CN107238228A - 一种将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统及运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统，包括蒸发器、过冷器，冷凝器、吸收器、溶液热交换器、低压发生器、精馏器、分凝器、高压发生器、喷射器、储液器和溶液泵；本发明的系统在低热源温度下，让发生器在较低的发生压力下工作，使得发生终了的氨水浓度降低，提高发生器的放气范围，取得较低的溶液循环倍率；然后将经过溶液泵加压的冷凝氨液加热汽化成高压饱和蒸汽作为喷射器的工作蒸汽，利用喷射器引射精馏塔顶的氨蒸汽，使之压力提升至冷凝压力后在冷凝器中冷凝；大大降低发生器对热源温度的要求，解决了传统单级氨水吸收式制冷循环在低热源温度下工作性能低的问题，对利用太阳能驱动氨水吸收式制冷循环具有重要意义。

Description

一种将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统及运行方法
技术领域
本发明涉及制冷循环技术领域，尤其涉及一种将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统及运行方法。
背景技术
市面上传统氨水吸收式制冷循环系统由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、节流阀等部件组成，工作介质包括制取冷量的制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂，二者组成工质对。浓氨水溶液在发生器中被加热，分离出一定流量的冷剂蒸气进入冷凝器中，冷剂蒸气在冷凝器中被冷却，并凝结成液态；液态冷剂经过节流降压，进入蒸发器，在蒸发器内吸热蒸发，产生冷效应，冷剂由液态变为气态，再进入吸收器中；另外，从发生器流出的稀溶液经换热器和节流降压后进入吸收器，吸收来自蒸发器的冷剂蒸气，吸收过程产生的浓溶液由循环泵加压，经换热器吸热升温后，重新进入发生器，如此循环制冷。
氨水吸收式制冷循环系统具有直接利用低品位能源驱动，不使用对环境有破坏作用的制冷工质，可用于0℃以下的普通制冷场合等优点。但是性能系数较低，特别在常见的太阳能集热器集热温度不超过100℃的条件下，应用就受到一定的限制。原因是在较低热源温度驱动下，发生器在发生压力（不考虑设备间的流动阻力条件下，即冷凝压力）下放气范围小甚至无法完成放气，导致常规单级氨水吸收式制冷循环系统工作性能低甚至无法工作。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种将吸收式制冷与喷射器结合起来，利用喷射器结构简单，成本低，运行可靠的优点，在保证系统正常工作的前提下，做到了在不提高系统复杂程度基础上，大大降低对热源温度要求的将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统及运行方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统，所述的复合制冷循环系统包括蒸发器、过冷器，冷凝器、吸收器、溶液热交换器、低压发生器、精馏器、分凝器、高压发生器、喷射器、储液器和溶液泵；
本发明所述的吸收器的浓溶液出口经溶液泵连接在溶液热交换器的浓溶液进口上，溶液热交换器的浓溶液出口连接精馏器的进口，精馏器的顶部连通分凝器，精馏器的底部连通低压发生器，低压发生器的稀溶液出口连接溶液热交换器稀溶液进口，溶液热交换器的稀溶液出口连接在吸收器的稀溶液进口上；
本发明所述的分凝器的出口连接在喷射器的引射流体进口上，喷射器的混合流体出口连接冷凝器的进口，冷凝器的出口连接储液器的进口；
