CN102679614B - 一种溶液自冷却精馏的氨水吸收制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种溶液自冷却精馏的氨水吸收制冷系统，包括发生器，发生器内于其加热器的上方设置有精馏换热管，发生器的蒸汽出口与冷凝器的制冷剂进口相连，冷凝器的制冷剂出口经节流阀与蒸发器的制冷剂进口相连，蒸发器的制冷剂出口与吸收器的蒸汽进口相连，吸收器的溶液出口分为两路，其中一路经精馏换热管与喷射器的被引射流体进口相连，另一路经溶液泵后分为两支，其中一支与发生器的溶液进口相连，另一支经流量调节阀与喷射器的工作流体进口相连，发生器的溶液出口与流量调节阀的出口汇合后与喷射器的工作流体进口相连，喷射器的出口经溶液冷却器与吸收器的溶液进口相连，吸收器的底部设置有超声波装置。

Description

一种溶液自冷却精馏的氨水吸收制冷系统
技术领域
本发明涉及一种吸收式制冷系统，尤其涉及一种溶液自冷却精馏的氨水吸收制冷循环系统。
背景技术
随着世界经济的快速发展，人类已面临着日益严重的全球气候变暖和化石能源枯竭的威胁，节约能源、保护环境已越来越受人们的重视。太阳能、地热和工业废热等低品位能源的利用已被人们所关注，氨水吸收式制冷机可直接利用低品位热源驱动, 吸收工质对以氨水为吸收剂、氨为制冷剂，氨蒸发温度范围宽，适用于空调和制冷场合，氨也是对环境友好的优良的自然工质，因此，氨水，吸收式制冷机在工业、商业和民用的制冷与空调领域得到广泛应用。然而，吸收制冷机却存在体积较大、材料用量多等缺点，这样不但给机组小型化带来困难，同时也使机组制造成本较高。吸收器体积过大是造成机组体积较大的主要原因，通常，吸收器换热面积占整个机组总换热面积可达40%以上。吸收器的吸收效果和换热性能是机组能效比的主要影响因素。吸收器作用是排除制冷剂在吸收过程中所释放的吸收热以及浓溶液从发生器所带来的部分热负荷。目前最常用的吸收器是降膜吸收器，其特点在于溶液在吸收蒸汽过程中同时通过冷却介质排除吸收热，溶液温度变化较小，吸收过程传热和传质同时伴随发生的，管内氨水吸收过程和管外传热强化是相互矛盾的，吸收过程中传热过程和传质过程难以同时强化，因此传热面积较大，而传质过程传质面积也增大，从而需要较大体积的吸收器。此外，单级氨水吸收制冷系统中，采用水冷方式精馏柱增加系统复杂性，给氨水吸收式制冷机的风冷化增加难度。
公开号CN1595016的中国专利说明书公开了小型节能风冷绝热吸收燃气空调装置，该装置含有一种绝热吸收器，其特点溶液吸收制冷剂蒸汽过程在绝热吸收器中进行，吸收热排除过程在溶液冷却器中进行，实现吸收传质与吸收传热过程分开强化，从而有助于缩小吸收器体积，但需要增加一台溶液泵设备，引起初投资和耗电量增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种溶液自冷却精馏的氨水吸收制冷系统，以解决现有技术中因需要增加一台溶液泵设备而引起的制冷系统的初投资高和耗电量增加的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种溶液自冷却精馏的氨水吸收制冷系统，包括发生器，发生器内于其加热器的上方设置有精馏换热管，发生器的蒸汽出口与冷凝器的制冷剂进口相连，冷凝器的制冷剂出口经节流阀与蒸发器的制冷剂进口相连，蒸发器的制冷剂出口与吸收器的蒸汽进口相连，吸收器的溶液出口分为两路，其中一路经精馏换热管与喷射器的被引射流体进口相连，另一路经溶液泵后分为两支，其中一支与发生器的溶液进口相连，另一支经流量调节阀与喷射器的工作流体进口相连，发生器的溶液出口与流量调节阀的出口汇合后与喷射器的工作流体进口相连，喷射器的出口经溶液冷却器与吸收器的溶液进口相连，吸收器的底部设置有超声波装置。
