CN106482384B - 复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组，属于空调设备技术领域。包括：低压发生器（1）、高压发生器（2）、冷凝器（3）、高温热交换器（4）、中温热交换器（5）、低温热交换器（6）、第一吸收器（7）、第一蒸发器（8）、第二吸收器（9）、第二蒸发器（10），溴化锂溶液并联流经高压发生器（2）、低压发生器（1）后再串联流经第一吸收器（7）和第二吸收器（9）；高温热源流经高压发生器（2）；低温水（制冷机组的冷水或热泵机组的余热水）流经第一蒸发器（8）；中温水（制冷机组的冷却水或热泵机组的热水）是分三路，一路串联流经第二蒸发器（10）和第一吸收器（7），另两路分别流经第二吸收器（9）和冷凝器（3）。本机组可减少复叠式机组中第二蒸发器的制冷量，从而提高整个机组的COP。

Description

复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组

技术领域

本发明涉及一种复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组。属于空调设备技术领域。

背景技术

现有的复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组（以下简称复叠式双效机组，或机组）如图1所示，由低压发生器1、高压发生器2、冷凝器3、高温热交换器4、中温热交换器5、低温热交换器6、第一吸收器7、第一蒸发器8、第二吸收器9、第二蒸发器10、第一冷剂泵11、第一溶液泵12、第二溶液泵13、冷剂连通管14、循环水水泵15和控制系统（图中未示出）及连接各部件的管路、阀所构成。低温水（制冷机组的冷水或热泵机组的余热水，下同）流经第一蒸发器8降温；中温水（制冷机组的冷却水或热泵机组的热水，下同）流经第二吸收器9和冷凝器3升温；高温驱动热源流经高压发生器2，释放放热量驱动整个机组运行；另外还有一路循环水由循环水水泵15驱动，在第一吸收器7和第二蒸发器10之间闭式循环。机组运行时，被第一冷剂泵11抽出从第一蒸发器8顶部喷下的冷剂水吸收流经第一蒸发器8传热管中低温水的热量，汽化后进入第一吸收器7，被其中的溴化锂浓溶液吸收，并释放热量加热流经第一吸收器7传热管中的循环水；温度升高后的循环水被循环水水泵15送入第二蒸发器10的传热管中，被由第一冷剂泵11抽出后从顶部喷下的冷剂水换热降温，温度降低后再重新回到第一吸收器7中吸收溶液释放的热量，而第二蒸发器10中的冷剂水吸收热量后汽化并进入第二吸收器9；第一吸收器7中溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽后浓度变稀，被第一溶液泵12抽出并经低温热交换器6换热升温后进入第二吸收器9中，吸收第二蒸发器10产生的冷剂蒸汽后浓度再次降低（同时释放热量加热流经第二吸收器9传热管中的中温水），被第二溶液泵13抽出并分两路分别经高温热交换器4或中温热交换器5换热升温后进入高压发生器2或低压发生器1中加热浓缩，高压发生器2的加热源为外部高温热源，低压发生器1的加热源为高压发生器2中溴化锂溶液浓缩产生的高温冷剂蒸汽。浓缩后的溴化锂溶液分别经高温热交换器4或中温热交换器5换热降温，汇合后再经低温热交换器6换热降温并回到第一吸收器7中吸收冷剂蒸汽；而高压发生器2中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽在低压发生器1中释放热量后冷凝，与低压发生器1中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽均进入冷凝器3中被中温水降温冷凝，冷凝成的冷剂水返回到第二蒸发器10并通过冷剂连通管14回到第一蒸发器8中。

