻、冷藏功能的双蒸发温度功能，但在这些装置中，冷藏用蒸发器是利用冷冻蒸发器出来的制冷剂的余冷，来达到不同的制冷温度要求的，其蒸发器属于串联形式，工作时必须要求低温蒸发器工作才行。由于在其它条件相同的前提下，蒸发温度越低，系统的综合性能也会降低。同时，由于利用氨-水-氢气为工质的扩散吸收式制冷系统中氨与水的沸点相差不是很大，只有约133℃，在制冷系统中必须设置提纯氨蒸气的精馏装置，从而造成部分热量的损耗与浪费，因此其综合效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有双蒸发温度，且能够提供卫生用热水的扩散吸收式制冷系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

扩散吸收式制冷系统，包括蒸发温度较高的高蒸发温度制冷回路和蒸发温度较低的低蒸发温度制冷回路；所述高蒸发温度制冷回路包括第一发生器、气液分离器和冷凝器，所述第一发生器由外界热源驱动，并通过所述气液分离器连接冷凝器；所述高蒸发温度制冷回路和低蒸发温度制冷回路中包括串接于其中的，用于产生卫生用热水的热回收器，所述热回收器串接在气液分离器和冷凝器之间。

进一步的，所述低蒸发温度制冷回路连接在热回收器和冷凝器两端，与高蒸发温度制冷回路共用热回收器和冷凝器。

优选的技术方案中，所述低蒸发温度制冷回路包括第二发生器、第二蒸发器、第二吸收器和第二溶液换热器；所述第二发生器由外界高温热源驱动，其上端通过热回收器连接冷凝器；冷凝器的一端通过阀门连接所述第二蒸发器，第二蒸发器还连接所述第二吸收器；所述第二发生器还通过第二溶液换热器连接第二吸收器，第二吸收器的下端连接有第二贮液器；第二贮液器又通过第二溶液换热器连接第二发生器。

进一步优选的技术方案中，所述第二发生器为热虹吸泵式发生器。

进一步优选的技术方案中，所述第二发生器还通过阀门连接第一发生器和气液分离器，并且在第二发生器和热回收器之间设置了阀门。

更进一步优选的技术方案中，所述第二贮液器通过阀门连接高蒸发温度制冷回路中的第一贮液器。

更进一步优选的技术方案中，所述高蒸发温度制冷回路还包括第一吸收器、第一贮液器及溶液冷却器，所述第一吸收器的下端与第一贮液器相接，第一贮液器通过阀门和泵与溶液冷却器相接，溶液冷却器的另一端又与第一吸收器的顶端相接；在所述冷凝器和所述第一吸收器之间设置有第一平衡管，且在冷凝器与低蒸发温度制冷回路中的第二吸收器之间设置有第二平衡管。

优选的技术方案中，所述高蒸发温度制冷回路和低蒸发温度制冷回路中使用的制冷剂为氨——盐。

进一步优选的技术方案中，所述氨——盐为硫氰化钠或硝酸锂与氨组成的混合物。

采用本发明技术方案的扩散吸收式制冷系统，有益效果如下：

由于包括高蒸发温度制冷回路和低蒸发温度制冷回路两个分别独立的制冷回路，且两个制冷回路具有不同的蒸发温度；高蒸发温度制冷回路中的蒸发温度为一般空调的蒸发温度，具体而言在0摄氏度到10摄氏度之间；低蒸发温度制冷回路中的蒸发温度一般在0摄氏度到零下30摄氏度之间；因而能够有效利用余热、废热、太阳能、燃气、电能等作为能源驱动而制冷，并能生产卫生用热水，从而有效的进行能源替代以及能源综合利用，促进余热、废热以及天然气、太阳能等清洁能源和可再生能源的应用，有利于从根本上解决我国用电紧张和保护环境的问题，在提高用能效率的同时还能保护地球的自然环境。

由于低蒸发温度制冷回路连接在热回收器和冷凝器两端，可以与高蒸发温度制冷回路共用热回收器和冷凝器，降低成本。

由于低蒸发温度制冷回路包括第二发生器、第二蒸发器、第二吸收器和第二溶液换热器，所述第二发生器由外界高温热源驱动，且第二发生器采用热虹吸泵式发生器，不需要动力泵，结构简单而且可以有效提高系统的综合效率。