溶液泵出口处与发生器的溶液进口相连的一支上以及发生器的溶液出口与流量调节阀的出口汇合前的管路上串设有溶液热交换器，溶液热交换器的高温侧介质通道的两个端口分别与发生器的溶液出口和喷射器的工作流体进口相连，溶液热交换器的低温侧介质通道的两个端口分别与发生器的溶液进口和溶液泵的出口相连。
所述冷凝器的制冷剂出口与节流阀的进口之间和蒸发器的制冷剂出口与吸收器的蒸汽进口之间设置有回热器，回热器的一个介质通道的两个端口分别与冷凝器的制冷剂出口和节流阀的进口相连，回热器的另一个介质通道的两个端口分别与蒸发器的制冷剂出口和吸收器的蒸汽进口相连。
所述的超声波装置包括密封置于吸收器内的换能器以及与换能器电连并置于吸收器外部的超声波发生器。
本发明利用再循环溶液排出精馏过程的精馏热，省去传统精馏柱所需的冷却水循环管路，利用喷射器回收氨水稀溶液节流损失，省去驱动再循环溶液流动的再循环泵，节省再循环泵的电能。本发明有助于解决氨水吸收制冷系统风冷化和小型化等问题，具有制冷效率高、节能效果好、适用范围广的优点，应用前景好。
本发明还利用超声波的雾化功能增加吸收器中溶液与制冷剂蒸汽之间的接触面积，增加了吸收过程中传质的空间与时间，增强了溶液吸收效果。
附图说明
图1是本发明的实施例的结构原理图。
具体实施方式
一种溶液自冷却精馏的氨水吸收制冷系统的实施例，在图1中，其发生器1内具有管式的加热器15，在加热器15的上方设置有精馏换热管10，精馏换热管10的处在发生器1内并处在发生器1的上部。发生器1的蒸汽出口与冷凝器11的制冷剂进口相连，冷凝器11的制冷剂出口与节流阀13的进口相连，节流阀13的出口与蒸发器14的制冷剂进口相连，蒸发器14的制冷剂出口与吸收器5的蒸汽进口相连，吸收器5的溶液出口分为两路，其中一路与精馏换热管10的进口相连，精馏换热管10的出口与喷射器3的被引射流体进口相连；另一路与溶液泵8的进口相连，溶液泵8的出口分为了两支，其中一支与发生器1的溶液进口相连，另一支经流量调节阀9与喷射器3的工作流体进口相连，发生器1的溶液出口与流量调节阀9的出口汇合后与喷射器3的工作流体进口相连，喷射器3的出口与溶液冷却器4的进口相连，溶液冷却器4的出口与吸收器5的溶液进口相连。吸收器5的底部设置有超声波装置，超声装置的换能器6密封设置在吸收器5内，超声波装置的超声波发生器7处在吸收器5的外部并与换能器6电连。
溶液泵8出口处与发生器1的溶液进口相连的一支上以及发生器1的溶液出口与流量调节阀9的出口汇合前的管路上串设有溶液热交换器2，溶液热交换器2的高温侧介质通道的两个端口分别与发生器1的溶液出口和喷射器3的工作流体进口相连，溶液热交换器2的低温侧介质通道的两个端口分别与发生器1的溶液进口和溶液泵8的出口相连。
冷凝器11的制冷剂出口与节流阀13的进口之间和蒸发器14的制冷剂出口与吸收器5的蒸汽进口之间设置有回热器12，回热器12的一个介质通道的两个端口分别与冷凝器11的制冷剂出口和节流阀13的进口相连，回热器12的另一个介质通道的两个端口分别与蒸发器14的制冷剂出口和吸收器5的蒸汽进口相连。
发生器1的溶液进口处在发生器1的中间部位，发生器1的溶液进口上连接有伸入发生器内的喷头，由发生器1的溶液进口进入发生器的溶液会由喷头喷出。
