CN104848582A - 二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组 - Google Patents

二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组，属于空调设备技术领域。包括：蒸发器、吸收器、高压发生器（3）、低压发生器（4）、冷凝器（5）、高温热交换器（6）、低温热交换器（7）和冷剂水换热器（10），蒸发器分成高温段蒸发器（1-1）和低温段蒸发器（1-2），吸收器分成高压段吸收器（2-1）和低压段吸收器（2-2），低温水串联流经高温段蒸发器（1-1）和低温段蒸发器（1-2）。进入低压发生器的是高压段吸收器中的溴化锂稀溶液。本机组可降低低压发生器中溶液浓缩所需的温度，从而降低高压发生器中的压力，提高机组的可靠性和安全性。

Description

二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组
技术领域
本发明涉及一种二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组。属于空调设备技术领域。
背景技术
现有的溶液并联流程的常规双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组如图1所示。由蒸发器1、吸收器2、高压发生器3、低压发生器4、冷凝器5、高温热交换器6、低温热交换器7、溶液泵8、冷剂泵9、控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀所构成。低温水流经蒸发器1降温，中温水流经吸收器2和冷凝器5升温，高温热源流经高压发生器3，释放热量驱动整个机组运行。机组运行时，冷剂水被冷剂泵9抽出后从蒸发器1顶部喷下，吸收流经蒸发器1传热管中的低温水热量，汽化后进入吸收器2，再被其中的溴化锂浓溶液吸收并释放热量加热流经吸收器2的中温水；吸收器2中溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽后浓度变稀，被溶液泵8抽出后分二路，一路经高温热交换器6换热升温后进入高压发生器3，一路经低温热交换器7换热升温后进入低压发生器4。高压发生器3中的溴化锂稀溶液被高温热源加热浓缩，浓缩后的浓溶液经高温热交换器6换热降温重新回到吸收器2中吸收冷剂蒸汽，浓缩出来的高温冷剂蒸汽则进入低压发生器4，作为热源加热浓缩低压发生器4中的溴化锂稀溶液，自身冷凝后进入冷凝器5。低压发生器4中的溴化锂稀溶液被高温冷剂蒸汽加热浓缩后，浓溶液经低温热交换器7换热降温重新回到吸收器2中吸收冷剂蒸汽，浓缩出来的冷剂蒸汽则进入冷凝器5。进入冷凝器5的冷剂蒸汽和凝水被中温水带走热量冷凝（降温），再经节流回到蒸发器1中。
现有溶液并联流程的常规双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组在中温水温度较高时，冷凝器压力会比较高，由于进出低压发生器4的溶液浓度也高，因此低压发生器4中溶液浓缩所需的温度偏高，因其加热源是高压发生器3中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽，因而最终将导致高压发生器3的压力过高。当高压发生器3的压力过高时，现有的用于指导溴化锂吸收式机组进行开发设计的溴化锂溶液物性参数将失去指导意义，从而影响溴化锂吸收式机组的开发设计。并且当高压发生器3的压力过高时，机组的可靠性及安全性等方面也存在一定的问题。因此，在机组的中温水温度较高时，如果能降低高压发生器3的压力，则可以提高产品开发设计的准确性，还可提高机组可靠性。
发明内容
本发明的目的在于降低低压发生器中溴化锂溶液浓缩所需的温度，从而降低高压发生器的压力。
