CN101852518B

CN101852518B - 吸收器

Info

Publication number: CN101852518B
Application number: CN2010101717085A
Authority: CN
Inventors: 田中洋介
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-02-10
Also published as: JP2010190470A; CN101852518A; JP5247519B2

Abstract

本发明提供吸收式冷热水机的吸收器，其由简单新型结构提高吸收器式热交换器吸收效率且降低成本。采用吸收器解决问题，具有散布浓吸收液的浓吸收液散布装置和设于其下方且具有与使冷却水从下方向上方流通的冷却水管连接而将浓吸收液从浓吸收液散布装置向管外表面散布的多个导热管的吸收器式热交换器，在使用翅片导热管和使用裸导热管作为导热管时，发现由下式算出的各自热通过率K相等的部位，在该部位上层侧设置翅片导热管，在该部位下层侧连结设置裸导热管。K＝Q/(A×ΔT)(kcal/m²·℃·hr)，Q为在导热管内流动的冷却水的热交换量，A为导热管导热面积，ΔT为在导热管内流动的冷却水出入口温度和向导热管外表面散布的浓吸收液出入口温度的对数平均温差。

Description

吸收器

技术领域

本发明涉及吸收式冷热水机的吸收器，更详细地说，涉及选择性地供给进行制冷等冷却作用的冷水和进行制热等加热作用的热水的吸收式冷热水机的吸收器。

背景技术

图3表示现有的使冷水或热水向负荷循环供给的双重效用吸收式冷热水机的示例(参照专利文献1、2)。制冷剂使用水，吸收液使用溴化锂(LiBr)水溶液。

图3中，1是具备燃气燃烧器1B的高温再生器，2是低温再生器，3是冷凝器，4是蒸发器，5是吸收器，6是低温热交换器，7是高温热交换器，8～11是吸收液管，13是吸收液泵，14～18是制冷剂管，19是制冷剂泵，21是向未图示的制冷/制热负荷循环供给的冷水或热水流过的冷热水管，22是冷热水泵，23是冷却水管，24是浓吸收液管，25是均压管，26～29是开闭阀，40是浓吸收液散布装置，41是浓吸收液泵。

在吸收器5中，将由蒸发器4生成供给的制冷剂蒸汽从低温再生器2分离出制冷剂蒸汽，并将通过浓吸收液泵41的运转而经由吸收液管10供给的浓吸收液通过浓吸收液散布装置40均匀散布在与冷却水管23连接且在其内部流过冷却水的多个导热管(裸管)23A构成的吸收器式热交换器的上述导热管23A上并吸收，制成稀吸收液，并向高温再生器1供给。图3中，C表示控制器，30表示温度传感器。

而且，当进行吸收式冷热水机的运转时，在配置于蒸发器4的内部的导热管2(裸管)1A中通过制冷剂的汽化热被冷却的冷水可通过冷热水泵22的运转经由冷热水管21向未图示的制冷/制热负荷循环供给，由此进行制冷运转等。

但是，现有的由多个导热管(裸管)23A构成的上述吸收器式热交换器的吸收效率低，提出各种改良(参照专利文献3～8)。

专利文献1：日本特开2000-227263号公报

专利文献2：日本专利第3187878号公报

专利文献3：日本特开平10-325643号公报

专利文献4：日本特开平8-247574号公报

专利文献5：日本特开平8-54158号公报

专利文献6：日本特开平6-159862号公报

专利文献7：日本特开平4-369362号公报

专利文献8：日本特开平3-255862号公报

但是，这些现有的吸收器式热交换器的吸收效率低，还有待改良的余地。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种吸收式冷热水机的吸收器，通过简单新型的结构提高吸收器式热交换器的吸收效率，并且也带来成本降低。

为解决所述课题，本发明者锐意进行了研究，其结果发现，对于仅使用具有翅片等凹凸部的翅片导热管作为导热管的情况和仅使用具有平滑表面的裸导热管作为导热管的情况，在从上层侧到下层侧使用后述的式(1)在从上层侧到下层侧各自算出热通过率K，例如将纵轴设为热通过率K、将横轴设为[(冷却水的温度)和(浓吸收液的温度)之差](Δt)描绘时，翅片导热管的热通过率K因Δt小而降低，但裸导热管的热通过率K不太受Δt左右，与Δt无关而大致一定，因此，发现了两者的热通过率K一致的部位。

