CN1066723A - 吸收式热泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种升温型吸收式热泵系统，包括有
分离器、蒸发器、吸收器、冷凝器、溶液热交换器等设
备。在本系统中，采用丙三醇作吸收剂，水或低级醇
作被吸收剂配对的二元有机溶剂为工作介质。该工
质无腐蚀、无结晶，而且升温特性好，价格低廉，使本
升温型热泵系统能量转换效率高、工作温度范围宽、
设备制造成本低。
Description
本发明涉及一种采用新工质的吸收式热泵系统，特别是升温型吸收式热泵系统。
升温型吸收式热泵系统是利用溶液的分离与混合过程的热现象将热能由低温位“提升”到高温位的一组设备。主要由分离器、蒸发器、吸收器、冷凝器、溶液交换器及在系统中循环的有一定特性的工质组成。分离器和蒸发器在中等温度下接受外界输入的热量，其中一部分作为效益由吸收器转换成较高温度的输出热量，另一部分则通过冷凝器在较低的温度下释放于环境。系统内部的工作介质是有一定特性的溶液，一般是由吸收剂和被吸收剂组成的二元溶液。
目前，工业上应用的吸收式热泵系统以氨水溶液和溴化锂水溶液等为工质，其中溴化锂水溶液得到更广的应用。但是，溴化锂水溶液在较高温度下易结晶、有腐蚀性，使热泵的工作温度范围及设备材质受到限制，而且该工质的价格也较高。
近年来，人们积极致力于研究具有更好性能的新工质的热泵系统。例如：日本昭58-98137特许公开提出的吸收式热泵是以醇化合物为吸收剂，胺化合物为被吸收剂配对组成的二元有机溶剂工质。又如：德国专利DE 3205094号公开的吸收式热泵系统，以醇（乙二醇、苯酚或芳香族醇）、胺化合物为吸收剂，以酮化合物为被吸收剂的二元或多元有机溶剂作工质。其主要的工质对是以酰胺为吸收剂，以酮化合物为被吸收剂的二元有机溶剂。再如：德国专利DE 3246554号公开的吸收式热泵系统，用到了三氟乙醇和四甘醇二甲醚溶液，等等。
采用以上工质的热泵系统无腐蚀、无结晶问题。但是，它们普遍价格较贵，升温特性及工作温度范围不甚理想，有些含有胺的工质对还存在热稳定性的问题。
本发明的目的是：采用既能改善热泵升温特性，又具有良好热稳定性、无腐蚀、无结晶问题，而且价格低廉的新工质，从而提供一种工作温度范围宽、能量转换效率高、制造成本低的升温型热泵系统。
本发明的要点是：在升温型热泵系统中采用以水或低级醇作被吸收剂，以丙三醇作吸收剂的配对的二元有机溶液作工质。
其中的低级醇是甲醇或乙醇或丙醇。
溶液中被吸收剂的重量百分浓度根据不同的热泵循环操作而定。
在单级升温循环系统中，升温幅度较低时最佳的工质对是水/丙三醇，其溶液中水的重量百分浓度是7.0%～12.0%。升温幅度较高时最佳的工质对是甲醇/丙三醇，其溶液中甲醇的重量百分浓度是19.0%～29.0%。在其它升温操作范围还可以采用的工质对是：乙醇/丙三醇，其中乙醇的重量百分浓度是18.0%～28.5%;以及：丙醇/丙三醇，其中丙醇的重量百分浓度是17.0%～28.0%。
在双级升温循环系统中，升温幅度较低时最佳的工质对是水/丙三醇，其溶液中水的重量百分浓度是7.0%～19.0%。升温幅度较高时最佳的工质对是甲醇/丙三醇，其溶液中甲醇的重量百分浓度是21.0%～42.0%。在其它升温操作范围还可以采用的工质对是：乙醇/丙三醇，其中乙醇的重量百分浓度是19.0%～41.0%;以及：丙醇/丙三醇，其中丙醇的重量百分浓度是17.0%～40.0%。
本发明的效果：本发明采用水或低级醇与丙三醇配对的工质在系统中循环，该工质无腐蚀性、无毒或低毒、而且热稳定性好，价格也便宜。因而使本热泵系统具有能量利用率高，升温特性好和工作温度范围宽的特点。通常热源温度在80～130℃之间，而输出温度达160℃以上时，机组的能量利用效率仍可维持在较高水平。然而，在此工况下，溴化锂吸收式机组则已超出极限工作温度范围，无法运行。
本系统的热能转换效率也比较高，一般单级升温循环操作可以达到24%左右，双级升温循环操作可以达到36%左右。
下面结合实施例对本发明详细公开。
图1是单级升温循环操作系统的原理图。
图2是双级升温循环操作系统的原理图。
实施例1：吸收式热泵的单级升温循环操作系统如图1，主要由分离器1、蒸发器2、吸收器3、冷凝器4、溶液热交换器5、溶液泵6和被吸收剂泵7以及节流阀9组成。分离器和蒸发器在中等水平的温度下接受外界的输入热量（QG+QE），其中的一部分作为系统的效益，是由吸收器转换成以较高温度输出的热量QA;另一部分则是通过冷凝器在较低的温度（通常是环境温度）下释放于环境的热量QC。
在蒸发器中，由泵7送来的被吸收剂液体甲醇受到100℃（中等水平的温度）的外界热量QE的加热而蒸发为甲醇蒸汽。该蒸汽进入吸收器3，被来自分离器1的含有丙三醇浓溶液所吸收，放出130℃（较高温度）的热量QA作为系统的有用热输出。吸收器3出口的稀溶液经溶液热交换器5与来自分离器1的浓溶液换热，并通过节流阀8节流降压后进入分离器1，被100℃（中等水平的温度）的外界热量QG加热分离出甲醇蒸汽而浓缩成浓溶液，再用溶液泵6送到溶液热交换器5换热后返回吸收器3。离开分离器1的甲醇蒸汽在冷凝器4中释放出30℃（较低温度）的热量QC而被冷凝成液态，再由泵7升压后送至蒸发器2，实现系统的升温循环操作。此时，系统的热能升温转换效率（QA/（QE+QG））可以达到36%左右。
