CN102878719A - 具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置 - Google Patents

具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置，而提供一种通过外部机械能引入吸收器中，使得吸收器中的换热管产生微振，从而降低膜的厚度，增加传热传质系数效果，提高吸收效率的制冷装置。吸收器上连接有能够使吸收器的换热管产生振动的机械振动装置。该机械振动装置包括安装于吸收器顶部的电机、凸轮和与凸轮配合的从动件，从动件与吸收器的换热管连接，电机通过凸轮带动从动件使吸收器的换热管产生振动，能够降低膜的厚度，增加了传热传质效果，吸收效率有较大幅度提高，提高了制冷效果。采用屏蔽变频电机和可调换凸轮，可以调节热交换管的振幅和频率，从而满足不同工况的使用要求。

Description

具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置
技术领域
本发明涉及一种溴化锂吸收式制冷装置，特别是涉及一种具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置。
背景技术
吸收式制冷机组具有无环境公害、使用能源种类多等优点，被公认为绿色环保制冷空调设备。并且，吸收式制冷机采用热能作为驱动力，消耗电力较少，对于平衡电网峰谷有一定的贡献。同时，随着现代科学技术的发展和社会物质生活水平的提高，空调已成为现代化的标志之一，溴化锂吸收式制冷机属于环保型制冷装置，国内外在近二十年来发展十分迅速，成为大型公共建筑中央空调的主选设备之一。
吸收器是吸收式制冷系统中最大的部件，换热面积占机组总换热面积的40％左右，其性能直接制约制冷机组的整体结构和性能，是吸收式制冷系统中最重要的部件之一。然而在吸收过程中，由于传热传质同时存在，使得吸收过程及其复杂。目前人们对吸收过程机理提出了种种理论，其中较广泛地为人们所接受的是1924年Whiteman-Lewis提出的双膜理论。由于在吸收过程中水蒸气要先后通过气膜和液膜才能被溴化锂浓溶液吸收，故而吸收过程中的气膜和液膜就成为了传热传质的阻力。因此，通过降低气膜和液膜的厚度来增加传热传质效果，可以提高吸收器的吸收效率，提高制冷效果。但是，目前还没有成熟的技术方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种通过外部机械能引入吸收器中，使得吸收器中的换热管产生微振动，破坏了气膜和液膜的形成条件，从而降低气膜和液膜的厚度，增加传热传质系数效果，提高吸收效率的溴化锂吸收式制冷装置。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置，包括冷凝器、发生器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器，其特征在于，所述吸收器上连接有能够使吸收器的换热管产生振动的机械振动装置。
所述机械振动装置包括安装于吸收器顶部的电机、凸轮和与凸轮配合的从动件，所述电机通过传动机构与凸轮连接，所述与凸轮配合的从动件与所述吸收器的换热管连接，通过凸轮带动从动件使吸收器的换热管产生振动。
所述电机为屏蔽变频电机，所述与凸轮配合的从动件为与所述吸收器的换热管固定连接的传动杆，所述凸轮为能够产生横向和纵向振动的横纵双向振动凸轮，所述吸收器壳体上安装有与所述吸收器换热管连接的测振仪，所述测振仪与所述屏蔽变频电机连接。
所述机械振动装置包括电磁装置、杠杆、支杆，所述电磁装置与所述杠杆一端之间产生磁吸作用，所述杠杆与所述支杆铰接，所述杠杆以所述支杆为支点，所述杠杆一端与所述吸收器的换热管固定连接，所述杠杆与所述电磁装置之间安装有复位弹簧。
所述吸收器的壳体上安装有与所述吸收器换热管连接的测振仪，所述测振仪通过振动控制器与所述电磁装置连接。
所述吸收器的换热管与冷却水系统连接用接管采用螺旋柔性连接管。
所述吸收器换热管的下端与支撑减震弹簧连接，所述支撑减震弹簧的另一端与连接于所述吸收器壳体上的支撑板连接。
在蒸发器与冷媒水系统、吸收器与冷却水系统连接的进出口处分别设有流量计、压力传感器和热电偶；在冷凝器与冷却水系统连接的进出口处分别设有流量计和热电偶；在吸收器的溴化锂浓溶液进口端设置有流量计和压力传感器；引入所述发生器的热源进出口和溶液热交换器的进出口处分别设置有热电偶；所述冷凝器、发生器、蒸发器和吸收器中分别设置有压力传感器；上述各处的流量计、压力传感器和热电偶分别与系统控制器连接，对整个装置实现测量和控制。
所述吸收器壳体上设置有可视化观察窗。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的制冷装置中的吸收器上连接有机械振动装置，能够使吸收器的换热管产生微振动，破坏了气膜和液膜的形成条件，从而降低气膜和液膜膜的厚度，增加了传热传质效果，吸收效率有较大幅度提高，从而提高了制冷效果。