本发明的目的是这样实现的：一种二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组，包括：蒸发器、吸收器、高压发生器、低压发生器、冷凝器、高温热交换器、低温热交换器和冷剂水换热器，其特征在于：所述蒸发器分成高温段蒸发器和低温段蒸发器，吸收器分成高压段吸收器和低压段吸收器，低温水串联流经高温段蒸发器和低温段蒸发器，高温段蒸发器和高压段吸收器处于同一个腔体内，并设置第一溶液泵和第一冷剂泵，而低温段蒸发器和低压段吸收器则处于另一个腔体内，同时设置第二溶液泵和第二冷剂泵，第一溶液泵将高压段吸收器中的溴化锂稀溶液抽出，并经低温热交换器送往低压发生器，第二溶液泵将低压段吸收器中的溴化锂稀溶液抽出，并经高温热交换器送往高压发生器，高温热源流经高压发生器，加热浓缩高压发生器中的溴化锂稀溶液，浓缩后的浓溶液经高温热交换器换热降温后重新回到低压段吸收器中吸收冷剂蒸汽，而浓缩出来的高温冷剂蒸汽则进入低压发生器中，作为热源加热浓缩低压发生器中的溴化锂稀溶液，本身释放热量冷凝后经冷剂水换热器返回低压段蒸发器，低压发生器中被浓缩后的浓溶液经低温热交换器换热降温后重新回到高压段吸收器中吸收冷剂蒸汽，而浓缩分离出来的冷剂蒸汽则进入冷凝器中，被中温水带走热量冷凝，再经节流回到高压段蒸发器中。
本发明的有益效果是：
本发明通过将蒸发器、吸收器分别分成二段，以及低温水串联流经高温段蒸发器和低温段蒸发器，可以有效降低高温段蒸发器所对应高压段吸收器中溴化锂稀溶液的浓度，该溴化锂稀溶液被第一溶液泵送往低压发生器中后，可以降低低压发生器中溶液浓缩所需的温度，从而降低高压发生器中的压力，使高压发生器的压力维持在可接受的范围内，保证整个机组的可靠性。
以低温水进出口温度22/12℃、中温水进出口温度40/50℃为例，常规溶液并联流程机组进出低压发生器的溶液浓度约58%~62.5%，此时浓溶液的温度约为104℃，对应的高压发生器的压力将高达约1000mmHg。采用本发明结构，将蒸发器和吸收器分成二段后，进出低压发生器的溶液浓度可降低3%左右，约55%~59.5%，此时浓溶液的温度约仅97℃，对应的高压发生器3的压力约仅760mmHg，远小于采用常规并联流程结构时的1000 mmHg。
在本发明之前，授权公告号CN2500994Y的两段蒸发吸收省能型溴化锂吸收式制冷机也采用了蒸发器、吸收器分段的结构，但其进入低压发生器的是低压段吸收器的溴化锂稀溶液（本发明进入低压发生器的是高压段吸收器中的溴化锂稀溶液），该溶液的浓度基本上与常规并联流程机组相当，当低温水进出口温度为22/12℃、中温水进出口温度为40/50℃时，进出低压发生器的溶液浓度也约58%~62.5%，此时浓溶液的温度约为104℃，对应的高压发生器的压力也高达约1000mmHg。
附图说明
图1为以往溶液并联流程的双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组的工作原理图。
图2为本发明二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组的一种应用实例。
图3为本发明二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组的另一种应用实例。
图4为本发明所涉及的二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组的一种以蒸汽作为热源的应用实例图。
图中附图标记：
蒸发器1、高温段蒸发器1-1、低温段蒸发器1-2、吸收器2、高压段吸收器2-1、低压段吸收器2-2、高压发生器3、低压发生器4、冷凝器5、高温热交换器6、低温热交换器7、溶液泵8、第一溶液泵8-1、第二溶液泵8-2、冷剂泵9、第一冷剂泵9-1、第二冷剂泵9-2、冷剂水换热器10、凝水换热器11。
低温水进A1、低温水出A2、中温水进B1、中温水出B2、热源进C1、热源出C2。
图2为本发明所涉及的二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组的一种应用实例图。该机组由蒸发器（分成高温段蒸发器1-1和低温段蒸发器1-2）、吸收器（分成高压段吸收器2-1和低压段吸收器2-2）、高压发生器3、低压发生器4、冷凝器5、高温热交换器6、低温热交换器7、溶液泵（包含第一溶液泵8-1和第二溶液泵8-2）、冷剂泵（包含第一冷剂泵9-1和第二冷剂泵9-2）、冷剂水换热器10、控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀门等构成。