CN111520933A - 一种自增压型溴化锂鼓泡吸收装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自增压型溴化锂鼓泡吸收装置及其控制方法，利用增压技术实现负压下鼓泡：在蒸汽系统中，通过变频增压泵给水蒸汽加压，使真空状态下水蒸汽在溴化锂溶液中成功鼓泡；微小压力单向平衡阀平衡压力：在气体排出管路入口设置微小压力单向平衡阀，快速排出未吸收蒸汽，平衡系统内压力，以保证吸收器内具有平稳的真空状态。本发明实现了真空状态下溴化锂溶液鼓泡吸收过程，为探索强化溴化锂吸收式制冷/热泵的热质传递性能，改善溴化锂吸收式制冷/热泵机组内部吸收效果提供了有效的途径和措施，对吸收式制冷/热泵系统性能的提升和结构小型化优化设计具有重要意义。

Description

一种自增压型溴化锂鼓泡吸收装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及吸收式制冷机中的吸收器，具体涉及一种自增压型溴化锂鼓泡吸收装置及其控制方法。

背景技术

吸收式制冷/热泵技术以消耗低品位热能和对环境无污染的优点在制冷空调和余热回收领域占有重要的地位，而吸收式制冷机的性能在很大程度上取决于吸收器的吸收性能，改善吸收器的物理结构和吸收方式是提高整机性能的有效手段。目前，吸收器的吸收方式有两种：降膜吸收和鼓泡吸收，鼓泡吸收因吸收气体以气泡形式与吸收溶液充分接触，具有吸收面积大，传热效果好的特点，比降膜吸收具有更好的吸收效果。因此，鼓泡吸收器对改善吸收式制冷/热泵系统性能的提升和结构小型化优化设计具有一定指导意义。

常见的吸收工质有溴化锂溶液和氨水。氨水鼓泡吸收起步较早，适用于在0℃以下制取冷量，但因氨水有毒和高压运行的特点，安全性无法保证；而溴化锂吸收式制冷适用于在0℃以上制取冷量，但其吸收过程需要在真空状态下运行的工作条件制约了溴化锂鼓泡吸收的发展。随着增压吸收技术研究的深入，通过补偿一部分电能，增强气泡在溶液中浮升驱动力，使真空状态下溴化锂溶液鼓泡吸收成为可能。

发明内容

本发明提供了一种自增压型溴化锂鼓泡吸收装置及其控制方法，以达到改善溴化锂吸收式制冷/热泵机组内部吸收效果之目的。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其包括：

鼓泡吸收器，其用于完成溴化锂溶液鼓泡吸收过程；

蒸汽系统，其与所述鼓泡吸收器之间通过气体引入管路和气体排出管路相连，用于提供反应所需蒸汽；

溶液系统，其与所述鼓泡吸收器之间通过底端溶液管路和顶端溶液管路相连，用于实现浓溶液与吸收后稀溶液的存储、发生与循环；

冷却水系统，其与所述鼓泡吸收器之间通过底端水路和顶端水路相连，用于为鼓泡吸收器提供一定温度冷却水，带走吸收热；

所述鼓泡吸收器与气体引入管路连接处设有喷嘴。

作为优选，所述鼓泡吸收器包括圆柱形双层金属套管以及定位紧固件，圆柱形双层金属套管底部通过定位紧固件竖直固定，圆柱形双层金属套管内部可分为内管和外管，内管用于发生溴化锂鼓泡吸收反应，外管用于循环冷却水吸收溴化锂鼓泡吸收过程中释放的热量。

作为优选，所述内管沿纵向不同高度设置多个热电偶，液面上方设置压力表。

作为优选，所述内管沿纵向不同高度设置多个取样口。

作为优选，所述蒸汽系统包括连接在气体引入管路和气体排出管路之间的真空泵、蒸汽发生器、增压器、变频器、流量调节器、微小压力单向平衡阀；真空泵的出口分别连接蒸汽发生器和微小压力单向平衡阀，微小压力单向平衡阀与气体排出管路相连，蒸汽发生器的出口分别与增压器、变频器相连，所述变频器、流量调节器以及气体引入管路依次连接。