在复叠式双效机组中，从流经第一蒸发器8的低温水中提取出的热量是先进入流经第一吸收器7的闭式循环水中，然后在第二蒸发器10中再将该闭式循环水中的热量提取出来后才能进入流经第二吸收器9的中温水中。也就是说，复叠式双效机组为了将低温水中的热量提取出来进入中温水中，除了需要消耗高温驱动热能、利用溴化锂吸收式双效制冷原理对流经第一蒸发器8的低温水制冷（即提取出其中的热量，下同）外，还同样需要消耗高温驱动热能、利用溴化锂吸收式双效制冷原理对流经第二蒸发器10的闭式循环水制冷。闭式循环水在第二蒸发器10中释放的热量（也称制冷量）就是其在第一吸收器7中吸收的热量，对于溴化锂吸收式机组来说，吸收器中的换热量大约是对应蒸发器制冷量的1.2倍。因此，复叠式双效机组为了将低温水中的热量提取出来进入中温水中，需要消耗高温驱动热能、利用溴化锂吸收式双效制冷原理同时对低温水和循环水进行制冷，总制冷量约是低温水热量的2.2倍，假设溴化锂吸收式双效制冷机组的COP是1.4，则复叠式双效机组的COP约是1.4÷2.2=0.636。如果要提高复叠式双效机组的COP，一种途径是尽可能提升双效制冷循环的效率（即COP），如增大换热面积来降低热交换器的换热端差等，还有一种途径就是减少第二蒸发器10的制冷需求。

发明内容

本发明的目的就是通过减少第二蒸发器的制冷需求，来提高复叠式双效机组的COP。

本发明的目的是这样实现的：一种复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组，包括：低压发生器、高压发生器、冷凝器、高温热交换器、中温热交换器、低温热交换器、第一吸收器、第一蒸发器、第二吸收器、第二蒸发器、第一冷剂泵、第一溶液泵、第二溶液泵和冷剂连通管，第一蒸发器和第一吸收器处于一个腔体内，并配备第一溶液泵，第二蒸发器和第二吸收器处于另一个腔体内，并配备第二溶液泵；第一蒸发器和第二蒸发器的冷剂水由冷剂连通管连通。第二溶液泵将第二吸收器中的稀溶液抽出，分两路分别经高温热交换器、中温热交换器送往高压发生器、低压发生器，浓缩后的溶液再经过高温热交换器、中温热交换器后汇合，最后再经低温热交换器进入第一吸收器，第一溶液泵再将第一吸收器的稀溶液抽出，经低温热交换器回到第二吸收器。高压发生器中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽进入低压发生器，释放热量冷凝后进入冷凝器，低压发生器中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽也进入冷凝器，两路冷剂蒸汽在冷凝器中被冷凝后再回到第二蒸发器和第一蒸发器中。高温驱动热源流经高压发生器，释放放热量驱动整个机组运行；低温水流经第一蒸发器降温；中温水是分三路，一路串联流经第二蒸发器和第一吸收器先降温后升温，另外两路分别流经第二吸收器和冷凝器升温；其也可以是分两路，一路串联流经第二蒸发器和第一吸收器，另一路任意顺序串联流经第二吸收器和冷凝器；其还可以是分两路，一路串联流经第二蒸发器和第一吸收器，另一路则流经第二吸收器和冷凝器中的任意一个，两路水汇合后再流经第二吸收器和冷凝器中的另一个；或者是分两路，一路先串联流经第二蒸发器和第一吸收器后，再流经第二吸收器和冷凝器中的任意一个，另一路则流经第二吸收器和冷凝器中的另一个。

本发明的有益效果是：

与现有的复叠式双效机组相比，本发明取消了闭式循环水及水泵，改为从中温水中分出一路来替代该闭式循环水，该路中温水先在第二蒸发器中降温后再进入第一吸收器中升温。对于一些工况的复叠式双效机组，经第一吸收器升温后的这一路中温水，其温度可以高于中温水进机组的温度，也就是说这一路中温水在第一吸收器中吸收的热量可以大于其在第二蒸发器中释放的热量，换句话说就是第二蒸发器的制冷量可以小于第一吸收器的换热量，从而减少了整个复叠式双效机组需要消耗高温热源、利用溴化锂吸收式双效制冷原理来进行制冷的制冷量，从而可以提高复叠式双效机组的COP。

