CN108167987B - 基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组。解决了现有技术设计不够合理等技术问题。包括蓄热水箱,蓄热水箱连接有太阳能集热器,蓄热水箱的热水出口和温控电动三通阀相连,温控电动三通阀其中一路与燃气加热器相连,温控电动三通阀剩余一路与燃气加热器的加热出口管路相连并与加热盘管的热水进口相连,加热盘管的出口与蓄热水箱的热水进口相连,加热盘管分别连接有溶液吸收制冷系统和/或液膜蒸发系统。优点在于:将太阳能蓄热技术、燃气燃烧技术、溶液吸收制冷技术、液膜蒸发技术、自动控制等技术有机的结合,实现了在夏季利用太阳能辐射热供冷。能源利用率高、环境污染小、运行成本低、运行稳定。

Description

基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组
技术领域
本发明属于能源类制冷空调节能设备技术领域,尤其是涉及一种基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组。
背景技术
随着能源的日益紧张,节能问题已经成为当今全球关注的焦点。世界各国在积极加大对清洁可再生能源的利用,同时能源的高效利用也是解决能源紧张的一种有效途径。太阳能是一种分布广泛、使用清洁的可再生能源,但是在夏季,太阳能热量过剩现象十分突出,同时随着太阳能建筑一体化在民用建筑中大力推广,夏季太阳能热利用已成为当前急需解决的问题,太阳能溴化锂吸收式小型制冷系统能充分将太阳能蓄热转化为冷量越来越受到大家的关注。
从目前发表的资料来看,常规太阳能溴化锂吸收式小型制冷机组主要存在以下问题:1、蒸发器采用冷剂泵进行循环喷淋蒸发换热,吸收器采用溶液泵进行循环喷淋吸收,蒸发换热系数和吸收效率均较低,同时,为了能充分蒸发和吸收,冷剂和溴化锂浓溶液的循环倍率为10~15,使系统能耗增加,降低系统制冷性能系数。2、发生器产生的浓溶液一般通过U型管进入吸收器的溶液喷淋装置,在机组停止运行一段时间后存在溴化锂浓溶液在U型管路内结晶堵塞管路的问题。3、太阳辐射水平不足时输出循环热水温度恒定控制问题。4、在冷凝发生器中冷凝水和水蒸气之间的分离和冷凝水收集的问题。5系统容量调节问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种基于液膜吸收和蒸发换热的小型溴化锂吸收式制冷机组,将天然气洁净燃烧技术、太阳能热利用技术、溶液吸收制冷技术、液膜蒸发技术有机结合,实现系统高效、稳定运行。
为达到上述目的,本发明采用了下列技术方案:本基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组,包括蓄热水箱,所述的蓄热水箱连接有太阳能集热器,其特征在于,所述的蓄热水箱的热水出口和温控电动三通阀相连,所述的温控电动三通阀其中一路与燃气加热器相连,所述的温控电动三通阀剩余一路与所述的燃气加热器的加热出口管路相连并与加热盘管的热水进口相连,所述的加热盘管的出口与蓄热水箱的热水进口相连,所述的加热盘管分别连接有溶液吸收制冷系统和/或液膜蒸发系统。
在上述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组中,所述的蓄热水箱通过管路与第一截止阀相连构成补水回路;所述的加热盘管出口通过管道与第二截止阀相连,且所述的第二截止阀和蓄热水箱热水进口相连。
在上述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组中,所述的溶液吸收制冷系统包括盛放有溴化锂溶液的冷凝发生器,所述的加热盘管设置于溴化锂溶液内,所述的加热盘管上方设有溶液吸收制冷机构。
在上述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组中,所述的溶液吸收制冷机构包括设置在加热盘管上方的冷凝盘管,所述的冷凝盘管的进口通过第五截止阀和冷却水管路相连,所述的冷凝盘管出口通过管路与液膜吸收装置的冷却水进口相连,所述的液膜吸收装置的冷却水出口通过管路与第六截止阀相连后与室外排水管相连。
