CN106016815B - 一种单效双级耦合吸收制冷装置 - Google Patents

一种单效双级耦合吸收制冷装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制冷技术领域，公开了一种单效双级耦合吸收制冷装置。第一高压发生器由中温动力排烟余热驱动，第一高压发生器的制冷剂蒸汽出口与喷射器的工作流体入口相连，第二高压发生器的制冷剂蒸汽与喷射器的引射流体入口相连，喷射器出口与冷凝器入口相连，吸收器出口与溶液泵入口相连，溶液泵出口分两路，一路与第一溶液换热器入口相连，另一路与第二溶液换热器入口相连。本发明通过设置喷射器降低了第二高压发生器发生压力，显著降低了第二高压发生器的热源温度，能够更好地同时利用不同品位热源如中温废热和低温太阳能热、地热等。

Description

一种单效双级耦合吸收制冷装置
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，具体的说是一种单效双级耦合吸收制冷装置。
背景技术
吸收式制冷技术是一种热能驱动的制冷技术，和压缩式制冷技术相比其主要优点是只需要消耗很少的机械能，能够利用热能直接制冷。而且，以水、氨或HFCs类为制冷剂，节能环保，是代替电压缩制冷的较好制冷方式之一。
传统的吸收式制冷装置主要是为了利用某一品位的热源。比如传统的单效吸收式制冷装置、两级吸收式制冷装置以及多效吸收式制冷装置。为了同时利用不同品位的热能，Giovanni A.Longo等人提出一种单双效耦合装置(“一个由内燃机余热驱动的吸收式制冷机的分析”，《国际热能研究》，2005；29：711-722)，在双效系统的两个发生器之外再并联添加一个低压的发生器，以同时利用不同品位的热源制取所需要的冷量，但是该耦合系统是针对品位较高的两种热源，不能利用品位较低的热源如太阳能、地热等。
发明内容
针对现有技术的不足，为了更好地利用同时存在的几种品位较低的热能，本发明提供了一种单效双级耦合吸收制冷装置，能够更好地同时利用低品位热源如太阳能热、地热等。
为了解决以上技术问题，本发明的单效双级耦合吸收制冷装置包括第一高压发生器、第二高压发生器、低压发生器、第一溶液换热器、第二溶液换热器、第三溶液换热器、第一溶液泵、第二溶液泵、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、低压吸收器、高压吸收器、冷凝器、节流阀、蒸发器以及喷射器；所述低压吸收器的溶液出口与第一溶液泵相连，第一溶液泵出口分为两支路输出，其中第一支路与第一溶液换热器的低温溶液入口相连，第一溶液换热器与第一高压发生器通过双向二路管路连接，且第一溶液换热器与低压吸收器通过第一调节阀相连；第一溶液泵出口的第二支路与第二溶液换热器的低温溶液入口相连，第二溶液换热器与低压发生器通过双向二路管路连接，且第二溶液换热器与低压吸收器通过第二调节阀相连；高压吸收器的溶液出口与第二溶液泵相连，第二溶液泵的出口与第三溶液换热器的低温溶液入口相连，第三溶液换热器与第二高压发生器通过双向二路管路连接，且第三溶液换热器与高压吸收器通过第三调节阀相连；低压发生器的制冷剂蒸汽出口与高压吸收器相连，第一高压发生器的制冷剂蒸汽出口与喷射器的工作流体入口相连，第二高压发生器的制冷剂蒸汽出口与喷射器的引射流体入口相连，喷射器的出口与冷凝器、节流阀、蒸发器及低压吸收器依次相连。
作为本发明的优化，所述第一溶液换热器为板式换热器、板翅式换热器或套管式换热器中的任意一种。
作为本发明的优化，所述第二溶液换热器为板式换热器、板翅式换热器或套管式换热器中的任意一种。
作为本发明的优化，所述第三溶液换热器为板式换热器、板翅式换热器或套管式换热器中的任意一种。
有益效果
本发明装置通过设置喷射器，使从第一高压发生器出来的高压制冷剂蒸汽进入喷射器来引射来自第二高压发生器出口的制冷剂蒸汽，从而降低了第二高压发生器发生压力，显著降低了第二高压发生器的热源需求温度，继而能够更好地利用低品位热源，如太阳能热、地热等。
本发明装置中的低压发生器及第二高压发生器的加热热源可以是独立的低温热源，也可以是高温发生器出口的加热流体。对于存在非循环利用的废热，比如废水废气，则低压发生器及第二高压发生器的加热流体可以是第一高压发生器出口的加热流体，这样可以大幅度提高单位流量废热的制冷量。对于同时存在两种不同品位的加热流体，则低压发生器及第二高压发生器的加热流体可选用品位较低的热源，这样可以同时利用较高品位和较低品位的热量，不需要搭建不同的装置以利用不同品位的热能，这样有利于节约搭建制冷装置的初投资。
