CN103383167A - 中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵 - Google Patents

Abstract

中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵，由第一蒸发器、低压压缩机、中间冷却器、高压压缩机、第二蒸发器、第一节流阀、第二节流阀、吸收器、溶液泵、溶液热交换器、发生器、冷凝器、第三节流阀所组成，其中第一蒸发器、低压压缩机、中间冷却器、高压压缩机、第二蒸发器、第一节流阀和第二节流阀构成中间完全冷却两级压缩热泵，吸收器、溶液泵、溶液热交换器、发生器、冷凝器、第三节流阀和第二蒸发器构成单级吸收式热泵，第一蒸发器还有余热介质管路与外部连通，发生器还有驱动热介质管路与外部连通，吸收器和冷凝器还分别有被加热介质管路与外部连通，构成中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵。

Description

中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵

技术领域

本发明属于低温余热利用/节能环保技术领域。

背景技术

吸收式热泵以热能为动力，采用逆卡诺循环实现热量由低温向高温传递，特别适合有大量废热的场合。对于以溴化锂水溶液为工质对的吸收式热泵，由于工质对本身的物性，从温度参数看，它一方面回收0℃以下的热能，一方面当供热温度和区间一定，而余热温度过低时，采用单级吸收式热泵对驱动热介质的温度要求很高，从浓度参数看，当供热区间偏高、偏窄时，吸收器出口溶液浓度可能过高，这一是会是使此处的溶液结晶，二是可能导致发生器出口溶液浓度超过160℃，给机组运行带来很大隐患，这些归根到底都是单级吸收式热泵在蒸发温度过低时所体现出来的局限性，而若采用两级吸收式热泵结构，一方面使机组结构复杂，增加成本，另一面经典的两级吸收式热泵仍不能解决低蒸发温度下，如何完成供热区间偏高、偏窄的加热问题。

压缩式热泵的工作原理是以高品位的机械能或电能为动力，依靠压缩机提高制冷剂的压力以实现热力循环，是目前应用最广泛、技术最成熟的技术。由于制冷剂本身的物性，压缩式热泵可以回收0℃以下的热量，但一般认为其供热温度不超过65℃，原则上越低越好，因为当供热温度较高时，一方面压缩机的压比大幅增加，排气温度升高、吸气密度降低，工作效率下降，在容积效率存在的客观条件下，当压比增加到一定数值时，将会出现压缩机不停运转但却无法吸气的情况，另一方面，由于制冷剂高温下（130℃附近）或会发生分解，或会因达到临界温度而不能液化，故为供热温度不能太高。

为了实现较高的供热温度或者为了获得更低的制冷温度，人们发明了两级压缩式循环，由此可以比单级压缩式循环更加经济的利用更低温度的热量，但却仍无法突破更高温度的供热问题。

发明集两种热泵的优势所得的复合热泵，将有助于解决上述两种热泵所难以解决的问题。

发明内容

本发明提供的是中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵。

中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵，由第一蒸发器、低压压缩机、中间冷却器、高压压缩机、第二蒸发器、第一节流阀、第二节流阀、吸收器、溶液泵、溶液热交换器、发生器、冷凝器、第三节流阀所组成，其中第一蒸发器、低压压缩机、中间冷却器、高压压缩机、第二蒸发器、第一节流阀和第二节流阀构成中间完全冷却两级压缩热泵，吸收器、溶液泵、溶液热交换器、发生器、冷凝器、第三节流阀和第二蒸发器构成单级吸收式热泵，第一蒸发器还有余热介质管路与外部连通，发生器还有驱动热介质管路与外部连通，吸收器和冷凝器还分别有被加热介质管路与外部连通，构成中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵。

第二蒸发器既是中间完全冷却两级压缩式热泵的冷凝器又是单级吸收式热泵的蒸发器。

附图说明

附图所示为本发明提供的中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵。

图中，1—第一蒸发器，2—低压压缩机，3—中间冷却器，4—高压压缩机，5—第二蒸发器，6—第一节流阀，7—第二节流阀，8—吸收器，9—溶液泵，10—溶液热交换器，11—发生器，12—冷凝器，13—第三节流阀。

具体实施方式

本发明提供的中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵是这样实现的：

结构上，由第一蒸发器1、低压压缩机2、中间冷却器3、高压压缩机4、第二蒸发器5、第一节流阀6、第二节流阀7、吸收器8、溶液泵9、溶液热交换器10、发生器11、冷凝器12、第三节流阀13所组成，其中第一蒸发器1、低压压缩机2、中间冷却器3、高压压缩机4、第二蒸发器5、第一节流阀6和第二节流阀7构成中间完全冷却两级压缩热泵，吸收器8、溶液泵9、溶液热交换器10、发生器11、冷凝器12、第三节流阀13和第二蒸发器5构成单级吸收式热泵，第一蒸发器1还有余热介质管路与外部连通，发生器11还有驱动热介质管路与外部连通，吸收器8和冷凝器12还分别有被加热介质管路与外部连通，构成中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵。