2、本发明的制冷装置中的机械振动装置由电机、凸轮、从动件组成，通过凸轮带动从动件使吸收器的换热管产生振动，或者采用由电磁装置和杠杆组成的机械振动装置，结构简单，容易实现。
3、本发明的制冷装置中采用屏蔽变频电机和可调换凸轮，使得热交换管的振幅和频率都可以调节，满足了不同的工况的使用要求。
4、本发明的制冷装置中可通过可视化观察窗观测吸收过程，使用方便。附图说明
图1所示为本发明具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置凸轮振动实施例的示意图；
图2所示为电磁装置与杠杆组成的机械振动装置的实施例的示意图。
图中：1.混液箱，2.吸收器,3.电机，4.从动件，5.凸轮，6.测振仪，7.溶液热交换器，8.发生器，9.真空泵，10.真空控制器，11.真空表，12.冷凝器，13.真空表，14.真空泵，15.真空控制器，16.蒸发器，17.水泵，18.压力传感器，19.流量计，20.热电偶，21.螺旋柔性连接管，22.支撑板，23.支撑减震弹簧，24.屏蔽泵，25.复位弹簧，26.支杆，27.杠杆，28.电磁装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置是在现有的溴化锂吸收式制冷装置的基础上增加了机械振动装置，机械振动装置可以采用多种结构形式。
实施例1
凸轮振动的实施例的示意图如图1所示。包括冷凝器12、发生器8、蒸发器16、吸收器2、溶液热交换器7、混液箱1，所述发生器的溴化锂稀溶液内安装有外部加热的热源，所述发生器8的浓溶液出口与所述溶液热交换器7的浓溶液进口连接，所述发生器的稀溶液进口与所述溶液热交换器的稀溶液出口连接，所述溶液热交换器7的稀溶液进口通过屏蔽泵24与所述吸收器底部的稀溶液出口连接，所述溶液热交换器7的浓溶液出口与混液箱1的浓溶液进口连接，所述混液箱的浓溶液出口与吸收器的喷淋装置的进液口连接，所述混液箱的稀溶液进口与所述屏蔽泵的溶液出口连接。冷凝器下端的冷凝水出口通过管道与蒸发器上的喷淋装置连接。所述冷凝器和吸收器分别与冷却水系统连接，所述蒸发器与冷媒水系统连接。
发生器中的溴化锂稀溶液通过外部热源的加热，其中的水分蒸发成为浓溶液。浓溶液通过溶液热交换器7与稀溶液进行热交换后进入混液箱1，吸收器底部的溴化锂稀溶液由屏蔽泵24对其进行增压后进入混液箱1，稀溶液与浓溶液混合后进入吸收器。进入吸收器的溴化锂浓溶液通过喷淋装置喷淋在吸收器换热管表面，并在换热管表面形成薄膜。吸收器的换热管表面的溴化锂浓溶液吸收从蒸发器中蒸发出来的水蒸气后成为稀溶液，聚集在吸收器底部，而后通过屏蔽泵24对其增压，并通过溶液热交换器与浓溶液进行热交换后进入发生器，从而形成循环。发生器中的溴化锂稀溶液加热后会产生大量的水蒸气，水蒸气进入冷凝器与冷却水进行热交换，冷凝成液态水。冷凝水进入蒸发器进行喷淋，喷淋后形成的水雾覆盖在蒸发器换热管表面，并在其表面蒸发，将冷媒水中的热量吸收。喷淋下来的水聚集在蒸发器底部，通过水泵17再次增压后重新进行喷淋，使液态水在蒸发器中往复循环。在蒸发器中蒸发形成的水蒸气被吸收器中的溴化锂浓溶液吸收，吸收水蒸气后的溴化锂溶液进入发生器再次将水分蒸发出去，蒸发出来的水蒸气再次进入冷凝器冷凝，从而形成循环。
在冷凝器顶端设置真空泵9、真空控制器10、真空表11，真空表11通过真空控制器10与真空泵9连接，通过真空表11测量冷凝器罐体内的真空度，当真空度超过设定真空度时，真空控制器10开启真空泵9，对冷凝器罐体内进行抽真空。在蒸发器顶端设置真空泵14、真空控制器15、真空表13，真空表13通过真空控制器15与真空泵14连接，通过真空表13测量蒸发器罐体内的真空度，当真空度超过设定真空度时，真空控制器15开启真空泵14，对蒸发器罐体内进行抽真空。
为了提高传热传质效率，本发明在吸收器上安装有能够使吸收器的换热管产生振动的机械振动装置。通过机械振动装置使吸收器的换热管产生微振动，降低气膜和液膜的厚度，从而提高传热传质效率。
本实施例中的机械振动装置包括包括安装于吸收器顶部的电机3、凸轮5和与凸轮配合的从动件4，所述电机3通过传动机构与凸轮5连接，所述与凸轮配合的从动件4与所述吸收器的换热管连接，通过凸轮5带动从动件4使吸收器的换热管产生振动。凸轮种类可分为使热交换管产生纵向振动、横向振动和横纵双向振动的三种类型，本实施例中的凸轮为能够产生横向和纵向振动的横纵双向振动凸轮。
为了便于控制吸收器换热管的振动，所述电机3为屏蔽变频电机，所述与凸轮配合的从动件为与所述吸收器的换热管固定连接的传动杆。所述吸收器壳体上安装有与所述吸收器换热管连接的测振仪6，所述测振仪6与所述屏蔽变频电机3连接，测振仪测出的结果传递给屏蔽变频电机，控制屏蔽变频电机的频率，以控制换热管的振动频率。同时，通过替换不同尺寸的凸轮可以调节振幅。为了便于观察吸收器内的情况，所述吸收器壳体上设置有可视化观察窗。
所述吸收器2的换热管与冷却水系统连接用接管采用螺旋柔性连接管21。
所述吸收器换热管的下端与支撑减震弹簧23连接，所述支撑减震弹簧23的另一端与连接于所述吸收器壳体上的支撑板22连接。支撑减震弹簧23在起到减震作用的同时还有一定的支撑作用。
