CN107328132A - 一种第二类吸收式热泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种第二类吸收式热泵,其包括发生器、冷凝器、吸收器、换热组件和蒸发器;吸收器中设置有第一换热管道和第二换热管道,分别连通驱动热源和静换热组件的被加热介质,该热泵中被加热介质经过三次升温:第一次为冷凝器蒸汽液化放热对被加热介质加热升温;第二次为由吸收器流出的驱动热源对其加热升温;第三次为吸收器内部的溶液对其加热升温;即被加热介质的升温能量来源于冷凝器中蒸汽液化热能和吸收器中浓溶液被稀释所释放的热能;热泵机组可以回收冷凝器中蒸汽液化释放的能量为被加热介质加热,不仅大幅度提高了单台机组的COP,满足被加热介质高温及进出口较大温差环境的使用需求,而且大大减少了能源浪费率,降低设备的运行费用。

Description

一种第二类吸收式热泵
技术领域
本发明涉及热量回收技术领域,特别涉及一种第二类吸收式热泵。
背景技术
第二类吸收式热泵是一种利用大量的中低温热源产生少量能被利用的高温热能。即利用高低温热能驱动,在采用低温冷却水的条件下,制取热量少于但是温度高于中低温热源的热量,将部分中低品位热能转移到高品位,从而提高了热能的利用率。
现有第二类吸收式热泵机组在使用时,机组被加热介质进出口温差比较小,应对被加热源大温差场合时,需要多个第二类吸收式热泵串联完成,存在投资成本大,运行操作复杂的弊端。
如何在满足被加热源温差大场合的需求前提下,降低投资成本,是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种第二类吸收式热泵,包括发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器,其中,所述发生器和所述吸收器形成溶液循环回路;所述吸收器内部设置有彼此独立的第一换热管道和第二换热管道;所述第一换热管道的进口与外界驱动热源管路连通,所述冷凝器内部的换热管道的进口与被加热介质管路连通;
所述第二类吸收式热泵还包括换热组件,用于对由所述吸收器流出的驱动热源和由所述冷凝器流出的被加热介质通过所述换热组件进行热量传递;
并且,所述换热组件的被加热介质出口与所述第二换热管道进口连通,以便经所述换热组件换热后的被加热介质流入所述吸收器内部与溶液进行热交换。
与现有技术被加热介质仅与吸收器中浓溶液变稀所释放的热能相比,本发明中的第二类吸收式热泵中被加热介质升温能量来源于两部分:第一部分为冷凝器中蒸汽液化热能,第二部分为吸收器中浓溶液被稀释所释放的热能;即本发明中的热泵机组可以回收冷凝器中蒸汽液化释放的能量为被加热介质加热,不仅大幅度提高了单台机组的COP,可以将入口温度较低的被加热介质升温至比驱动热源温度更高的温度(大约比驱动热源温度高40℃),满足被加热介质高温及进出口大温差环境的使用需求,而且冷凝器中的液化热能被回收利用,大大降低了能源浪费率。
可选的,所述第一换热管道和第二换热管道上下并行设置,以便所述吸收器内部的溶液先与所述第一换热管道内部驱动热源换热后,再与所述第二换热管道内的被加热介质换热。
可选的,所述换热组件的驱动热源出口通过管路连通所述发生器内部的换热管道的出口管路。
可选的,所述吸收器内部的换热管道的进口与所述蒸发器内部的换热管道进口分别通过第一支管路和第二支管路连通同一驱动热源。
可选的,所述蒸发器内部的换热管道的出口通过管路连通所述发生器内部换热管道的进口。
可选的,还包括热交换器,设置于所述发生器和所述吸收器形成的溶液循环回路。
可选的,所述发生器的溶液出口与所述吸收器的溶液进口连通管路上设置有溶液泵;或者/和,所述冷凝器的冷凝水出口和所述蒸发器的冷凝水入口设置有溶剂泵。
附图说明
图1为本发明一种实施例中第二类热泵机组的结构原理图。
其中图1中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示:
发生器1,冷凝器2,蒸发器3,吸收器4,第一换热管道41,第二换热管道42,热交换器5,换热组件6,溶液泵7,冷剂泵8;驱动 热源入口9,驱动热源出口10,被加热介质入口11,被加热介质出口12。
具体实施方式
