CN103175332A - 基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统及其制冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统及其制冷方法，该循环包括制冷工质循环回路，低压侧溴化锂溶液循环回路，高压侧氯化锂溶液循环回路。制冷工质从蒸发器出来进入低压侧吸收器被溴化锂溶液吸收，低压侧吸收器中的溴化锂稀溶液被泵入低压侧发生器，并在其中吸热产生中间压力下的工质蒸汽，工质进而进入高压侧吸收器被具有更高蒸汽压力的氯化锂盐溶液吸收，高压侧吸收器中的氯化锂稀溶液进入高压侧发生器吸热产生高压工质蒸汽，高压工质蒸汽进入冷凝器，在冷凝器中被冷却为液态，液态的工质经过节流进入蒸发器并在其中蒸发吸热输出冷量。本发明通过具有不同蒸汽压力的双吸收工质的串联连接降低了吸收式制冷系统驱动热源的温度至75℃以下，增大了低品位热能利用温区，提高了低品位热能的利用率，具有广阔的应用前景。

Description

基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统及其制冷方法

技术领域

本发明涉及低温热能回收利用技术，尤其涉及一种基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统及其制冷方法，属于空调设备领域。

背景技术

在工业生产过程中，例如水泥、硫酸、玻璃灯工业产品的生产，有大量的余热资源以各种形式被排放到环境中，造成严重的能源浪费和环境污染。另外，自然界中存在着丰富的地热资源和太阳能。因此，回收工业余热和利用可再生能源对于缓解环境污染问题和减少化石燃料的消耗，具有重要现实意义和工程应用价值。

当今环保意识逐渐深入人心，能源短缺的状况突显，效率更高的制冷系统显得非常重要。

发明内容

本发明提供了一种基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统，目的在于降低吸收式制冷系统对于地位品能源的使用要求，提高能源利用效率，回收工业余热、地热能或者太阳能等低温热能，产生冷量满足用户的能源需求。

本发明还提供了一种基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统的制冷方法。

本发明采用的技术方案为：一种基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统，包括冷凝器、冷凝器冷却水管道、节流阀、蒸发器、冷冻水管道、低压侧吸收器冷却水管道、低压侧吸收器、低压侧溶液泵、低压侧热交换器、低压侧发生器、低压侧发生器热源、高压侧吸收器冷却水管道、高压侧吸收器、高压侧溶液泵、高压侧热交换器、高压侧发生器和高压侧发生器热源；

所述冷凝器的蒸汽进口与高压发生器的蒸汽出口相连接，冷凝器的出口与节流阀的进口相通，节流阀的出口与蒸发器的进口相连，蒸发器的蒸汽出口连接至低压侧吸收器的蒸汽进口，低压侧吸收器的溶液进口与低压侧热交换器的高温侧溶液出口相连，低压侧吸收器的溶液出口连接至低压侧溶液泵的进口，低压侧溶液泵的出口与低压侧热交换器的低温侧溶液进口相连，低压侧热交换器的高温侧溶液进口连接至低压侧发生器的溶液出口而低温侧溶液出口则连接至低压侧发生器的溶液进口，低压侧发生器的蒸汽出口与高压侧吸收器的蒸汽进口相通，高压侧吸收器的溶液进口与高压侧热交换器的高温侧溶液出口相连，高压侧吸收器的溶液出口连接至高压侧溶液泵的进口，高压侧溶液泵的出口连接至高压侧热交换器的低温侧溶液进口，高压侧热交换器的低温侧溶液出口连接至高压侧发生器的溶液进口而高温侧溶液进口则连接至高压侧发生器的溶液出口；

所述冷凝器、高压侧吸收器、低压侧吸收器中分别依次设有冷凝器冷却水管道、高压侧吸收器冷却水管道、低压侧吸收器冷却水管道，所述高压侧发生器和低压侧发生器中分别装有高压侧发生器热源和低压侧发生器热源，所述蒸发器底部连接有冷冻水管道；

所述制冷循环系统采用两种不同盐的水溶液分别作为高压级与低压级吸收工质对，其中高压级循环所采用的溶液为氯化锂溶液，低压级循环所采用的溶液为溴化锂溶液。制冷工质依次通过上述设备，高压侧和低压侧的溶液循环系统相互独立，所用溶液种类不同，并且具有不同的溶液表面水蒸汽压。

本发明液态制冷工质在蒸发器中蒸发吸热，蒸发器对外输出冷量，气态制冷工质进入低压侧吸收器被溴化锂溶液吸收，溴化锂稀溶液泵入到低压侧发生器，60℃左右低温热源对其进行加热，产生具有中间压力的制冷工质蒸汽，制冷工质蒸汽在压差的作用下进入高压侧吸收器，被高压侧氯化锂溶液吸收，氯化锂稀溶液被泵入到高压侧发生器中，70℃左右的低温热源对其加热再生，产生高压的制冷工质蒸汽。高压蒸汽进入冷凝器被冷却为液态的制冷工质，进过节流阀节流后进入蒸发器。高低压两个流程可以降低普通吸收式制冷系统对于低温余热的应用要求，扩大机组的应用范围并且提升了能量利用效率。