高温段蒸发器1-1和高压段吸收器2-1处于一个腔体内，低温段蒸发器1-2和低压段吸收器2-2处于另一个腔体内。低温水串联流经高温段蒸发器1-1和低温段蒸发器1-2，中温水并联流经高压段吸收器2-1、低压段吸收器2-2、冷凝器5和冷剂水换热器10，高温热源流经高压发生器3。机组运行时，被第一冷剂泵9-1抽出后从高温段蒸发器1-1顶部喷下的冷剂水吸收流经该高温段蒸发器传热管中的低温水热量，汽化后进入高压段吸收器2-1，被其中的溴化锂浓溶液吸收并释放热量加热流经传热管中的中温水，溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽后浓度变稀，被第一溶液泵8-1抽出，经低温热交换器7换热升温后进入低压发生器4中。被第二冷剂泵9-2抽出后从低温段蒸发器1-2顶部喷下的冷剂水也吸收流经该低温段蒸发器传热管中的低温水热量，汽化后进入低压段吸收器2-2，被其中的溴化锂浓溶液吸收并释放热量加热流经传热管中的中温水，溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽后浓度变稀，被第二溶液泵8-2抽出，经高温热交换器6换热升温后进入高压发生器3中。高温热源加热浓缩高压发生器3中的溴化锂稀溶液，浓缩后的浓溶液经高温热交换器6换热降温后重新回到低压段吸收器2-2中吸收冷剂蒸汽，而浓缩出来的高温冷剂蒸汽则进入低压发生器4，作为热源加热浓缩低压发生器4中的溴化锂稀溶液，本身释放热量冷凝后经冷剂水换热器10返回低温段蒸发器1-2。低压发生器4中的溴化锂稀溶液被浓缩后经低温热交换器7重新回到高压段吸收器2-1中吸收冷剂蒸汽，而浓缩分离出来的冷剂蒸汽则进入冷凝器5，被中温水带走热量冷凝，再经节流回到高温段蒸发器1-1中。
图2所示的二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组中，中温水是并联流经高压段吸收器2-1、低压段吸收器2-2、冷凝器5和冷剂水换热器10，其也可以是以任意顺序串联流经高压段吸收器2-1、低压段吸收器2-2、冷凝器5和冷剂水换热器10；或者是其它任意串并联形式流经高压段吸收器2-1、低压段吸收器2-2、冷凝器5和冷剂水换热器10。
图2所示的二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组中，在冷剂水换热器10中与冷剂水换热的是中温水，其也可以是如图3所示的高压段吸收器2-1的溴化锂稀溶液，或者是低压段吸收器2-2的溴化锂稀溶液。
图3为本发明所涉及的二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组的另一种应用实例图。该机组由蒸发器（分成高温段蒸发器1-1和低温段蒸发器1-2）、吸收器（分成高压段吸收器2-1和低压段吸收器2-2）、高压发生器3、低压发生器4、冷凝器5、高温热交换器6、低温热交换器7、溶液泵8（包含第一溶液泵8-1和第二溶液泵8-2）、冷剂泵（包含第一冷剂泵9-1和包含第二冷剂泵9-2）、冷剂水换热器10、控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀门等构成，高温段蒸发器1-1和高压段吸收器2-1处于一个腔体内，低温段蒸发器1-2和低压段吸收器2-2处于另一个腔体内。低温水串联流经高温段蒸发器1-1和低温段蒸发器1-2，中温水先并联流经高压段吸收器2-1和低压段吸收器2-2，汇合后再串联流经冷凝器5，高温热源流经高压发生器3。机组运行时，被第一冷剂泵9-1抽出后从高温段蒸发器1-1顶部喷下的冷剂水吸收流经该蒸发器传热管中的低温水热量，汽化后进入高压段吸收器2-1，被其中的溴化锂浓溶液吸收并释放热量加热流经传热管中的中温水，溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽后浓度变稀，被第一溶液泵8-1抽出，经低温热交换器7和冷剂水换热器10换热升温后进入低压发生器4中。被第二冷剂泵9-2抽出后从低温段蒸发器1-2顶部喷下的冷剂水也吸收流经该蒸发器传热管中的低温水热量，汽化后进入低压段吸收器2-2，被其中的溴化锂浓溶液吸收并释放热量加热流经传热管中的中温水，溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽后浓度变稀，被第二溶液泵8-2抽出，经高温热交换器6换热升温后进入高压发生器3中。