在上述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组中,所述的液膜蒸发系统包括冷凝发生器上且位于冷凝盘管下方的气体均布与液体收集装置,所述的气体均布与液体收集装置上具有通气结构和集液槽,所述的气体均布与液体收集装置底部的集液槽出口通过管路与设置在冷凝发生器下方的冷凝水分布器的液体进口相连,且所述的冷凝水分布器下方设有液膜蒸发机构。
在上述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组中,所述的液膜蒸发机构包括设置在冷凝水分布器下方的液膜蒸发装置,且所述的液膜蒸发装置的出口通过管道与第三截止阀和用户侧冷冻水供水管路相连,所述的液膜蒸发装置的进口通过管道和第四截止阀与用户侧冷冻水回水管路相连从而构成冷冻水供回水系统。
在上述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组中,所述的冷凝发生器底部的溴化锂溶液的出口通过管路与所述的板式换热器相连,所述的板式换热器和设置在液膜吸收装置上方的溴化锂浓溶液分布器的进液口相连,且连接冷凝发生器底部的溴化锂溶液的出口与溴化锂浓溶液分布器的进液口之间的管路上设置有电加热丝。
在上述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组中,所述的冷凝发生器下方设有蒸发吸收器,且所述的液膜蒸发装置和液膜吸收装置分别设置在蒸发吸收器上,且所述的蒸发吸收器底部具有和液膜吸收装置相对应的溴化锂溶液收集槽,所述的蒸发吸收器底部的溴化锂溶液收集槽的溴化锂稀溶液出口通过管路与磁力泵相连,且磁力泵通过板式换热器和冷凝发生器的溴化锂稀溶液进液口相连。
在上述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组中,所述的液膜蒸发装置和液膜吸收装置之间设有双百叶隔板。
在上述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组中,所述的气体均布与液体收集装置呈盘状,且所述的通气结构包括设置在气体均布与液体收集装置上端且自气体均布与液体收集装置一端延伸至另一端的集液槽,所述的集液槽连接有若干位于集液槽两侧且与集液槽相连通的液体通道,所述的液体通道呈敞口结构,且相邻两个的液体通道之间设有贯穿于气体均布与液体收集装置的气体通道。
与现有的技术相比,本发明的优点在于:
1、本系统的蒸发器和吸收器采用液膜吸收和蒸发换热,具有较高的吸收和换热效率,同时也解决了常规溴化锂系统为了使系统能充分蒸发换热和吸收,冷剂和溴化锂浓溶液循环倍率高,能耗大的问题。
2、本系统在连接冷凝发生器底部的溴化锂浓溶液出口与蒸发吸收器中溴化锂浓溶液分布器进液口之间的U型管路上设置有电加热丝,有效解决机组停机后溴化锂浓溶液在U型管路内结晶堵塞管路的问题。
3、本系统利用燃气加热器和温控电动三通阀,通过温度探头测得的温度与设定温度之间的差值,使温控电动三通阀自动调节阀门开度,控制循环热水温度恒定。
4、本系统采用气体均布与液体收集装置实现冷凝水的收集与水蒸气的均布,提高冷凝器的冷凝效果。
5、本系统冷凝水分布器和溴化锂浓溶液分布器采用重力式液体分布原理,随着负荷变化而自动调节液位高度,从而调节液体分布量改变系统制冷量。
附图说明
图1是本发明提供的结构示意图;
图2为气体均布与液体收集装置的结构示意图;
图3为气体均布与液体收集装置A-A剖面的结构示意图。
图中,冷凝发生器1、蒸发吸收器2、冷凝盘管3、加热盘管4、气体均布与液体收集装置5、太阳能集热器6、蓄热水箱7、燃气加热器8、电加热丝9、板式换热器10、磁力泵11、液膜蒸发装置12、液膜吸收装置13、双百叶隔板14、冷凝水分布器15、溴化锂浓溶液分布器16、温控电动三通阀17、第一截止阀18、第二截止阀19、第三截止阀20、第四截止阀21、第五截止阀22、第六截止阀23、集液槽24、液体通道25、气体通道26。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-3所示,本实施例具体包括:本小型溴化锂吸收式制冷机组,将天然气洁净燃烧技术、太阳能热利用技术、溶液吸收制冷技术、液膜蒸发技术有机结合;太阳能集热器6通过管路与蓄热水箱7相连构成太阳能蓄热系统;蓄热水箱7通过管路与第一截止阀18相连构成补水回路。
其中,这里的蓄热水箱7热水出口通过管路与温控电动三通阀17相连,温控电动三通阀17一路通过管路与燃气加热器8相连;另一路通过管道与燃气加热器8出口管路相连后与加热盘管4热水进口相连;加热盘管4出口通过管道与第二截止阀19、蓄热水箱7热水进口相连。