作为优选，所述低压侧发生器和高压发生器中采用55°C～75°C的低位热源。所述低压侧发生器与高压侧发生器中所需输送的低位热源温度可以不一样，其中低压侧发生器可采用55°C～70°C的低位热源，而高压侧发生器中可采用低于75°C的低位热源。

一种上述制冷循环系统的制冷方法，包括以下步骤：

步骤1：高压侧发生器输出高压状态下的制冷工质蒸汽，工质进入冷凝器被冷凝为液态；

步骤2：液态的制冷工质通过节流阀进入蒸发器，工质相变吸热，蒸发器对外输出冷量；

步骤3：蒸发器产生的气态制冷工质进入低压侧吸收器，被低压侧溴化锂溶液吸收，吸收器中的溴化锂稀溶液被泵入到低压侧发生器，低温热能对溴化锂溶液加热产生具有中间压力的制冷工质；

步骤4：具有中间压力的制冷工质在压差的作用下进入高压侧吸收器被高压侧氯化锂溶液吸收，高压侧吸收器中的氯化锂溶液被泵入到高压侧发生器，低温热能对高压侧发生器中溴化锂溶液加热产生高压状态下的气态制冷工质，重复以上步骤形成循环。

有益效果：本发明采用溴化锂溶液和氯化锂溶液分别作为低压侧和高压侧的工质，区别于传统的溴化锂双级吸收式制冷系统高、低压两级均采用溴化锂溶液。两种溶液再生温度的差异使得系统利用热能的温差更大（55℃-85℃），因此可以在大温区范围利用太阳能，而且低温区太阳能集热效率更高，系统负压运行，安全可靠，同时对环境无破坏作用，以热能为驱动方式，便于利用废热、余热、太阳能等低品位能源，利用溴化锂溶液和氯化锂溶液表面蒸汽压的差异，逐级提高制冷工质的压力，提高了吸收式制冷系统对于低品位热源的利用效率。

附图说明

图1为本发明系统的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统，包括冷凝器1、冷凝器冷却水管道2、节流阀3、蒸发器4、冷冻水管道5、低压侧吸收器冷却水管道6、低压侧吸收器7、低压侧溶液泵8、低压侧热交换器9、低压侧发生器10、低压侧发生器热源11、高压侧吸收器冷却水管道12、高压侧吸收器13、高压侧溶液泵14、高压侧热交换器15、高压侧发生器16和高压侧发生器热源17；

所述冷凝器1的蒸汽进口与高压发生器16的蒸汽出口相连接，冷凝器1的出口与节流阀3的进口相通，节流阀3的出口与蒸发器4的进口相连，蒸发器4的蒸汽出口连接至低压侧吸收器7的蒸汽进口，低压侧吸收器7的溶液进口与低压侧热交换器9的高温侧溶液出口相连，低压侧吸收器7的溶液出口连接至低压侧溶液泵8的进口，低压侧溶液泵8的出口与低压侧热交换器9的低温侧溶液进口相连，低压侧热交换器9的高温侧溶液进口连接至低压侧发生器10的溶液出口而低温侧溶液出口则连接至低压侧发生器10的溶液进口，低压侧发生器10的蒸汽出口与高压侧吸收器13的蒸汽进口相通，高压侧吸收器13的溶液进口与高压侧热交换器15的高温侧溶液出口相连，高压侧吸收器13的溶液出口连接至高压侧溶液泵14的进口，高压侧溶液泵14的出口连接至高压侧热交换器15的低温侧溶液进口，高压侧热交换器15的低温侧溶液出口连接至高压侧发生器16的溶液进口而高温侧溶液进口则连接至高压侧发生器16的溶液出口；

所述冷凝器1、高压侧吸收器13、低压侧吸收器7中分别依次设有冷凝器冷却水管道2、高压侧吸收器冷却水管道12、低压侧吸收器冷却水管道6，所述高压侧发生器16和低压侧发生器10中分别装有高压侧发生器热源17和低压侧发生器热源11，所述蒸发器4底部连接有冷冻水管道5；

所述制冷循环系统采用两种不同盐的水溶液分别作为高压级与低压级吸收工质对，其中高压级循环所采用的溶液为氯化锂溶液，低压级循环所采用的溶液为溴化锂溶液。

一种上述制冷循环系统的制冷方法，包括以下步骤：

步骤1：高压侧发生器16输出高压状态下的制冷工质蒸汽，工质进入冷凝器1被冷凝为液态；

步骤2：液态的制冷工质通过节流阀3进入蒸发器4，工质相变吸热，蒸发器4对外输出冷量；

步骤3：蒸发器4产生的气态制冷工质进入低压侧吸收器7，被低压侧溴化锂溶液吸收，吸收器中的溴化锂稀溶液被泵入到低压侧发生器10，55°C～70°C的低温热能对溴化锂溶液加热产生具有中间压力的制冷工质；