由于第二发生器还通过阀门连接第一发生器和气液分离器，并且在第二发生器和热回收器之间设置了阀门；使得两个制冷回路可以分别单独工作，也可以很好的协同工作。

由于第二贮液器通过阀门连接高蒸发温度制冷回路；如果第二贮液器内的液位超过规定值，相应的阀门会打开，使得部分浓溶液进入高蒸发温度制冷回路的第一贮液器参与整个系统的循环。

由于设置了平衡管，可以通过平衡气体(氦气或氢气)的扩散，使两个制冷回路和系统的总压力保持一致。

由于制冷剂采用氨——盐，具体的说采用硫氰化钠或硝酸锂与氨组成的混合物作为制冷剂，由于硫氰化钠或硝酸锂在常温下为固体，与氨的沸点差很大，可以认为在这样的氨——盐溶液的气相中只有纯氨蒸气，而不用象氨水溶液那样还要考虑气相中存在的水蒸汽，因而不需设置提纯氨蒸气的精馏装置，不会造成部分热量的损耗与浪费，因此综合效率更高。

附图说明

图1是本发明具体实施方式双蒸发温度扩散吸收式制冷系统的系统图。

具体实施方式

本具体实施方式提供的双蒸发温度扩散吸收式制冷系统如图1所示，主要包括：一个蒸发温度较高的高蒸发温度制冷回路和一个蒸发温度较低的低蒸发温度制冷回路；其中高蒸发温度制冷回路中包括回收卫生用热水的热回收装器。高蒸发温度制冷回路的蒸发温度大约在0摄氏度到10摄氏度之间，低蒸发温度制冷回路的蒸发温度大约在零下30摄氏度到0摄氏度之间。

高蒸发温度制冷回路主要包括：第一发生器1、热回收器2、冷凝器3、第一蒸发器4、第一吸收器6、气气换热器13、第一贮液器8、溶液冷却器(吸收器换热器)10、溶液换热器11、气液分离器14，以及泵P1、P2、P3和阀门V5、V7、V8、V9等组成。

第一发生器1由温度较低的热源驱动，其上端与气液分离器14相接，下端与溶液换热器11相接。第一发生器1利用外界热源加热其中的制冷剂溶液。气液分离器14的另一端通过热回收器2与冷凝器3相接。热回收器2中另有独立的换热管，护热管中通有从外界获取的冷水。冷水在热回收器2中被加热后成为可利用的卫生用热水。

冷凝器3的另一端通过阀门V5与第一蒸发器4相接。第一蒸发器4通过气气换热器13与第一吸收器6相接。冷凝器3具有另外独立的蛇形管，冷凝器3也可采用板式换热器以减小体积，利用外界冷却水进行冷却。第一蒸发器4设置有载冷剂换热盘管。

此外还为第一蒸发器4设置了用作循环的泵P3。泵P3的入口连接第一蒸发器4的底部，而其出口连接第一蒸发器4的顶部，用于抽取第一蒸发器4中的液态制冷剂，然后从第一蒸发器4顶部喷淋到所述在载冷剂换热盘管上，并吸收热量而蒸发，产生制冷效果。

第一吸收器6的下端与第一贮液器8相接。第一贮液器8通过阀门V7和泵P2与溶液冷却器10相接；溶液冷却器10的另一端又与第一吸收器6的顶端相接。溶液冷却器10也具有另外独立的蛇形管，溶液冷却器10也可采用板式换热器以减小体积，其中通有冷却水，利用冷却水来对冷却溶液冷却器10中的溶液进行冷却。

此外，第一贮液器8还通过泵P1和阀门V8与溶液换热器11连接。此外，气液分离器14还依次通过溶液换热器11、阀门V9连接泵P2。

低蒸发温度制冷回路主要包括：第二发生器15、第二溶液换热器12、第二蒸发器5、第二吸收器7、第二贮液器9。

第二发生器15利用外界高温热源18加热驱动，其上端通过阀门V2连接气液分离器14，通过阀门V3连接热回收器2。其上端还通过第二溶液换热器12连接第二吸收器7上端。第二吸收器7的下端连接第二贮液器9。第二贮液器9的下端通过第二溶液换热器12连接第二发生器15的下端。

