CN105841389A - 一种超声波纳米吸收式空调机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空调制冷换热技术领域，具体地指一种超声波纳米吸收式空调机组。包括发生器、冷凝器、蒸发器，蒸发器与发生器之间设置有吸收器；吸收器上端进口通过进口管与发生器的下端出口连通，吸收器与蒸发器的蒸汽出口连通，吸收器的下端出口端设置有溶液泵，溶液泵通过出口管与发生器的溶液进口端连通，吸收器内穿设有对吸收器内下方纳米溴化锂溶液进行冷却的冷却水管，吸收器内设置有多个超声波发生器，超声波发生器的震头朝向吸收器内的纳米溴化锂溶液。本发明装维修方便，通过使用超声波发生器对纳米溴化锂溶液进行分散，提高了溴化锂溶液的传热传质效率，增强了空调系统的能量交换效率，具有极大的推广价值。

Description

一种超声波纳米吸收式空调机组
技术领域
本发明涉及空调制冷换热技术领域，具体地指一种超声波纳米吸收式空调机组。
背景技术
目前，公知的溴化锂溶液吸收式制冷的方法是以水作为制冷剂，溴化锂作为吸收剂。通过水的蒸发获得冷量。溴化锂吸收式制冷装置主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、换热器、循环泵等几部分组成。在溴化锂吸收式制冷装置运行过程中，当溴化锂水溶液在发生器内受到加热后，溶液中的水不断汽化；随着水的不断汽化，发生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高，进入吸收器；水蒸气进入冷凝器，被冷凝器内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水；当冷凝器内的水进入蒸发器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的；在此过程中，低温水蒸气进入吸收器，被吸收器内的溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵送回发生器，完成一个制冷循环。如此循环下去，连续制取冷量。实际应用的制冷循环中的发生器可以是一个或两个，分别为双效溴化锂吸收式制冷循环和单效溴化锂吸收式制冷循环。
一般的在溶液中加入固体颗粒溶液发生沉积,磨损管道堵塞等不良后果,因此加入固体颗粒强化传热仅仅停留在实验室阶段,而几乎没有对传质的研究。随着纳米技术的发展，即将一定量的纳米颗粒(金属或者非金属或金属氧化物等)按一定比例添加到有机或无机流体中，通过一定的分散方法处理形成稳定的悬浮液。纳米悬浮液可以很好的解决上述问题，但是通过物理或者化学的方法使其悬浮一定的时间，但是均不能形成长久稳定的悬浮液。而纳米颗粒团聚后形成大量聚集会使传热传质效率下降，系统效率降低，管道阻塞等不良后果，严重影响纳米溴化锂吸收式空调的制冷效果。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术中提到的溴化锂溶液容易出现纳米颗粒团聚导致的传热传质性能变差的问题，提供一种超声波纳米吸收式空调机组。
本发明的技术方案为：一种超声波纳米吸收式空调机组，包括发生器、进口端与发生器的蒸汽出口端连通的冷凝器、进口端与冷凝器的出口端连通的蒸发器，所述的蒸发器的出口端与发生器的溶液出口端之间设置有吸收器；所述的吸收器的溶液进口端通过进口管与发生器的溶液出口端连通，吸收器的蒸汽进口端通过蒸汽管道与蒸发器的蒸汽出口端连通，吸收器的溶液出口端设置有溶液泵，溶液泵的进口通过出口管与发生器的溶液进口端连通，吸收器内穿设有对吸收器内下方纳米溴化锂溶液层进行冷却的冷却水管，其特征在于：所述的吸收器内设置有多个超声波发生器和多根降膜管；所述的降膜管为上端位于吸收器的溶液进口端下方的竖管；所述的超声波发生器沿降膜管的长度方向依次上下叠加排列，超声波发生器的震头正对从降膜管上流下的纳米溴化锂溶液。
