CN1088603C - 升高蒸汽压力的方法与设备 - Google Patents

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Abstract

VPE-冷却器包括多个压力作用区，并以吸收蒸汽压力升高工序为基础。它包括在压力P1、P2、…、PN下工作的多个作用区Z-1、Z-2、…、Z-N。每一压力区(Z-n)包含一水蒸发区(Z-En)、一蒸汽压力升高区(Z-VPEn)和一第二蒸汽凝结区(Z-Xn)。在蒸发区内具有提供水蒸发表面的一组转动圆盘(11)；在蒸汽压力升高区(9)内具有由导热材料制成的、用来形成降落吸收液液膜和水膜的扁管；在冷凝区(10)内具有冷凝管13。在升高区(9)内，吸收第一蒸汽并产生第二蒸汽；该第二蒸汽在凝结区(10)内凝结。室外空气、冷却水或者空气/水的组合带走凝结热量。VPE加热器的构造与工序与VPE冷却器相似。

Description

升高蒸汽压力的方法和设备
                        发明的背景
发明的领域(技术领域)
本发明涉及与吸收蒸汽压力升高工序相结合的在绝热下水冷却和水加热工序所用的方法与设备。
背景技术
一种大型的吸收式空调程序，包括(a)在吸收液冷却器内制备7.2℃(45°F)左右的冷液，如水或乙二醇水溶液，(b)将此冷液在空调机内循环，以便带走来自室内空气的热量，从而使此液的液温回升到15.5℃(60°F)左右。制造吸收式冷却器的厂商有威斯康星州的Trane公司和纽约州的Carrier公司。在日本也有制造商，包括三洋、江原、三菱以及矢崎。商用吸收式液体冷却器具有一大型真空壳体，包括(a)蒸发区、(b)吸收区、(c)再生区、(d)冷凝区。处理步骤如下：
(a)当水进入蒸发区时，水闪蒸形成第一蒸汽，并制得了大量的4.4℃(40°F)左右的内部冷水。然后，水温为第一温度15.5℃(60°F)左右的外部冷水与内部冷水作热交换，于是外部冷水被冷却，并且其水温降至7.2℃(45°F)左右的第二温度。冷却了的外部冷水循环至空调机，并由此被加热至第一温度，再返回液体冷却器；
(b)水蒸汽被吸入吸收区内，并被浓吸收液吸收，例如浓度为63％的溴化锂水溶液。于是，该吸收液被稀释成为稀吸收液，例如浓度为58％的溴化锂溶液。吸收热量被释放给了冷却水；
(c)于是，稀吸收液进入再生区后，在再生区中被加热并且蒸发，以产生接近于外界压力的水蒸汽，稀吸收液也变成了浓吸收液，浓吸收液进行热交换后返回吸收区；
(d)接近于外界压力的水蒸汽通过将热量传给冷却水后被冷凝，并且所形成的冷凝水经过热交换后返回蒸发区。
小型的传统的吸收式空调机的工作与大型机种的工作相似，唯一不同的是在蒸发区内所产生的内部冷水直接循环至空调机。
由郑建炎(Chen-Yen Cheng)发明的直接热量升级(immediate heatupgrading)吸收式空调系统(IHUA系统)已在第5,209,071号美国专利以及相应的国际专利申请中揭示了。该系统使用直接热量升级吸收式空调机(IHUA空调机)。在这个系统中，由普通的盐和水构成的吸收液经过IHUA空调机来循环，以使取自第一空气或水的热量升级，并将升级的热量直接释放给第二空气。这样，可以省去制备冷水的步骤。IHUA空调机具有一块或多块组合式蒸发吸收两用板(E-A板)，每一块板具有两组传热片组件。每一E-A板具有两道靠近的导热壁，该导热壁具有一液膜蒸发区和一液膜吸收区，蒸发区与空气进行热交换后冷却空气，而吸收区与空气进行热交换后加热空气，这两个过程都是经过两组传热片组件来进行的。IHUA空调机的多压力区的蒸发工序以及多压力区的吸收工序在此专利中已有说明。要注意的是，本专利申请是美国专利申请号为08/295,771号的未审查专利的追加发明专利，而美国专利申请号为08/295,771号的专利则是美国专利申请号为851,298的专利的追加发明专利，而美国专利申请号为851,298的专利现已成为了第5,209,071号美国专利。
                    发明的概述
                  发明揭示的内容
本发明介绍了一种称之为VPE冷却器的蒸汽压力升高直接水冷却器，一种称之为VPE加热器的蒸汽压力升高直接水加热器，以及一种称之为VPE冷却/加热器的两用综合蒸汽压力升高直接水冷却/加热器。
一种用于建筑物的空调系统具有一个或多个用于再生吸收液的蒸发器，称之为再生器。再生器可浓缩足够的吸收液以供数个VPE冷却器、VPE加热器或者VPE冷却/加热器使用。一台VPE冷却器可提供足够的冷水以供多个用于室内冷却的空调机使用。类似地，一台VPE加热器可提供足够的热水以供多个用于室内加热的空调机使用。当然，一台VPE冷却/加热器可同时用于冷却或加热建筑物，并可与数个空调机配合使用。适当协调这种中央空调系统可获得良好的经济性和方便性。
VPE冷却器通过在第一低压下闪蒸系统水来制备系统冷却水。所产生的水蒸汽被称之为第一蒸汽，也称之为内部水蒸汽。该内部水蒸汽在升高的温度下被吸收液吸收，并且吸收热量可用来在基本高于第一压力的第二压力下产生第二水蒸汽，也称为外部水蒸汽。外部水蒸汽通过将凝结热量释放给室外空气或冷却水而冷凝。蒸发式冷凝器也可用来凝结外部蒸汽。稀释后的吸收液经过吸收液再生器中的蒸发工序后浓缩。将内部水蒸汽转变为外部水蒸汽的工序称为吸收蒸汽压力升高工序，简称为VPE工序。由于在VPE冷却器中，内部蒸汽和外部蒸汽分别是VPE工序的入口蒸汽和出口蒸汽，因此它们分别被称为第一蒸汽和第二蒸汽。