第二吸收器7内设有独立的蛇形管，其中通有冷却水。第二吸收器7的上端还连接第二蒸发器5，第二蒸发器5还通过阀门V4连接冷凝器3。

此外，在冷凝器3和第一吸收器6之间设置有第一平衡管16。在冷凝器3与第二吸收器7之间设置有第二平衡管17。第一平衡管16和第二平衡管17的作用在于通过平衡气体(氦气或氢气)的扩散，使两个制冷回路和系统的总压力保持一致。

本具体实施方式中采用的制冷剂为氨——盐，为硫氰化钠(NaSCN)与氨组成的溶液。也可以采用硝酸锂(LiN03)与氨组成的溶液。由于硫氰化钠或硝酸锂在常温下为固体，与氨的沸点差很大，可以认为在这样的氨——盐溶液的气相中只有纯氨蒸气，而不用象氨水溶液那样还要考虑气相中存在的水蒸汽，因而不需设置提纯氨蒸气的精馏装置，不会造成部分热量的损耗与浪费，因此综合效率更高。

工作时，一定温度的热源进入第一发生器1，将其中富含制冷剂的浓溶液加热。被加热后的浓溶液的一部分与所产生的制冷剂蒸气一同进入气液分离器14，另一部分进入第二发生器15。

在气液分离器14内分离出来的制冷剂蒸气进入热回收器2内加热卫生用热水，温度降低后的制冷剂蒸气随后进入冷凝器3凝结为液态。从冷凝器3出来的液态制冷剂分成两路，一路经阀门V4进入第二蒸发器5，另一路经阀门V5进入第一蒸发器4。在第一蒸发器4中，液态制冷剂由泵P3从第一蒸发器4的底部抽至其顶部，并从第一蒸发器4的顶部自上而下喷淋在通有载冷剂的换热盘管表面。液态制冷剂吸收换热盘管内载冷剂的热量而蒸发，同时使换热盘管内的载冷剂温度降低而产生制冷效果。

第一蒸发器4中蒸发产生的制冷剂蒸气与扩散气体一起经过气气换热器13后进入第一吸收器6。在第一吸收器6中由喷淋的溶液将其中的制冷剂蒸气吸收掉而变为含制冷剂蒸气较少的混合气。这部分混合气反向经过气气换热器13后又进入第一蒸发器4参与第一蒸发器4内的气体循环。在第一吸收器6内吸收制冷剂蒸气后的富含制冷剂成分的溶液汇集到其下端的第一贮液器8中，并经过阀V7和泵P2后进入溶液冷却器10进行冷却。冷却后再从第一吸收器6的顶端喷淋下来，以吸收第一吸收器6中的制冷剂蒸气。通过泵P2进入溶液冷却器10的还有从气液分离器14经过阀V9和溶液换热器11的，含制冷剂成分较少的稀溶液。同时，在第一贮液器8内的浓溶液由泵P1经溶液换热器11进入第一发生器1参与下一循环；并在溶液换热器11中与从气液分离器14出来的稀溶液进行换热。由此，构成蒸发温度较高些的制冷循环(包括气体循环和液体循环)。

冷凝器3出来的另一路液态制冷剂，经阀门V4进入第二蒸发器5，蒸发后产生的制冷剂蒸汽进入第二吸收器7。

从第一发生器1出来的另一路制冷剂溶液经阀V1进入第二发生器15(第二发生器15是利用热虹吸泵工作的，不需要再专门配备动力泵)，在第二发生器15内由高温热源继续加热，所产生的制冷剂蒸气经阀V2进入气液分离器14加热其中的溶液后一起进入热回收器2、冷凝器3。

第二发生器15内蒸发出制冷剂后剩余的稀溶液经过第二溶液换热器12后进入第二吸收器7。与此同时，从冷凝器3出来的制冷剂经阀V4进入第二蒸发器5，在第二蒸发器5内与混合气接触并产生蒸发现象使第二蒸发器5降温。

混合气同时进入第二吸收器7并与前述由第二溶液换热器12过来的的稀溶液进行接触，使得稀溶液吸收混合气中的制冷剂蒸气后形成浓溶液。浓溶液汇集在第二贮液器9后经过第二溶液换热器12进入第二发生器15参与下一循环。这样就构成了较低蒸发温度的制冷循环。

