CN110173921A - 一种能双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组，属制冷设备技术领域。该机组包括蒸汽发生器I、冷凝器I、蒸发器I、吸收器I、热交换器I、溶液泵I、冷剂泵I、蒸汽发生器II、低压发生器、冷凝器II、蒸发器II、吸收器II、热交换器II、溶液泵II、冷剂泵II、截止阀A、截止阀B、截止阀C和截止阀D。本发明的一种能双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组通过阀门切换，冬季运行制热工况时，机组按二段式热泵原理运行；夏季运行制冷工况时，机组按蒸汽双效型溶液并联制冷流程运行。同时，双效制冷的制冷性能系数大大提高，节省蒸汽消耗，一机两用，减小设备初投资，节省设备占地空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种能双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组，属于制冷设备技术领域。
背景技术
在生产工艺和生活中需要热源，同时又有低温余热的区域，需要深度回收余热的情况下，余热水降温幅度大温度又较低，所制取的热水升温较高温差又大，就会采用多段式第一类溴化锂吸收式热泵机组（如图1为二段式蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组），可节省大量（40%以上）的中压蒸汽消耗，实现能源的综合利用。而有一些场合不仅冬季需供热，夏季也需制冷，为了能够一机两用，节省初投资，近两年出现了带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组（如图2），该机组制热性能系数在1.7左右，制冷性能系数在0.75左右。在需要深度回收余热的情况下，采用如图2机组，就不易实现，会造成换热温差小、换热面积大，机组材料成本高，为了满足制热要求，热泵机组需要采用二段式，但是，在该二段式热泵机组上如何才能实现双效制冷，使制冷性能系数提高，节省蒸汽，且无论是供热还是制冷，都能减小机组换热面积，降低机组材料成本，操作简单，安全可靠，成为目前研究的重要课题之一。
发明内容
本发明的目的是解决上述背景问题，提供一种能双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组，它冬季热泵深度回收低温余热供热、夏季运行双效制冷、提高制冷性能系数、节省能源、减少初投资的一机两用、结构紧凑、操作简单、安全可靠。
本发明目的是这样实现的：一种能双效制冷的二段式溴化锂吸收式机组，包括蒸汽发生器I、冷凝器I、蒸发器I、吸收器I、热交换器I、溶液泵I、冷剂泵I、蒸汽发生器II、冷凝器II、蒸发器II、吸收器II、热交换器II、溶液泵II和冷剂泵II；
所述机组的发生器冷凝器壳体还包括腔体I和腔体II；
所述冷凝器I和蒸汽发生器I均设置在腔体I内；
所述蒸汽发生器II和冷凝器II均设置在腔体II内；
所述腔体II内还增设有低压发生器，并且低压发生器与蒸汽发生器II并排设置，所述低压发生器与蒸汽发生器II分别对应设置有各自的稀溶液进液管和布液装置；
所述低压发生器的稀溶液进管上设置有截止阀C，所述蒸汽发生器II稀溶液进管上设置有截止阀D；
所述蒸汽发生器I的气相区与低压发生器管程入口之间设置冷剂蒸汽连通管；
所述低压发生器的管程出口与冷凝器I的U型管I入口之间设置低压发生器冷剂水管；
在出冷凝器II进冷凝器I的热水管路上设置截止阀B；
在出冷凝器II与截止阀B之间的热水管路上设一冷却水出管，并在该冷却水出管上设置截止阀A。
所述腔体I的第二蒸汽进口管路上设置有蒸汽电动调节阀A；所述腔体II的第一蒸汽进口管路上还设置有蒸汽电动调节阀B。
所述冷凝器II和蒸发器II之间还设置有 U型管II，低压发生器浓缩稀溶液产生的冷剂蒸汽进入冷凝器II冷凝后冷凝的冷剂水进入U型管II内进而进入蒸发器II内闪发。
