CN110926053B - 一种基于agmd的溴化锂吸收式制冷循环系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用气隙式膜蒸馏(AGMD)组件提取冷剂水的吸收式制冷循环系统，其包含的部件有热源、AGMD组件、节流阀、蒸发器、吸收器、溶液泵、溶液热交换器和溶液流量调节阀；所述AGMD组件，管程由溶液热交换器和热源来维持一定的热侧温度，壳程由冷却水来维持一定的冷测温度。AGMD组件的操作温度较低，能够充分利用工业生产中的大量余热、废热以及太阳能等低品位能源，实现溴化锂吸收式制冷循环，并且AGMD组件同时具有发生器和冷凝器的功能，使得制冷系统结构上大为简化。

Description

一种基于AGMD的溴化锂吸收式制冷循环系统
技术领域
本发明涉及一种基于AGMD组件的溴化锂吸收式制冷循环系统，属于热驱动制冷技术领域。
背景技术
单效溴化锂吸收式制冷系统是以热能为驱动的循环系统，能利用工业生产和水冷式发动机组中的大量余热、废热和太阳能等，减少能源浪费，降低环境污染。然而，这些热源的温度比较低，作为单效溴化锂吸收式制冷的驱动热源，会使得系统放气范围减小，溶液的循环倍率增加，最终导致系统的性能系数降低。此外，当热源温度低于85℃时，只有通过两级吸收才能完成制冷循环，但两级吸收的性能系数较单效吸收更低。因此，如何充分利用低品位热能来提高系统的性能系数，成为溴化锂吸收式制冷循环的研究难点之一。
近年来，随着膜分离技术的研究发展，越来越多的膜分离技术被应用与工业生产中。膜蒸馏是一种新型的膜分离技术，具有操作温度低、操作压力低以及截留效果好等诸多优点，其中应用比较广泛的为气隙式膜蒸馏技术。气隙式膜蒸馏采用微孔疏水膜，以膜两侧的温度差产生的蒸汽分压差为推动力，使得溶液中易挥发组分在热侧汽化后穿过膜孔到达气隙，并在冷壁处被冷凝。然而，目前膜蒸馏技术更多的是应用于溴化锂吸收式制冷系统的溶液热交换器中，以扩大系统放气范围，从而提高系统的性能系数。但是，该系统对于热源温度的降低较为有限，并且系统仍然较为复杂。因此需要寻找一种方法，既能充分利用低品位热能，又可使系统大为简化。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种利用AGMD组件提取冷剂水的吸收式制冷循环系统，用于解决利用低品位热能提高制冷系统性能的技术问题。
技术方案：为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用气隙式膜蒸馏(AGMD)组件提取冷剂水的吸收式制冷循环系统，其包含的部件有热源、AGMD组件、节流阀、蒸发器、吸收器、溶液泵、溶液热交换器、溶液三通、节流阀、调节阀和混合器；所述AGMD组件采用气隙式陶瓷膜组件或有机膜组件。溴化锂吸收式制冷循环系统由下述循环过程组成。
循环过程：吸收器的进气口与蒸发器的冷剂蒸汽出口相连接，吸收器的稀溶液出口通过管道与溶液泵的进口相连接，溶液泵的出口与溶液热交换器的稀溶液的进口相连接，溶液热交换器的稀溶液出口与热源的进口连接，热源的出口与AGMD组件的管程稀溶液进口处相连接，AGMD组件的管程浓溶液从出口出来后经过溶液三通阀，一部分通过管道与溶液热交换器的浓溶液进口连接，另一部分通过管道循环与稀溶液混合后与热源入口连接。溶液热交换器的浓溶液出口与吸收器进口连接，如此完成溴化锂吸收式制冷系统的循环过程。
上述装置中，AGMD组件的管程由溶液热交换器和热源来维持一定的热侧温度，壳程由冷却水来维持一定的冷测温度。
在气隙式膜蒸馏组件中，只有在膜两侧饱和水蒸气分压力差大于水蒸气跨膜传递总阻力的情况下，才能实现水蒸气在热侧汽化、通过膜孔在冷侧冷凝的过程，从而从溴化锂溶液中分离出冷剂水。由于膜蒸馏组件热侧流过的是被热源(1)加热过的溴化锂稀溶液，因此膜蒸馏组件热侧可以通过提高热侧温度或者降低溴化锂溶液浓度来提高热侧的水蒸气压力；膜组件冷侧流过的是冷却水，因此可以通过降低冷侧温度来降低该侧的水蒸气压力，从而提高膜两侧的水蒸气分压力差。
有益效果。
本发明提供的该系统利用气隙式膜蒸馏技术分离和浓缩溴化锂溶液，以达到充分利用低品位热源的目的。