以低温水进出口温度12/7℃、中温水进出口温度40/45℃为例，由于溴化锂稀溶液浓度和高压发生器压力的原因，该40℃的中温水不适合直接进入第一吸收器7。但采用本专利的复叠式双效机组将一部分40℃的中温水在第二蒸发器10中降温至34℃左右后，该部分中温水可以进入第一吸收器7中，并且在第一吸收器7中其温度可以提升到42℃左右。该部分中温水在第一吸收器7中的温升是8℃，而其在第二蒸发器10中的温降是6℃，即第二蒸发器10的制冷量约只有第一吸收器7换热量的75%，按第一吸收器7的换热量是第一蒸发器8制冷量的1.2倍考虑，则第二蒸发器10的制冷量约只有第一蒸发器8制冷量的0.9倍。也就是说采用本专利的复叠式双效机组后，需要消耗高温驱动热能、利用溴化锂吸收式双效制冷原理来制冷的总制冷量约只有第一蒸发器8低温水制冷量的1.9倍，仍假设溴化锂吸收式双效制冷机组的COP是1.4，则本专利复叠式双效机组的COP可达到约1.4÷1.9=0.737，与现有复叠式机组的0.636相比，提升了约15.9%。

附图说明

图1为以往复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组的工作原理图。

图2为本发明复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组的一种应用实例。

图3为本发明复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组的另一种应用实例。

图中附图标记：

低压发生器1、高压发生器2、冷凝器3、高温热交换器4、中温热交换器5、低温热交换器6、第一吸收器7、第一蒸发器8、第二吸收器9、第二蒸发器10、第一冷剂泵11、第一溶液泵12、第二溶液泵13、冷剂连通管14、循环水水泵15、第二冷剂泵16。

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为本发明所涉及的复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组（以下简称复叠式双效机组，或机组）的一种应用实例图，该机组由低压发生器1、高压发生器2、冷凝器3、高温热交换器4、中温热交换器5、低温热交换器6、第一吸收器7、第一蒸发器8、第二吸收器9、第二蒸发器10、第一冷剂泵11、第一溶液泵12、第二溶液泵13、冷剂连通管14、以及控制系统和连接各部件的管路、阀等构成。第一蒸发器8和第一吸收器7处于一个腔体内，第二蒸发器10和第二吸收器9处于另一个腔体内，第一蒸发器8和第二蒸发器10的冷剂水由冷剂连通管14连通。低温水流经第一蒸发器8降温；中温水分三路，一路串联流经第二蒸发器10和第一吸收器7（先降温后升温），另两路分别流经第二吸收器9和冷凝器3升温；高温驱动热源流经高压发生器2，释放放热量驱动整个机组运行。机组运行时，被第一冷剂泵11抽出后从第一蒸发器8和第二蒸发器10顶部喷下的冷剂水，分别与流经第一蒸发器8传热管中的低温水和第二蒸发器10传热管中的中温水换热，将其温度降低，本身则汽化成冷剂蒸汽后分别进入第一吸收器7和第二吸收器9，被其中的溴化锂溶液吸收并释放热量加热流经其传热管中的中温水，第一吸收器7和第二吸收器9的溴化锂溶液串联，溴化锂浓溶液先在第一吸收器7中吸收冷剂蒸汽并浓度变稀后，被第一溶液泵12抽出，经低温热交换器6换热升温后进入第二吸收器9中，再次吸收冷剂蒸汽后浓度进一步变稀，最后再被第二溶液泵13抽出，分两路分别经高温热交换器4、中温热交换器5换热升温后进入高压发生器2、低压发生器1中。高压发生器2中的溴化锂稀溶液被高温热源加热浓缩，浓缩后的溴化锂溶液经高温热交换器4换热降温后进入低温热交换器6中，低压发生器1中的溴化锂稀溶液被高压发生器2中溶液浓缩产生的高温冷剂蒸汽加热浓缩，浓缩后的溴化锂溶液经中温热交换器5换热降温后也进入低温热交换器6中，两路溶液在低温热交换器6中再次被换热降温后重新回到第一吸收器7中吸收冷剂蒸汽；而高压发生器2中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽在低压发生器1中释放热量后冷凝，与低压发生器1中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽均进入冷凝器3中被中温水降温冷凝，冷凝成的冷剂水返回到第二蒸发器10并通过冷剂连通管14回到第一蒸发器8中。

