CN1119889A

CN1119889A - 吸收制冷装置

Info

Publication number: CN1119889A
Application number: CN94191602.2A
Authority: CN
Inventors: 泷川孝寿; 河合满嗣
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-04-03
Anticipated expiration: 2014-12-26
Also published as: US5619859A; WO1995018344A1; CN1100974C

Abstract

吸收致冷装置燃烧器产生的热量基本上可以根据被冷却水的出口温度进行控制，而高温发生器的最大容许温度可以根据冷却水的入口温度决定。当高温发生器的温度超过由冷却水入口温度确定的最大容许温度时，减少施加的热量。在冷却水温度低的正常操作期间，减少施加的热量。在冷却水温度低的开机操作期间，确定充分加热。当高温发生器的温度高时，不管冷却水的温度如何，减少施加的热量，从而避免压力增加。

Description

吸收制冷装置

本发明涉及双效制冷装置，该装置主要用水作制冷剂，应用溴化锂水溶液作吸收剂，包括蒸发器、吸收器、高温发生器、低温发生器和冷凝器。

如日本专利申请公告No.昭63-251764中所公开的常规吸收致冷装置示于图3，它包括：具有致冷剂施加器I和水冷却管W的蒸发器A；吸收器B，它配置在同一个容器U中，与蒸发器A相邻，其间隔着分离器M，该吸收器装有浓缩液施加器S和冷却水管R；高温发生器C，它通过溶液泵G、低温热交换器L和高温热交换器H与吸收器B相连接，同时用燃烧器V作热源，以便从已经通过吸收器B吸收大量致冷剂的释稀液产生致冷剂；低温发生器D，它具有其中穿过在高温发生器C中产生的致冷剂蒸气的加热器K，以便从中等浓度的溶液产生致冷剂，这种中等浓度的溶液是由高温发生器C产生的并穿过高温热交换器H；和冷凝器E，该冷凝器与低温发生器D一齐配置在同一个容器T中，以便用冷却水管J冷凝在相应发生器C、D中产生的致冷蒸气，该冷却水管J配置成连接在吸收器B中冷却水管R的后面部分上。在蒸发器A中喷啉的致冷剂被蒸发，因而使待输送到冷却负载的被冷却水通过水冷管W。

在上述结构中，调节燃料控制阀X的启开程度可以改变由燃烧器提供的热量。被冷却水的出口温度由装在水冷管W出口的温度检测装置Y检测。阀X的启开程度根据表示冷却负荷的被冷却水的温度的变化通过控制器F控制，如图4所示。当外界空气温度相同但温度较低时，实际负荷降低，因而可以减少燃烧器所加热量，以便节省能量。因为如此，在常规的致冷装置中，在外边的冷却塔(未示出)下游的冷却水的入口温度用温度检测装置Z检测(该入口温度与湿度值相关)使得当冷却水的入口温度低时，启开程度的改变相对于被冷却水的出口温度形成缓缓的斜坡，并且启开程度的上限被减少到具有较小值。

但是，根据这种常规结构，在冷却水的入口温度低时，燃料控制阀X的启开程度只能在较小程度上进行均匀调整。由于这样，热量由冷却水的入口温度控制和限制，即使在例如于冷却水温度低的状态下进行开机，要求进行有关的100％燃烧以便快速过渡到正常操作时，或者为了快速响应负荷的快速增加需要发挥全部致冷能力时，也是这样。这样便产生了致冷能力不能充分发挥出来而使响应延迟的问题。

另外，在这种结构中，因为当冷却水的入口温度低时在高温发生器C中的热量受冷却水入口温度的限制，所以这种结构在一定程度上限制了高温发生器C中的压力增加，但是不适应于异常情况，例如空气等混合溶液管道系统或产生了大量氢气的情况。

按照本发明，高温发生器的最大允许温度原则上由冷却水的入口温度决定，而热量基本上按照冷却负荷的变化例如被冷却水的出口温度的变化进行控制。仅当高温发生器中的温度超过由冷却水入口温度决定的最大容许温度时，才减少主要由冷却负载决定的热量。本发明的目的是提供一种吸收致冷装置，该制冷装置由于在起动操作时可以得到适当的控制而改进响应特性，由于在冷却水温度低时可以抑止多余的制冷能力而节省能源，而且在发生异常情况例如在产生了大量氢气的情况下，不管冷却水的温度如何，可以避免高温发生器中压力上升。