针对现有技术中所指出的第二类吸收式热泵应用于温差较大被加热源时,投入成本较高的技术问题,本文进行了深入研究。研究发现:现有单台第二类吸收式热泵的COP较低,通常单级升温为0.48,两级升温为0.32,所谓COP值即为能效比,额定工况或者规定条件下,热泵机组的制热量与输入热量的比值。
也就是说,降低机组投入成本关键在于提高第二类吸收式热泵的COP,针对如何提高第二类吸收式热泵的COP,降低能源浪费。本文对现有技术中的第二类吸收式热泵进行了详细研究。
现有技术中第二类吸收式热泵包括发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器,关于以上各部件的具体结构本文不做详细介绍,可以参考现有技术。被加热介质流经吸收器内部换热通道,同时吸收器换热管外部还通入来自发生器的浓溶液(溴化锂等冷媒溶液),浓溶液吸收来自蒸发器的水蒸汽稀释放热进而将被加热介质加热升温。
吸收器中的稀溶液再次返后发生器被加热浓缩形成浓溶液,以进行下一循环。
其中,发生器内部的加热能量来自驱动热源。发生器中蒸发的水蒸气进入冷凝器,与通入冷凝器的冷却水换热,形成液态水。
蒸发器主要为吸收器提供水蒸气,其中蒸发器内部通入驱动热源,驱动热源将蒸发器内部的水加热形成蒸汽,蒸汽通入吸收器以稀释流入吸收器内部的浓溶液。蒸发器中形成水蒸气的介质来源于冷凝器中,即冷凝器中的冷凝水经冷剂泵8泵送至蒸发器内部,被驱动热源加热蒸发形成蒸汽。
从以上描述可以看出,现有技术中的第二类吸收式热泵除了溶液循环流路外,还包括驱动热源、被加热介质、冷凝水三条流路。其中冷凝器中蒸汽的热量被冷凝水吸收并带走。研究发现,通常冷凝水被 直接排出机组,不能被机组利用,这是导致机组热量利用率低的重要因素。
本文发现提高机组COP关键在于尽量回收冷凝器中热量以供机组自我运用。针对以上发现,本文提出了一种提高机组COP的技术方案。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,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。
请参考图1,图1为本发明一种实施例中第二类热泵机组的结构原理图。
本发明提供了一种第二类吸收式热泵,其包括发生器1、冷凝器2、吸收器4和蒸发器3,各部件的作用与上述相同。发生器1和吸收器4形成溶液循环回路,即发生器1的溶液出口连通吸收器4的溶液进口,吸收器4的溶液出口连通发生器1的溶液进口,其中发生器1的溶液出口和吸收器4的溶液进口管路上可以设置有溶液泵7,在溶液泵7的动力作用下,发生器1中的浓溶液泵送至进入吸收器4,浓溶液在吸收器4中吸收水蒸气被稀释,同时放出热量加热吸收器4内部的换热管道中的介质,被稀释后的稀溶液自吸收器4的溶液出口流回至发生器1内部,在发生器1内部被加热重新变成浓溶液。
其中溶液可以为溴化锂溶液,也可以为其他冷媒介质溶液。
本发明中吸收器4内部的换热管道包括第一换热管道41和第二换热管道42,其中第一换热管道41和第二换热管道42彼此独立,也就是说,第一换热管道41和第二换热管道42并联设置,非串联,两者内部的液体均可以与吸收器内部的溶液进行换热。
第一换热管道41的进口与外界驱动热源管路连通,也就是说,吸收器4内部浓溶液变为稀溶液释放的热量对流入吸收器4内部的驱动热源加热升温。
本发明中冷凝器2内部也同样设置有换热管道,冷凝器2内部的换热管道的进口与被加热介质管路连通,被加热介质流入冷凝器2内部与来自发生器1进入冷凝器2内部的蒸汽换热,以使冷凝器2内部 的蒸汽冷凝为液态水,同时,被加热介质吸收蒸汽液化释放出的热量后,其温度升高。
并且,本发明中第二类吸收式热泵还包括换热组件6,吸收器4内部的第一换热管道41出口与换热组件6的第一进口连通,冷凝器2内部的换热管道出口与换热组件6的第二进口连通,以便由吸收器4流出的驱动热源和由冷凝器2流出的被加热介质通过换热组件6进行热量传递。图1中示出了经换热组件6的被加热介质出口12以及冷凝器2的被加热介质进口11,其中Ti1和To1分别表示被加热介质的进口温度和出口温度。
本发明中换热组件的被加热介质出口与吸收器内部的第二换热管道42的进口连通,经换热组件换热后的被加热介质由换热组件的被加热介质出口流出,流入吸收器内部,在吸收器内部与溶液继续换热升温,最后由第二换热管道42的出口流至外界管路,以供外界使用。