优选地,这里的冷却水管路与第五截止阀22、冷凝盘管3进口相连,冷凝盘管3出口通过管路与液膜吸收装置13冷却水进口相连,液膜吸收装置13冷却水出口通过管路与第六截止阀23相连后与室外排水管相连。
这里的气体均布与液体收集装置5底部集液槽出口通过管路与冷凝水分布器15液体进口相连,也就是说,冷凝发生器1被气体均布与液体收集装置5分隔成冷凝侧和发生侧;冷凝发生器1底部的溴化锂浓溶液出口通过管路与板式换热器10、溴化锂浓溶液分布器16进液口相连;其中,连接冷凝发生器1底部的溴化锂浓溶液出口与溴化锂浓溶液分布器进液口之间的管路上设置有电加热丝9;蒸发吸收器2底部溴化锂稀溶液出口通过管路与磁力泵11、板式换热器10、冷凝发生器1溴化锂稀溶液进液口相连。
进一步地,液膜蒸发装置12出口通过管道与第三截止阀20和用户侧冷冻水供水管路相连;用户侧冷冻水回水管路通过管道与第四截止阀21、液膜蒸发装置12进口相连,从而构成冷冻水供回水系统。
具体工作过程如下:
本发明在夏季制冷运行时,通过太阳能集热器6将太阳能转化成热能以热水的形式储存在蓄热水箱7中,当蓄热水箱中的热水温度达不到设定温度要求时,根据温度探头测得的温度与设定温度之间的差值,温控电动三通阀17自动调节其阀门开度,让一部分循环热水进入到燃气加热器8中进一步加热,从而使混合后的循环热水温度达到设定温度的要求后进入到加热盘管4中,加热溴化锂稀溶液,使溴化锂稀溶液变成溴化锂浓溶液,放完热后的循环热水通过管路重新回到蓄热水箱7中。加热溴化锂稀溶液产生的水蒸气均匀通过气体均布与液体收集装置5的气体通道26后,优选地,这里的气体均布与液体收集装置5呈盘状,且在气体均布与液体收集装置5上端设有自气体均布与液体收集装置5一端延伸至另一端的集液槽24,集液槽24连接有若干位于集液槽24两侧且与集液槽24相连通的液体通道25,液体通道25呈敞口结构,且相邻两个的液体通道25之间设有贯穿于气体均布与液体收集装置5的气体通道26,它能将气体和液体完全分隔开,气体在气体通道26流动,液体在液体通道25流动,最终液体汇集在在集液槽24中。
在冷凝盘管3上与冷却水换热凝结成水,凝结水被气体均布与液体收集装置5收集在集液槽24中,并通过管路与冷凝水分布器15相连,冷凝水在冷凝水分布器15中被均匀分布在液膜蒸发装置12中的波纹状翅片表面上发,与来自用户侧的高温冷冻水换热蒸发变成水蒸气,同时产生低温冷冻水供用户侧使用。
蒸发吸收器2底部的溴化锂稀溶液通过磁力泵11加压后送入冷凝发生器1中,被加热盘管4加热后变成溴化锂浓溶液,溴化锂浓溶液通过管路与溴化锂分布器16相连,冷凝水分布器15和溴化锂浓溶液分布器16采用重力式液体分布原理,液体分布量通过液位高度自动调节。通过溴化锂分布器16将溴化锂浓溶液均匀的分布在液膜吸收装置13上的波状翅片表面,溴化锂浓溶液在液膜吸收装置13上的波状翅片表面吸收来自液膜蒸发装置12的水蒸气变成稀溶液后进入到蒸发吸收器2底部,吸收热由循环冷却水带走。其中,在液膜蒸发装置12和液膜吸收装置13的换热管上设置有波纹状翅片,且翅片表面有冲有凹凸的小点。蒸发吸收器2中用双百叶隔板14将液膜蒸发装置12和液膜吸收装置13分隔开,以防止冷凝水和溴化锂浓溶液发生混合影响系统效率;冷凝发生器1中产生的溴化锂浓溶液与蒸发吸收器2底部的溴化锂稀溶液在板式换热器10中进行热量交换,回收溴化锂浓溶液的热量。
本发明将太阳能蓄热技术、燃气燃烧技术、溶液吸收制冷技术、液膜蒸发技术、自动控制等技术有机的结合起来,实现了在夏季利用太阳能辐射热供冷。本系统利用太阳能、天然气作为输入能源,能有效的调节冬夏两季电力负荷和天然气负荷之间的不平衡,是一种能源利用率高、环境污染小、运行成本低、运行稳定的新型制冷空调系统。