VPE加热器通过在几乎绝热的条件下，将所述内部水蒸汽凝结为系统水来制备系统热水。首先，从外界获得热量，例如，可从室外空气、湖水、河水以及某些废热源中获得热量，然后将这些热量送至VPE加热器内以便在第一压力下蒸发水，从而产生低压水蒸汽。所产生的蒸汽被称为外部水蒸汽。该外部水蒸汽在升高的温度下被吸收液吸收，并且吸收热量可用来在基本高于第一压力的第二压力下产生水蒸汽。所产生的蒸汽可成为用来加热系统水的内部水蒸汽。
将外部水蒸汽转变为内部水蒸汽的工序也称为吸收蒸汽压力升高(VPE)的工序。由于外部蒸汽和内部蒸汽分别是VPE工序的入口蒸汽和出口蒸汽，因此它们分别被称为VPE工序的第一和第二蒸汽。
下列为VPE冷却器与VPE加热器所使用的一些相关术语：
(a)“绝热下的液体-蒸汽交互作用”是指在VPE冷却器内闪蒸，以及在VPE加热器内，将内部水蒸汽在绝热的状况下凝结至系统水。
(b)“与外界的热交互作用”是指在VPE冷却器内由室外空气或者冷却水来带走凝结热，以及在VPE加热器内通过获得来自室外空气或者任何低温热源来蒸发水，以便产生外部蒸汽。
(c)“绝热下的液体—蒸汽交互作用区”使指VPE冷却器的闪蒸区，以及VPE加热器的绝热下的内部蒸汽凝结区。
(d)“与外界的热交互作用区”是指VPE冷却器的第二蒸汽凝结区，以及VPE加热器的外部水蒸汽生成区。
(e)“内部水蒸汽”是指在VPE冷却器内通过闪蒸系统水来形成的蒸汽，以及在VPE加热器内凝结至系统水的蒸汽。
(f)“外部水蒸汽”是指在VPE冷却器内通过与外界的热交互作用而凝结的第二蒸汽，以及在VPE加热器内由热交互作用所产生的蒸汽。
VPE冷却器可分为多个压力区，而多个压力区的工作可用来完成所述的闪蒸、第一蒸汽(内部蒸汽)的吸收、第二蒸汽(外部蒸汽)的产生以及第二蒸汽(外部蒸汽)的凝结诸工序。该VPE冷却器可称为蒸汽压力升高多压区直接水冷却器，也可称为VPE/MPZ直接水冷却器，或简称为VPE/MPZ冷却器。
VPE/MPZ冷却器包括Z-1至Z-N的多个作用子区。每一压力子区(Z-n)包括一水蒸发区(Z-En)、一蒸汽压力升高区(Z-VPEn)和一第二蒸汽凝结区(Z-Xn)。
在蒸发区内具有可提供水蒸发表面的一组或多组转动圆盘或其它的填料设备；在蒸汽压力升高区内具有由导热材料制成的、用来形成降落吸收液液膜以及形成降落水膜的平行的垂直壁和扁管；在冷凝区内具有用来凝结第二蒸汽的冷凝管。在A型系统中，使用室外空气来带走凝结的热量，并且在冷凝管上具有传热片组件。在B型系统中，冷却水流经冷凝管的内部以便凝结冷凝管外部的第二蒸汽。
每一压力区内的工作步骤如下：
(1)在每一蒸发区内，水被蒸发而产生第一蒸汽(内部蒸汽)，并冷却水；
(2)在每一蒸汽压力升高区内，第一蒸汽(内部蒸汽)被吸收并产生第二蒸汽(外部蒸汽)；
(3)在每一凝结区内，第二蒸汽(外部蒸汽)被凝结；
(4a)在A型VPE/MPZ冷却器内，室外空气流过传热片以带走凝结热量；
(4b)在B型VPE/MPZ加热器内，冷却水流过冷凝管以带走凝结热量。
VPE加热器也可分为多个压力区，而多个压力区的工作可用来进行与诸如室外空气以及各种热源之类的外界的热交互作用、产生外部蒸汽、吸收外部蒸汽、产生内部蒸汽以及在几乎绝热的状况下将内部蒸汽凝结至系统水的工作。该VPE加热器可称为蒸汽压力升高多压区直接水加热器，也可称为VPE/MPZ直接水加热器，或简称为VPE/MPZ加热器。VPE/MPZ加热器的构造与VPE/MPZ冷却器十分相似。两用的VPE/MPZ冷却/加热器既可作为VPE/MPZ冷却器来使用，又可作为VPE/MPZ加热器来使用，这可通过简单地切换吸收液与水的流向来实现。
                         附图简介
图1所示为用于在一具有众多空调机的建筑物中提供空调的系统。该系统包括一个或多个蒸汽压力升高直接水冷却-加热器，简称为VPE冷却—加热器。VPE冷却器通过在低压和低温下闪蒸水来产生冷水。于是产生了第一低压水蒸汽(内部水蒸汽)。该冷水流过空调机循环后，再流回到VPE冷却器。第一水蒸汽则在升高的温度下被吸收液吸收，并且该吸收热量可用来在高于第一压力的第二压力下产生第二水蒸汽(外部水蒸汽)。第二水蒸汽通过将凝结热量释放给室外空气或冷却水而冷凝。蒸发式冷凝器也可用来凝结该第二蒸汽。稀释后的吸收液经过吸收液再生器中的蒸发工序后浓缩。VPE加热器在几乎绝热下条件下，通过冷凝内部水蒸汽产生系统热水成为系统水。首先，热量来自于外界，例如，来自于室外空气、湖水、河水以及某些低温的热源，这些热量进入VPE加热器后在第一压力下蒸发水，由此产生低压水蒸汽。所产生的蒸汽称为外部蒸汽。该外部蒸汽在升高的温度下被吸收液吸收，并且该吸收热量可用来在基本高于第一压力的第二压力下产生水蒸汽。所产生的蒸汽成为可用来加热系统水的内部水蒸汽。