本实施例在使用时的循环由氨水溶液循环过程和制冷剂氨循环过程组成。溶液循环过程为：氨水稀溶液吸收氨蒸汽后在吸收器5出口变为浓溶液，吸收器5出口的浓溶液分为两路，一路为再循环溶液先进入精馏换热管10提纯来自发生器1的富含氨的蒸汽，然后被引射进入喷射器3,另一路为循环溶液，经溶液泵8加压后分为两支，一支经溶液热交换器2的低温侧介质通道后进入发生器1被加热器15加热产生富含氨的蒸汽，发生器1中浓溶液逐渐变成稀溶液，发生器1出口的稀溶液进入溶液热交换器2的高温侧介质通道与来自吸收器的浓溶液换热，溶液泵8出口的另一支与从溶液热交换器2流出的稀溶液汇合并，作为工作流体进入流喷射器3引射来自精馏换热管10的再循环溶液，喷射器3出口的混合溶液经溶液冷却器4被冷却降温后流入吸收器5，通过吸收器5的溶液入口处雾化喷头作用形成细小液滴，小液滴在下落过程中不断吸收氨蒸汽同时温度升高，溶液浓度升高，吸收器5中的换能器6将电谐振电信号转换为高频超声波振动，吸收器5下部的溶液被雾化成直径小于10微米的微小液滴，增大溶液与氨蒸汽接触面积，从而增强溶液吸收传质过程，蒸汽被溶液有效吸收而溶液浓度增加，溶液温度也进一步增加，在吸收器5的出口变为较高温度浓溶液。
制冷剂氨循环过程为：发生器1所产生的富含氨蒸汽进入发生器1上部被精馏换热管10溶液冷却，氨蒸汽温度降低、纯度增加，然后氨蒸汽进入冷凝器11被冷凝成制冷剂氨，经回热器12过冷后，进入节流阀13节流降压成低温低压制冷剂氨进入蒸发器14吸收热量汽化成氨蒸汽，再经回热器12换热后进入吸收器5，被氨水溶液吸收。至此，完成一个完整循环过程。 

Claims (4)

1.一种溶液自冷却精馏的氨水吸收制冷系统，其特征在于：包括发生器，发生器内于其加热器的上方设置有精馏换热管，发生器的蒸汽出口与冷凝器的制冷剂进口相连，冷凝器的制冷剂出口经节流阀与蒸发器的制冷剂进口相连，蒸发器的制冷剂出口与吸收器的蒸汽进口相连，吸收器的溶液出口分为两路，其中一路经精馏换热管与喷射器的被引射流体进口相连，另一路经溶液泵后分为两支，其中一支与发生器的溶液进口相连，另一支经流量调节阀与喷射器的工作流体进口相连，发生器的溶液出口与流量调节阀的出口汇合后与喷射器的工作流体进口相连，喷射器的出口经溶液冷却器与吸收器的溶液进口相连，吸收器的底部设置有超声波装置。
2.根据权利要求1所述的溶液自冷却精馏的氨水吸收制冷系统，其特征在于：溶液泵出口处与发生器的溶液进口相连的一支上以及发生器的溶液出口与流量调节阀的出口汇合前的管路上串设有溶液热交换器，溶液热交换器的高温侧介质通道的两个端口分别与发生器的溶液出口和喷射器的工作流体进口相连，溶液热交换器的低温侧介质通道的两个端口分别与发生器的溶液进口和溶液泵的出口相连。
3.根据权利要求2所述的溶液自冷却精馏的氨水吸收制冷系统，其特征在于：所述冷凝器的制冷剂出口与节流阀的进口之间和蒸发器的制冷剂出口与吸收器的蒸汽进口之间设置有回热器，回热器的一个介质通道的两个端口分别与冷凝器的制冷剂出口和节流阀的进口相连，回热器的另一个介质通道的两个端口分别与蒸发器的制冷剂出口和吸收器的蒸汽进口相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的溶液自冷却精馏的氨水吸收制冷系统，其特征在于：所述的超声波装置包括密封置于吸收器内的换能器以及与换能器电连并置于吸收器外部的超声波发生器。
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