CN102654327A - 强迫对流吸收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种吸收装置，尤其是一种强迫对流吸收装置。该装置包括降膜系统和冷却系统，所述的降膜系统包括布液孔，其中，该装置还包括使饱和水蒸汽快速冲击溴化锂溶液吸收表面的导风系统。其可以实现溴化锂溶液的强迫对流吸收，增加气液界面的传质驱动力，有利于溶液的散热，提高传质系数，提高了吸收速率。

Description

强迫对流吸收装置
技术领域
本发明涉及一种吸收装置，尤其是一种强迫对流吸收装置。
背景技术
溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。溴化锂吸收式制冷机主要由吸收器、发生器、冷凝器和蒸发器四部分组成，为使制冷过程能够连续不断地进行，蒸发后的冷剂水蒸汽被溴化锂溶液吸收，溴化锂溶液浓度变稀，这一过程是在吸收器内发生的；然后以热能为动力，将溶液加热使其水分分离出来，使溴化锂溶液浓度变浓，这一过程是在发生器中进行的；发生器中得到的蒸汽在冷凝器内凝结成水，如此循环达到循环制冷的目的。目前，吸收器部分的吸收主要依靠水分子的自由扩散进入溴化锂溶液，吸收过程中常会出现溶液散热不佳、扩散效果不明显，导致整个吸收速率缓慢，浓度变化达不到指定要求，使放气范围缩小，影响整个循环的制冷效果；为了提高吸收效果，满足制冷要求，一般的方法是增大溴化锂溶液与水蒸汽的接触面积，但是会增大发生器的体积，相应地使制冷机的体积增大，提高了制冷机的成本。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种强迫对流吸收装置，该装置可以实现溴化锂溶液的强迫对流吸收，增加气液界面的传质驱动力，有利于溶液的散热，提高传质系数，提高了吸收速率。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种强迫对流吸收装置，该装置包括降膜系统和冷却系统，所述的降膜系统包括布液孔，其中，该装置还包括使饱和水蒸汽快速冲击溴化锂溶液吸收表面的导风系统。
本发明中，所述的强迫对流吸收装置可以为管内强迫对流吸收装置，其包括内部封闭的吸收器，吸收器上部设置溶液进口，布液槽位于吸收器内腔上部并且与溶液进口连通，布液槽的底部均匀间隔设置布液孔，布液槽和布液孔组成降膜系统，冷却系统为吸收器的外侧壁均匀间隔设置的散热片，所述的导风系统包括风道、风机和固定叶片，风道的一端设置水蒸汽入口，靠近水蒸汽入口的风道内设置风机，风道的另一端设置在吸收器内，设置在吸收器内的风道呈间隔设置，各段风道之间通过固定叶片连通，同时设置在吸收器内的风道末端连接有固定叶片，即固定叶片固定间隔设置在吸收器内，朝向风道末端的吸收器侧壁上设有水蒸汽出口，水蒸汽出口通过导汽管与水蒸汽入口连通，固定叶片包括固定叶片入口和固定叶片出口，固定叶片入口和固定叶片出口之间通过导叶固定连接，导叶沿圆周方向均匀间隔设置。
所述水蒸汽入口可以采用缩放管，水蒸汽出口通过导汽管与水蒸汽入口缩放管的喉部连通，且导汽管靠近缩放管的喉部处呈倾斜状。所述的水蒸汽出口至少通过一条导汽管与水蒸汽入口连通。
所述的导叶可以为弧形，也可以为直线形。