VPE冷却—加热器也可作为VPE冷却器和VPE加热器来使用。VPE冷却器可分为多个压力区，而多个压力区的工作可用来完成所述的闪蒸、第一蒸汽的吸收、第二蒸汽的产生以及第二蒸汽的凝结诸工序。该VPE冷却器可称为蒸汽压力升高多压区直接水冷却器，也可称为VPE/MPZ直接水冷却器，或简称为VPE/MPZ冷却器。图2所示为VPE/MPZ冷却器的构造与工序。图中表示了五个压力区单元。
图3和图4分别表示了A型VPE-MPZ直接水冷却器的垂直剖面图A-A和水平剖面图B-B。参考这些附图，A型VPE-MPZ冷却器包括一真空壳体和多个压力作用子区。在图中表示了五个作用子区Z-1、Z-2、Z-3、Z-4和Z-5。每一压力子区(Z-n)含有一水蒸发区(Z-En)、一蒸汽压力升高区(Z-VPEn)和一第二蒸汽凝结区(Z-Xn)。
在蒸发区内具有可提供水蒸发表面的一组或多组转动圆盘或其它的填料设备；在蒸汽压力升高区内具有由导热材料制成的、用来形成降落吸收液液膜以及形成降落蒸发水膜的扁管；在冷凝区内具有用来凝结第二蒸汽的冷凝管和传热片。
在工作中，在每一压力区中进行以下工作步骤：
(1)在每一蒸发区内，水被蒸发以产生第一蒸汽并冷却水；
(2)在每一蒸汽压力升高区内，吸收第一蒸汽并产生第二蒸汽；
(3)在每一冷凝区内，凝结第二蒸汽；
(4)室外空气流过传热片以带走凝结热量。
图5和图6分别表示B型VPE-MPZ直接水冷却器的与径向垂直的垂直剖面图A-A，以及与纵向平行的垂直剖面图B-B。参考这些附图，B型VPE-MPZ冷却器包括一水平的真空壳体和多个压力工作子区。在图中表示了五个作用子区Z-1、Z-2、Z-3、Z-4和Z-5。每一压力子区(Z-n)含有一水蒸发区(Z-En)、一蒸汽压力升高区(Z-VPEn)和一第二蒸汽凝结区(Z-Xn)。
在蒸发区内具有可提供水蒸发表面的一组或多组转动圆盘，图示为两组圆盘，或其它的填料设备；在蒸汽压力升高区内具有由导热材料制成的、用来形成降落吸收液液膜以及形成降落蒸发水膜的扁管；在冷凝区内具有冷凝管。冷却水流过冷凝管以凝结第二蒸汽。蒸汽的传输途径为先从蒸发区(Z-En)传送至蒸汽压力升高区(Z-VPEn)；再由蒸汽压力升高区(Z-VPEn)传送至蒸汽凝结区(Z-Xn)。在每一蒸汽压力升高区内，具有第一蒸汽吸收区(Z-Jn)和蒸汽产生区(Z-Sn)。蒸汽吸收区是在扁管的外部，而蒸汽产生区是在扁管的内部。在蒸发区(Z-En)中有一水槽。
在图5及图6的系统中进行的工作步骤与图3及图4的系统中进行的工作步骤相似，只是在图5及图6中，第二蒸汽的凝结热量是由冷却水带走的。
VPE加热器也可分为多个压力区，而多个压力区的工作可用来完成产生外部水蒸汽、将外部水蒸汽转换成内部水蒸汽的升高蒸汽压力诸工序，以及将内部水蒸汽凝结至系统水中的工序。该VPE加热器可称为蒸汽压力升高多压区直接水加热器，也可称为VPE/MPZ直接水加热器，或简称为VPE/MPZ加热器。图7所示为VPE/MPZ加热器的构造与工序。图中表示了五个压力区单元。
图8和图9分别表示了A型VPE-MPZ直接水加热器的垂直剖面图A-A和水平剖面图B-B。参考这些附图，A型VPE-MPZ加热器包括一真空壳体和多个压力作用子区。在图中表示了五个作用子区Z-1、Z-2、Z-3、Z-4和Z-5。每一压力子区(Z-n)含有一绝热下液体—蒸汽交互作用区(Z-En)、一蒸汽压力升高区(Z-VPEn)和一热交互区(Z-Xn)。
在绝热下液体—蒸汽交互作用区(Z-En)内具有可提供液体—蒸汽交互作用表面的一组或多组转动圆盘或其它的填料设备；在蒸汽压力升高区(Z-VPEn)内具有由导热材料制成的、用来形成降落吸收液液膜以及形成降落和蒸发水膜的扁管或者平行的垂直导热壁；在热交互作用区(Z-Xn)内具有用来产生外部水蒸汽的传热管和传热片。
在工作中，在每一压力区中进行以下工作步骤：
(1)在每一热交互作用区(Z-Xn)内，热量从室外空气或者低温热源中获得，用以产生外部水蒸汽 Vnn；
(2)在每一蒸汽压力升高区(Z-VPEn)内，吸收外部水蒸汽 Vnn，并产生内部水蒸汽Vnn；
(3)在每一绝热下液体—蒸汽交互作用区(Z-En)内，凝结内部蒸汽Vnn，并加热系统水。
                      本发明的较佳实施例
                    (实施本发明的最好方式)
图1所示为用于在一具有众多空调机的建筑物中提供空调的系统。它包括一个或数个蒸汽压力升高直接水冷却器/加热器1a、1b，简称为VPE冷却器/加热器。通过简单地调节吸收液与水的流向，即可使VPE冷却器/加热器既可作为冷却器，又可作为加热器来使用，从而具有双重效用。VPE冷却器通过在分别称为第一压力和第一温度的低压和低温下闪蒸系统水来产生冷水(LH)12。所产生的低压水蒸汽被称为第一水蒸汽。由于是从系统水中产生了第一水蒸汽，因此它也被称为内部水蒸汽。该冷水(LH)12流过一个或数个室内空调机以冷却室内空气。该冷水被加热成为(LH)12，并又回到冷却器中。第一水蒸汽则在升高的温度下被吸收液吸收，并且该吸收热可用来在高于第一压力的第二压力下产生第二水蒸汽。第二水蒸汽由于将凝结热量释放给室外空气或冷却水而冷凝。由于第二蒸汽与诸如室外空气或者冷却水之类的外界进行热交换，因此它也别被称为外部水蒸汽。人们也可用蒸发式冷凝器来凝结第二蒸汽。在一蒸发式冷凝器内，将水洒在冷凝面上，通过冷凝面上水的蒸发带走吸收热量，所产生的水蒸汽可由循环空气带走。此时室外空气的温度升高并且其湿度也升高。蒸发式冷凝器可被看作是冷凝器与冷却塔的组合。通过使用蒸发式冷凝器后，冷却塔就不必设置了。稀释的吸收液在吸收液再生器3中通过蒸发被浓缩。