作为优选，所述流量调节器和气体引入管路之间连接有调节阀。

作为优选，所述溶液系统包括储液罐、溶液发生器、换热器、溶液泵，所述底端溶液管路、储液罐、溶液发生器、换热器、溶液泵以及顶端溶液管路依次连接。

作为优选，所述冷却水系统包括恒温水浴和冷却水泵，所述底端水路、冷却水泵、恒温水浴和顶端水路依次连接。

上述自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其控制方法如下：

开启恒温水浴和冷却水泵，使冷却水注满鼓泡吸收器的外管，并不断循环；等待溶液发生器内准备好的溴化锂浓溶液在换热器内达到稳定温度后，将溴化锂浓溶液送入鼓泡吸收器的内管，液面上方留有空余空间；此时，鼓泡吸收器内冷却水为满液状态，溴化锂溶液为非满液状态，关闭溶液系统管路；开启真空泵对自增压型溴化锂鼓泡吸收装置抽真空，使蒸汽系统和鼓泡吸收器内达到真空状态；关闭真空泵，开启蒸汽发生器，蒸馏水在蒸汽发生器内生成水蒸汽，水蒸汽通过增压器、变频器进行增压，通过流量调节器调节流量后，经气体引入管路由喷嘴鼓泡进入鼓泡吸收器，与溴化锂溶液进行鼓泡吸收反应；未被吸收的水蒸汽气泡溢出液面流入气体排出管路，通过微小压力单向平衡阀回到蒸汽发生器内；

运行结束后，关闭蒸汽系统，鼓泡吸收器内溴化锂稀溶液送回到储液罐内等待循环使用，关闭冷却水循环泵。

本发明所提供的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置及其控制方法，利用增压技术实现负压下鼓泡：在蒸汽系统中，通过变频增压泵给水蒸汽加压，使真空状态下水蒸汽在溴化锂溶液中成功鼓泡；微小压力单向平衡阀平衡压力：在气体排出管路入口设置微小压力单向平衡阀，快速排出未吸收蒸汽，平衡系统内压力，以保证吸收器内具有平稳的真空状态。

本发明所提供的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置及其控制方法，实现了真空状态下溴化锂溶液鼓泡吸收过程，为探索强化溴化锂吸收式制冷/热泵的热质传递性能，改善溴化锂吸收式制冷/热泵机组内部吸收效果提供了有效的途径和措施，对吸收式制冷/热泵系统性能的提升和结构小型化优化设计具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、真空泵；2、蒸汽发生器；3、增压器；4、变频器；5、流量调节器；6、调节阀；7、微小压力单向平衡阀；8、储液罐；9、溶液发生器；10、换热器；11、溶液泵；12、恒温水浴13、冷却水泵；14、鼓泡吸收器；15、喷嘴；16、热电偶；17、压力表；18、温度仪；19、取样口；L1、气体引入管路；L2、气体排出管路；L3、底端溶液管路；L4、顶端溶液管路；L5、底端水路；L6、顶端水路。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

如图1所示，自增压型溴化锂鼓泡吸收装置由蒸汽系统、溶液系统、冷却水系统和鼓泡吸收器14四个部分组成，前三个部分都分别与鼓泡吸收器14相连，装置运行时可实现强化溴化锂溶液吸收器内溶液对流吸收过程中热质和传递特性的效果。

鼓泡吸收器14包括圆柱形双层金属套管、上下端盖密封法兰以及定位紧固件，用于实现溴化锂溶液对气泡的吸收过程。圆柱形双层金属套管底部通过定位紧固件竖直固定，圆柱形双层金属套管内部可分为内管和外管，内管用于发生溴化锂鼓泡吸收反应，外管用于循环冷却水吸收溴化锂鼓泡吸收过程中释放的热量。溴化锂溶液在鼓泡吸收器内为非满液状态，冷却水在鼓泡吸收器内为满液状态。内管沿纵向不同高度设置多个热电偶16，液面上方设置压力表17，以测量溴化锂溶液温度和管内压力。内管沿纵向不同高度设置多个取样口19，以方便获取溴化锂溶液样本。鼓泡吸收器14与蒸汽系统、溶液系统、冷却水系统之间通过六条管路相连，包括两条气体管路、两条溶液管路、两条水路，分别为气体引入管路L1、气体排出管路L2、底端溶液管路L3、顶端溶液管路L4、底端水路L5、顶端水路L6。吸收器内管与气体引入管路L1、气体排出管路L2、底端溶液管路L3、顶端溶液管路L4相连，外管与底端水路L5、顶端水路L6相连，鼓泡吸收器14下端与气体引入管路L1连接处设有喷嘴15，喷嘴尺寸可替换，用于水蒸汽鼓泡。

蒸汽系统与鼓泡吸收器之间通过气体引入管路L1和气体排出管路L2相连，用于提供反应所需蒸汽并保证其满足试验要求的流速。该蒸汽系统包括连接在气体引入管路L1和气体排出管路L2上的真空泵1、蒸汽发生器2、增压器3、变频器4、流量调节器5、调节阀6、微小压力单向平衡阀7、阀门和管道组成，