所述的强迫对流吸收装置可以为管外强迫对流吸收装置，其包括装有溴化锂溶液的上液槽、下液槽和降膜排管，上液槽位于降膜排管的上方，降膜排管位于下液槽的上方，上液槽的底部均匀间隔设置布液孔，布液孔和降膜排管组成降膜系统，降膜排管为中空管，该管呈上下排列的S形，所述的导风系统包括风机，风机的风速不大于10m/s，降膜排管顶部的开口为冷却水入口，降膜排管底部的开口为冷却水出口，即降膜排管同时为冷却系统的主要组成部件。
所述的强迫对流吸收装置可以为丝网降膜强迫对流吸收装置，其包括吸收器，吸收器的顶部设置装有溴化锂溶液的上液槽，吸收器的下部设有水蒸汽入口，上液槽设有溶液入口，上液槽的底部均匀间隔设置布液孔，吸收器内设有丝网和下液槽，丝网呈竖直方向设置，下液槽位于丝网的下方，即上液槽位于丝网的上方，丝网位于下液槽的上方，下液槽设有溶液出口，丝网的一侧且平行于丝网竖直侧壁方向设有风机，丝网的侧壁沿竖直方向均匀间隔设置导风孔，导风孔的孔径为1-10mm，布液孔和丝网组成降膜系统，所述的冷却系统为吸收器外侧均匀分布的散热片，所述的导风系统包括风机和导风孔。
所述的丝网在吸收器内沿竖直方向至少设置一列。
本发明的有益效果是：本发明包含了三种结构的强迫对流吸收装置，分别为管内强迫对流吸收装置、管外强迫对流吸收装置和丝网降膜强迫对流吸收装置，上述三种装置结构简单，操作方便；通过装置内的导风系统，可以使水蒸汽快速冲击并破坏溴化锂溶液表面自然形成的水蒸汽浓度分布边界层即传质边界层，增加汽液界面的传质驱动力，增大传质通量；同时增加了液面湍流度，有利用溶液散热，提高传质系数，加快溶液的吸收速率；当采用管内强迫对流吸收装置时，由于提高了溶液的吸收速率，因此可以减小吸收器的体积。
附图说明
图1是实施例1中强迫对流吸收装置的结构示意图主视图；
图2是实施例1中固定叶片的左视放大图；
图3为实施例1中固定叶片的主视放大图；
图4为实施例2中强迫对流吸收装置的结构示意图主视图；
图5为实施例2中的A向视图；
图6为实施例3中强迫对流吸收装置的结构示意图主视图；
图7为实施例3中强迫对流吸收装置的结构示意图右视图。
图中：1、吸收器；2、布液孔；3、固定叶片；4、导汽管；5、水蒸汽出口；6、溶液出口；7、散热片；8、布液槽；9、溶液入口；10、风道；11、风机；12、水蒸汽入口；13、导叶；14、固定叶片入口；15、固定叶片出口；16、上液槽；17、冷却水入口；18、冷却水出口；19、下液槽；20、潜水泵；21、降膜排管；22、丝网；23、导风孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1
图1至图3为实施例1所述的强迫对流吸收装置，即管内强迫对流吸收装置。该装置包括内部封闭的吸收器1、降膜系统、冷却系统和导风系统。降膜系统包括布液槽8和布液孔2，吸收器1的上部设置溶液进口9，布液槽8位于吸收器1内腔上部并且与溶液进口9连通。布液槽8的底部均匀间隔设置布液孔2，通过布液孔2形成均匀降液膜。导风系统包括风道10、风机11和固定叶片3，风道10的一端设置水蒸汽入口12，靠近水蒸汽入口12的风道10内设置风机11，水蒸汽入口12为缩放管，蒸发器出来的饱和水蒸汽通过水蒸汽入口12直接进入风机11内；风道10的另一端设置在吸收器1内，且设置在吸收器1内的风道10呈间隔设置，各段风道之间通过固定叶片3连通，同时设置在吸收器1内的风道末端连接有固定叶片3，即固定叶片3固定间隔设置在吸收器1内。朝向风道10末端的吸收器侧壁上设有水蒸汽出口5，水蒸汽出口5处引出两条导汽管4，水蒸汽出口5通过两条导汽管4分别与水蒸汽入口12缩放管的喉部连通，且导汽管4靠近缩放管喉部的一段呈倾斜状，便于将未被吸收的水蒸汽再次引射至水蒸汽入口12。所述的冷却系统为吸收器1外侧壁上均匀间隔设置的多个散热片7，进入吸收器1的溴化锂溶液吸收水蒸汽时会释放热量，释放的热量由散热器7及时散热，以保证溴化锂溶液的吸收效果。