本发明储液器的出口端设有两路，一路通过溶液泵连接高压发生器的进口，高压发生器的出口连接在喷射器的工作流体进口上；另一路连接过冷器的进口，过冷器的液体出口连接在蒸发器的进口上，蒸发器的出口通过过冷器连接在吸收器的气体进口上。
本发明述的过冷器的液体出口与蒸发器的进口之间设有节流阀N，所述溶液热交换器的稀溶液出口与吸收器的稀溶液进口之间设有节流阀O。
本发明所述的分凝器的出口与喷射器的引射流体进口之间设有电磁阀Q，所述的储液器与过冷器进口之间设有电磁阀P。
本发明所述的高压发生器上设有液位控制器，所述的液位控制器通过控制线路连接溶液泵。
本发明提供一种将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统的运行方法，其运行方法如下：
1）系统启动阶段，热源流体加热高、低压发生器内液体至设定温度，加热过程中，关闭电磁阀P、Q，开启溶液泵L，让氨液在储液器和高压发生器之间不断循环；
2）当高压发生器内液体液位稳定后，开启溶液泵M和电磁阀P；氨液进入蒸发器吸热后被吸收器内稀溶液吸收，从吸收器出来的浓溶液通过溶液泵升压进入低压发生器发生；
3）当低压发生器内的压力达到冷凝器内压力的一半时，开启电磁阀Q，此时精馏塔出来的低压氨蒸汽通过喷射器被引射到冷凝器中；
4）通过压力传感器监测并控制低压发生器内的压力维持在冷凝器内压力的1/2。
本发明所述的步骤3）中冷凝器冷凝后的液体制冷剂分成两路：一路通过电磁阀、过冷器和节流阀进入蒸发器，在蒸发器中吸收被冷却物体热量而汽化后，在吸收器中被稀氨水溶液吸收，再通过溶液泵升压在低压发生器内发生，经过精馏器和分凝器，利用喷射器被引射入冷凝器；另一路经过溶液泵加压进入高压发生器，加热汽化成高压饱和蒸汽后作为工作蒸汽将精馏塔顶出来的低压氨蒸汽引射到冷凝器中。通过液位控制器控制溶液泵L的启停，达到控制高压发生器内液体液位的目的。
本发明的优点在于：本发明的系统将吸收式制冷与喷射器结合起来，利用喷射器结构简单，成本低，运行可靠等优点，在保证系统正常工作的前提下，做到了在不提高系统复杂程度基础上，大大降低对热源温度的要求。
本发明在低热源温度驱动下，该系统让发生器在较低的发生压力下工作，使得发生终了的氨水浓度尽可能降低，提高了发生器的放气范围，获得了较低的溶液循环倍率；然后将经过溶液泵加压的冷凝氨液在高压发生器中加热汽化成高压饱和蒸汽，高压饱和氨蒸汽作为工作蒸汽，利用喷射器将精馏塔顶的低压氨蒸汽引射升压排至冷凝器内。
本发明的系统大大降低了发生器对热源温度的要求，缓解了常规单级氨水吸收式制冷循环在低热源温度下工作性能低甚至无法工作的问题，对利用太阳能驱动氨水吸收式制冷循环具有重要意义。
附图说明
图1为本发明系统的连接示意图；
图2为本发明实施例6中制冷循环系统的h—x图；
图3为本发明的实施例6中制冷循环系统中氨浓度为1时氨循环各状态点P—h图。
其中，蒸发器A、冷凝器B、吸收器C、溶液热交换器D、低压发生器E、精馏器F、分凝器G、高压发生器H、喷射器I、冷凝器J、储液器K、溶液泵L和M、节流阀N和O、电磁阀P和Q、液位控制器R、压力传感器S和T；
图2中横轴x表示氨水浓度，纵轴h表示焓值。P0为吸收压力，P L为低压发生器内压力，Pk为冷凝压力，Ph为高压发生器内压力，x1为吸收终了氨水浓度，x4为发生终了氨水浓度。
图3中横轴h表示焓值，纵轴P表示压力。P0为吸收压力，P L为低压发生器内压力，Pk为冷凝压力，Ph为高压发生器内压力。