冬季热泵供热工况时，低压发生器停止工作，截止阀A关闭，截止阀C关闭，截止阀B打开，截止阀D打开，浓溶液阀A和浓溶液阀B可调节相应浓溶液流量，冷剂水阀A和冷剂水阀B可调节相应冷剂水流量并保持各腔体间的压差，机组按二段式溴化锂吸收式热泵工作原理运行：蒸汽发生器I、冷凝器I、蒸发器I、吸收器I和热交换器I形成低温段热泵循环；蒸汽发生器II、冷凝器II、蒸发器II、吸收器II和热交换器II形成高温段热泵循环。外部系统的蒸汽并联通过蒸汽电动调节阀A和B分别进入蒸汽发生器I和蒸汽发生器II管程浓缩稀溶液凝结为水流出机组；余热水串联先进入蒸发器II降温再进入蒸发器I管程降温热量被利用后流出机组；热水串联依次为吸收器I、吸收器II、冷凝器II、冷凝器I管程完成整个升温过程后对用户供热。
夏季运行双效制冷工况时，截止阀A打开，截止阀C打开，截止阀B关闭，截止阀D关闭，蒸汽电动调节阀B关闭，冷凝器I和蒸汽发生器II停止工作，浓溶液阀A和浓溶液阀B可调节相应浓溶液流量，冷剂水阀A和冷剂水阀B可调节相应冷剂水流量并保持各腔体间的压差，蒸汽发生器I变为双效制冷机组的高压发生器，由高压发生器、低压发生器、冷凝器II、蒸发器I、吸收器I、热交换器I和蒸发器II、吸收器II、热交换器II构成蒸发器吸收器分为二段的蒸汽双效制冷机组，该机组按蒸汽双效型溶液并联制冷流程运行。外部系统的蒸汽通过蒸汽电动调节阀A进入蒸汽发生器I管程浓缩稀溶液凝结为水流出机组；冷却水串联先进入吸收器I后进入吸收器II再进入冷凝器II管程将热量带出机组；冷水串联先进入蒸发器II再进入蒸发器I管程降温成为制取的冷水供给用冷用户。
本发明的有益效果是：
通过上述全新流程和阀门调节与切换，使热泵制热工况、制冷工况完全不同的热场和流场在同一台机组上得以安全可靠运行，实现了冬季热泵深度回收余热供热、夏季运行双效制冷的目的，水系统分段降温或升温，加大了机组溶液的浓度差和换热温差，使机组换热面积减小，材料成本降低，因为是双效制冷，制冷性能系数大大提高，节省大量能源，一机两用，减小设备初投资，节省了设备占地空间。所以，本发明冬季供热时能节能减排实现能源综合利用、夏季又能制取冷源满足空调和生产工艺使用，提高了机组的年运行使用率，具有非常好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为以往二段式蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组工作流程图。
图2为以往带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组工作流程图。
图3为本发明一种能双效制冷的二段式溴化锂吸收式机组工作流程图。
其中：
发生器1、冷凝器2、蒸发器4、吸收器5、热交换器3、溶液泵6、冷剂泵7、蒸汽电动调节阀8、冷却水旁通阀9、U型管10。
蒸汽电动调节阀A11、冷凝器I12、蒸汽发生器I13、蒸汽发生器II14、冷凝器II15、蒸汽电动调节阀B16、热交换器II17、浓溶液阀B18、U型管II19、冷剂水阀B20、吸收器II21、蒸发器II22、冷剂泵II23、溶液泵II24、溶液泵I25、冷剂泵I26、蒸发器I27、吸收器I28、U型管I29、冷剂水阀A30、热交换器I31、浓溶液阀A32、截止阀A33、截止阀B34、冷剂蒸汽连通管35、低压发生器36、低压发生器冷剂水管37、截止阀C38、截止阀D39、腔体I52、腔体II53；
第一蒸汽进口40、第一凝水出口41、冷水出口42、余热水出口43、冷水进口44、余热水进口45、冷却水进口46、采暖热水进口47、采暖热水出口48、冷却水出口49、第二蒸汽进口50、第二凝水出口51。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图3所示，一种能双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组，所述机组包括蒸汽发生器I13、冷凝器I12、蒸发器I27、吸收器I28、热交换器I31、溶液泵I25、冷剂泵I26、蒸汽发生器II14、冷凝器II15、蒸发器II22、吸收器II21、热交换器II17、溶液泵II24和冷剂泵II23；
