CN103591727A - 一种带有蒸汽喷管的吸收式热泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带有蒸汽喷管的吸收式热泵，其以低温、低压余热蒸汽为热源，可以大幅度提升吸收式热泵的输出温度，使低温、低压余热蒸汽能够得到充分有效地利用，防止大量的余热散失，解决了余热回收利用问题，节约了能源。其包括溶液泵、冷媒泵、溶液换热器、节流阀、发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器，所述蒸发器内装有冷媒液体，所述冷媒液体所形成的腔体内设置有加热蒸汽管道，所述吸收器、发生器内均装有吸收溶液，其特征在于：其还包括膨胀管、汽液换热器、扩压管，所述膨胀管开有膨胀管进口、循环进口、膨胀管出口，所述汽液换热器内设置有换热管。

Description

一种带有蒸汽喷管的吸收式热泵
技术领域
本发明涉及余热利用节能的技术领域，具体为一种带有蒸汽喷管的吸收式热泵。
背景技术
采用吸收式热泵技术进行余热利用是行之有效的方法，具有比较好的节能、环保效益，它主要有发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器所组成。在有余热可利用的场合，不论余热是什么特点，都需要通过蒸发器加热热泵内部的冷媒液体使其蒸发，蒸发温度的高低会影响热泵的输出温度，而蒸发温度又与余热的温度有直接关系。目前余热温度普遍较低，直接用来加热冷媒液体使其蒸发，冷媒液体蒸发温度及压力比较低，热泵的输出温度就相对较低，对于冶金、化工、建材、电力等行业存在的大量低温余热，都是以低温、低压蒸汽状态存在的，采用传统的吸收式热泵对这些余热蒸汽加以利用，提升吸收式热泵的输出温度相当困难、效率低下，使大量低温、低压余热蒸汽得不到有效利用。
发明内容                                         
针对现有上述缺陷，本发明提供了一种带有蒸汽喷管的吸收式热泵，其以低温、低压余热蒸汽为热源，可以大幅度提升吸收式热泵的输出温度，使低温、低压余热蒸汽能够得到充分有效地利用，防止大量的余热散失，解决了余热回收利用问题，节约了能源。
一种带有蒸汽喷管的吸收式热泵，其技术方案是这样的：其包括溶液泵、冷媒泵、溶液换热器、节流阀、发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器，所述蒸发器内装有冷媒液体，所述冷媒液体所形成的腔体内设置有加热蒸汽管道，所述吸收器、发生器内均装有吸收溶液，其特征在于：其还包括膨胀管、汽液换热器、扩压管，所述膨胀管开有膨胀管进口、循环进口、膨胀管出口，所述汽液换热器内设置有换热管，所述汽液换热器开有膨胀蒸汽入口、膨胀蒸汽出口、加热蒸汽进口、凝结水出口，所述膨胀蒸汽入口、膨胀蒸汽出口分别连通内部所述换热管的两端，外部的蒸汽源连接所述膨胀管进口，所述膨胀管出口连接所述膨胀蒸汽入口，所述膨胀蒸汽出口连接扩压管的进口端，所述扩压管的出口端通过管路连接所述蒸发器内部的加热蒸汽管道的进口，所述蒸发器内部的加热蒸汽管道的出口通过管路分别连接所述膨胀管的循环进口、所述汽液换热器的加热蒸汽进口、所述发生器的加热蒸汽进口。
其进一步特征在于：
所述膨胀管具体为中部位置收口、两端向外侧扩口的管体结构；
所述蒸发器的冷媒蒸汽出口通过管道连接所述吸收器的冷媒蒸汽进口，所述蒸发器的冷媒液体进口通过管道连接所述冷媒泵的出口；所述吸收器的浓溶液进口通过管道连接所述溶液换热器的浓溶液出口，所述吸收器的稀溶液出口通过管道连接所述的溶液换热器稀溶液进口，所述吸收器的外部介质进口、出口分别与对应的外部管道连接；所述溶液换热器的浓溶液进口通过管道连接溶液泵的出口，所述溶液换热器稀溶液出口通过管道连接所述节流阀的入口；所述发生器的稀溶液进口通过管道连接所述节流阀的出口、所述发生器的浓溶液出口通过管道连接所述溶液泵的进口，所述发生器的冷媒蒸汽出口通过管道连接所述冷凝器冷媒蒸汽进口，所述发生器的凝结水出口连接外部管道；所述的冷凝器的冷媒液体出口通过管道与所述冷媒泵的进口相连，所述的冷凝器的冷却水进口、出口分别连接外部冷却水管。