图2所示的复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组中，中温水是分三路，一路串联流经第二蒸发器10和第一吸收器7，另两路分别流经第二吸收器9和冷凝器3；其也可以是分两路，一路串联流经第二蒸发器10和第一吸收器7，另一路任意顺序串联流经第二吸收器9和冷凝器3；其还可以是分两路，一路串联流经第二蒸发器10和第一吸收器7，另一路则流经第二吸收器9和冷凝器3中的任意一个，两路水汇合后再流经第二吸收器9和冷凝器3中的另一个；或者是分两路，一路先串联流经第二蒸发器10和第一吸收器7后，再流经第二吸收器9和冷凝器3中的任意一个，另一路则流经第二吸收器9和冷凝器3中的另一个。

图3为本发明所涉及的复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组（以下简称复叠式双效机组，或机组）的另一种应用实例图，该机组由低压发生器1、高压发生器2、冷凝器3、高温热交换器4、中温热交换器5、低温热交换器6、第一吸收器7、第一蒸发器8、第二吸收器9、第二蒸发器10、第一冷剂泵11、第一溶液泵12、第二溶液泵13、冷剂连通管14、第二冷剂泵16以及控制系统和连接各部件的管路、阀等构成。第一蒸发器8和第一吸收器7处于一个腔体内，第二蒸发器10和第二吸收器9处于另一个腔体内，第一蒸发器8和第二蒸发器10的冷剂水由冷剂连通管14连通。低温水流经第一蒸发器8降温；中温水分三路，一路串联流经第二蒸发器10和第一吸收器7（先降温后升温），另两路分别流经第二吸收器9和冷凝器3升温；高温驱动热源流经高压发生器2，释放放热量驱动整个机组运行。机组运行时，被第一冷剂泵11抽出后从第一蒸发器8顶部喷下的冷剂水和被第二冷剂泵16抽出后从第二蒸发器10顶部喷下的冷剂水，分别与流经第一蒸发器8传热管中的低温水和第二蒸发器10传热管中的中温水换热，将其温度降低，本身则汽化成冷剂蒸汽，分别进入第一吸收器7和第二吸收器9，被其中的溴化锂溶液吸收并释放热量加热流经其传热管中的中温水，第一吸收器7和第二吸收器9的溴化锂溶液串联，溴化锂浓溶液先在第一吸收器7中吸收冷剂蒸汽并浓度变稀后，被第一溶液泵12抽出，经低温热交换器6换热升温后进入第二吸收器9中，再次吸收冷剂蒸汽后浓度进一步变稀，最后再被第二溶液泵13抽出，分两路分别经高温热交换器4、中温热交换器5换热升温后进入高压发生器2、低压发生器1中。高压发生器2中的溴化锂稀溶液被高温热源加热浓缩，浓缩后的溴化锂溶液经高温热交换器4换热降温后进入低温热交换器6中，低压发生器1中的溴化锂稀溶液被高压发生器2中溶液浓缩产生的高温冷剂蒸汽加热浓缩，浓缩后的溴化锂溶液经中温热交换器5换热降温后也进入低温热交换器6中，两路溶液在低温热交换器6中再次被换热降温后重新回到第一吸收器7中吸收冷剂蒸汽；而高压发生器2中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽在低压发生器1中释放热量后冷凝，与低压发生器1中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽均进入冷凝器3中被中温水降温冷凝，冷凝成的冷剂水返回到第二蒸发器10并通过冷剂连通管14回到第一蒸发器8中。