高温热源加热浓缩高压发生器3中的溴化锂稀溶液，浓缩后的浓溶液经高温热交换器6换热降温后重新回到低压段吸收器2-2中吸收冷剂蒸汽，而浓缩出来的高温冷剂蒸汽则进入低压发生器4，作为热源加热浓缩低压发生器4中的溴化锂稀溶液，本身释放热量冷凝后经冷剂水换热器10返回低温段蒸发器1-2。低压发生器4中的溴化锂稀溶液被浓缩后经低温热交换器7重新回到高压段吸收器2-1中吸收冷剂蒸汽，而浓缩分离出来的冷剂蒸汽则进入冷凝器5，被中温水带走热量冷凝，再经节流回到高温段蒸发器1-1中。
图3所示的二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组中，流经冷剂水换热器10的是高压段吸收器1-2的溴化锂稀溶液，该溶液是并联流经低温热交换器7和冷剂水换热器10，其还可以是任意顺序串联流经低温热交换器7和冷剂水换热器10。
图3所示的二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组中，流经冷剂水换热器10的是高压段吸收器1-2的溴化锂稀溶液，其还可以是低压段吸收器2-2的溴化锂稀溶液，而且该溶液也可以是并联流经高温热交换器6和冷剂水换热器10，或者是任意顺序串联流经高温热交换器6和冷剂水换热器10。
图3所示的二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组中，中温水是先并联流经高压段吸收器2-1和低压段吸收器2-2，汇合后再串联冷凝器5，其也可以是全并联形式流经高压段吸收器2-1、低压段吸收器2-2和冷凝器5，或者是以任意顺序串联流经高压段吸收器2-1、低压段吸收器2-2和冷凝器5；或者是其它任意串并联形式流经高压段吸收器2-1、低压段吸收器2-2和冷凝器5。
图4为本发明所涉及的二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组的一种以蒸汽作为热源的应用实例图。与图2相比，仅增加了凝水换热器11。高温热源流经高压发生器3和凝水换热器11。高压段吸收器2-1的溴化锂稀溶液被第一溶液泵8-1抽出后，经低温热交换器7和凝水换热器11进入低压发生器4中，浓缩后的浓溶液再经低温热交换器7换热降温后重新回到高压段吸收器2-1。其余均与图2所示应用实例相同。
图4所示的二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组中，在凝水换热器11中与凝水换热的是高压段吸收器2-1的溴化锂稀溶液，其也可以是低压段吸收器2-2的溴化锂稀溶液。低压段吸收器2-2的溴化锂稀溶液串联或并联流经高温热交换器6和凝水换热器11，再进入高压发生器3中。
图4所示的二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组中，高压段吸收器2-1的溴化锂稀溶液是串联流经低温热交换器7和凝水换热器11，其也可以是高压段吸收器2-1的溴化锂稀溶液来并联流经低温热交换器7和凝水换热器11，或者是低压段吸收器2-2的溴化锂稀溶液来串联或并联流经高温热交换器6和凝水换热器11。

Claims (8)

1.一种二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组，包括：蒸发器、吸收器、高压发生器（3）、低压发生器（4）、冷凝器（5）、高温热交换器（6）、低温热交换器（7）和冷剂水换热器（10），其特征在于：所述蒸发器分成高温段蒸发器（1-1）和低温段蒸发器（1-2），吸收器分成高压段吸收器（2-1）和低压段吸收器（2-2），低温水串联流经高温段蒸发器（1-1）和低温段蒸发器（1-2），高温段蒸发器（1-1）和高压段吸收器（2-1）处于同一个腔体内，并设置第一溶液泵（8-1）和第一冷剂泵（9-1），而低温段蒸发器（1-2）和低压段吸收器（2-2）则处于另一个腔体内，同时设置第二溶液泵（8-2）和第二冷剂泵（8-2），第一溶液泵（8-1）将高压段吸收器（2-1）中的