本发明利用气体膨胀规律选择膨胀管，使余热蒸汽在膨胀管内进行膨胀降温，然后进入汽液换热器与从蒸发器放热后出来的余热蒸汽进行间接换热，前一部分余热蒸汽吸收热量，然后在扩压管内进行扩压升温，由于这部分余热蒸汽增加了热量，其温度上升幅度大于在膨胀管内的下降幅度，最终温度高于原始温度，成为高温蒸汽，后一部分余热蒸汽温度高放出热量，由于其放出大量显热和汽化潜热，这部分余热蒸汽最终变成凝结水排放，成为高温的余热蒸汽通过管道进入蒸发器；在蒸发器中加热冷媒液体，放出热量后排出；为了有效利用从蒸发器排出蒸汽，节省余热蒸汽用量，将这部分蒸汽分成三部分：第一部分进入发生器加热吸收溶液，放出热量成为凝结水后排出；第二部分进入膨胀管与膨胀过程中的余热蒸汽混合，混合后的蒸汽继续膨胀降温；第三部分进入汽液换热器与膨胀降温后的混合蒸汽进行间接热交换，在蒸发器内，冷媒液体吸取了高温蒸汽的热量进行蒸发，蒸发温度大幅度提高；然后冷媒蒸汽进入吸收器被吸收溶液（比如溴化锂水溶液）所吸收，吸收温度也大幅度提高，其吸收过程中所产生的热量，被走在吸收器管内的外部介质所接受，外部介质的温度同样大幅度提高；综上，其以低温、低压余热蒸汽为热源，可以大幅度提升吸收式热泵的输出温度，使低温、低压余热蒸汽能够得到充分有效地利用，防止大量的余热散失，解决了余热回收利用问题，节约了能源。
附图说明
图1为本发明的结构示意框图简图。
具体实施方式
见图1，其包括溶液泵4、冷媒泵5、溶液换热器6、节流阀7、发生器8、冷凝器9、吸收器10、蒸发器11，蒸发器11内装有冷媒液体，冷媒液体所形成的腔体内设置有加热蒸汽管道，吸收器10、发生器8内均装有吸收溶液，其还包括膨胀管1、汽液换热器2、扩压管3，膨胀管1开有膨胀管进口12、循环进口13、膨胀管出口14，汽液换热器2内设置有换热管（图中未画出，属于现有成熟结构），汽液换热器2开有膨胀蒸汽入口15、膨胀蒸汽出口16、加热蒸汽进口17、凝结水出口18，膨胀蒸汽入口15、膨胀蒸汽出口16分别连通内部换热管的两端，外部的蒸汽源连接膨胀管进口12，膨胀管出口14连接膨胀蒸汽入口15，膨胀蒸汽出口16连接扩压管3的进口端，扩压管3的出口端通过管路连接蒸发器11内部的加热蒸汽管道19的进口，加热蒸汽管道19的出口通过管路分别连接膨胀管1的循环进口、汽液换热器2的加热蒸汽进口17、发生器8的加热蒸汽进口。其中膨胀管1具体为中部位置收口、两端向外侧扩口的管体结构。
蒸发器11的冷媒蒸汽出口通过管道连接吸收器10的冷媒蒸汽进口，蒸发器11的冷媒液体进口通过管道连接冷媒泵5的出口；吸收器10的浓溶液进口通过管道连接溶液换热器6的浓溶液出口，吸收器10的稀溶液出口通过管道连接溶液换热器6稀溶液进口，吸收器10的外部介质进口、出口分别与对应的外部管道连接；溶液换热器6的浓溶液进口通过管道连接溶液泵4的出口，溶液换热器6稀溶液出口通过管道连接节流阀7的入口；发生器8的稀溶液进口通过管道连接节流阀7的出口、发生器8的浓溶液出口通过管道连接溶液泵4的进口，发生器8的冷媒蒸汽出口通过管道连接冷凝器9冷媒蒸汽进口相连，发生器8的凝结水出口连接外部管道；冷凝器9的冷媒液体出口通过管道分别与冷媒泵5的进口相连，冷凝器9的冷却水进口、出口分别连接外部冷却水管。
其工作原理如下：
本发明带有蒸汽喷管可提升输出温度的吸收式热泵工作流程如下：