气隙式膜蒸馏组件中，在膜两侧饱和水蒸气分压力差大于水蒸气跨膜传递总阻力的情况下，才能实现溴化锂溶液的浓缩，分离出冷剂水。膜蒸馏组件的操作温度较低，能够充分利用工业生产中的大量余热、废热及太阳能等低品位热源，实现溴化锂吸收式制冷循环，并且膜蒸馏组件同时具有发生器和冷凝器的功能，使得制冷系统结构上大为简化。
附图说明
图1是本发明的结构组成和流程图。
其中有：热源(1)、AGMD组件(2)、节流阀(3)、蒸发器(4)、吸收器(5)、溶液泵(6)、溶液热交换器(7)、溶液三通(8)、和节流阀(9)、调节阀(10)和混合器(11)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，利用气隙式膜蒸馏技术浓缩溴化锂溶液的吸收式制冷循环系统，其包含的组件有热源(1)、AGMD组件(2)、节流阀(3)、蒸发器(4)、吸收器(5)、溶液泵(6)、溶液热交换器(7)、溶液三通(8)、节流阀(9)、调节阀(10)和混合器(11)；所述膜蒸馏组件采用气隙式陶瓷膜组件或有机膜组件，溴化锂吸收式制冷循环系统由下述循环过程组成。
吸收器(5)的进气口与蒸发器(4)的冷剂蒸汽出口相连接，吸收器(5)的稀溶液出口通过管道与溶液泵(6)的进口相连接，溶液泵(6)的出口与溶液热交换器(7)的稀溶液的进口相连接，溶液热交换器(7)的稀溶液出口与热源(1)的进口连接，热源(1)的出口与AGMD组件(2)的管程稀溶液进口相连接，AGMD组件(2)的管程浓溶液从出口出来后经过溶液三通(8)，一部分通过管道与溶液热交换器(7)的浓溶液进口连接，另一部分通过管道与混合器(11)相连接，通过混合器(11)与来自溶液热交换器(7)稀溶液出口的稀溶液混合与热源(1)的入口连接，形成浓溶液部分循环回路，采用调节阀(10)调节浓溶液部分循环量。溶液热交换器(7)的浓溶液出口与吸收器(5)进口连接，如此完成溴化锂吸收式制冷系统的大循环过程。
本发明装置的工作原理如下：
从吸收器(5)的稀溶液出口出来的溴化锂稀溶液经溶液泵(6)升压后进入溶液热交换器(7)预热，再与溶液三通(8)引入的部分高温溴化锂浓溶液混合后，经热源(1)加热到一定温度，进入AGMD组件(2)的管程。在AGMD组件(2)中，溴化锂稀溶液中的易挥发组分水汽化后穿过膜孔并在壳程冷却产生制冷剂，管程出口产生温度较高的溴化锂浓溶液。溴化锂浓溶液从AGMD组件(2)的浓溶液出口流出，经过溶液三通(8)，一部分通过管道进入溶液热交换器(7)中放热后回到吸收器(5)，另一部分通过调节阀(10)进入混合器(11)构成热浓溶液小循环。制冷剂AGMD组件(2)出来后经节流阀节流膨胀后变成湿蒸汽，在蒸发器(4)中吸热后变成冷剂蒸汽。在吸收器(5)内，溴化锂浓溶液不断吸收从蒸发器(4)的出口中出来的冷剂蒸汽生成稀溶液，如此完成吸收式制冷系统的循环过程。
经过程模拟计算，系统的单效制冷系数(COP)可达到0.43。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于气隙式膜蒸馏(AGMD)组件的溴化锂吸收式制冷循环系统，其特征在于：包括热源(1)、AGMD组件(2)、节流阀(3)、蒸发器(4)、吸收器(5)、溶液泵(6)、溶液热交换器(7)和溶液三通(8)、节流阀(9)、调节阀(10)和混合器(11)；
所述吸收器(5)的进气口与蒸发器(4)的冷剂蒸汽出口相连接，吸收器(5)的稀溶液出口通过管道与溶液泵(6)的进口连接，溶液泵(6)的出口与溶液热交换器(7)的稀溶液进口连接，溶液热交换器(7)的稀溶液出口与热源(1)的进口连接，AGMD组件(2)的管程浓溶液出口热源的出口出来后经过溶液三通阀(8)，一部分通过管道与溶液热交换器(7)的浓溶液进口连接，另一部分通过管道循环与稀溶液混合后与热源(1)入口连接，溶液热交换器(7)的浓溶液出口与吸收器(5)的浓溶液进口连接。
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气隙式膜蒸馏在溴化锂吸收式制冷系统中的应用;李恋等;《化工进展》;20190808;全文，附图13 *

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