因此，发现通过在比所述部位更上层侧设置翅片导热管，且在比所述部位更下层侧连结设置裸导热管，可解决所述课题，直至完成本发明。

为解决所述课题，本发明第一方面提供一种吸收器，其特征在于，具备散布浓吸收液的浓吸收液散布装置和设于该浓吸收液散布装置的下方的吸收器式热交换器，该吸收器式热交换器具有多个导热管，该多个导热管与使冷却水从下方向上方流通的冷却水管连结而将浓吸收液从所述浓吸收液散布装置向管外表面散布，

在使用翅片导热管作为所述导热管时和使用裸导热管作为所述导热管时，发现由下式(1)算出各自的热通过率K相等的部位，在比所述部位更上层侧设置翅片导热管，在比所述部位更下层侧连结设置裸导热管。

K＝Q/(A×ΔT)(kcal/m²·℃·hr)式(1)

其中，式(1)中Q为在导热管内流动的冷却水的热交换量，A为导热管的导热面积，ΔT为在导热管内流动的冷却水的出入口温度和向导热管外表面散布的浓吸收液的出入口温度的对数平均温差，且分别由下式(2)～(5)求出。

Q(kcal/hr)＝(冷却水的出入口温度差)×比热×冷却水流量…式(2)

A1(m²)(裸导热管的导热面积)＝(裸导热管的外径×π)×(裸导热管的长度)…式(3)

A2(m²)(翅片导热管的导热面积)＝(翅片导热管的外径×π)×(裸导热管的长度)式(4)

其中，式(4)中的翅片导热管的外径为在管外表面上形成凹凸之前的平均外径。

ΔT(℃)＝[(Ta-ta)-(Tb-tb)]/ln[(Ta-ta)-(Tb-tb)]...式(5)

其中，Ta、Tb分别表示基于向导热管外表面散布的浓吸收液的入口温度或吸收器的器内压力下的入口侧浓度的饱和温度及基于出口温度或吸收器的器内压力下的出口侧浓度的饱和温度，ta、tb分别表示在导热管内流动的冷却水的入口温度及出口温度。

本发明第二方面在第一方面的基础上提供一种吸收器，其特征在于，在由上层侧的翅片导热管和下层侧的裸导热管构成的导热管内，所述翅片导热管在导热管整体内占50％以上。

从设于吸收器式热交换器的上方的浓吸收液散布装置向下方的导热管的最上层的管外表面散布的浓吸收液为高浓度且具有高温，与在导热管内从下方向上方流通的冷却水的温度之差大，但当吸收制冷剂蒸汽并降低浓度同时流向下方时，浓吸收液的温度降低，与冷却水的温度之差减小，因此，认为出现了通过上述式(1)算出的热通过率K相等的部位。

因此，在本发明的吸收器中，通过发现该部位，在所述部位的上层侧设置翅片导热管，在所述部位的下层侧设置具有平滑表面的裸导热管，因此，与导热管整体为裸导热管的情况或导热管整体为翅片导热管的情况相比，实现吸收器式热交换器的吸收效率提高的显著效果，并且，在管外表面形成有复杂形状的凹凸的翅片导热管价格高昂，处理时若损伤这样复杂的翅片，则热通过率降低，与之相对，裸导热管廉价，处理时也不会损伤翅片，因此，处理性也好，组装容易，由于上述等理由，从而与导热管整体为翅片导热管的情况相比，实现带来成本降低的更显著的效果。

本发明第二方面在第一方面的基础上提供一种吸收器，其特征在于，在由上层侧的翅片导热管和下层侧的裸导热管构成的导热管内，所述翅片导热管在导热管整体内占50％以上，与导热管整体为裸导热管的情况相比，实现得到更高的吸收效率的更显著的效果。

附图说明

图1是说明本发明的吸收器的一例的说明图；

图2是表示对于仅使用翅片导热管作为导热管的情况和仅使用裸导热管作为导热管的情况分别算出热通过率K的结果(相对于裸管的平均热通过率K之比(％)表示)和[(冷却水的温度)和(浓吸收液的温度)之差](Δt)的关系的曲线图；

图3是用于示意性说明现有的吸收式冷热水机的例子的说明图。

符号说明

1 高温再生器

1B 燃气燃烧器

2 低温再生器

3 冷凝器

4 蒸发器

5、5A 吸收器

6 低温热交换器

7 高温热交换器

8～11 吸收液管

13 吸收液泵

14～18 制冷剂管

19 制冷剂泵

21 冷热水管

21A 导热管

22 冷热水泵

23 冷却水管

23A 导热管

23A-1 热通过率K相等的部位的导热管

23A-2 翅片导热管

23A-3 裸导热管

24 浓吸收液管

25 均压管

26～29 开闭阀

30 温度传感器

C 控制器

40 浓吸收液散布装置

41 浓吸收液泵

具体实施方式

下面，使用附图详细说明本发明。

图1是说明本发明的吸收器的说明图。

图2是表示对于仅使用翅片导热管作为导热管的情况和仅使用裸导热管作为导热管的情况分别计算热通过率K的结果(纵轴由相对于裸管的平均热通过率K的比(％)表示)和[(冷却水的温度)和(浓吸收液的温度)之差](Δt)的关系的曲线图。