如果采用水/丙三醇工质对，上述系统的热能升温转换效率可以接近40%。
实施例2：吸收式热泵系统的双级升温循环操作可以多种方式实现，图2是其中一种实用的系统流程。比较单级升温循环，在此系统中蒸发器、吸收器、溶液热交换器以及泵、节流阀都是两个，目的是把第一吸收器3放出的热量QA1作为第二蒸发器9的输入热量QE2。以此进一步提高最终在第二吸收器10输出热量的温度。该系统的分离器1与第一蒸发器2用来接受外界的输入热量（QG+QE1），冷凝器4以较低温度排出热量QC。
在系统内部，作为被吸收剂的液体甲醇由泵8送至第一蒸发器2接受100℃（中等水平的温度）的外界热量QE1蒸发为甲醇蒸气，未蒸发部分则进一步经泵13升压后在第二蒸发器9接受第一吸收器3的热量QE2继续蒸发为蒸汽。前者被送到第一吸收器3产生热量QA1供第二蒸发器9用。后者则被送到第二吸收器10产生160℃（较高温度）的有用热输出QE2。分离器1产生含有丙三醇的浓溶液，经溶液泵6升压后经过第一溶液热交换器5和第二溶液热交换器11送到第二吸收器10。第二吸收器10出口的稀溶液首先在第二热交换器11换热，再经节流阀12减压送入第一吸收器3，然后其出口的稀溶液在第一热交换器5换热，再经节流阀6减压送入分离器1。在100℃（中等水平的温度）的外界热量的加热下分离器1产生甲醇蒸汽，该蒸汽又被送入冷凝器4并在30℃（较低温度）下冷凝成液体，然后经泵8升压后送至第一蒸发器2，从而构成了系统的双级升温循环过程。此时，系统的热能升温转换效率（QA1/（QE1+QG））约为24%。
如果采用水/丙三醇工质对，上述系统的热能升温转换效率可以达到25%左右。
Claims (6)
1、一种升温型吸收式热泵系统，包括有分离器、蒸发器、吸收器、冷凝器和溶液热交换器一组设备，以及系统中循环的有一定特性的工质。工质是由吸收剂和被吸收剂组成的二元有机溶液。被吸收剂经泵送至蒸发器，形成蒸汽后进入吸收器，被来自分离器的含有吸收剂的溶液吸收而输出有用热量。其特征在于：系统中循环的工质是以丙三醇作吸收剂，以水或低级醇作被吸收剂的工质对。
2、根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于：所述的工质对中的低级醇是甲醇或乙醇或丙醇。
3、根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于：在单级升温循环系统中，升温幅度较低时最佳的工质对是水/丙三醇，其溶液中水的重量百分浓度是7.0%～12.0%。
4、根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于：在单级升温循环热泵系统中，升温幅度较高时最佳的工质对是甲醇/丙三醇，其溶液中甲醇的重量百分浓度是19.0%～29.0%。
5、根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于：在双级升温循环热泵系统中，升温幅度较低时最佳的工质对是水/丙三醇，其溶液中水的重量百分浓度是7.0%～19.0%。
6、根据权利要求，所述的热泵系统，其特征在于：在双级升温循环热泵系统中，升温幅度较高时最佳的工质对是甲醇/丙三醇，其溶液中甲醇的重量百分浓度是21.0%～42.0%。
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|---|---|---|---|
| CN 92105024 CN1066723A (zh) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 吸收式热泵 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 92105024 CN1066723A (zh) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 吸收式热泵 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN1066723A true CN1066723A (zh) | 1992-12-02 |
Family
ID=4941145
Family Applications (1)
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1992
- 1992-07-02 CN CN 92105024 patent/CN1066723A/zh active Pending
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