所述的固定叶片3包括固定叶片入口14和固定叶片出口15，固定叶片入口14和固定叶片出口15之间通过多个导叶13固定连接，导叶13呈弧形且沿圆周方向均匀间隔设置，导叶13可以使水蒸汽快速冲击溴化锂溶液表面的水蒸汽浓度分布边界层，实现快速吸收。
利用该装置实现强迫对流吸收的工作过程如下所述。首先，溴化锂浓溶液通过溶液入口9进入吸收器1的布液槽8内，经布液槽8的布液孔2形成均匀的降液膜，并从吸收器1的上部滴落至吸收器1的内侧壁及其底部。此时饱和水蒸汽通过水蒸汽入口12进入风道10内，通过风机11提高饱和水蒸汽的压力，并将饱和水蒸汽沿风道10排送至吸收器1内。具有一定压力的饱和水蒸汽被排送至固定叶片3并穿过各导叶13之间的间隙时，饱和水蒸汽与导叶13侧壁发生碰撞，向各个方向喷射，使水蒸汽以一定角度喷射到溴化锂溶液的表面，形成强迫对流；同时，具有较高速度的水蒸汽快速冲击溴化锂溶液吸收表面，破坏了作为吸收液的溴化锂溶液表面自然形成的水蒸汽浓度分布边界层即传质边界层，使溴化锂溶液迅速吸收水蒸汽，形成强迫吸收，达到加强吸收的目的。吸收水蒸汽后的溴化锂稀溶液从溶液出口6流出，而未被吸收的水蒸汽则被排送至水蒸汽出口5，并通过导汽管4重新引射至水蒸汽入口12，并继续强迫对流吸收过程，从而形成循环。溴化锂溶液吸收水蒸汽的过程中会释放热量，温度升高不利于溴化锂溶液的吸收，因此在该过程中需要通过散热片7风冷，对吸收过程中的溴化锂溶液进行冷却。
本实施例中，所述的导叶13呈弧形，其弧形的曲率可以根据实际的需要进行设置。导叶13的形状也可以为直线形。当导叶13为弧形时，更便于将未被吸收的水蒸汽排送至水蒸汽出口5处。所述水蒸汽出口5可以通过一条或者多条导汽管4与水蒸汽入口12连通。
实施例2
图4至图5为实施例2所述的强迫对流吸收装置，即管外强迫对流吸收装置。该装置包括上液槽16、降膜排管21和下液槽19，上液槽16位于降膜排管21的上方，降膜排管21位于下液槽19的上方。上液槽16内装有溴化锂浓溶液，上液槽16的底部均匀间隔设置布液孔2，布液孔2和降膜排管21组成降膜系统，溴化锂浓溶液通过布液孔2均匀滴落在降膜排管21上，降膜排管21为中空管，该管呈上下排列的S形。所述的导风系统包括风机，风机的风速不大于10m/s，饱和水蒸汽经风机加压并排送后，产生垂直于降膜排管21轴向的强迫对流气流，具有一定速度的水蒸汽能够被降膜排管21表面的溴化锂浓溶液快速吸收。降膜排管21顶部的开口为冷却水入口17，降膜排管21底部的开口为冷却水出口18，冷却水沿冷却水入口17进入降膜排管21内，沿该管由上至下流动，并从底部的冷却水出口7排出，因此降膜排管21同时为冷却系统的主要组成部分。溴化锂溶液吸收水蒸汽的过程中会产生热量，通过降膜排管21内的冷却水对其进行冷却。降膜吸收完毕的溴化锂溶液滴至降膜排管21下方的下液槽19内，下液槽19内设有潜水泵20内，潜水泵20用于将下液槽19内的溶液打入上液槽16内。