附图说明
图1为本发明的一种单效双级耦合吸收制冷装置的示意图。
图中标记：1、第一高压发生器，2、第二高压发生器，3、低压发生器，401、第一溶液换热器，402、第二溶液换热器，403、第三溶液换热器，501、第一溶液泵，502、第二溶液泵，601、第一调节阀，602、第二调节阀，603、第三调节阀，7、低压吸收器，8、高压吸收器，9、冷凝器，10、节流阀，11、蒸发器，12、喷射器。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种单效双级耦合吸收制冷装置包括第一高压发生器1、第二高压发生器2、低压发生器3、第一溶液换热器401、第二溶液换热器402、第三溶液换热器403、第一溶液泵501、第二溶液泵502、第一调节阀601、第二调节阀602、第三调节阀603、低压吸收器7、高压吸收器8、冷凝器9、节流阀10、蒸发器11、以及喷射器12；其中第一溶液换热器401、第二溶液换热器402、第三溶液换热器403为板式换热器、板翅式换热器或套管式换热器中的任意一种或其他本领域公知的换热器。
所述低压吸收器7的溶液出口与第一溶液泵501相连，第一溶液泵501出口分为两支路输出，其中第一支路与第一溶液换热器401的低温溶液入口相连，第一溶液换热器401与第一高压发生器1通过双向二路管路连接，且第一溶液换热器401与低压吸收器7通过第一调节阀601相连；第一溶液泵501出口的第二支路与第二溶液换热器402的低温溶液入口相连，第二溶液换热器402与低压发生器3通过双向二路管路连接，且第二溶液换热器402与低压吸收器7通过第二调节阀602相连；高压吸收器8的溶液出口与第二溶液泵502相连，第二溶液泵502的出口与第三溶液换热器403的低温溶液入口相连，第三溶液换热器403与第二高压发生器2通过双向二路管路连接，且第三溶液换热器403与高压吸收器8通过第三调节阀603相连；低压发生器3的制冷剂蒸汽出口与高压吸收器8相连，第一高压发生器1的制冷剂蒸汽出口与喷射器12的工作流体入口相连，第二高压发生器2的制冷剂蒸汽出口与喷射器12的引射流体入口相连，喷射器12的出口与冷凝器9、节流阀10、蒸发器11及低压吸收器7依次相连。
工作时，以制冷剂为水，吸收剂为LiBr水溶液为实施例加以介绍：本发明的循环由LiBr溶液循环过程和制冷剂水循环过程组成。
溶液循环过程为：LiBr溶液吸收来自蒸发器11的水蒸汽后在低压吸收器7出口变为稀溶液，经溶液泵501后分为两路，一路经第一溶液换热器401换热后进入第一高压发生器1被中温动力排烟余热加热产生高压水蒸汽，第一高压发生器1中稀溶液逐渐变成浓溶液，高压发生器1出口的浓溶液进入第一溶液换热器401与稀溶液换热，换热后溶液经调节阀601进入低压吸收器7；另一支经第二溶液换热器402换热后进入低压发生器3被低温太阳能热加热产生低压水蒸汽，低压发生器3中稀溶液浓度逐渐变大，低压发生器3出口的较高浓度溶液进入第二溶液换热器402与稀溶液换热，换热后溶液经调节阀602进入低压吸收器7；高压吸收器8中浓溶液有效吸收来自低压发生器3的水蒸汽后变为稀溶液，被第二溶液泵502输送至第三溶液换热器403与来自第二高压发生器2的浓溶液换热，换热后溶液进入第二高压发生器2被低温太阳能热加热产生水蒸汽，第二高压发生器2中稀溶液浓度逐渐变大，高压发生器2出口的较高浓度溶液进入第三溶液换热器403与稀溶液换热，换热后溶液经调节阀603进入高压吸收器8。
制冷剂循环过程为：低压发生器3出口的水蒸汽进入高压吸收器8被LiBr浓溶液有效吸收；从第一高压发生器2出来的高压水蒸汽进入喷射器12来引射来自第二高压发生器1出口的水蒸汽，不同压力的水蒸汽在喷射器12中实现动量与热量交换后水蒸汽进入冷凝器9被冷凝成高压低温的冷剂水，当冷凝器9内的冷凝水通过节流阀10进入蒸发器11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，制冷剂水吸收热量汽化成水蒸汽后进入低压吸收器7被LiBr浓溶液吸收。至此，完成一个利用中温动力排烟余热和低温太阳能热制冷的完整循环过程。