VPE冷却器可分为多个压力区，而多个压力区的工作可用来完成所述的闪蒸、第一蒸汽的吸收、第二蒸汽的产生以及第二蒸汽的凝结诸工序。该VPE冷却器可称为蒸汽压力升高多压区直接水冷却器，也可称为VPE/MPZ直接水冷却器，或简称为VPE/MPZ冷却器。在具有多个压力区的冷却器内完成工序较在具有单个压力区的冷却器内完成工序有着多项优点。这些优点如下：
1.能有效地使用温度原动力；
2.从热力学上分析，工作效率较高；
3.所使用的吸收液的浓度很低；
4.工作浓度范围较大；
5.性能系数(C.O.P.)值很大。
图2所示为VPE/MPZ冷却器的构造与工序。其中表示了五个压力区单元。它包括五个压力子区，分别为Z-1(3a)、Z-2(3b)、Z-3(3c)、Z-4(3d)和Z-5(3e)。在每一压力子区内具有闪蒸子区Z-En、蒸汽压力升高子区Z-VPEn和第二蒸汽凝结子区Z-Xn。每一蒸汽压力升高子区Z-VPEn包括第一蒸汽吸收子区Z-Jn和第二蒸汽生成子区Z-Sn。因此，各Z-n压力子区内具有Z-En、Z-Jn、Z-Sn及Z-Xn子区，其中n为1至5。
在工作中，从空调机循环的系统水L01在处于连续低压(PE)1、(PE)2、(PE)3、(PE)4和(PE)5下的Z-E1 4a、Z-E1 4b、Z-E1 4c、Z-E1 4d及Z-E1 4e内连续地闪蒸。由此形成了第一水蒸汽V11、V22、V33、V44及V55，并且系统水也被连续地冷却为L12、L23、L34、L45及L50。末端的系统冷水被送至空调机内以带走空气中的热量，并再次被加热成为系统水L01。
由于闪蒸工序是涉及液态及气态的近乎绝热下的工序，因此可称之为“绝热下液体—蒸汽交互作用”。类似地，闪蒸区也被称之为“绝热下液体—蒸汽交互作用区”。
通过吸收来升高蒸汽压力的工序以及其中所使用的设备在郑建炎的第5,061,306号美国专利中已有详细说明。在每一被称为VPEn子区或Z-VPEn的蒸汽压力升高子区内都使用这些设备及工序。VPEn子区包括第一蒸汽吸收子区和第二蒸汽生成子区，它们分别被称为Z-Jn子区和Z-Sn子区。VPE子区包括多个垂直导热壁或者扁管，它们可用来分隔第一蒸汽吸收子区Z-Jn和第二蒸汽生成子区Z-Sn。在每一垂直导热壁的两面上分别形成降落吸收液液膜和降落水膜，其中一个面是吸收侧的表面、即导热壁的第一表面，而另一个面则是蒸发侧的表面、即导热壁的第二表面。第一蒸汽Vnn在高于其饱和温度下在Z-Jn子区中被吸收液吸收。从而，吸收液被稀释为稀吸收液。吸收热量经垂直壁来传导，以蒸发Z-Sn子区中的水，从而形成第二蒸汽 Vnn。
在所示的系统中共有五个蒸汽压力升高子区Z-VPE1 5a、Z-VPE2 5b、Z-VPE3 5c、Z-VPE4 5d及Z-VPE5 5e。在诸蒸汽压力升高子区中具有五个第一蒸汽吸收子区Z-J1、Z-J2、Z-J3、Z-J4及Z-J5，以及五个第二蒸汽生成子区Z-S1、Z-S2、Z-S3、Z-S4及Z-S5。
在工作中，来自再生器的浓吸收液J05进入Z-J5子区形成降落水膜，水L55进入Z-S5子区形成水膜，第一蒸汽V55在Z-J5中与吸收液相接触。该吸收液吸收第一蒸汽成为稀吸收液J54，该稀吸收液进入Z-J4形成水膜。吸收热量经垂直壁来传导以蒸发Z-S5中的水，以便在高于第一蒸汽的饱和温度下形成第二蒸汽V55。
可在其它的VPE子区、Z-VPE4、Z-VPE3、Z-VPE2及Z-VPE1中完成类似的工序。在所有的VPE子区中完成的工序概述：
1.吸收液J05和水L55分别进入Z-J5和Z-S5以形成降落水膜，而第一蒸汽V55在Z-J5中与吸收液相接触。由此形成了稀吸收液J54并产生了第二蒸汽 V55。
2.吸收液J54和水L44分别进入Z-J4和Z-S4以形成降落水膜，而第一蒸汽V55在Z-J4中与吸收液相接触。由此形成了稀吸收液J43并产生了第二蒸汽 V44。
3.吸收液J43和水L33分别进入Z-J3和Z-S3以形成降落水膜，而第一蒸汽V55在Z-J3中与吸收液相接触。由此形成了稀吸收液J32并产生了第二蒸汽 V33。
4.吸收液J32和水L22分别进入Z-J2和Z-S2以形成降落水膜，而第一蒸汽V22在Z-J2中与吸收液相接触。由此形成了稀吸收液J21并产生了第二蒸汽 V22。
5.吸收液J21和水L11分别进入Z-J1和Z-S1以形成降落水膜，而第一蒸汽V11在Z-J1中与吸收液相接触。由此形成了稀吸收液J10并产生了第二蒸汽 V11。
凝结子区Z-X1 6a、Z-X2 6b、Z-X3 6c、Z-X4 6d及Z-X5 6e分别用于凝结第二蒸汽 V11、 V22、 V33、 V44及 V55。可使用室外空气或者冷却水来带走凝结热量。由图2所示可知，室外空气G01连续流经子区以凝结蒸汽 V11、 V22、 V33、V44及 V55，从而生成分别循环至Z-S1、Z-S2、Z-S3、Z-S4及Z-S5子区的冷凝水L11、L22、L33、L44及L55。该空气G01被连续地加热成G12、G23、G34、G45及G50。当使用室外空气进行冷却的时候，最好使用传热片以增加传热效果。