实验开始之前，开启真空泵1对系统抽真空，使蒸汽系统和鼓泡吸收器14内达到真空状态，真空泵1的出口通过管道分别连接蒸汽发生器2和微小压力单向平衡阀7，微小压力单向平衡阀7与气体排出管路L2相连。蒸汽发生器2可以在低压下使蒸馏水加热沸腾生成水蒸汽，其出口通过管道分别与增压器3、变频器4相连。所述变频器4、流量调节器5以及气体引入管路L1通过管道依次连接。优选地，所述流量调节器5和气体引入管路L1之间通过管道连接有调节阀6。

增压器3、变频器4和流量调节器5负责调节水蒸汽流量，以满足试验要求，通向气体引入管路L1。水蒸汽从气体引入管路L1进入鼓泡吸收器14，未被吸收的水蒸汽气泡溢出液面流入气体排出管路L2，通过微小压力单向平衡阀7回到蒸汽发生器2内。微小压力单向平衡阀7用于平衡系统内压力，当吸收端蒸汽未能完全吸收而溢出液面时，吸收端汽压大于发生端汽压，水蒸汽可以从吸收端向发生端单向通过，以保证鼓泡吸收器14内具有平稳的真空状态。

溶液系统与鼓泡吸收器14之间通过底端溶液管路L3和顶端溶液管路L4相连，用于实现浓溶液与吸收后稀溶液的存储、发生与循环，并保证浓溶液能够以试验要求的温度经顶端溶液管路L4进入鼓泡吸收器14。溶液系统由储液罐8、溶液发生器9、换热器10、溶液泵11、阀门和管道组成。所述底端溶液管路L3、储液罐8、溶液发生器9、换热器10、溶液泵11以及顶端溶液管路L4通过管道依次连接。

储液罐8用于存储反应后的溴化锂稀溶液，等待循环使用，也可将溶液排出，储液罐8出口与溶液发生器9连接。溶液发生器9用于生成和存储待测的溴化锂浓溶液，其出口与换热器10相连。换热器10可以将待测浓溶液调节到试验要求温度，其出口与溶液泵11连接通向顶端溶液管路L4。溶液从顶端溶液管路L4进入鼓泡吸收器14，并从底端溶液管路L3流出回到储液罐8中。

冷却水系统与鼓泡吸收器14之间通过底端水路L5和顶端水路L6相连，用于提供一定温度冷却水，以吸收溴化锂鼓泡吸收过程中释放的热量。冷却水系统由恒温水浴12、冷却水泵13、阀门和管道组成，所述底端水路L5、冷却水泵13、恒温水浴12和顶端水路L6通过管道依次连接。底端水路L5和顶端水路L6上均连接有温度仪18。

恒温水浴12为鼓泡吸收器14提供冷却水，由冷却水泵13经底端水路L5送入吸收器内，经顶端水路L6回到恒温水浴。

热电偶16、压力表17、温度仪18皆与安捷伦和计算机相连，以获取和处理实验数据。

阀门和管道材质皆为不锈钢，管道外铺设保温材料。

本实施例所提供的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其控制方法如下：

开启恒温水浴12和冷却水泵13，使冷却水注满鼓泡吸收器14的外管后，并不断循环。等待溶液发生器9内准备好的溴化锂浓溶液在换热器10内达到稳定温度后，将溴化锂浓溶液送入鼓泡吸收器14的内管，液面上方留有空余空间。此时，鼓泡吸收器14内冷却水为满液状态，溴化锂溶液为非满液状态，关闭溶液系统管路。开启真空泵1对自增压型溴化锂鼓泡吸收装置抽真空，使蒸汽系统和鼓泡吸收器14内达到真空状态。关闭真空泵1，开启蒸汽发生器2，蒸馏水在蒸汽发生器2内生成水蒸汽，水蒸汽通过增压器3、变频器4进行增压，通过流量调节器5调节流量后，经气体引入管路L1由喷嘴15鼓泡进入鼓泡吸收器14，与溴化锂溶液进行鼓泡吸收反应。未被吸收的水蒸汽气泡溢出液面流入气体排出管路L2，通过微小压力单向平衡阀7回到蒸汽发生器2内。反应过程中，观察鼓泡吸收器14内压力表数值变化，调节蒸汽流量，使蒸汽气泡尽可能多的被溶液吸收。调节水蒸汽流速、流量、溴化锂溶液温度变化、冷却水温度变化，定时取样检测溶液浓度变化。