利用该装置实现强迫对流吸收的工作过程如下所述。首先，上液槽16内的溴化锂浓溶液通过布液孔2均匀滴落在降膜排管21上，通过降膜排管21实现均匀降膜。此时风机动作，使饱和水蒸汽产生一定的压力并将水蒸汽排送至降膜排管21方向，且饱和水蒸汽沿垂直于降膜排管21的轴向喷射到溴化锂溶液的表面，形成强迫对流；同时，具有较高速度的水蒸汽破坏了作为吸收液的溴化锂溶液表面自然形成的水蒸汽浓度分布边界层即传质边界层，使溴化锂溶液迅速吸收水蒸汽，形成强迫吸收，达到了加强吸收的目的。溴化锂溶液吸收水蒸汽的过程中会释放热量，通过降膜排管21内流动的冷却水对溴化锂溶液及时冷却，以提高溴化锂溶液的吸收速率。被稀释的溴化锂溶液流入下液槽19内，通过潜水泵20重新打入上液槽16内，重复上述强迫对流吸收过程，从而形成循环。
本实施例中，通过风机排送的饱和水蒸汽运动方向除了可以与降膜排管的轴向垂直外，其运动方向还可以与降膜排管21的轴向呈其他角度的夹角，同样可以实现溴化锂溶液的强迫对流吸收。
实施例3
图6至图7为实施例3所述的强迫对流吸收装置，即丝网降膜强迫对流吸收装置。该装置包括吸收器1，吸收器1的顶部设置上液槽16，上液槽16设置溶液入口9。吸收器1的下部设有水蒸汽入口5。吸收器1的内部设有丝网22和下液槽19，其中丝网22呈竖直方向间隔设置多列，下液槽19位于丝网22的下方，即上液槽16位于丝网22的上方，丝网22位于下液槽19的上方，下液槽19上设置溶液出口6。上液槽16内装有溴化锂浓溶液，上液槽16的底部均匀间隔设置布液孔2，布液孔2和丝网22组成降膜系统，通过布液孔2和丝网22形成均匀降膜。丝网22为多孔网，即丝网22的侧壁沿竖直方向均匀间隔设置许多导风孔23，导风孔23的孔径为1-10mm，丝网22的一侧且平行于丝网竖直侧壁方向设置风机11，风机11的风速不大于10m/s。导风系统包括导风孔23和风机11，水蒸汽由水蒸汽入口5进入吸收器1中，同时风机11转动，在靠近丝网22处产生相对的负压，将水蒸汽从导风孔23吸入，产生垂直于丝网22竖直侧面的强迫气流，水蒸汽流通过丝网22空隙时与溴化锂溶液充分接触迅速吸收。吸收后的溴化锂稀溶液集聚在下液槽19中，并通过与下液槽19连通的溶液出口6排出。冷却系统为吸收器1外壁均匀分布的散热片7，溴化锂稀释过程中所释放的热量通过散热片7与空气的对流迅速被带走。
利用该装置实现强迫对流吸收的工作过程如下所述。首先，水蒸汽由水蒸汽入口5通入吸收器1，浓溴化锂溶液由溶液入口9进入上液槽16，经布液孔2形成均匀布液，并在丝网表面均匀降膜。风机11启动，在靠近丝网22处产生局部负压，水蒸汽通过狭窄均布的导风孔23，形成相对高速气流冲击丝网22表面以及丝网22上的溴化锂溶液，形成强迫对流；同时，具有较高速度的水蒸汽破坏了作为吸收液的溴化锂溶液表面的表面边界层，使溴化锂溶液迅速吸收水蒸汽，形成强迫吸收，达到了加强吸收的目的。稀释后的稀溴化锂溶液进入下液槽19，由溶液出口6排出，溴化锂溶液吸收水蒸汽过程为放热过程，其热量通过均匀分布与吸收器1外侧的散热片7带走。

Claims (8)

1.一种强迫对流吸收装置，该装置包括降膜系统和冷却系统，所述的降膜系统包括布液孔，其特征在于：该装置还包括使饱和水蒸汽快速冲击溴化锂溶液吸收表面的导风系统。
