CN102368007A - 氨水制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氨水制冷系统，属于暖通系统领域，包括设置在低温源的溶解器、设置在制冷端的蒸发器，流入所述蒸发器内的浓氨水经蒸发后得到的氨气和稀氨水分别通过氨气输送管、稀氨水输送管分别流入所述溶解器内进行溶解，溶解后形成的浓氨水和氨气再通过一根回流管流回所述蒸发器；在所述氨气管道和稀氨水管道中，均设有方向为从所述蒸发器至所述溶解器的循环加压泵，且在所述回流管中设有节流阀。该系统结构简单，体积较小，故障率低，并且便于控制制冷效果。

Description

氨水制冷系统
所属技术领域
本发明涉及暖通系统领域，特别地，是一种利用氨水进行制冷的系统。
背景技术
在目前的暖通领域，具有较多的制冷制热系统，其中最为常用的为热泵系统，其利用压缩机实现循环管道内制冷剂的物态变化，从而实现热量的转移，对于热泵系统，由于压缩机压缩制冷剂，使其从气态变为液态，为一个强制物态转化的过程，因此所需压缩机功率较大，对于大型的暖通系统，并不适合，即便采用，也将随着环境温度的变化而出现诸多压缩机故障问题。
一般情况下，大型工业暖通系统较多用于制冷，该种制冷系统主要采用吸收式制冷系统，通常有溴化锂机组和氨水制冷机组。关于目前的氨水制冷机组，其工作原理大致如下：它包括一个用于蒸发浓氨水的发生器，该发生器与热源接触，浓氨水蒸发后，氨气经氨气管道流过一冷却塔进行降温液化(该过程中也可采用压缩机加压，以促进液化)，而后使液态氨在制冷端扩容蒸发，吸走大量热量，满足制冷效果，并流入一个吸收器，另外，所述发生器中浓氨水蒸发后，得到的稀氨水亦流入所述吸收器，在该吸收器中，稀氨水吸走氨气，得到新的浓氨水，并回流入发生器，进行新一轮循环；对于溴化锂机组，则是以水作为制冷剂，而以溴化锂溶液作为吸收剂，其循环过程与氨水制冷机组基本相同。
上述两种吸收式制冷系统的缺点在于：必须设置冷却塔，按照终态分析法，可知，其实际上是将发生器端的热源热量和制冷端的热量同时让冷却塔耗散去，这就要求冷却塔具有较大的散热能力，因此需要较大的散热面积，其体积大，结构复杂；另外，在制冷剂的液化过程中，一般还需要提供压缩机，容易出现故障；再者，由于系统循环复杂，涉及到的物态变化较多(包括蒸发气化、液化、吸收溶解)，因此其制冷效果的难以准确控制，参数计算较为困难。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种氨水制冷系统，该系统结构简单，体积较小，故障率低，并且便于控制制冷效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该氨水制冷系统包括设置在低温源的溶解器、设置在制冷端的蒸发器，流入所述蒸发器内的浓氨水经蒸发后得到的氨气和稀氨水分别通过氨气输送管、稀氨水输送管分别流入所述溶解器内进行溶解，溶解后形成的浓氨水和氨气再通过一根回流管流回所述蒸发器；在所述氨气管道和稀氨水管道中，均设有方向为从所述蒸发器至所述溶解器的循环加压泵，且在所述回流管中设有节流阀。
作为优选，所述低温源为井水源或地源，以提供恒温源。
作为优选，所述溶解器与蒸发器内的压强满足如下特点：在所述循环加压泵不工作的情况下，所述溶解器和蒸发器内的压强平均值等于在所述低温源温度下，氨气在水中的溶解度与压强之关系曲线的斜率最大处所对应的压强，其中溶解度作为纵坐标，压强作为横坐标；在该情况下，所述加压循环泵的功率只需稍加调整，即可大幅改变所述溶解器和蒸发器内的氨气溶解与蒸发速率。
作为优选，所述节流阀设置于所述回流管的近蒸发器端，从而使所述回流管中保持较高压强，将蒸发区域尽可能限制在所述蒸发器内。
本发明的有益效果在于：在该氨水制冷系统中，通过所述加压循环泵与节流阀，调节所述溶解器与蒸发器中的压强，使溶解器内的压强高于蒸发器内的压强，从而使溶解器内的氨水浓度高于蒸发器内氨水浓度，通过循环，即可保持溶解器内连续溶解放热，蒸发器中连续蒸发吸热，从而可使所述制冷端温度低于所述低温源温度；该系统由于无冷却塔，故结构简单，且无物态变化(循环过程中氨气的蒸发与溶解实际上只是一个析出与溶解的过程，事实上，液氨在标准大气压下的沸点仅为-33℃)，因此循环泵功率要求低，因此故障率亦低，另外，由于其物态循环简单，便于准确控制其制冷效果。
附图说明
图1是本氨水制冷系统一个实施例的结构示意图。