运行结束后，关闭蒸汽系统，鼓泡吸收器14内溴化锂稀溶液送回到储液罐8内等待循环使用，关闭冷却水循环泵13。

上述自增压型溴化锂鼓泡吸收装置及其控制方法，利用增压技术实现负压下鼓泡：在蒸汽系统中，通过变频增压泵给水蒸汽加压，使真空状态下水蒸汽在溴化锂溶液中成功鼓泡；微小压力单向平衡阀平衡压力：在气体排出管路入口设置微小压力单向平衡阀，快速排出未吸收蒸汽，平衡系统内压力，以保证吸收器内具有平稳的真空状态。

上述自增压型溴化锂鼓泡吸收装置及其控制方法，实现了真空状态下溴化锂溶液鼓泡吸收过程，为探索强化溴化锂吸收式制冷/热泵的热质传递性能，改善溴化锂吸收式制冷/热泵机组内部吸收效果提供了有效的途径和措施，对吸收式制冷/热泵系统性能的提升和结构小型化优化设计具有重要意义。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其特征在于，包括：

鼓泡吸收器，其用于完成溴化锂溶液鼓泡吸收过程；

蒸汽系统，其与所述鼓泡吸收器之间通过气体引入管路和气体排出管路相连，用于提供反应所需蒸汽；

溶液系统，其与所述鼓泡吸收器之间通过底端溶液管路和顶端溶液管路相连，用于实现浓溶液与吸收后稀溶液的存储、发生与循环；

冷却水系统，其与所述鼓泡吸收器之间通过底端水路和顶端水路相连，用于为鼓泡吸收器提供一定温度冷却水，带走吸收热；

所述鼓泡吸收器与气体引入管路连接处设有喷嘴。

2.根据权利要求1所述的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其特征在于，所述鼓泡吸收器包括圆柱形双层金属套管以及定位紧固件，圆柱形双层金属套管底部通过定位紧固件竖直固定，圆柱形双层金属套管内部可分为内管和外管，内管用于发生溴化锂鼓泡吸收反应，外管用于循环冷却水吸收溴化锂鼓泡吸收过程中释放的热量。

3.根据权利要求2所述的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其特征在于，所述内管沿纵向不同高度设置多个热电偶，液面上方设置压力表。

4.根据权利要求3所述的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其特征在于，所述内管沿纵向不同高度设置多个取样口。

5.根据权利要求2所述的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其特征在于，所述蒸汽系统包括连接在气体引入管路和气体排出管路之间的真空泵、蒸汽发生器、增压器、变频器、流量调节器、微小压力单向平衡阀；真空泵的出口分别连接蒸汽发生器和微小压力单向平衡阀，微小压力单向平衡阀与气体排出管路相连，蒸汽发生器的出口分别与增压器、变频器相连，所述变频器、流量调节器以及气体引入管路依次连接。

6.根据权利要求5所述的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其特征在于，所述流量调节器和气体引入管路之间连接有调节阀。

7.根据权利要求5所述的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其特征在于，所述溶液系统包括储液罐、溶液发生器、换热器、溶液泵，所述底端溶液管路、储液罐、溶液发生器、换热器、溶液泵以及顶端溶液管路依次连接。

8.根据权利要求7所述的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其特征在于，所述冷却水系统包括恒温水浴和冷却水泵，所述底端水路、冷却水泵、恒温水浴和顶端水路依次连接。

9.根据权利要求8所述的自增压型溴化锂鼓泡吸收装置，其控制方法如下：

开启恒温水浴和冷却水泵，使冷却水注满鼓泡吸收器的外管，并不断循环；等待溶液发生器内准备好的溴化锂浓溶液在换热器内达到稳定温度后，将溴化锂浓溶液送入鼓泡吸收器的内管，液面上方留有空余空间；此时，鼓泡吸收器内冷却水为满液状态，溴化锂溶液为非满液状态，关闭溶液系统管路；开启真空泵对自增压型溴化锂鼓泡吸收装置抽真空，使蒸汽系统和鼓泡吸收器内达到真空状态；关闭真空泵，开启蒸汽发生器，蒸馏水在蒸汽发生器内生成水蒸汽，水蒸汽通过增压器、变频器进行增压，通过流量调节器调节流量后，经气体引入管路由喷嘴鼓泡进入鼓泡吸收器，与溴化锂溶液进行鼓泡吸收反应；未被吸收的水蒸汽气泡溢出液面流入气体排出管路，通过微小压力单向平衡阀回到蒸汽发生器内；

运行结束后，关闭蒸汽系统，鼓泡吸收器内溴化锂稀溶液送回到储液罐内等待循环使用，关闭冷却水循环泵。

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