此外，还可使用冷却水(Lc)01来取代室外空气G01。通过使冷却水带走第二蒸汽的凝结热量而连续地加热冷却水，并使之加热成为(Lc)12、(Lc)23、(Lc)34、(Lc)45及(Lc)50。热水(Lc)50进入冷却塔冷却后又成为了(Lc)01。如前所述，也可使用蒸发式冷凝器来凝结第二蒸汽。
由于每一第二蒸汽凝结区具有一与诸如室外空气或者冷却水之类的外界作热交换的热交互作用区，因此可称之为“与外界的热交互作用区”或者简称为“热交互作用区”。
图3和图4分别表示了A型VPE-MPZ直接水冷却器的垂直剖面图A-A和水平剖面图B-B。参考这些附图，A型VPE-MPZ冷却器包括一真空壳体7和多个压力作用子区。在图中表示了五个作用子区Z-1(7a)、Z-2(7b)、Z-3(7c)、Z-4(7d)和Z-5(7e)。每一压力子区(Z-n)含有一水蒸发区(Z-En)8、一蒸汽压力升高区(Z-VPEn)9和一第二蒸汽凝结区(Z-Xn)10。
在蒸发区内具有可提供水蒸发表面的一组或多组转动圆盘11，图中所示为两组圆盘；在蒸汽压力升高区内具有由导热材料制成的、用来形成降落吸收液液膜以及形成降落蒸发水膜的扁管12；在冷凝区内具有用来凝结第二蒸汽的冷凝管13和传热片14。具有用来将蒸汽从蒸发区(Z-En)传送至蒸汽压力升高区(Z-VPEn)的蒸汽通道15；将蒸汽从蒸汽压力升高区(Z-VPEn)传送至蒸汽凝结区(Z-Xn)的蒸汽通道16。在每一压力区内具有用于储存及抽汲吸收液的装置17和储存及抽汲水的装置18。在每一蒸汽压力升高区内具有蒸汽吸收区(Z-Jn)19和第二蒸汽生成区(Z-Sn)20。蒸汽吸收区位于扁管12的外部，而第二蒸汽生成区位于扁管12的内部。在蒸发区(Z-En)8内具有一水槽21。
在工作中，容器7被抽为真空，系统水L01连续地流过Z-E1、Z-E2、Z～E3、Z-E4及Z-E5，通过转动圆盘11的旋转在圆盘表面上形成了水膜，吸收液J0n进入储存槽Jn，用于循环吸收液和水的循环泵在吸收区(Z-Jn)19和第二蒸汽生成区(Z-Sn)20内形成降落吸收液液膜和水膜。室外空气由Z-1至Z-5的方向吹过传热片。
然后，系统水L01在流经Z-E1至Z-E5时连续地闪蒸，以形成第一蒸汽V11、V22、V33、V44及V55，并产生成为图1中的冷水(LH)12的系统冷水L50。它循环流经各空调机以冷却室内空气，并被加热成图1中的(LH)21。加热了的冷水(LH)21成为VPE/MPZ冷却器的L01。第一蒸汽Vnn流经蒸汽通道15并被吸收区(Z-Jn)19中的吸收液吸收，吸收热量传给了第二蒸汽生成区(Z-Sn)20中的降落水膜，以产生第二蒸汽 Vnn。第二蒸汽 Vnn流经蒸汽通道16并在冷凝管13中凝结。凝结热由传热片14传至室外空气。室外空气由Z-X1至Z-X2的方向流过传热片并被加热排出。
如前所述，可使用冷却水带走凝结第二蒸汽的凝结热量；也可使用蒸发凝结器带走凝结第二蒸汽的凝结热量。
图5和图6分别表示B型VPE-MPZ直接水冷却器的与径向垂直的垂直剖面图A-A，以及与纵向平行的垂直剖面图B-B。参考这些附图，B型VPE-MPZ冷却器包括一水平的真空壳体7和多个压力作用子区。在图中表示了五个作用子区Z-1(7a)、Z-2(7b)、Z-3(7c)、Z-4(7d)和Z-5(7e)。每一压力子区(Z-n)含有一水蒸发区(Z-En)8、一蒸汽压力升高区(Z-VPEn)9和一第二蒸汽凝结区(Z-Xn)10。
在蒸发区内具有可提供水蒸发表面的一组或多组转动圆盘11，图示为两组圆盘；在蒸汽压力升高区内具有由导热材料制成的、用来形成降落吸收液液膜以及形成降落蒸发水膜的扁管12；在冷凝区内具有用来凝结第二蒸汽的冷凝管13。具有用来将蒸汽从蒸发区(Z-En)传送至蒸汽压力升高区(Z-VPEn)的蒸汽通道15；将蒸汽从蒸汽压力升高区(Z-VPEn)传送至蒸汽凝结区(Z-Xn)的蒸汽通道16。在每一压力区内具有用于储存及抽汲吸收液的装置和储存及抽汲水的装置。这些装置未在图中表示出来。在每一蒸汽压力升高区内具有第一蒸汽吸收区(Z-Jn)19和第二蒸汽生成区(Z-Sn)20。第一蒸汽吸收区位于扁管12的外部，而第二蒸汽生成区位于扁管12的内部。在蒸发区(Z-En)8内具有一水槽21。
在工作中，容器7被抽为真空，冷水L01连续地流过Z-E1、Z-E2、Z-E3、Z-E4及Z-E5，通过转动圆盘11的旋转在圆盘表面上形成了水膜，用于循环吸收液和水的循环泵在吸收区(Z-Jn)19和第二蒸汽生成区(Z-Sn)20内形成降落吸收液液膜和水膜。冷却水被引入冷凝管13中。
然后，系统水L01在流经Z-E1至Z-E5时连续地闪蒸，以形成第一蒸汽V11、V22、V33、V44及V55，并产生成为图1中的冷水(LH)12的系统冷水L50。它循环流经各空调机以冷却室内空气，并被加热成图1中的(LH)21。加热了的冷水(LH)21成为VPE/MPZ冷却器的L01。第一蒸汽Vnn流经蒸汽通道15并被吸收区(Z-Jn)19中的吸收液吸收，吸收热传给了第二蒸汽生成区(Z-Sn)20中的降落水膜，以产生第二蒸汽 Vnn。第二蒸汽 Vnn流经蒸汽通道16并在冷凝管13外凝结。凝结热经由冷凝管传给内部的冷却水。冷却水由Z-X1至Z-X5的方向在冷凝管的内部流动并被加热。加热了的冷却水在冷却塔冷却后再次回到冷却器中。