步骤4：具有中间压力的制冷工质在压差的作用下进入高压侧吸收器13被高压侧氯化锂溶液吸收，高压侧吸收器13中的氯化锂溶液被泵入到高压侧发生器16，低于75°C的低温热能对高压侧发生器16中溴化锂溶液加热产生高压状态下的气态制冷工质，重复以上步骤形成循环。

本发明采用的制冷工质为水，冷凝器1中出来的液态制冷剂经过节流阀3后进入蒸发器4中蒸发吸热，蒸发器4对外输出冷量。液态制冷工质吸热后变为气态进入低压侧吸收器7，低压侧吸收器7中的溴化锂溶液吸收制冷工质后由浓溶液变为稀溶液，溴化锂稀溶液经过低压侧热交换器9进入低压侧发生器10，60℃左右的低品位热能对低压发生器10中的溴化锂溶液进行加热，产生具有中间压力的制冷工质蒸汽。蒸汽进入高压侧吸收器13被氯化锂溶液吸收，高压侧氯化锂稀溶液经过高压侧热交换器15进入高压侧发生器16，70℃左右的热能对其进行加热，产生具有较高压力的制冷工质蒸汽，高压蒸汽进入冷凝器1被冷凝为液态制冷工质。如此，周而复始。分两级将低压状态下的制冷工质加压至高压状态，低压侧溴化锂溶液可以充分利用60℃左右的低品位热能，降低了吸收式制冷系统对于低品位能源的利用要求，扩大了吸收式制冷的应用范围，提高系统对余热资源的利用效率。

应当指出，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。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统，其特征在于：包括冷凝器、冷凝器冷却水管道、节流阀、蒸发器、冷冻水管道、低压侧吸收器冷却水管道、低压侧吸收器、低压侧溶液泵、低压侧热交换器、低压侧发生器、低压侧发生器热源、高压侧吸收器冷却水管道、高压侧吸收器、高压侧溶液泵、高压侧热交换器、高压侧发生器和高压侧发生器热源；

所述冷凝器的蒸汽进口与高压发生器的蒸汽出口相连接，冷凝器的出口与节流阀的进口相通，节流阀的出口与蒸发器的进口相连，蒸发器的蒸汽出口连接至低压侧吸收器的蒸汽进口，低压侧吸收器的溶液进口与低压侧热交换器的高温侧溶液出口相连，低压侧吸收器的溶液出口连接至低压侧溶液泵的进口，低压侧溶液泵的出口与低压侧热交换器的低温侧溶液进口相连，低压侧热交换器的高温侧溶液进口连接至低压侧发生器的溶液出口而低温侧溶液出口则连接至低压侧发生器的溶液进口，低压侧发生器的蒸汽出口与高压侧吸收器的蒸汽进口相通，高压侧吸收器的溶液进口与高压侧热交换器的高温侧溶液出口相连，高压侧吸收器的溶液出口连接至高压侧溶液泵的进口，高压侧溶液泵的出口连接至高压侧热交换器的低温侧溶液进口，高压侧热交换器的低温侧溶液出口连接至高压侧发生器的溶液进口而高温侧溶液进口则连接至高压侧发生器的溶液出口；

所述冷凝器、高压侧吸收器、低压侧吸收器中分别依次设有冷凝器冷却水管道、高压侧吸收器冷却水管道、低压侧吸收器冷却水管道，所述高压侧发生器和低压侧发生器中分别装有高压侧发生器热源和低压侧发生器热源，所述蒸发器底部连接有冷冻水管道；

所述制冷循环系统采用两种不同盐的水溶液分别作为高压级与低压级吸收工质对，其中高压级循环所采用的溶液为氯化锂溶液，低压级循环所采用的溶液为溴化锂溶液。

2.根据权利要求1所述的基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统，其特征在于：所述低压侧发生器和高压发生器中采用55°C～75°C的低位热源。

3.一种权利要求1或2所述基于双工质对的两级吸收式制冷循环系统的制冷方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：高压侧发生器输出高压状态下的制冷工质蒸汽，工质进入冷凝器被冷凝为液态；

步骤2：液态的制冷工质通过节流阀进入蒸发器，工质相变吸热，蒸发器对外输出冷量；

步骤3：蒸发器产生的气态制冷工质进入低压侧吸收器，被低压侧溴化锂溶液吸收，吸收器中的溴化锂稀溶液被泵入到低压侧发生器，低温热能对溴化锂溶液加热产生具有中间压力的制冷工质；

步骤4：具有中间压力的制冷工质在压差的作用下进入高压侧吸收器被高压侧氯化锂溶液吸收，高压侧吸收器中的氯化锂溶液被泵入到高压侧发生器，低温热能对高压侧发生器中溴化锂溶液加热产生高压状态下的气态制冷工质，重复以上步骤形成循环。

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