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了冷凝发生器1、蒸发吸收器2、冷凝盘管3、加热盘管4、气体均布与液体收集装置5、太阳能集热器6、蓄热水箱7、燃气加热器8、电加热丝9、板式换热器10、磁力泵11、液膜蒸发装置12、液膜吸收装置13、双百叶隔板14、冷凝水分布器15、溴化锂浓溶液分布器16、温控电动三通阀17、第一截止阀18、第二截止阀19、第三截止阀20、第四截止阀21、第五截止阀22、第六截止阀23、集液槽24、液体通道25、气体通道26等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质,把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组,包括蓄热水箱(7),所述的蓄热水箱(7)连接有太阳能集热器(6),其特征在于,所述的蓄热水箱(7)的热水出口和温控电动三通阀(17)相连,所述的温控电动三通阀(17)其中一路与燃气加热器(8)相连,所述的温控电动三通阀(17)剩余一路与所述的燃气加热器(8)的加热出口管路相连并与加热盘管(4)的热水进口相连,所述的加热盘管(4)的出口与蓄热水箱(7)的热水进口相连,所述的加热盘管(4)分别连接有溶液吸收制冷系统和液膜蒸发系统;
所述的溶液吸收制冷系统包括盛放有溴化锂溶液的冷凝发生器(1),所述的加热盘管(4)设置于溴化锂溶液内,所述的加热盘管(4)上方设有溶液吸收制冷机构;
所述的溶液吸收制冷机构包括设置在加热盘管(4)上方的冷凝盘管(3),所述的冷凝盘管(3)的进口通过第五截止阀(22)和冷却水管路相连,所述的冷凝盘管(3)出口通过管路与液膜吸收装置(13)的冷却水进口相连,所述的液膜吸收装置(13)的冷却水出口通过管路与第六截止阀(23)相连后与室外排水管相连;
所述的液膜蒸发系统包括设置在冷凝发生器(1)上且位于冷凝盘管(3)下方的气体均布与液体收集装置(5),所述的气体均布与液体收集装置(5)上具有通气结构和集液槽(24),所述的气体均布与液体收集装置(5)底部的集液槽(24)出口通过管路与设置在冷凝发生器(1)下方的冷凝水分布器(15)的液体进口相连,且所述的冷凝水分布器(15)下方设有液膜蒸发机构;
所述的液膜蒸发机构包括设置在冷凝水分布器(15)下方的液膜蒸发装置(12),且所述的液膜蒸发装置(12)的出口通过管道与第三截止阀(20)和用户侧冷冻水供水管路相连,所述的液膜蒸发装置(12)的进口通过管道和第四截止阀(21)与用户侧冷冻水回水管路相连从而构成冷冻水供回水系统;
所述的冷凝发生器(1)底部的溴化锂溶液的出口通过管路与板式换热器(10)相连,所述的板式换热器(10)和设置在液膜吸收装置(13)上方的溴化锂浓溶液分布器(16)的进液口相连,且连接冷凝发生器(1)底部的溴化锂溶液的出口与溴化锂浓溶液分布器(16)的进液口之间的管路上设置有电加热丝(9);所述的冷凝发生器(1)下方设有蒸发吸收器(2),且所述的液膜蒸发装置(12)和液膜吸收装置(13)分别设置在蒸发吸收器(2)上,且所述的蒸发吸收器(2)底部具有和液膜吸收装置(13)相对应的溴化锂溶液收集槽,所述的蒸发吸收器(2)底部的溴化锂溶液收集槽的溴化锂稀溶液出口通过管路与磁力泵(11)相连,且磁力泵(11)通过板式换热器(10)和冷凝发生器(1)的溴化锂稀溶液进液口相连;在液膜蒸发装置(12)和液膜吸收装置(13)的换热管上设置有波纹状翅片,且翅片表面有冲有凹凸的小点。
2.根据权利要求1所述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组,其特征在于,所述的蓄热水箱(7)通过管路与第一截止阀(18)相连构成补水回路;所述的加热盘管(4)出口通过管道与第二截止阀(19)相连,且所述的第二截止阀(19)和蓄热水箱(7)热水进口相连。
3.根据权利要求1所述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组,其特征在于,所述的液膜蒸发装置(12)和液膜吸收装置(13)之间设有双百叶隔板(14)。
4.根据权利要求1所述的基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组,其特征在于,所述的气体均布与液体收集装置(5)呈盘状,且所述的通气结构包括设置在气体均布与液体收集装置(5)上端且自气体均布与液体收集装置(5)一端延伸至另一端的集液槽(24),所述的集液槽(24)连接有若干位于集液槽(24)两侧且与集液槽(24)相连通的液体通道(25),所述的液体通道(25)呈敞口结构,且相邻两个的液体通道(25)之间设有贯穿于气体均布与液体收集装置(5)的气体通道(26)。
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