VPE加热器可分为多个压力区，而多个压力区的工作可用来完成与外界进行热交换，诸如与室外空气或者其它的低温热源进行热交换、产生外部水蒸汽、吸收外部蒸汽、产生内部蒸汽以及内部蒸汽在绝热下条件下凝结至系统水中的诸工序。该VPE水加热器可称为蒸汽压力升高多压区直接水加热器，也可称为VPE/MPZ直接水加热器，或简称为VPE/MPZ加热器。在具有多个压力区的VPE加热器内完成工序较在具有单个压力区的VPE加热器内完成工序有着多项优点。这些优点与在具有多个压力区的VPE冷却器内完成工序较在具有单个压力区的VPE冷却器内完成工序具有的多项优点相似。因此，这里便不再详细叙述了。
图7所示为VPE/MPZ加热器的构造与工序。其中表示了五个压力区单元。它包括五个压力子区，由Z-1(22a)至Z-5(22e)来表示。具有绝热下液体-蒸汽交互作用区，由Z-E1(23a)至Z-E5(23e)来表示；蒸汽压力升高区，由Z-VPE1(24a)至Z-VPE5(24e)来表示；与外界的热交互作用区，由Z-X1(25a)至Z-X5(25e)来表示。每一蒸汽压力升高子区Z-VPEn包括一外部蒸汽吸收子区Z-Jn和一内部蒸汽生成子区Z-Sn。因此，外部蒸汽吸收区由Z-J1至Z-J5来表示，内部蒸汽生成区由Z-S1至Z-S5来表示。
图7所示的系统构造与图2所示的系统构造十分相似。其中位于Z-E1至Z-E5中的转动圆盘提供了液体-蒸汽交互作用的区域；扁管用来形成吸收液液膜与降落水膜；位于Z-X1至Z-X5中的导热管用来从外界获取热量以蒸发水。
在工作中，将水加入Z-X1至Z-X5中，同时加入Z-S1至Z-S5中，吸收液J05被引入Z-J5，并且稀释的吸收液连续地作为J54至J21引入Z-J4至Z-J1，最后作为J10从Z-J1排出。吸收液在Z-J1至Z-J5中形成降落水膜，水在Z-S1至Z-S5中形成降落水膜。系统水由Z-1流至Z-5。工作步骤如下所示：
1.在Z-X1至Z-X5中产生外部水蒸汽V11至V55；
2.在Z-J1至Z-J5中，外部水蒸汽被吸收液吸收；
3.水获得了从Z-J1至Z-J5的吸收热量之后，在Z-S1至Z-S5中蒸发，产生了 V11至 V55的内部水蒸汽；
4. V11至 V55的内部水蒸汽通过与系统水相互作用来凝结以连续地加热系统水。此时系统水由L01至L50从Z-E1流至Z-E5并被连续地加热。
蒸汽压力升高工序与图2中的工序相似。
Z-X1区至Z-X5区被称之为“与外界的热交互作用区”或者简称为“热交互作用区”，并且在这些区中所进行的工作被称之为“与外界的热交互作用”或者简称为“热交互作用”。Z-E1至Z-E5被称之为“绝热下液体—蒸汽交互作用区”，并且在这些区中所进行的工作被称之为“绝热下液体—蒸汽热交互作用”或者简称为“绝热下凝结为系统水”。水由于通过获得了来自诸如室外空气之类的外界的热量而在Z-X1至Z-X5中蒸发，从而产生了蒸汽，V11至V55被称之为外部水蒸汽。 V11至 V55的水蒸汽由于通过绝热下与系统水交互作用而凝结，并成为部分被加热的系统水，它们被称之为内部水蒸汽。由于外部水蒸汽Vnn与内部水蒸汽 Vnn在压力区Z-n中分别为Z-VPEn中的蒸汽压力升高工序的入口蒸汽与出口蒸汽，它们分别被称之为VPE工序中的第一蒸汽和第二蒸汽。
图8和图9分别表示了A型VPE-MPZ直接水加热器的垂直剖面图A-A和水平剖面图B-B。参考这些附图，A型VPE-MPZ加热器包括一真空壳体26和多个压力作用子区。在图中表示了五个作用子区Z-1(26a)、Z-2(26b)、Z-3(26c)、Z-4(26d)和Z-5(26e)。每一压力子区(Z-n)含有一绝热下液体—蒸汽交互作用区(Z-En)27、一蒸汽压力升高区(Z-VPEn)28和一与外界热交互区(Z-Xn)29。
在绝热下液体—蒸汽交互作用区(Z-En)27内具有可提供交互作用区域的一组或多组转动圆盘30，图示为两组圆盘；在蒸汽压力升高区内具有由导热材料制成的、用来形成降落吸收液液膜以及形成降落蒸发水膜的扁管31；在热交互作用区内(Z-Xn)29具有传热管32和传热片33，以产生外部蒸汽。具有用来将蒸汽从蒸汽压力升高区(Z-VPEn)28传送至绝热下液体—蒸汽交互作用区(Z-En)27的蒸汽通道34；将蒸汽从热交互作用区(Z-Xn)29传送至蒸汽压力升高区(Z-VPEn)28的蒸汽通道35。在每一压力区内具有用于储存及抽汲吸收液的装置36和储存及抽汲水的装置37。在每一蒸汽压力升高区内具有蒸汽吸收区(Z-Jn)39和内部蒸汽生成区(Z-Sn)38。蒸汽吸收区位于扁管31的内部，而内部蒸汽生成区位于扁管31的外部。在绝热下液体—蒸汽交互作用区(Z-En)27内具有一水槽40。
在工作中，容器26被抽为真空，系统水L01连续地流过Z-E1、Z-E2、Z-E3、Z-E4及Z-E5，通过转动圆盘30的旋转在圆盘表面上形成了水膜，吸收液J0n进入储存槽Jn，用于循环吸收液和水的循环泵在吸收区(Z-Jn)39和内部蒸汽生成区(Z-Sn)38内形成降落吸收液液膜和水膜。水被加入传热管32以形成降落水膜，并且室外空气由Z-1至Z-5的方向吹过传热片。则此时的工作步骤如下：