所述机组的发生器冷凝器壳体还包括腔体I52和腔体II53；
所述冷凝器I12和蒸汽发生器I13均设置在腔体I52内；
所述蒸汽发生器II14和冷凝器II15均设置在腔体II53内；
所述腔体II53内还增设有低压发生器36，并且低压发生器36与蒸汽发生器II14并排设置，所述低压发生器36与蒸汽发生器II14分别对应设置有各自的稀溶液进液管和布液装置；
所述低压发生器36的稀溶液进管上设置有截止阀C38，所述蒸汽发生器II14稀溶液进管上设置有截止阀D39；
所述蒸汽发生器I13的气相区与低压发生器36管程入口之间设置冷剂蒸汽连通管35；
所述低压发生器36的管程出口与冷凝器I12的U型管I29入口之间设置低压发生器冷剂水管37；
在出冷凝器II15进冷凝器I12的热水管路上设置截止阀B34；
在出冷凝器II15与截止阀B34之间的热水管路上设一冷却水出管，并在该冷却水出管上设置截止阀A33。
所述腔体I52的第二蒸汽进口50管路上设置有蒸汽电动调节阀A11；
所述腔体II53的第一蒸汽进口40管路上还设置有蒸汽电动调节阀B16。
所述冷凝器II15和蒸发器II22之间还设置有 U型管II19。
冬季热泵供热工况时，低压发生器36停止工作，截止阀A33关闭，截止阀C38关闭，截止阀B34打开，截止阀D39打开，浓溶液阀A32和浓溶液阀B18可调节相应浓溶液流量，冷剂水阀A30和冷剂水阀B20可调节相应冷剂水流量并保持各腔体间的压差，机组按二段式溴化锂吸收式热泵工作原理运行：蒸汽发生器I13、冷凝器I12、蒸发器I27、吸收器I28和热交换器I31形成低温段热泵循环；蒸汽发生器II14、冷凝器II15、蒸发器II22、吸收器II21和热交换器II17形成高温段热泵循环。外部系统的蒸汽并联通过蒸汽电动调节阀A11和蒸汽电动调节阀B16分别进入蒸汽发生器I13和蒸汽发生器II14管程浓缩稀溶液凝结为水流出机组；余热水串联先进入蒸发器II22降温再进入蒸发器I27管程降温热量被利用后流出机组；热水串联依次为吸收器I28、吸收器II21、冷凝器II15、冷凝器I12管程完成整个升温过程后对用户供热。
夏季运行双效制冷工况时，截止阀A33打开，截止阀C38打开，截止阀B34关闭，截止阀D39关闭，蒸汽电动调节阀B16关闭，冷凝器I12和蒸汽发生器II14停止工作，浓溶液阀A32和浓溶液阀B18可调节相应浓溶液流量，冷剂水阀A30和冷剂水阀B20可调节相应冷剂水流量并保持各腔体间的压差，蒸汽发生器I13变为双效制冷机组的高压发生器，由高压发生器、低压发生器36、冷凝器II15、蒸发器I27、吸收器I28、热交换器I31和蒸发器II22、吸收器II21、热交换器II17构成蒸发器吸收器分为二段的蒸汽双效制冷机组，该机组按蒸汽双效型溶液并联制冷流程运行。外部系统的蒸汽通过蒸汽电动调节阀A11进入蒸汽发生器I13管程浓缩稀溶液凝结为水流出机组；冷却水串联先进入吸收器I28后进入吸收器II21再进入冷凝器II15管程将热量带出机组；冷水串联先进入蒸发器II22再进入蒸发器I27管程降温成为制取的冷水供给用冷用户。
上述蒸发器吸收器分为二段的蒸汽双效型溶液并联制冷流程循环工作原理为：由溶液泵I25将稀溶液打入高压发生器浓缩为浓溶液，产生的高温冷剂蒸汽经冷剂蒸汽连通管35进入低压发生器36传热管内，加热由溶液泵II24打入低压发生器36内的稀溶液，使之成为浓溶液，低压发生器36传热管内冷剂蒸汽凝结为冷剂水，经低压发生器冷剂水管37进入U型管I29内进而进入蒸发器I27内闪发；低压发生器36浓缩稀溶液产生的冷剂蒸汽进入冷凝器II15冷凝，冷凝的冷剂水进入U型管II19内进而进入蒸发器II22内闪发；在蒸发器I27内未闪发的冷剂水由冷剂泵I26打入蒸发器I27传热管表面吸热蒸发制出冷水，蒸发的冷剂蒸汽进入吸收器I28内，被来自高压发生器并喷淋在吸收器I28传热管表面的浓溶液吸收，浓溶液变为稀溶液进入吸收器I28底部；在蒸发器II22内未闪发的冷剂水由冷剂泵II23打入蒸发器II22传热管表面吸热蒸发制出冷水，蒸发的冷剂蒸汽进入吸收器II21内，被来自低压发生器36并喷淋在吸收器II21传热管表面的浓溶液吸收，浓溶液变为稀溶液进入吸收器II21底部，浓溶液吸收冷剂蒸汽放出的热量由冷却水带出机组。