CN103398499A - 一种单级压缩双效吸收的复合热泵 - Google Patents

一种单级压缩双效吸收的复合热泵 Download PDF

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Abstract

一种单级压缩双效吸收的复合热泵，由第一蒸发器、压缩机、第二蒸发器、第一节流阀、吸收器、溶液泵、第一溶液热交换器、高压发生器、第二溶液热交换器、低压发生器、第二节流阀、冷凝器和第三节流阀所组成，其中第一蒸发器、压缩机、第二蒸发器和第一节流阀构成单级压缩式热泵，吸收器、溶液泵、第一溶液热交换器、高压发生器、第二溶液热交换器、低压发生器、第二节流阀、冷凝器、第三节流阀和第二蒸发器构成双效吸收式热泵，第一蒸发器还有余热介质管路与外部连通，高压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，构成一种单级压缩双效吸收的复合热泵。

Description

一种单级压缩双效吸收的复合热泵
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，相比于单级吸收式循环，采用双效吸收式循环能够高效的利用高品位的驱动热源，获得比单效吸收式循环高的多的节能效果。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，采用双效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，这些归根到底都是双效吸收式热泵在蒸发温度过低时所体现出来的局限性。
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）会发生分解，故为安全起见，供热温度不能太高。
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
本发明提供一种单级压缩双效吸收的复合热泵。
一种单级压缩双效吸收的复合热泵，由第一蒸发器、压缩机、第二蒸发器、第一节流阀、吸收器、溶液泵、第一溶液热交换器、高压发生器、第二溶液热交换器、低压发生器、第二节流阀、冷凝器和第三节流阀所组成，其中第一蒸发器、压缩机、第二蒸发器和第一节流阀构成单级压缩式热泵，吸收器、溶液泵、第一溶液热交换器、高压发生器、第二溶液热交换器、低压发生器、第二节流阀、冷凝器、第三节流阀和第二蒸发器构成双效吸收式热泵，第一蒸发器还有余热介质管路与外部连通，高压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，构成一种单级压缩双效吸收的复合热泵。
第二蒸发器既是单级压缩式热泵的冷凝器又是双效吸收式热泵的蒸发器。
附图说明
附图所示为本发明提供的一种单级压缩双效吸收的复合热泵。
图中，1—第一蒸发器，2—压缩机，3—第二蒸发器，4—第一节流阀，5—吸收器，6—溶液泵，7—第一溶液热交换器，8—高压发生器，9—第二溶液热交换器，10—低压发生器，11—第二节流阀，12—冷凝器，13—第三节流阀。
具体实施方式
本发明提供的一种单级压缩双效吸收的复合热泵是这样实现的：
结构上，由第一蒸发器1、压缩机2、第二蒸发器3、第一节流阀4、吸收器5、溶液泵6、第一溶液热交换器7、高压发生器8、第二溶液热交换器9、低压发生器10、第二节流阀11、冷凝器12和第三节流阀13所组成，其中第一蒸发器1、压缩机2、第二蒸发器3和第一节流阀4构成单级压缩式热泵，吸收器5、溶液泵6、第一溶液热交换器7、高压发生器8、第二溶液热交换器9、低压发生器10、第二节流阀11、冷凝器12、第三节流阀13和第二蒸发器3构成双效吸收式热泵，第一蒸发器1还有余热介质管路与外部连通，高压发生器8还有驱动热介质管路与外部连通，吸收器5和冷凝器12还分别有被加热介质管路与外部连通，构成一种单级压缩双效吸收的复合热泵。
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压缩机2提供，经压缩机2压缩后得到的高温、高压的制冷剂蒸气进入第二蒸发器3，在第二蒸发器3中冷凝并加热流经其内的冷剂介质成冷剂蒸汽向吸收器5提供，冷凝得到的制冷剂液经第一节流阀4节流后进入第一蒸发器1，来自低压发生器8、经第二溶液热交换器9进入吸收器5的浓溶液吸收冷剂蒸汽并放热于被加热介质，吸收器5出口的稀溶液经溶液泵6、第一溶液热交换器7进入高压发生器8，驱动热介质流经高压发生器8加热进入其内的溶液释放并向低压发生器10提供冷剂蒸汽，该部分冷剂蒸汽进入低压发生器10作为其驱动热介质，加热进入低压发生器10的溶液释放并向冷凝器12提供冷剂蒸汽，流经低压发生器10的冷剂蒸汽放热后形成的冷剂液，经第二节流阀11节流后进入冷凝器12，进入冷凝器12的冷剂介质放热于被加热介质后形成的冷剂液经第三节流阀13进入第二蒸发器3，形成一种单级压缩双效吸收的复合热泵。
第二蒸发器3既是单级压缩式热泵的冷凝器又是双效吸收式热泵的蒸发器。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的一种单级压缩双效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30℃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0.7Mpa、170℃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若采用双效吸收式热泵，取蒸发温度为25℃，则需要的驱动蒸汽温度为240℃，这显然已经远超出了以LiBr-水为工质对的双效吸收式热泵的工作范围了，而且该处所提供的低压蒸汽显然达不到要求，节能率也为0；
③若采用单级吸收式热泵，取蒸发温度为25℃，可以完成加热任务，经计算单级吸收式热泵的COP仅为1.65，节能率仅为39.4%；
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，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，双效吸收式热泵COP约为2.5，采用R134a做为压缩式热泵的制冷剂，压缩机压比为2.5，制热的COP约为6，则本发明提供的方案在此案例中的综合节能率约为50%，节能效果是方案③的1.27倍。

Claims (2)

1.一种单级压缩双效吸收的复合热泵，由第一蒸发器、压缩机、第二蒸发器、第一节流阀、吸收器、溶液泵、第一溶液热交换器、高压发生器、第二溶液热交换器、低压发生器、第二节流阀、冷凝器和第三节流阀所组成，其中第一蒸发器、压缩机、第二蒸发器和第一节流阀构成单级压缩式热泵，吸收器、溶液泵、第一溶液热交换器、高压发生器、第二溶液热交换器、低压发生器、第二节流阀、冷凝器、第三节流阀和第二蒸发器构成双效吸收式热泵，第一蒸发器还有余热介质管路与外部连通，高压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，构成一种单级压缩双效吸收的复合热泵。
2.本发明所述的一种单级压缩双效吸收的复合热泵，其特征在于第二蒸发器既是单级压缩式热泵的冷凝器又是双效吸收式热泵的蒸发器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104482688A (zh) * 2014-11-27 2015-04-01 华南理工大学 一种太阳能吸收压缩复合式制冷系统及其方法

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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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