与现有技术被加热介质仅与吸收器4中浓溶液变稀所释放的热能相比,本发明中的第二类吸收式热泵中被加热介质经过三次升温:第一次为冷凝器蒸汽液化放热对被加热介质加热升温;第二次为由吸收器流出的驱动热源对其加热升温;第三次为吸收器内部的溶液对其加热升温;简单概括,被加热介质的升温能量来源于两部分:第一部分为冷凝器2中蒸汽液化热能,第二部分为吸收器4中浓溶液被稀释所释放的热能;即本发明中的热泵机组可以回收冷凝器2中蒸汽液化释放的能量为被加热介质加热,不仅大幅度提高了单台机组的COP,可以将入口温度较低的被加热介质升温至比驱动热源温度更高的温度,满足被加热介质高温及进出口较大温差环境的使用需求,而且冷凝器2中的液化热能被回收利用,大大降低了能源浪费率。
本文对吸收器内部的第一换热管道41和第二换热管道42的位置不进行限定,第一换热管道41和第二换热管道42可以上下布置,也可以左右布置,还可以交叉布置等其他多种布置方式。本文优选第二换热管道42和第一换热管道41上下设置,以便吸收器内部的溶 液限于第二换热管道42内部的被加热介质换热,然后再与第一换热管道41内部的驱动热源 换热。
上述各实施例中,驱动热源可以与通入蒸发器3中的热源为同一热源,即吸收器4内部的换热管道的进口与蒸发器3内部的换热管道进口分别通过第一支管路和第二支管路连通同一驱动热源。当然,吸收器4和蒸发器3也可以使用不同的两股热源。
另外,上述各实施例中发生器1内部用于加热稀溶液的能量也可以来源于驱动热源,即蒸发器3内部的换热管道的出口通过管路连通发生器1内部换热管道的进口,也就是说,驱动热源依次流经蒸发器3和发生器1,这样可以简化热泵管路的布置。驱动热源的进口9和驱动热源的出口10如图1所示,其中Ti1和To1分别表示驱动热源的进口温度和出口温度。
为了提高机组的热利用率,上述各实施例中,第二类吸收式热泵还可以包括热交换器5,热交换器5设置于发生器1和吸收器4形成的溶液循环回路中,用于对由发生器1流出的浓溶液和由吸收器4流出的稀溶液进行换热。
以上对本发明所提供的一种第二类吸收式热泵进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种第二类吸收式热泵,包括发生器(1)、冷凝器(2)、吸收器(4)和蒸发器(3),其中,所述发生器(1)和所述吸收器(4)形成溶液循环回路;其特征在于,所述吸收器(4)内部设置有彼此独立的第一换热管道(41)和第二换热管道(42);所述第一换热管道(41)的进口与外界驱动热源管路连通,所述冷凝器(2)内部的换热管道的进口与被加热介质管路连通;
所述第二类吸收式热泵还包括换热组件(6),用于对由所述吸收器(4)流出的驱动热源和由所述冷凝器(2)流出的被加热介质通过所述换热组件(6)进行热量传递;
并且,所述换热组件(6)的被加热介质出口与所述第二换热管道(42)进口连通,以便经所述换热组件(6)换热后的被加热介质流入所述吸收器内部与溶液进行热交换。
2.如权利要求1所述的第二类吸收式热泵,其特征在于,所述第二换热管道(42)和所述第一换热管道(41)上下设置,以便所述吸收器内部的溶液限于所述第二换热管道(42)内部的被加热介质换热,然后再与所述第一换热管道(41)内部的驱动热源换热。
3.如权利要求1或2所述的第二类吸收式热泵,其特征在于,所述换热组件(6)的驱动热源出口通过管路连通所述发生器(1)内部的换热管道的出口管路。
4.如权利要求1或2所述的第二类吸收式热泵,其特征在于,所述吸收器(4)内部的换热管道的进口与所述蒸发器(3)内部的换热管道进口分别通过第一支管路和第二支管路连通同一驱动热源。
5.如权利要求1或2所述的第二类吸收式热泵,其特征在于,所述蒸发器(3)内部的换热管道的出口通过管路连通所述发生器(1)内部换热管道的进口。
6.如权利要求1所述的第二类吸收式热泵,其特征在于,还包括热交换器(5),设置于所述发生器(1)和所述吸收器(4)形成的溶液循环回路。
7.如权利要求1所述的第二类吸收式热泵,其特征在于,所述发生器(1)的溶液出口与所述吸收器(4)的溶液进口连通管路上设置有溶液泵;所述冷凝器(2)的冷凝水出口和所述蒸发器(3)的冷凝水入口设置有溶剂泵(8)。
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