进一步的所述的降膜管以圆筒形吸收器的轴线为中心以环形阵列的模式布置于吸收器内。
进一步的所述的超声波发生器固定在吸收器的内侧侧壁沿降膜管的长度方向形成多圈围绕在降膜管外的环形结构，每圈环形结构内包括多个处于同一水平面的间隔排布的超声波发生器。
进一步的所述的吸收器内设置有溶液喷头；所述的溶液喷头位于进口管的溶液出口端的正下方承接从上方流下的浓缩纳米溴化锂溶液并将其均匀分散后向下方喷淋，降膜管的上端位于溶液喷头的正下方。
进一步的所述的溶液喷头下端面的高度不低于蒸汽管道的蒸汽出口的高度。
进一步的所述的吸收器内还设置有屏蔽泵，所述的屏蔽泵布置于吸收器内下方的纳米溴化锂溶液层内，屏蔽泵的上端出口端位于溶液喷头的上方。
进一步的所述的发生器与吸收器之间设置有热交换器，所述的进口管与出口管穿过热交换器进行热量交换。
进一步的所述的冷凝器和蒸发器之间连接的管体上设置有节流阀。
进一步的所述的超声波发生器的功率为60W，振动频率为40Hz。
本发明的优点：1、本发明通过将纳米材料引入到吸收式空调系统中，用于提高溶液的传热传质效率与速率。从而提高系统的运行效率和降低运行能耗；
2、本发明通过设置超声波发生器对吸收器内的溶液进行震荡分散，能够使纳米溴化锂溶液更加分散，传热传质效果更好，解决了溴化锂容易出现团聚导致的传热传质效率低的问题，提高了空调系统的传热效率，降低了整体能耗，更加环保和节能，具有极大的推广价值；
2、本发明通过使用溶液喷头能够使浓缩的纳米溴化锂溶液流动更加分散，使其与蒸汽接触的面积更大，有利于纳米溴化锂溶液更迅速的接触蒸汽，提高了蒸汽吸收的速率，也有利于热量的更快交换；
3、本发明使用的屏蔽泵抽吸吸收器内的纳米溴化锂溶液到喷头的上方，使纳米溴化锂溶液进行反复吸收蒸汽，提高了蒸汽吸收效果和热量的传递效率；
4、本发明使用的降膜管能够最大程度的将喷淋的溶液分散成膜状结构，增大了纳米溴化锂溶液与蒸汽接触的面积，一方面有利于蒸汽的吸收，另一方面有利于超声波发生器对溶液中的颗粒物进行震荡分散；
5、本发明在发生器和吸收器之间设置有热交换管，将浓缩后的溴化锂溶液的热量和稀释后的溴化锂的溶液进行热交换，节约了能源，降低了能耗，有利于空调系统的整体运行；
6、本发明结构简单，安装维修方便，通过使用超声波发生器对纳米溴化锂溶液进行分散，提高了溴化锂溶液的传热传质效率，增强了空调系统的能量交换效率，具有极大的推广价值。
附图说明
图1：本发明的空调系统的结构布置图；
图2：本发明的吸收器的结构示意图；
图3：本发明的超声波发生器和降膜管的布置结构示意图；
其中：1—吸收器；2—溶液泵；3—热交换器；4—发生器；5—冷凝器；6—节流阀；7—蒸发器；8—冷却水管；9—纳米溴化锂溶液层；10—降膜管；11—溶液喷头；12—进口管；13—蒸汽管道；14—超声波发生器；15—屏蔽泵；16—出口管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1～2，一种超声波纳米吸收式空调机组，包括发生器4、进口端与发生器4的蒸汽出口端连通的冷凝器5、进口端与冷凝器5的出口端连通的蒸发器7，发生器4内设置有制热装置，用于对稀纳米溴化锂溶液(本实施例指的浓和稀指溴化锂溶液，而非纳米颗粒的浓度，纳米溴化锂溶液的传热系数比传统的溴化锂溶液更大，更利于传热)进行加热，加热后的纳米溴化锂溶液中的水分蒸发形成浓的纳米溴化锂溶液，蒸发的水汽通过管道进入到冷凝器5中。
冷凝器5对蒸发的水汽进行冷却降温，使之形成高压的液态冷剂水，这些水通过冷凝器5和蒸发器7之间的管体进入到蒸发器7内，这部分管体中间安装有节流阀6，用于降低水蒸气的压力，形成气液两相的冷剂水。蒸发器7内的冷剂水与热源进行换热，吸热后形成蒸汽进入到吸收器1中被溴化锂浓溶液吸收。
本实施例的吸收器1位于蒸发器7与发生器4之间，吸收器1上端溶液进口端通过进口管12与发生器4下端的溶液出口端连通，发生器4内的纳米溴化锂溶液经过浓缩后从下端的出口端流入到吸收器1中。