如果第二贮液器9内的液位超过规定值，阀门V6会打开，使得部分浓溶液经过阀门V6进入第一贮液器8参与整个系统的循环。

两个制冷循环回路依靠阀V1、V2、V6连为一体。如果只需要一个回路工作，可以通过阀门V1、V2、V3、V4、V5、V6的开/闭切换来实现。

比如，如只需要较高蒸发温度的制冷回路工作而较低蒸发温度的制冷回路不工作时，阀门V1、V2、V3和V4、V6关闭，其它阀门打开，即可由第一蒸发器4实现较高蒸发温度的制冷。如只需要较低蒸发温度的制冷回路工作，则阀门V1、V2、V5、V6关闭，V3、V4打开，利用第二贮液器9中的溶液在较低蒸发温度的制冷回路中循环，从而在第二蒸发器5中实现较低蒸发温度的制冷。此时，高蒸发温度制冷回路中的泵P1、P2、P3及第一发生器1、气液分离器14、第一溶液换热器11、第一贮液器8、第一吸收器6、第一蒸发器4和溶液冷却器10等都不工作。

在以上两个回路任一回路工作或同时工作时，热回收器都可回收热量用于加热卫生热水。在实际应用中，可以根据实际情况更加灵活使用，以满足不同使用要求。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.扩散吸收式制冷系统，包括高蒸发温度制冷回路，所述高蒸发温度制冷回路包括第一发生器、气液分离器和冷凝器，所述第一发生器由外界热源驱动，并通过所述气液分离器连接冷凝器，其特征在于，该扩散吸收式制冷系统还包括可独立运行的低蒸发温度制冷回路；且所述高蒸发温度制冷回路和低蒸发温度制冷回路中包括串接于其中的，用于产生卫生用热水的热回收器，所述热回收器串接在气液分离器和冷凝器之间。

2.如权利要求1所述的扩散吸收式制冷系统，其特征在于，所述低蒸发温度制冷回路连接在热回收器和冷凝器两端，与高蒸发温度制冷回路共用热回收器和冷凝器。

3.如权利要求2所述的扩散吸收式制冷系统，其特征在于，所述低蒸发温度制冷回路包括第二发生器、第二蒸发器、第二吸收器和第二溶液换热器；所述第二发生器由外界高温热源驱动，其上端通过热回收器连接冷凝器；冷凝器的一端通过阀门连接所述第二蒸发器，第二蒸发器还连接所述第二吸收器；所述第二发生器还通过第二溶液换热器连接第二吸收器，第二吸收器的下端连接有第二贮液器；第二贮液器又通过第二溶液换热器连接第二发生器。

4.如权利要求3所述的扩散吸收式制冷系统，其特征在于，所述第二发生器为热虹吸泵式发生器。

5.如权利要求3所述的扩散吸收式制冷系统，其特征在于，所述第二发生器还通过阀门连接第一发生器和气液分离器，并且在第二发生器和热回收器之间设置了阀门。

6.如权利要求5所述的扩散吸收式制冷系统，其特征在于，所述第二贮液器通过阀门连接高蒸发温度制冷回路。

7.如权利要求3所述的扩散吸收式制冷系统，其特征在于，所述第二贮液器通过阀门连接高蒸发温度制冷回路。

8.如权利要求3所述的扩散吸收式制冷系统，其特征在于，所述高蒸发温度制冷回路还包括第一吸收器、第一贮液器及溶液冷却器，所述第一吸收器的下端与第一贮液器相接，第一贮液器通过阀门和泵与溶液冷却器相接，溶液冷却器的另一端又与第一吸收器的顶端相接；在所述冷凝器和所述第一吸收器之间设置有第一平衡管，且在冷凝器与低蒸发温度制冷回路中的第二吸收器之间设置有第二平衡管。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的扩散吸收式制冷系统，其特征在于，所述高蒸发温度制冷回路和低蒸发温度制冷回路中使用的制冷剂为氨——盐。

10.如权利要求9所述的扩散吸收式制冷系统，其特征在于，所述氨——盐为硫氰化钠或硝酸锂与氨组成的混合物。

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