图2和图3中的1、2、3a、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15为各状态点。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例1：如图1所示的一种将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统，所述的复合制冷循环系统包括蒸发器A、过冷器B，冷凝器J、吸收器C、溶液热交换器D、低压发生器E、精馏器F、分凝器G、高压发生器H、喷射器I、储液器K和溶液泵L、M。
本发明的吸收器C的浓溶液出口经溶液泵M连接在溶液热交换器D的浓溶液进口上，溶液热交换器D的浓溶液出口连接精馏器F的进口，精馏器F的顶部连通分凝器G，精馏器F的底部连通低压发生器E，低压发生器E的稀溶液出口连接溶液热交换器D稀溶液进口，溶液热交换器D的稀溶液出口连接在吸收器C的稀溶液进口上；
本发明的分凝器G的出口连接在喷射器I的引射流体进口上，喷射器I的混合流体出口连接冷凝器J的进口，冷凝器J的出口连接储液器K的进口；
本发明的储液器L的出口端设有两路，一路通过溶液泵L连接高压发生器H的进口，高压发生器H的出口连接在喷射器I的工作流体进口上；另一路连接过冷器B的进口，过冷器B的液体出口连接在蒸发器A的进口上，蒸发器A的出口通过过冷器B连接在吸收器C的气体进口上。
实施例2：如图1所示，本发明的过冷器B的液体出口与蒸发器A的进口之间设有节流阀N，所述溶液热交换器D的稀溶液出口与吸收器C的稀溶液进口之间设有节流阀O。
实施例3：如图1所示，本发明的分凝器G的出口与喷射器I的引射流体进口之间设有电磁阀Q，所述的储液器K与过冷器B进口之间设有电磁阀P。
实施例4：如图1所示，本发明的高压发生器H上设有液位控制器R，所述的液位控制器R通过控制线路连接溶液泵L；本发明的冷凝器J上设有压力传感器S，本发明的低压发生器E上设有压力传感器T。
实施例5：如图1所示，本发明的复合制冷循环系统相比于常规单级氨水吸收式制冷循环系统增加了：1）用于提升冷凝后氨液压力而设置的溶液泵L；2）用于高压氨液加热汽化产生供喷射器运行的工作蒸汽而设置的高压发生器H；3）用于引射低压氨蒸汽而设置的喷射器I；4）用于感应高压发生器H液位以及控制溶液泵L启停而设置的液位控制器R；5）用于控制流量的电磁阀P和Q；6）用于测量容器压力的压力传感器S和T。
本发明的系统可以大大降低对热源温度的要求，缓解常规单级氨水吸收式制冷循环在低热源温度下工作性能低甚至无法工作的问题。
实施例6：如图1、2和3所示的一种将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统的运行方法，其运行方法如下：
1）在系统启动阶段，热源流体加热高、低压发生器H、E内液体至相应温度需要一段时间，此时关闭电磁阀P、Q，开启溶液泵L，让氨液在储液器K和高压发生器H之间不断循环；
该段循环的过程是：储液器K内的氨液经过溶液泵L加压进入高压发生器H吸热汽化，高压蒸汽经过喷射器I降压在冷凝器J内冷凝成液体进入储液器K，完成一个循环。
2）当高压发生器H内液体液位稳定后，开启溶液泵M和电磁阀P，氨液进入蒸发器A吸热后被吸收器C内稀溶液吸收，从吸收器C出来的浓溶液通过溶液泵M升压进入低压发生器E发生。
3）当低压发生器E内的压力达到冷凝器J内压力的一半时，打开电磁阀Q，此时从精馏塔F出来的低压氨蒸汽（状态点5）通过喷射器I被引射到冷凝器J中；具体过程如下：
①高压饱和氨蒸汽（状态点10）将低压氨蒸汽（状态点5）引射升压至状态点11）；在冷凝器J内冷凝到状态点8，分成两路：
②一路经过溶液泵L加压至状态点9；
③另一路经过过冷器B冷却到状态点12，后经过节流阀N节流到状态点13，在蒸发器A内吸收被冷却物体热量蒸发成气体（状态点14），经过过冷器B加热到状态点15，后被吸收器C内稀溶液吸收；
④浓溶液（状态点1）经过溶液泵M加压至状态点2，通过溶液热交换器D加热到状态点3a，在低压发生器E内发生，低压氨蒸汽经过精馏塔F和分凝器G至状态点5，稀溶液（状态点4）通过溶液热交换器D冷却到状态点6，后经过节流阀O降压至状态点7进入吸收器C。