吸收器1的蒸汽进口端通过蒸汽管道13与蒸发器7的蒸汽出口端连通，蒸发器7中的高温蒸汽通过蒸汽管道13进入到吸收器1中被浓缩的纳米溴化锂溶液快速混合，并将热量传递到整个溶液中，稀释后的纳米溴化锂溶液再通过溶液泵2抽吸进入到发生器4中，完成循环。本实施例的溶液泵2位于吸收器1下端的纳米溴化锂溶液层9中，溶液泵2通过出口管16与发生器4的溶液进口端连通。为了加速蒸汽的吸收，本实施例在纳米溴化锂溶液层9中增设了冷却水管8，通过冷却水管8降低溶液层的温度增大蒸汽吸收和传热效率。
本实施例在吸收器1内设置有超声波发生器14，通过超声波发生器14对吸收器1内的纳米溴化锂溶液进行震荡分散，防止团聚效应的发生，增强纳米溴化锂溶液的热质换效率。超声波发生器14的功率为60W，振动频率为60Hz。
本实施例的浓缩纳米溴化锂溶液从发生器4上的进口管12进入到吸收器1中后，吸收器1位于进口管12的出口端正下方设置有溶液喷头11，溶液喷头11收集进口管12流出的溶液并对其进行分散，分散后的溶液换热的面积更大，有利于热质换的快速进行。溶液喷头11下端面的高度不低于蒸汽管道13的蒸汽出口的高度，这样的设置蒸汽与喷淋溶液的接触面积更大，有利于气液接触。
为了增大溶液与蒸汽的接触面积，本实施例在溶液喷头11的下方设置有不少于两根的多根降膜管10。降膜管10为沿竖直方向布置的用于将喷淋溶液转化为均匀液膜的管状结构。
多个超声波发生器14沿降膜管10的长度方向由上而下间隔均匀布置，其震头正对降膜管10。如图3所示，超声波发生器14可以按照环形围绕的方式布置在降膜管10与吸收器1的内壁之间，也可以直接安装在吸收器1内的一侧内壁上，超声波发生器14按照方形整列的方式依次布置，此时为了防止前面的降膜管10阻挡后面的降膜管10，可以将每排降膜管10按照倾斜布置的方式错开来。
降膜管10将溶液喷头11喷淋而下的溶液转化为均匀分布的液膜形态，增大了气液接触的面积，有利于增加蒸汽吸收和溶液的换热的效率。
吸收器1中还设置有屏蔽泵15，屏蔽泵15的进口布置于吸收器1内下方的纳米溴化锂溶液层9内，屏蔽泵15的上端出口端位于溶液喷头11的上方。屏蔽泵15将下方的纳米溴化锂溶液抽吸到溶液喷头11的上方进行再次吸收蒸汽和换热，将纳米溴化锂溶液进行反复吸收利用，进行最大程度的混合和热交换，可提高运行效率。
吸收器1的下端溶液出口端安装有溶液泵2，溶液泵2将纳米溴化锂溶液层9中的纳米溴化锂溶液抽吸到发生器4中进行蒸发浓缩。溶液泵2的出口端与出口管16连通，出口管16的出口与发生器4的溶液进口端连通。实际使用时，流入抽口管16的稀释溴化锂溶液为经过冷却水管8的冷却作用后的溶液，发生器内的溶液需外部加热，而从进口管12流出的浓缩溶液为高温溶液需要经过降温后可以提高蒸汽的吸收效率，为了更好的节约能源，本实施例在发生器4和吸收器1之间设置有热交换器3。
本实施例的进口管12和出口管16的管体分别穿过热交换器3进行热交换，进口管12中的溶液热量通过热交换器3传递到出口管16中对出口管16中的溶液进行加温以便于后续的浓缩处理，出口管16中的溶液吸收进口管12中的热量使其管中的溶液进行降温，便于后续的蒸汽吸收和热量交换。热交换器3的设置最大程度的利用了空调系统中每一部分能量，最大程度的降低了能耗。
使用时，发生器4中的制热装置加热发生器4内的纳米溴化锂溶液使其中的水分蒸发，蒸发的水汽通过管道进入到冷凝器5中冷凝形成液态的冷剂水。纳米溴化锂溶液中的水蒸发一部分后溶液得到浓缩形成高浓度的纳米溴化锂溶液，这部分溶液通过进口管12进入到吸收器1中。
冷剂水通过节流阀6进入到蒸发器7中进行热交换，冷剂水蒸发吸热后形成水蒸气，水蒸气通过蒸汽管道13进入到吸收器1中，被吸收器1中的纳米溴化锂溶液吸收，两者经过热质交换后形成稀释的纳米溴化锂溶液。