图2表示使用图3所示的吸收式冷热水机的吸收器5，对于使用具有翅片等凹凸部的翅导热管(23A-2)作为导热管23A的情况和使用具有平滑表面的裸导热管(23A-3)作为上述导热管23的情况通过试验求取由上式(1)算出各自的热通过率K，并将横轴设为[(冷却水的温度)和(浓吸收液的温度)之差](Δt)，在纵轴描绘出各自的热通过率K(由相对于裸管的平均热通过率K的比(％)表示)的结果。

如图2所示，由于发现各自的热通过率K(由相对于裸管的平均热通过率K的比(％)表示)相交的部位，因此，特定与该部位相对应的吸收器5的导热管23A的部位(各自的热通过率K相等的部位，即图1中的导热管23A-1的部位)。

图1所示的本发明的吸收器5A在上述部位的上层侧设置具有凹凸部的翅片导热管(导热管23A-2)，且在上述部位的下层侧与翅片导热管(23A-2)连结设置具有平滑表面的裸导热管(导热管23A-3)，除此之外，与图3所示的吸收式冷热水机的吸收器5相同地构成。

图1中，与图3相同的符号的部分是与图3所说明的同一符号的部分具有相同功能的部分。

上述试验在通常使用从设于吸收器式热交换器的上方的浓吸收液散布装置40向下方的导热管23A的管外表面散布的浓吸收液的散布量的平均散布量即(1.0L/min·m)下进行。

图2中，在Δt超过4且10以下的区域，翅片导热管(23A-2)的热通过率K(％)比裸管(23A-3)的热通过率K(100％)大，但在Δt为4的附近，两者相等，在Δt不足4的区域逆转，翅片导热管(23A-2)的热通过率K(％)比裸管(23A-3)的热通过率K(100％)小。由此，可发现两者的热通过率K相等的部位(图1中的导热管23A-1的部位)。

图2所示的得到翅片导热管的热通过率K和裸管的热通过率K因Δt而逆转的结果的理由不明确。

但是，在Δt大时，翅片导热管一方的表面积大，因此明确了热通过率K当然增大，通常在产业界使用翅片导热管增大Δt得到高的热交换率。

这样，认为是，在Δt大时，通过在翅片导热管的液膜内的对流而得到大的热通过率K，但在Δt小时，不能促进上述液膜内的对流，液膜成为热传递的障碍，热通过率K降低。

另一方面，在裸导热管的情况下，认为是，即使Δt小，由于吸收液通过重力拉下下流，所以吸收液很少停滞在表面上，当吸收液不停滞时，表面积也有时减小，热通过率K不能降低而被维持。

另外，当然，翅片导热管的热通过率K和裸管的热通过率K通过Δt逆转不限于该方法。

本发明中使用的翅片导热管只要是管外表面具有凹凸部的导热管、管外表面进行了凹凸形状的加工的导热管即可，具体而言，例如可列举：在管外表面的管长度方向刻画了凹形状的导热管、在管外表面的管周方向刻画了螺旋凹形状(低翅片形状)的导热管、截面形状具有图案的图案管(可以是市售的图案管，槽的数量等不同，大多已知各种图案)等。它们的材质、形状、尺寸等与吸收式冷热水机的能力、规格等匹配，可适宜选定使用。

本发明中使用的裸管只要是具有平滑表面的裸管即可，具体而言，可列举例如管外表面为平滑形状的管(未实施突起等加工的管)等。它们的材质、形状、尺寸等与吸收式冷热水机的能力、规格等匹配，可适宜选定使用。

本发明中，无论上述翅片导热管和上述裸管是哪种组合，只要能够发现两者的热通过率K为相等的部位，则就可以使用该组合。

另外，裸管及翅片导热管的外径都为平均外径。而且，翅片导热管通常使用裸管作为基础，在其外表面形成凹凸，制造翅片导热管，因此，在制造好的翅片导热管的两端存在未形成凹凸的部分。因此，翅片导热管的外径可通过其两端的部分求出平均外径。另一方面，在两端未形成有凹凸的部分不存在的翅片导热管的情况中，通过形成于管外表面的凹凸的凸部的顶点和凹部(谷部)的底部间的距离进行计算，来求出平均外径。