工艺上，余热介质流经第一蒸发器1加热进入其中的制冷剂液成制冷剂蒸气并向低压压缩机2提供，经低压压缩机2压缩后得到的较高温度的过热制冷剂蒸气进入中间冷却器3，在中间冷凝器3中冷凝并加热进入中间冷凝器3内的另一部分制冷剂液成饱和制冷剂蒸气向高压压缩机4提供，高压压缩机4出口的高温高压制冷剂蒸气进入第二蒸发器5冷凝并加热进入第二蒸发器5的冷剂介质成冷剂蒸汽向吸收器8提供，冷凝得到的制冷剂液一部分经第一节流阀6节流后进入中间冷却器3，另一部分经制冷剂液管路流经中间冷却器3放热后再经第二节流阀7进入第一蒸发器1，来自发生器11、经溶液热交换器10进入吸收器8的浓溶液吸收冷剂蒸汽并放热于被加热介质，吸收器8出口的稀溶液经溶液泵9、溶液热交换器10进入发生器11，驱动热介质流经发生器11加热进入其内的溶液释放并向冷凝器12提供冷剂蒸汽，进入冷凝器12的冷剂蒸汽放热于被加热介质后得到冷剂液，经第三节流阀13节流后进入第二蒸发器5。第二蒸发器5既是中间完全冷却两级压缩式热泵的冷凝器又是单级吸收式热泵的蒸发器。

本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵具有如下的效果和优势：

①可以利用低于0℃的低温热能用来制热，该循环用于制冷时可以制取0℃以下的冷量；

②可以利用低温度的余热介质实现对温度偏高、范围偏窄供热区间的加热；

③在余热温度和驱动热温度一定的条件下，压缩机的压比可以大幅度降低；

④复合热泵结构简单，两个热泵的运行相互影响又相互独立，操作方便，维修容易，可行性高。

举个例子来具体说明本发明所带来的实际效果：

某处有大量10℃的低温余热，该处有工艺需要将某物料自65℃升高至75℃，原来的工艺是采用0.2Mpa、120℃的低压蒸汽直接进行加热。

①若采用压缩式热泵工艺，由于供热温度超过了压缩式热泵的供热上限，故压缩式热泵无法完成该任务，即节能率为0；

②若采用单级吸收式热泵，取蒸发温度为5℃，吸收器出口溶液浓度超出70%，大大超过合理的浓度范围，故无法实现加热任务，因而节能率也为0；

③若采用两级吸收式热泵，经计算，最低温吸收器出口溶液浓度超出70%，大大超过合理的浓度范围，故无法实现加热任务，因而节能率也为0；

④若采用本发明所提供的技术方案，可利用压缩式热泵回收低温余热的热量，第一级压缩先将其温度提升至25℃，第二级压缩再将其升高至55℃，这样第二蒸发器出口的冷剂蒸汽温度可以达到50℃，经过对吸收式热泵的计算可知本发明提供的技术方案可以完成该任务。从技术指标上看，吸收式热泵COP约为1.8，采用R134a做为压缩式热泵的制冷剂，第一级压缩机压比约为2.0，第二级压缩机压比约为2.5，压缩式热泵制热的COP约为4.2，则本发明提供的方案在此案例中的综合节能率约为34%。

Claims (2)

1.中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵，由第一蒸发器、低压压缩机、中间冷却器、高压压缩机、第二蒸发器、第一节流阀、第二节流阀、吸收器、溶液泵、溶液热交换器、发生器、冷凝器、第三节流阀所组成，其中第一蒸发器、低压压缩机、中间冷却器、高压压缩机、第二蒸发器、第一节流阀和第二节流阀构成中间完全冷却两级压缩热泵，吸收器、溶液泵、溶液热交换器、发生器、冷凝器、第三节流阀和第二蒸发器构成单级吸收式热泵，第一蒸发器还有余热介质管路与外部连通，发生器还有驱动热介质管路与外部连通，吸收器和冷凝器还分别有被加热介质管路与外部连通，构成中间完全冷却两级压缩单级吸收的复合热泵。

2.本发明所述的一种单级压缩单级吸收的复合热泵，其特征在于第二蒸发器既是中间完全冷却两级压缩式热泵的冷凝器又是单级吸收式热泵的蒸发器。

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