1.水在Z-X1至Z-X5内蒸发以产生外部水蒸汽V11至V55；
2.外部水蒸汽在Z-VPE1至Z-VPE5内被吸收液吸收；
3.在Z-J1至Z-J5内产生的吸收热被传送至Z-S1至Z-S5以产生内部水蒸汽 V11至 V55；
4.内部水蒸汽通过绝热下在Z-E1至Z-E5内与系统水交互作用来连续地加热系统水L01，使之成为热的系统水L50。
人们可以制造及使用B型VPE-MPZ直接水加热器。它的构造与图5及图6所示的VPE-MPZ直接水冷却器相似，并且其工序与所述的A型VPE-MPZ加热器相似。因此，这里就不再详细描述B型VPE-MPZ了。
由于VPE加热器和VPE冷却器的构造与工序十分相近，可以制造和使用两用的VPE冷却器/加热器。
在本说明书及权利要求书中，常用“第一蒸汽”及“第二蒸汽”等术语。例如“第一蒸汽生成区”、“第二蒸汽生成区”、“第一蒸汽压力”及“第二蒸汽压力”等。所谓“第一蒸汽”及“第二蒸汽”都叫“吸收蒸汽压提升操作”为中心命名的。本发明的目的是“提供一种VPE冷却器及VPE加热器”，所以“第一蒸汽生成区”在冷却器及加热器中是不同的，而“第二蒸汽凝结区”在冷却器及加热器中也是不同的。所以，需要以正确的定义来澄清。“第一蒸汽”是在VPE操作中被吸收液吸收的蒸汽。所以，在冷却器(图2)中是要离开Z-E1至Z-E5区而要进入Z-J1至Z-J5区的水蒸汽V11至V55。而在加热器(图7)中是要离开Z-X1至Z-X5区而要进入Z-J1至Z-J5区的水蒸汽V11至V55。“第二蒸汽”是在VPE操作中由蒸发操作生成的蒸汽。所以，在冷却器(图2)中是要离开Z-S1至Z-S5区而要进入Z-X1至Z-X5区的 V11至 V55。而在加热器(图7)中是要离开Z-S1至Z-S5区而要进入Z-E1至Z-E5区的水蒸汽 V11至 V55。
为了要明确地说明权利要求范围，引进一些新的命名及代号如下：
参阅图2，在描述VPE/MPZ冷却器中所使用的新的命名涉及如下早先使用的命名：
(a)第一蒸汽生成区命名为(Z-F)n，取代Z-En；
(b)蒸汽压力升高区命名为(Z-VPE)n，取代Z-VPEn；
(c)第一蒸汽吸收区命名为(Z-J)n，取代Z-Jn；
(d)第二蒸汽生成区命名为(Z-S)n，取代Z-Sn；
(e)第二蒸汽凝结区命名为(Z-C)n，取代Z-Xn；
(f)第一蒸汽压力命名为(PF)n，取代(PF)n；
(g)第二蒸汽压力命名为(PS)n。
因此，新的命名与早先的命名是可以互换使用的。
参阅图7，在描述VPE/MPZ加热器中所使用的新的命名涉及如下早先使用的命名：
(a)第一蒸汽生成区命名为(Z-F)n，取代Z-Xn；
(b)蒸汽压力升高区命名为(Z-VPE)n，取代Z-VPEn；
(c)第一蒸汽吸收区命名为(Z-J)n，取代Z-Jn；
(d)第二蒸汽生成区命名为(Z-S)n，取代Z-Sn；
(e)第二蒸汽凝结区命名为(Z-C)n，取代Z-En；
(f)第一蒸汽压力命名为(PF)n；
(g)第二蒸汽压力命名为(PS)n，取代(PE)n。
因此，新的命名与早先的命名是可以互换使用的。
VPE/MPZ水冷却器或者加热器包括多个压力作用区，每一压力作用区Z-n包括一命名为(Z-F)n的第一蒸汽生成区、一命名为(Z-VPE)n的吸收蒸汽压力升高区以及一命名为(Z-C)n的第二蒸汽凝结区。每一吸收蒸汽压力升高区(Z-VPE)n包括一组垂直导热壁，该导热壁将命名为(Z-J)n的第一蒸汽吸收区与命名为(Z-S)n的第二蒸汽生成区隔开。因每一压力作用区包括数个操作区，所以可称为一个复合作用区。

Claims (12)

1.一种用于改变一流体温度的方法，它包括：
(1)第一步为在分别命名为(Z-F)1、(Z-F)2、……、(Z-F)n、……、(Z-F)N的第一蒸汽生成区内，连续地处于低压(PF)1、(PF)2、……、(PF)n、……、(PF)N下产生命名为第一蒸汽V11、V22、……、Vnn、……、VNN的第一组水蒸汽；
(2)第二步为通过对第一蒸汽进行吸收蒸汽压力升高的工序来产生命名为第二蒸汽 V11、 V22、……、 Vnn、……、 VNN的第二组水蒸汽，所述第二蒸汽分别处在基本高于相应的第一蒸汽压力的压力(PS)1、(PS)2、……、(PS)n、……、(PS)N之下；
(3)第三步为凝结分别位于第二蒸汽凝结区(Z-C)1、(Z-C)2、……、(Z-C)n、……、(Z-C)N内的第二蒸汽，
其中所述方法的特征还在于：
(1)所述方法在多个命名为Z-1至Z-N区的压力子区中进行，其中N至少为2；
(2)每一压力子区Z-n包括一第一蒸汽生成区(Z-F)n、一吸收蒸汽压力升高区(Z-VPE)n和一第二蒸汽凝结区(Z-C)n；
(3)每一吸收蒸汽压力升高区(Z-VPE)n包括一组垂直导热壁，它将第一蒸汽吸收区(Z-J)n与第二蒸汽生成区(Z-S)n隔开，每一导热壁具有面向第一蒸汽吸收区(Z-J)n的第一表面和面向第二蒸汽生成区(Z-S)n的第二表面；
(4)第一蒸汽生成区(Z-F)1至(Z-F)N中的压力连续地处于低压(PF)1至(PF)N下；
(5)第一步即在第一蒸汽生成区(Z-F)n内产生第一蒸汽Vnn的进行是通过
(a)在所述第一蒸汽生成区内闪蒸系统水以产生第一蒸汽Vnn，从而冷却系统水，或者