4）通过压力传感器监测并控制低压发生器E内的压力维持在冷凝器J内压力的1/2，在此压力条件下，热源温度得以大大降低；至此完成氨水吸收→喷射的复合制冷循环。
需要说明的是，上述仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述实施例的基础上所做出的任意组合或等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统，其特征在于，所述的复合制冷循环系统包括蒸发器、过冷器，冷凝器、吸收器、溶液热交换器、低压发生器、精馏器、分凝器、高压发生器、喷射器、储液器和溶液泵；
所述的吸收器的浓溶液出口经溶液泵连接在溶液热交换器的浓溶液进口上，溶液热交换器的浓溶液出口连接精馏器的进口，精馏器的顶部连通分凝器，精馏器的底部连通低压发生器，低压发生器的稀溶液出口连接溶液热交换器稀溶液进口，溶液热交换器的稀溶液出口连接在吸收器的稀溶液进口上；
所述的分凝器的出口连接在喷射器的引射流体进口上，喷射器的混合流体出口连接冷凝器的进口，冷凝器的出口连接储液器的进口；
储液器的出口端设有两路，一路通过溶液泵连接高压发生器的进口，高压发生器的出口连接在喷射器的工作流体进口上；另一路连接过冷器的进口，过冷器的液体出口连接在蒸发器的进口上，蒸发器的出口通过过冷器连接在吸收器的气体进口上。
2.如权利要求1所述的将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统，其特征在于，所述的过冷器的液体出口与蒸发器的进口之间设有节流阀N，所述溶液热交换器的稀溶液出口与吸收器的稀溶液进口之间设有节流阀O。
3.如权利要求1所述的将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统，其特征在于，所述的分凝器的出口与喷射器的引射流体进口之间设有电磁阀Q，所述的储液器与过冷器进口之间设有电磁阀P。
4.如权利要求1所述的将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统，其特征在于，所述的高压发生器上设有液位控制器，所述的液位控制器通过控制线路连接溶液泵。
5.一种如权利要求1所述的将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统的运行方法，其特征在于，所述的运行方法如下：
1）系统启动阶段，热源流体加热高、低压发生器内液体至设定温度，加热过程中，关闭电磁阀P、Q，开启溶液泵L，让氨液在储液器和高压发生器之间不断循环；
2）当高压发生器内液体液位稳定后，开启溶液泵M和电磁阀P；氨液进入蒸发器吸热后被吸收器内稀溶液吸收，从吸收器出来的浓溶液通过溶液泵升压进入低压发生器发生；
3）当低压发生器内的压力达到冷凝器内压力的一半时，开启电磁阀Q，此时精馏塔出来的低压氨蒸汽通过喷射器被引射到冷凝器中；
4）通过压力传感器监测并控制低压发生器内的压力维持在冷凝器内压力的1/2。
6.如权利要求5所述的将氨水吸收和喷射复合的制冷循环系统的运行方法，其特征在于，所述的步骤3）中冷凝器冷凝后的液体制冷剂分成两路：一路通过电磁阀、过冷器和节流阀进入蒸发器，在蒸发器中吸收被冷却物体热量而汽化后，在吸收器中被稀氨水溶液吸收，再通过溶液泵升压在低压发生器内发生，经过精馏器和分凝器，利用喷射器被引射入冷凝器；另一路经过溶液泵加压进入高压发生器，加热汽化成高压饱和蒸汽后作为工作蒸汽将精馏塔顶出来的低压氨蒸汽引射到冷凝器中。
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