①余热蒸汽流程：余热蒸汽通过管道进入膨胀管1进行膨胀降温，当余热蒸汽降低到一定的压力后与从蒸发器11出来的一部分蒸汽混合，混合后的蒸汽在膨胀管1中继续降压降温膨胀，最后以较高的流速从膨胀管1流出，然后进入汽液换热器2。在汽液换热器2内，膨胀蒸汽与直接进入的从蒸发器11出来的另一部分蒸汽通过换热管进行间接热交换，吸收热量，然后进入扩压管3进行扩压升温。最后蒸汽以较高温度从扩压管3排出，成为高温蒸汽。从蒸发生11出来的另一部分蒸汽，进入汽液换热器2后，与换热管内的膨胀蒸汽进行间接热交换，放出大量显热和汽化潜热，最后成为凝结水从汽液换热器2凝结水出口排出。
从扩压管3排出的高温蒸汽，通过管道进入蒸发器11。在蒸发器11内，高温蒸汽通过热交换管加热冷媒，加热后温度降低从蒸发器11排出，然后通过管道分别进入膨胀管1、汽液换热器2、发生器8。进入膨胀管1、汽液换热器2进行上述工作外，进入发生器8的一部分蒸汽对稀溶液加热，放热后成为凝结水从发生器8凝结水出口排出。
②吸收溶液、冷媒液体流程：在蒸发器11内，冷媒液体吸取了高温蒸汽的热量进行蒸发，然后冷媒蒸汽进入吸收器10被吸收溶液所吸收，其吸收过程中所产生的热量，被走在吸收器管内的外部介质所接受，外部介质温度大幅度提升。
吸收了冷媒蒸汽而被稀释的吸收溶液，经过溶液换热器6放出热量降温后，通过节流阀7节流后进入发生器8。在发生器8中，稀溶液被管内流动的从蒸发器11放热后出来的部分余热蒸汽加热，冷媒液体蒸发、吸收溶液浓缩。浓缩后的溶液由溶液泵4送入溶液换热器，与来自吸收器10的高温稀溶液进行换热升温，然后进入吸收器10再吸收高温冷媒蒸汽。
在发生器8中蒸发的冷媒蒸汽进入冷凝器9，被走在管内的冷却水冷却，放出热量后凝结为液体，再由冷媒泵5送入蒸发器11再一次吸收热量进行蒸发。

Claims (3)

1.一种带有蒸汽喷管的吸收式热泵，其包括溶液泵、冷媒泵、溶液换热器、节流阀、发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器，所述蒸发器内装有冷媒液体，所述冷媒液体所形成的腔体内设置有加热蒸汽管道，所述吸收器、发生器内均装有吸收溶液，其特征在于：其还包括膨胀管、汽液换热器、扩压管，所述膨胀管开有膨胀管进口、循环进口、膨胀管出口，所述汽液换热器内设置有换热管，所述汽液换热器开有膨胀蒸汽入口、膨胀蒸汽出口、加热蒸汽进口、凝结水出口，所述膨胀蒸汽入口、膨胀蒸汽出口分别连通内部所述换热管的两端，外部的蒸汽源连接所述膨胀管进口，所述膨胀管出口连接所述膨胀蒸汽入口，所述膨胀蒸汽出口连接扩压管的进口端，所述扩压管的出口端通过管路连接所述蒸发器内部的加热蒸汽管道的进口，所述蒸发器内部的加热蒸汽管道的出口通过管路分别连接所述膨胀管的循环进口、所述汽液换热器的加热蒸汽进口、所述发生器的加热蒸汽进口。
2.根据权利要求1所述的一种带有蒸汽喷管的吸收式热泵，其特征在于：所述膨胀管具体为中部位置收口、两端向外侧扩口的管体结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种带有蒸汽喷管的吸收式热泵，其特征在于：所述蒸发器的冷媒蒸汽出口通过管道连接所述吸收器的冷媒蒸汽进口，所述蒸发器的冷媒液体进口通过管道连接所述冷媒泵的出口；所述吸收器的浓溶液进口通过管道连接所述溶液换热器的浓溶液出口，所述吸收器的稀溶液出口通过管道连接所述的溶液换热器稀溶液进口，所述吸收器的外部介质进口、出口分别与对应的外部管道连接；所述溶液换热器的浓溶液进口通过管道连接溶液泵的出口，所述溶液换热器稀溶液出口通过管道连接所述节流阀的入口；所述发生器的稀溶液进口通过管道连接所述节流阀的出口、所述发生器的浓溶液出口通过管道连接所述溶液泵的进口，所述发生器的冷媒蒸汽出口通过管道连接所述冷凝器冷媒蒸汽进口，所述发生器的凝结水出口连接外部管道；所述的冷凝器的冷媒液体出口通过管道与所述冷媒泵的进口相连，所述的冷凝器的冷却水进口、出口分别连接外部冷却水管。
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