2.根据权利要求1所述的强迫对流吸收装置，其特征在于：所述的强迫对流吸收装置还包括内部封闭的吸收器(1)，吸收器(1)上部设置溶液进口(9)，布液槽(8)位于吸收器(1)内腔上部并且与溶液进口(9)连通，布液槽(8)的底部均匀间隔设置布液孔(2)，布液槽(8)和布液孔(2)组成降膜系统，冷却系统为吸收器(1)的外侧壁均匀间隔设置的散热片(7)，所述的导风系统包括风道(10)、风机(11)和固定叶片(3)，风道(10)的一端设置水蒸汽入口(12)，靠近水蒸汽入口(12)的风道(10)内设置风机(11)，风道(10)的另一端设置在吸收器(1)内，设置在吸收器(1)内的风道(10)呈间隔设置，各段风道之间通过固定叶片(3)连通，同时设置在吸收器(1)内的风道末端连接有固定叶片(3)，即固定叶片(3)固定间隔设置在吸收器(1)内，朝向风道(10)末端的吸收器侧壁上设有水蒸汽出口(5)，水蒸汽出口(5)通过导汽管(4)与水蒸汽入口(12)连通，固定叶片(3)包括固定叶片入口(14)和固定叶片出口(15)，固定叶片入口(14)和固定叶片出口(15)之间通过导叶(13)固定连接，导叶(13)沿圆周方向均匀间隔设置。
3.根据权利要求2所述的强迫对流吸收装置，其特征在于：所述的水蒸汽入口(12)为缩放管，水蒸汽出口(5)通过导汽管(4)与水蒸汽入口(12)缩放管的喉部连通，且导汽管(4)靠近缩放管的喉部处呈倾斜状。
4.根据权利要求2或3所述的强迫对流吸收装置，其特征在于：所述的水蒸汽出口(5)通过至少一条导汽管(4)与水蒸汽入口(12)连通。
5.根据权利要求4所述的强迫对流吸收装置，其特征在于：所述的导叶(13)呈弧形或者直线形。
6.根据权利要求1所述的强迫对流吸收装置，其特征在于：所述的强迫对流吸收装置还包括装有溴化锂溶液的上液槽(16)、下液槽(19)和降膜排管(21)，上液槽(16)位于降膜排管(21)的上方，降膜排管(21)位于下液槽(19)的上方，上液槽(16)的底部均匀间隔设置布液孔(2)，布液孔(2)和降膜排管(21)组成降膜系统，降膜排管(21)为中空管，该管呈上下排列的S形，所述的导风系统包括风机，风机的风速不大于10m/s，降膜排管(21)顶部的开口为冷却水入口(17)，降膜排管(21)底部的开口为冷却水出口(18)，即降膜排管(21)同时为该装置冷却系统的主要组成部件。
7.根据权利要求1所述的强迫对流吸收装置，其特征在于：所述的强迫对流吸收装置还包括吸收器(1)，吸收器(1)的顶部设置装有溴化锂溶液的上液槽(16)，吸收器(1)的下部设有水蒸汽入口(5)，上液槽(16)设有溶液入口(9)，上液槽(16)的底部均匀间隔设置布液孔(2)，吸收器(1)内设有丝网(22)和下液槽(19)，丝网(22)呈竖直方向设置，下液槽(19)位于丝网(22)的下方，即上液槽(16)位于丝网(22)的上方，丝网(22)位于下液槽(19)的上方，下液槽(19)设有溶液出口(6)，丝网(22)的一侧且平行于丝网竖直侧壁方向设有风机(11)，丝网(22)的侧壁沿竖直方向均匀间隔设置导风孔(23)，导风孔(23)的孔径为1-10mm，布液孔(2)和丝网(22)组成降膜系统，所述的冷却系统为吸收器(1)外侧均匀分布的散热片(7)，所述的导风系统包括风机(11)和导风孔(23)。
8.根据权利要求1所述的强迫对流装置，其特征在于：所述的丝网(22)在吸收器(1)内沿竖直方向至少设置一列。
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