(b)通过从流经导热壁的外部流体中获得热量来蒸发一部分的系统水；
(6)第二步即完成吸收蒸汽压力升高的工序是通过将第一蒸汽导入吸收区(Z-J)n，将吸收液引入吸收区(Z-J)n，在每一导热壁的第一表面上形成降落吸收液液膜，将水引入第二蒸汽生成区(Z-S)n，在每一导热壁的第二表面上形成降落水膜，从而将第一蒸汽吸收至吸收液内，并将所产生的吸收热传导至水膜，由此产生了第二蒸汽 Vnn并形成稀吸收液；
(7)吸收液按照规定的顺序在吸收区内流动；
(8)第三步即完成在第二蒸汽凝结区(Z-C)n内凝结第二蒸汽 Vnn的工序是通过使其与水直接接触而凝结，或者通过与外部流体热交换后进行间接接触而凝结。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述流体为水溶液也可为系统水，它在由(Z-F)1至(Z-F)N的第一蒸汽生成区内连续地闪蒸，从而被连续地冷却并作为制备的冷水从最后一个第一蒸汽生成区排出。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：作为流体来使用的水溶液是水。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：被用来与第二蒸汽间接接触而使其凝结的外部流体为空气。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述吸收液由(Z-J)N至(Z-J)1的方向连续地流过第一蒸汽吸收区。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：第一步即产生该组第一蒸汽是通过由获得来自于空气或者水的热量来蒸发第一蒸汽生成区(Z-F)1至(Z-F)N内的水来实现的，所述流体是水溶液，并且它是作为在第三步即通过直接接触来凝结第二蒸汽，从而加热进给水溶液中所使用的系统水溶液来使用的。
7.一种用于改变一流体温度的设备，它包括命名为Z-1至Z-N区的多个压力子区，其中N至少为2，其特征在于：
(1)每一压力子区Z-n包括一第一蒸汽生成区(Z-F)n、一吸收蒸汽压力升高区(Z-VPE)n和一第二蒸汽凝结区(Z-C)n；
(2)每一第一蒸汽生成区(Z-F)n具有提供用于暴露第一系统水的液体—蒸汽分界界面的设备，和/或提供用于传送第一外部流体以及将来自于第一外部流体的热量传送至系统水的热交换管道；
(3)每一吸收蒸汽压力升高区(Z-VPE)n包括一组垂直导热壁，它将第一蒸汽吸收区(Z-J)n与第二蒸汽生成区(Z-S)n隔开，每一导热壁具有面向第一蒸汽吸收区(Z-J)n的第一表面和面向第二蒸汽生成区(Z-S)n的第二表面；
(4)每一第二蒸汽凝结区(Z-C)n具有导热管以便将热量传送至第二外部流体，或者具有用于使第二蒸汽与大量的系统水相接触的液体/气体分界界面，
其工作步骤如下：
(a)在使第一外部流体流过导热管或未使其流过导热管的情况下，将系统水由(Z-F)1至(Z-F)N的方向引入第一蒸汽生成区；
(b)将吸收液由规定的(Z-F)1至(Z-F)N的顺序方向流过第一蒸汽吸收区，并在垂直壁的第一表面上形成降落吸收液液膜；
(c)将水由(Z-S)1至(Z-S)N的方向引入第二蒸汽生成区，并在垂直壁的第二表面上形成降落水膜；
(d)第二外部流体与位于(Z-C)1至(Z-C)N的第二蒸汽凝结区中的导热管进行热交换，
引起下列工序：
(a)在第一蒸汽生成区(Z-F)1至(Z-F)N内形成连续地处于低压(PF)1、(PF)2、……、(PF)n、……、(PF)N下的第一蒸汽V11、V22、……、Vnn、……、VNN；
(b)第一蒸汽分别在第一蒸汽吸收区(Z-J)1至(Z-J)N内被吸收液吸收；
(c)在第二蒸汽生成区(Z-C)1至(Z-C)N内形成第二蒸汽 V11、 V22、……、Vnn、……、 VNN；
(d)第二蒸汽在(Z-C)1至(Z-C)N区内被凝结；
冷却流体与第一蒸汽的生成一起进行，或者加热流体与第二蒸汽的凝结一起进行。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于：所述流体为水溶液，也可为系统水，所述系统水在由(Z-F)1至(Z-F)N的第一蒸汽生成区内连续地闪蒸，从而被连续地冷却并作为制备的冷水从最后一个第一蒸汽生成区排出。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于：作为流体来使用的水溶液是水。
10.如权利要求8所述的设备，其特征在于：被用来与第二蒸汽间接接触来使其凝结的外部流体为空气。
11.如权利要求8所述的设备，其特征在于：所述吸收液由(Z-J)N至(Z-J)1的方向连续地流过第一蒸汽吸收区。
12.如权利要求8所述的设备，其特征在于：第一步即产生该组第一蒸汽是通过由获得来自于空气或者水汽的热量来蒸发第一蒸汽生成区(Z-F)1至(Z-F)N内的水来实现的，所述供给液是水溶液，并且它是作为在第三步即通过直接接触来凝结第二蒸汽，从而加热供给水溶液中所使用的系统水溶液来使用的。
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