稀释后的纳米溴化锂溶液通过溶液泵2进入到发生器4中进行再次浓缩，形成循环。出口管16中的溶液与进口管12中的溶液在热交换器3中进行热交换，出口管16中的溶液升温进入到发生器4中，进口管12中的溶液降温进入到吸收器1中。
浓缩的纳米溴化锂溶液从进口管12的下端进入到吸收器1中，纳米溴化锂溶液经过溶液喷头11的拦截形成喷淋状进入到降膜管10中，经过降膜管10的作用，喷淋溶液变成均匀分布的膜状结构，再与蒸汽接触进行热质交换。
超声波发生器14的震头正对降膜管10，能够有效地对降膜管10上流淌的液体进行震荡，这种震荡本身可以强化吸收，而加入纳米颗粒的溴化锂溶液经过震荡后可以防止溶液发生团聚，并且由于震荡影响纳米的运动可以再次强化吸收。经过充分的接触和热质交换后，溶液得到稀释，沉积在吸收器1下端形成纳米溴化锂溶液层9，该溶液一部分通过屏蔽泵15进入到溶液喷头11的上方进行再次传质传热，另外一部分溶液经过溶液泵2进入到发生器4中进行浓缩。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种超声波纳米吸收式空调机组，包括发生器(4)、进口端与发生器(4)的蒸汽出口端连通的冷凝器(5)、进口端与冷凝器(5)的出口端连通的蒸发器(7)，所述的蒸发器(7)的出口端与发生器(4)的溶液出口端之间设置有吸收器(1)；所述的吸收器(1)的溶液进口端通过进口管(12)与发生器(4)的溶液出口端连通，吸收器(1)的蒸汽进口端通过蒸汽管道(13)与蒸发器(7)的蒸汽出口端连通，吸收器(1)的溶液出口端设置有溶液泵(2)，溶液泵(2)的进口通过出口管(16)与发生器(4)的溶液进口端连通，吸收器(1)内穿设有对吸收器(1)内下方纳米溴化锂溶液层(9)进行冷却的冷却水管(8)，其特征在于：所述的吸收器(1)内设置有多个超声波发生器(14)和多根降膜管(10)；所述的降膜管(10)为上端位于吸收器(1)的溶液进口端下方的竖管；所述的超声波发生器(14)沿降膜管(10)的长度方向依次上下叠加排列，超声波发生器(14)的震头正对从降膜管(10)上流下的纳米溴化锂溶液。
2.如权利要求1所述的一种超声波纳米吸收式空调机组，其特征在于：所述的降膜管(10)以圆筒形吸收器(1)的轴线为中心以环形阵列的模式布置于吸收器(1)内。
3.如权利要求1所述的一种超声波纳米吸收式空调机组，其特征在于：所述的超声波发生器(14)固定在吸收器(1)的内侧侧壁沿降膜管(10)的长度方向形成多圈围绕在降膜管(10)外的环形结构，每圈环形结构内包括多个处于同一水平面的间隔排布的超声波发生器(14)。
4.如权利要求1所述的一种超声波纳米吸收式空调机组，其特征在于：所述的吸收器(1)内设置有溶液喷头(11)；所述的溶液喷头(11)位于进口管(12)的溶液出口端的正下方承接从上方流下的浓缩纳米溴化锂溶液并将其均匀分散后向下方喷淋，降膜管(10)的上端位于溶液喷头(11)的正下方。
5.如权利要求4所述的一种超声波纳米吸收式空调机组，其特征在于：所述的溶液喷头(11)下端面的高度不低于蒸汽管道(13)的蒸汽出口的高度。
6.如权利要求1所述的一种超声波纳米吸收式空调机组，其特征在于：所述的吸收器(1)内还设置有屏蔽泵(15)，所述的屏蔽泵(15)布置于吸收器(1)内下方的纳米溴化锂溶液层(9)内，屏蔽泵(15)的上端出口端位于溶液喷头(11)的上方。
7.如权利要求1所述的一种超声波纳米吸收式空调机组，其特征在于：所述的发生器(4)与吸收器(1)之间设置有热交换器(3)，所述的进口管(12)与出口管(16)穿过热交换器(3)进行热量交换。
8.如权利要求1所述的一种超声波纳米吸收式空调机组，其特征在于：所述的冷凝器(5)和蒸发器(4)之间连接的管体上设置有节流阀(6)。
9.如权利要求1所述的一种超声波纳米吸收式空调机组，其特征在于：所述的超声波发生器(14)的功率为60W，振动频率为60Hz。
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