Claims (4)

1.一种单效双级耦合吸收制冷装置，其特征在于：该装置包括第一高压发生器（1）、第二高压发生器（2）、低压发生器（3）、第一溶液换热器（401）、第二溶液换热器（402）、第三溶液换热器（403）、第一溶液泵（501）、第二溶液泵（502）、第一调节阀（601）、第二调节阀（602）、第三调节阀（603）、低压吸收器（7）、高压吸收器（8）、冷凝器（9）、节流阀（10）、蒸发器（11）以及喷射器（12）；所述低压吸收器（7）的溶液出口与第一溶液泵（501）相连，第一溶液泵（501）出口分为两支路输出，其中第一支路与第一溶液换热器（401）的低温溶液入口相连，第一溶液换热器（401）与第一高压发生器（1）通过双向二路管路连接，且第一溶液换热器（401）与低压吸收器（7）通过第一调节阀（601）相连；第一溶液泵（501）出口的第二支路与第二溶液换热器（402）的低温溶液入口相连，第二溶液换热器（402）与低压发生器（3）通过双向二路管路连接，且第二溶液换热器（402）与低压吸收器（7）通过第二调节阀（602）相连；高压吸收器（8）的溶液出口与第二溶液泵（502）相连，第二溶液泵（502）的出口与第三溶液换热器（403）的低温溶液入口相连，第三溶液换热器（403）与第二高压发生器（2）通过双向二路管路连接，且第三溶液换热器（403）与高压吸收器（8）通过第三调节阀（603）相连；低压发生器（3）的制冷剂蒸汽出口与高压吸收器（8）相连，第一高压发生器（1）的制冷剂蒸汽出口与喷射器（12）的工作流体入口相连，第二高压发生器（2）的制冷剂蒸汽出口与喷射器（12）的引射流体入口相连，喷射器（12）的出口依次与冷凝器（9）、节流阀（10）、蒸发器（11）及低压吸收器（7）相连；第二高压发生器（2）和低压发生器（3）的热源均为太阳能，第一高压发生器（1）的热源为中温动力排烟余热。
2.根据权利要求1所述的单效双级耦合吸收制冷装置，其特征在于：所述第一溶液换热器（401）为板式换热器、板翅式换热器或套管式换热器中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的单效双级耦合吸收制冷装置，其特征在于：所述第二溶液换热器（402）为板式换热器、板翅式换热器或套管式换热器中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的单效双级耦合吸收制冷装置，其特征在于：所述第三溶液换热器（403）为板式换热器、板翅式换热器或套管式换热器中的任意一种。
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