在蒸发器与冷媒水系统、吸收器与冷却水系统连接的进出口处分别设有流量计19、压力传感器18和热电偶20。在冷凝器与冷却水系统连接的进出口处分别设有流量计和热电偶。在吸收器的溴化锂浓溶液进口端设置有流量计和压力传感器；引入所述发生器的热源进出口和溶液热交换器的进出口处分别设置有热电偶。热电偶采用铠式热电偶。所述冷凝器、发生器、蒸发器和吸收器中分别设置有压力传感器。上述各处的流量计、压力传感器和热电偶分别与系统控制器连接，对整个装置实现测量和控制,设置这些仪表和传感器分别与系统控制器相连使得对整个装置的控制和测量更精确。
实施例2
由电磁装置与杠杆组成的机械振动装置的实施例的示意图如图2所示，所述机械振动装置包括电磁装置28、杠杆27、支杆26，所述电磁装置28与所述杠杆27一端之间产生磁吸作用，所述杠杆27与所述支杆26铰接，所述杠杆以所述支杆为支点，所述杠杆27一端与所述吸收器2的换热管固定连接，所述杠杆与所述电磁装置之间安装有复位弹簧25。通过控制电磁装置的开启，使电磁装置28对杠杆27产生吸引，进而使吸收器的换热管发生振动。
为了实现自动控制，所述吸收器2的壳体上安装有与所述吸收器换热管连接的测振仪6，所述测振仪6通过振动控制器与所述电磁装置28连接。测振仪测出的结果传递给振动控制器，振动控制器控制电磁装置的开关频率，以控制换热管的振动频率。通过改变支杆26的位置，可以改变振幅。
本发明的装置除了采用实施例1和实施例2的两种实现振动方式外，也可以采用其他方式实现吸收器换热管的微振动，通过振动破坏气膜和液膜的产生条件，从而降低气膜和液膜的厚度，提高传热传质效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置，包括冷凝器、发生器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器，其特征在于，所述吸收器上连接有能够使吸收器的换热管产生振动的机械振动装置。
2.根据权利要求1所述的具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，所述机械振动装置包括安装于吸收器顶部的电机、凸轮和与凸轮配合的从动件，所述电机通过传动机构与凸轮连接，所述与凸轮配合的从动件与所述吸收器的换热管连接，通过凸轮带动从动件使吸收器的换热管产生振动。
3.根据权利要求2所述的具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，所述电机为屏蔽变频电机，所述与凸轮配合的从动件为与所述吸收器的换热管固定连接的传动杆，所述凸轮为能够产生横向和纵向振动的横纵双向振动凸轮，所述吸收器壳体上安装有与所述吸收器换热管连接的测振仪，所述测振仪与所述屏蔽变频电机连接。
4.根据权利要求1所述的具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，所述机械振动装置包括电磁装置、杠杆、支杆，所述电磁装置与所述杠杆一端之间产生磁吸作用，所述杠杆与所述支杆铰接，所述杠杆以所述支杆为支点，所述杠杆一端与所述吸收器的换热管固定连接，所述杠杆与所述电磁装置之间安装有复位弹簧。
5.根据权利要求4所述的具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，所述吸收器的壳体上安装有与所述吸收器换热管连接的测振仪，所述测振仪通过振动控制器与所述电磁装置连接。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，所述吸收器的换热管与冷却水系统连接用接管采用螺旋柔性连接管。
7.根据权利要求6所述的具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，所述吸收器换热管的下端与支撑减震弹簧连接，所述支撑减震弹簧的另一端与连接于所述吸收器壳体上的支撑板连接。
8.根据权利要求7所述的具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，在蒸发器与冷媒水系统、吸收器与冷却水系统连接的进出口处分别设有流量计、压力传感器和热电偶；在冷凝器与冷却水系统连接的进出口处分别设有流量计和热电偶；在吸收器的溴化锂浓溶液进口端设置有流量计和压力传感器；引入所述发生器的热源进出口和溶液热交换器的进出口处分别设置有热电偶；所述冷凝器、发生器、蒸发器和吸收器中分别设置有压力传感器；上述各处的流量计、压力传感器和热电偶分别与系统控制器连接，对整个装置实现测量和控制。
9.根据权利要求8所述的具有机械振动辅助传热传质功能的溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，所述吸收器壳体上设置有可视化观察窗。
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