图3所示的复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组中，中温水是分三路，一路串联流经第二蒸发器10和第一吸收器7，另两路分别流经第二吸收器9和冷凝器3；其也可以是分两路，一路串联流经第二蒸发器10和第一吸收器7，另一路任意顺序串联流经第二吸收器9和冷凝器3；其还可以是分两路，一路串联流经第二蒸发器10和第一吸收器7，另一路则流经第二吸收器9和冷凝器3中的任意一个，两路水汇合后再流经第二吸收器9和冷凝器3中的另一个；或者是分两路，一路先串联流经第二蒸发器10和第一吸收器7后，再流经第二吸收器9和冷凝器3中的任意一个，另一路则流经第二吸收器9和冷凝器3中的另一个。

Claims (3)

1.一种复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组，包括：低压发生器（1）、高压发生器（2）、冷凝器（3）、高温热交换器（4）、中温热交换器（5）、低温热交换器（6）、第一吸收器（7）、第一蒸发器（8）、第二吸收器（9）、第二蒸发器（10）、第一冷剂泵（11）、第一溶液泵（12）、第二溶液泵（13）和冷剂连通管（14），第一蒸发器（8）和第一吸收器（7）处于一个腔体内，并配备第一溶液泵（12），第二蒸发器（10）和第二吸收器（9）处于另一个腔体内，并配备第二溶液泵（13）；第一蒸发器（8）和第二蒸发器（10）的冷剂水由冷剂连通管（14）连通；第二溶液泵（13）将第二吸收器（9）中的稀溶液抽出，分两路分别经高温热交换器（4）、中温热交换器（5）送往高压发生器（2）、低压发生器（1），浓缩后溶液再经高温热交换器（4）、中温热交换器（5）进入低温热交换器（6），最后再进入第一吸收器（7），第一溶液泵（12）再将第一吸收器（7）的稀溶液抽出，经低温热交换器（6）回到第二吸收器（9）；高压发生器（2）中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽经过低压发生器（1）放热冷凝后进入冷凝器（3），低压发生器（1）中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽也进入冷凝器（3），冷凝后再回到第二蒸发器（10）和第一蒸发器（8）中；高温热源流经高压发生器（2）；低温水流经第一蒸发器（8）；其特征在于：中温水是分三路，一路串联流经第二蒸发器（10）和第一吸收器（7），另两路分别流经第二吸收器（9）和冷凝器（3）；或者：中温水是分两路，一路串联流经第二蒸发器（10）和第一吸收器（7），另一路串联流经第二吸收器（9）和冷凝器（3）；或者：中温水是分两路，一路串联流经第二蒸发器（10）和第一吸收器（7），另一路则流经第二吸收器（9），两路水汇合后再流经冷凝器（3）；或者：中温水是分两路，一路先串联流经第二蒸发器（10）和第一吸收器（7）后，再流经冷凝器（3），另一路则流经第二吸收器（9）。

2.根据权利要求1所述的一种复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组，其特征在于：被第一冷剂泵（11）抽出后从第一蒸发器（8）和第二蒸发器（10）顶部喷下的冷剂水，分别与流经第一蒸发器（8）传热管中的低温水和第二蒸发器（10）传热管中的中温水换热。

3.根据权利要求1所述的一种复叠式溶液并串联双效溴化锂吸收式制冷热泵机组，其特征在于：被第一冷剂泵（11）抽出后从第一蒸发器（8）顶部喷下的冷剂水和被第二冷剂泵（16）抽出后从第二蒸发器（10）顶部喷下的冷剂水，分别与流经第一蒸发器（8）传热管中的低温水和第二蒸发器（10）传热管中的中温水换热。