溴化锂稀溶液抽出，并经低温热交换器（7）送往低压发生器（4），第二溶液泵（8-2）将低压段吸收器（2-2）中的溴化锂稀溶液抽出，并经高温热交换器（6）送往高压发生器（3），高温热源流经高压发生器（3），加热浓缩高压发生器（3）中的溴化锂稀溶液，浓缩后的浓溶液经高温热交换器（6）换热降温后重新回到低压段吸收器（2-2）中吸收冷剂蒸汽，而浓缩出来的高温冷剂蒸汽则进入低压发生器（4）中，作为热源加热浓缩低压发生器（4）中的溴化锂稀溶液，本身释放热量冷凝后经冷剂水换热器（10）返回低压段蒸发器（1-2），低压发生器（4）中被浓缩后的浓溶液经低温热交换器（7）换热降温后重新回到高压段吸收器（2-1）中吸收冷剂蒸汽，而浓缩分离出来的冷剂蒸汽则进入冷凝器（5）中，被中温水带走热量冷凝，再经节流回到高压段蒸发器（1-1）中。
2.根据权利要求1所述的一种二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组，其特征在于：在冷剂水换热器（10）中与冷剂水换热的是中温水，中温水并联流经高压段吸收器（2-1）、低压段吸收器（2-2）、冷凝器（5）和冷剂水换热器（10）；或者中温水以任意顺序串联流经高压段吸收器（2-1）、低压段吸收器（2-2）、冷凝器（5）和冷剂水换热器（10）；或者中温水任意串并联形式流经高压段吸收器（2-1）、低压段吸收器（2-2）、冷凝器（5）和冷剂水换热器（10）。
3.根据权利要求1所述的一种二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组，其特征在于：在冷剂水换热器（10）中与冷剂水换热的是高压段吸收器（2-1）的溴化锂稀溶液，该溶液是并联流经低温热交换器（7）和冷剂水换热器（10），或者是任意顺序串联流经低温热交换器（7）和冷剂水换热器（10）。
4.根据权利要求1所述的一种二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组，其特征在于：在冷剂水换热器（10）中与冷剂水换热的是低压段吸收器（2-2）的溴化锂稀溶液，该溶液是并联流经高温热交换器（6）和冷剂水换热器（10），或者是任意顺序串联流经高温热交换器（6）和冷剂水换热器（10）。
5.根据权利要求3或4所述的一种二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组，其特征在于：中温水是先并联流经高压段吸收器（2-1）和低压段吸收器（2-2），汇合后再串联冷凝器（5）；或者是全并联形式流经高压段吸收器（2-1）、低压段吸收器（2-2）和冷凝器（5）；或者是以任意顺序串联流经高压段吸收器（2-1）、低压段吸收器（2-2）和冷凝器（5）；或者是其它任意串并联形式流经高压段吸收器（2-1）、低压段吸收器（2-2）和冷凝器（5）。
6.根据权利要求2或3或4所述的一种二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组，其特征在于：当高温热源为蒸汽时，所述机组增加了凝水换热器（11），高温热源流经高压发生器（3）和凝水换热器（11），在凝水换热器（11）中与凝水换热的是高压段吸收器（2-1）的溴化锂稀溶液，或者是低压段吸收器（2-2）的溴化锂稀溶液。
7.根据权利要求6所述的一种二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组，其特征在于：在凝水换热器（11）中与凝水换热的是高压段吸收器（2-1）的溴化锂稀溶液，高压段吸收器（2-1）的溴化锂稀溶液是串联流经低温热交换器（7）和凝水换热器（11），再进入低压发生器（4）中；或者是并联流经低温热交换器（7）和凝水换热器（11），再进入低压发生器（4）中。
8.根据权利要求6所述的一种二段式双效型溴化锂吸收式制冷/制热机组，其特征在于：在凝水换热器（11）中与凝水换热的是低压段吸收器（2-2）的溴化锂稀溶液，低压段吸收器（2-2）的溴化锂稀溶液串联或并联流经高温热交换器（6）和凝水换热器（11），再进入高压发生器（3）中。
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