另外，上述实施方式的说明是用于说明本发明，对权利要求范围没有限定记载的发明或缩减范围。或者，本发明的各部分构成不限于上述实施方式，在权利要求范围所记载的技术范围内可进行各种变形。

(实施例)

下面，通过实施例及比较例对本发明进行说明，但只要不脱离本发明的宗旨，则本发明不限于这些实施例。

(实施例1)

在具备具有图1所示的导热管的结构的吸收器的图3中，以翅片导热管为设于吸收器5内的全导热管的内上方的70％的导热管，以裸导热管为下方残留的30％的导热管，将在冷却水管23内流通的冷却水温度设为吸收器入口温度32℃、冷凝器出口温度37.5℃，将通过冷热水泵22向未图示的制冷/制热负荷循环供给的冷热水温度设为自所述负荷的返回口温度12℃、自蒸发器4的出口温度7℃，进行制冷运转，其结果是，与将作为比较例进行的上述吸收器5内设置的全导热管全部设为裸导热管的情况、或将上述吸收器5内设置的全导热管全部设为翅片管的情况相比，可得到优异的吸收效率。

实施例1中，以翅片导热管为设于吸收器5内的全导热管的内上方的70％的导热管，但该比例不限于70％，可根据机种及吸收器5的结构等进行变更。

但是，在导热管表面的吸收液的流下顺利地进行的情况下，翅片导热管一方好，而且，实际上在设于吸收器内的全导热管的内上方50％以上的范围内，在导热管表面的吸收液的流下顺利地进行的情况多，因此，关于全导热管的内上方的505以上，优选以翅片导热管为导热管的情况多。

产业上的可利用性

本发明的吸收器发现通过上述式(1)算出的热通过率K相等的部位，在比上述部位更上层侧设置翅片导热管，在比上述部位更下层侧设置具有平滑表面的裸导热管，因此，与导热管整体为裸导热管的情况及导热管整体为翅片导热管的情况相比，吸收器式热交换器的吸收下率提高，并且，翅片导热管价格高昂，处理时如果损伤这样的复杂的翅片，则热通过率降低，与之相对，裸导热管廉价，处理时也不会损伤翅片，因此，处理性也好，组装容易，由于上述等优点，从而实现带来成本降低这样的更显著的效果，因此，产业上的利用价值很大。

Claims

1.一种吸收器，其特征在于，具有散布浓吸收液的浓吸收液散布装置和设于该浓吸收液散布装置的下方的吸收器式热交换器，该吸收器式热交换器具有多个导热管，该多个导热管与使冷却水从下方向上方流通的冷却水管连接而将浓吸收液从所述浓吸收液散布装置向管外表面散布，

在使用翅片导热管作为所述导热管时和使用裸导热管作为所述导热管时，发现由下式(1)算出的各自的热通过率K相等的部位，在所述部位的上层侧设置翅片导热管，在所述部位的下层侧连结设置裸导热管，

K＝Q/(A×ΔT)(kcal/m²·℃·hr)…式(1)，

其中，式(1)中：Q为在导热管内流动的冷却水的热交换量，A为导热管的导热面积，ΔT为在导热管内流动的冷却水的出入口温度和向导热管外表面散布的浓吸收液的出入口温度的对数平均温差，

所述Q、A、ΔT分别由下式(2)～(5)求出：

Q(kcal/hr)＝(冷却水的出入口温度差)×比热×冷却水流量…式(2)；

A1(m²)(裸导热管的导热面积)＝(裸导热管的外径×π)×(裸导热管的长度)…式(3)；

A2(m²)(翅片导热管的导热面积)＝(翅片导热管的外径×π)×(裸导热管的长度)…式(4)，

其中，式(4)的翅片导热管的外径为在管外表面上形成凹凸之前的平均外径；

ΔT(℃)＝[(Ta-ta)-(Tb-tb)]/ln[(Ta-ta)-(Tb-tb)] …式(5)，

其中，Ta表示基于向导热管外表面散布的浓吸收液的入口温度或吸收器的器内压力下的入口侧浓度的饱和温度；Tb表示基于向导热管外表面散布的浓吸收液的出口温度或吸收器的器内压力下的出口侧浓度的饱和温度；ta表示在导热管内流动的冷却水的入口温度；tb表示在导热管内流动的冷却水的出口温度。

2.如权利要求1所述的吸收器，其特征在于，

在由上层侧的翅片导热管和下层侧的裸导热管构成的导热管内，所述翅片导热管在导热管整体内占50％以上。