图2是本氨水制冷系统中，内部平均压强最优点的选取示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
在图1、图2所示的实施例中，该氨水制冷系统包括设置在低温源的溶解器2、设置在制冷端的蒸发器1，流入所述蒸发器1内的浓氨水经蒸发后得到的氨气和稀氨水分别通过氨气输送管31、稀氨水输送管32分别流入所述溶解器2内进行溶解，溶解后形成的浓氨水和氨气再通过一根回流管30流回所述蒸发器1，该系统的循环流动方向如图1中箭头方向所示；在所述氨气管道31和稀氨水管道32中，均设有方向为从所述蒸发器1至所述溶解器2的循环加压泵4，且在所述回流管30中设有节流阀5。
上述的氨水制冷系统，所述低温源为井水源或地源，由于井水温度或地下土壤温度较为恒定，因此，以此为低温源，可以保持长久低温。
上述的氨水制冷系统，所述节流阀5设置于所述回流管30的近蒸发器1端，从而使所述回流管30中保持较高压强，将蒸发区域尽可能限制在所述蒸发器1内，以使吸热过程限制于蒸发器1。
上述的氨水制冷系统，所述溶解器2与蒸发器1内的压强满足如下特点：在所述循环加压泵4不工作的情况下，所述溶解器2和蒸发器1内的压强平均值等于在所述低温源温度下，氨气在水中的溶解度与压强之关系曲线的斜率最大处所对应的压强，其中溶解度作为纵坐标，压强作为横坐标；该特点如图2的所示，在图2所示坐标系中，若氨气在低温源温度下，溶解度与压强的关系曲线为图2中所示曲线，则在该曲线上必然可以找到一点，其斜率，亦即变化率最大，如图2中的H点，以该点所对应的压强，作为在所述循环加压泵4不工作的情况下，所述溶解器2和蒸发器1内的压强平均值，这样，所述加压循环泵4稍微加压，则溶解器2内的压强略微提高，由于整个循环系统为封闭系统，因此蒸发器1内的压强将略微减小，由于H点处的溶解度变化率最大，因此，此时溶解器2内的溶解度将大幅提高，蒸发器1内的溶解度将大幅减小，亦即大幅提高所述溶解器2和蒸发器1内的氨气溶解与蒸发速率，从而实现较好的热转移效果。需要指出的是，为了使该设计具有足够优越的技术效果，应当尽可能使所述制冷端与低温源保持较为接近的温度，以使氨气在制冷端温度下和在低温源温度下的溶解度曲线趋于相同；即便如此，所述H点亦只是一个近似值，实际上低温源的温度也存在较小的变化，然而，不管如何，实际的H点只需较为接近理想H点即可。鉴于此，该系统用于将地底低温转移至室内，为夏季提供阴凉环境，具有极佳效果。
在该氨水制冷系统中，通过所述加压循环泵4与节流阀5，调节所述溶解器2与蒸发器中1的压强，使溶解器2内的压强高于蒸发器1内的压强，从而使溶解器2内的氨水浓度高于蒸发器1内氨水浓度，通过循环，即可保持溶解器2内连续溶解放热，蒸发器1中连续蒸发吸热，从而可使所述制冷端温度低于所述低温源温度；该系统由于无冷却塔，故结构简单，且无物态变化(循环过程中氨气的蒸发与溶解实际上只是一个析出与溶解的过程，事实上，液氨在标准大气压下的沸点仅为-33℃)，因此循环泵功率要求低，因此故障率亦低，另外，由于其物态循环简单，便于准确控制其制冷效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氨水制冷系统，其特征在于：包括设置在低温源的溶解器(2)、设置在制冷端的蒸发器(1)，流入所述蒸发器(1)内的浓氨水经蒸发后得到的氨气和稀氨水分别通过氨气输送管(31)、稀氨水输送管(32)分别流入所述溶解器(2)内进行溶解，溶解后形成的浓氨水和氨气再通过一根回流管(30)流回所述蒸发器(1)；在所述氨气管道(31)和稀氨水管道(32)中，均设有方向为从所述蒸发器(1)至所述溶解器(2)的循环加压泵(4)，且在所述回流管(30)中设有节流阀(5)。
2.根据权利要求1所述的氨水制冷系统，其特征在于：所述低温源为井水源或地源。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的氨水制冷系统，其特征在于：所述溶解器(2)与蒸发器(1)内的压强满足如下特点：在所述循环加压泵(4)不工作的情况下，所述溶解器(2)和蒸发器(1)内的压强平均值等于在所述低温源温度下，氨气在水中的溶解度与压强之关系曲线的斜率最大处所对应的压强，其中溶解度作为纵坐标，压强作为横坐标。
4.根据权利要求1所述的氨水制冷系统，其特征在于：所述节流阀(5)设置于所述回流管(30)的近蒸发器(1)端。
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