如此不断的循环制取出所需的冷水供用户使用。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种能双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组，所述机组包括蒸汽发生器I（13）、冷凝器I（12）、蒸发器I（27）、吸收器I（28）、热交换器I（31）、溶液泵I（25）、冷剂泵I（26）、蒸汽发生器II（14）、冷凝器II（15）、蒸发器II（22）、吸收器II（21）、热交换器II（17）、溶液泵II（24）和冷剂泵II（23）；其特征在于：
所述机组的发生器冷凝器壳体还包括腔体I（52）和腔体II（53）；
所述冷凝器I（12）和蒸汽发生器I（13）均设置在腔体I（52）内；
所述蒸汽发生器II（14）和冷凝器II（15）均设置在腔体II（53）内；
所述腔体II（53）内还增设有低压发生器（36）；
所述低压发生器（36）与蒸汽发生器II（14）分别对应设置有各自的稀溶液进液管和布液装置；
所述低压发生器（36）的稀溶液进管上设置有截止阀C（38），所述蒸汽发生器II（14）稀溶液进管上设置有截止阀D（39）；
所述蒸汽发生器I（13）的气相区与低压发生器（36）管程入口之间设置冷剂蒸汽连通管（35）；
所述低压发生器（36）的管程出口与冷凝器I（12）的U型管I（29）入口之间设置低压发生器冷剂水管（37）；
在出冷凝器II（15）进冷凝器I（12）的热水管路上设置截止阀B（34）；
在出冷凝器II（15）与截止阀B（34）之间的热水管路上设一冷却水出管，并在该冷却水出管上设置截止阀A（33）。
2.根据权利要求1所述的一种单效制热双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：在腔体II（53）内，所述低压发生器（36）与蒸汽发生器II（14）并排设置。
3.根据权利要求1所述的一种单效制热双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：所述腔体I（52）的第二蒸汽进口（50）管路上设置有蒸汽电动调节阀A（11）；所述腔体II（53）的第一蒸汽进口（40）管路上还设置有蒸汽电动调节阀B（16）。
4.根据权利要求1所述的一种单效制热双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：所述冷凝器II（15）和蒸发器II（22）之间还设置有 U型管II（19）。
5.根据权利要求1所述的一种能双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：冬季热泵供热工况时，低压发生器（36）停止工作，截止阀A（33）关闭，截止阀C（38）关闭，截止阀B（34）打开，截止阀D（39）打开，机组按二段式溴化锂吸收式热泵工作原理运行。
6.根据权利要求3所述的一种能双效制冷的二段式溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：夏季运行双效制冷工况时，截止阀A（33）打开，截止阀C（38）打开，截止阀B（34）关闭，截止阀D（39）关闭，蒸汽电动调节阀B（16）关闭，冷凝器I（12）和蒸汽发生器II（14）停止工作，蒸汽发生器I（13）变为双效制冷机组的高压发生器，由高压发生器、低压发生器（36）、冷凝器II（15）、蒸发器I（27）、吸收器I（28）、热交换器I（31）和蒸发器II（22）、吸收器II（21）、热交换器II（17）构成蒸发器吸收器分为二段的蒸汽双效制冷机组，该机组按蒸汽双效型溶液并联制冷流程运行。
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