为了达到上述目的，如图1所示，本发明的吸收致冷装置包括：蒸发器1，用于蒸发致冷剂以取出输送到冷却负荷的已散出的热量；吸收器2，用于将蒸发器1蒸发的致冷剂吸收到溶液中；高温发生器3和低温发生器4，二者均用于使通过吸收器2吸收致冷剂的溶液产生致冷剂；冷凝器5，用于冷凝由发生器3、4产生的致冷剂；和加热控制装置32，用于根据冷却负荷的变化控制高温发生器3中由热源31产生的热量，上述吸收冷装置还包括：第一温度测量装置7，用于测量流过吸收器2中的冷却水管23的冷却水的温度；第二温度测量装置8，用测量高温发生器3的温度，温度范围设定装置9，用于按照由第一温度装置7测量的值的变化、大和小设定高温发生器3的最大容许温度；和加热约束装置10，用于在第二温度测量装置8的测量值超过由温度范围设定装置9设定的最大容许温度时向加热控制装置32发出减少热量的指令。

在该实施中，为达到最典型的方法中的目的，采用以下的装置。燃烧器31a被用作热源31，燃料控制阀32a被用作加热控制装置32，该控制阀32a的启开程度是可调节的，因而可控制输送给燃烧器31a的燃料。对于冷却负荷检测装置，可以采用配置在蒸发器1中的水冷管11出口上的被冷却水出口温度检测装置14，或测量流过蒸发器1中的水冷管11的被冷却水的入口温度和出口温度之间温度差的装置。另外，冷却水入口温度的检测装置用于检测流过吸收器2中的冷却水管23的冷却水的入口温度T_t，可以用作第一温度检测装置7。

在应用冷却水入口温度的检测装置作第一温度检测装置7时，为要相对于冷却水的入口温度合适地确定高温发生器3的最大容许温度，当第一温度检测装置7检测的冷却水的入口温度T_t处于低于预定值的范围内时，温度范围设定装置9最好将最大容许温度设定在一个正比于冷却水入口温度T_t的值，而当入口温度T_t处于预定值以上的范围内时，则最好设定在一个固定值。这样便可以有效地防止由于异常温度上升所引起的压力增加。

另外，这样也是有利的，当第一温度检测装置7检测的冷却水入口温度处于第一预定什到下的范围内时，温度范围设定装置9可以将最大容许温度设定在一个正比于冷却水入口温度T_t的值；当入口温度T_t处于超过第一预定值但低于比第一预定值高的第二预定值的范围内时，则设定在一个常数值；而当入口温度T_t处于第二预定值以上的范围时，则设定在一个反比于入口温度的值。这也可以令人满意地防止由于异常的温度上升而引起的压力增加。

另外，为了控制热量，尽量减少对原先由冷却负荷决定的值的偏离，加热约束装置10可以由阶式限制装置构成。该限制装置用于以预定的间隔阶段式限制热量。

下面说明上述结构的吸收致冷装置的操作和效果。当第一温度检测装置7检测的冷却水温度低时，高温发生器3的最大容许温度由温度范围设定装置9设定的比冷却水温度高时设定的值低的值。在冷却水温度低时的正常操作中，与冷却水温度高时的正常操作相比，高温发生器3的热量受到限制，即使冷却负荷的温度相同。因此，只要第二温度检测装置8检测的高温发生器3的温度大于设定在低值的最大容许温度，加热约束装置10便减小热量。因而可防止多余的致冷能力，节省能源。另外，在冷却水温度低的情况下，如果在开机等操作时在高温发生器3中的温度很慢才能超过最大容许温度，则在高温发生器3中便按照大的冷却负荷充分产生热量，因而改善了响应特性。

即使在冷却水温度高的情况下，只要高温发生器3的温度超过最大容许温度，则加热约束装置10便减小热量。因此可以避免高温发生器3中的压力增加。另外，不管冷却水的温度如何，只要高温发生器3中的温度超过最大容许温度，加热约束装置10便减小热量。因此在异常条件下也能能避免高温发生器3中的异常压力增加。

具体地讲，按照本发明，热量不仅受到低温发生器4中的温度而且还受到高温发生器3中的温度的抑制性地控制，所以可以有利地避免以下的问题。如果范围值由低温发生器4中的温度确定，而且高温发生器3中的温度从开机操作时开始便高于低温发生器4中的温度，则当高温发生器3中的温度不正常地上升时，便会产生一个问题。即如果燃烧气体的压力超过设定值，或由于腐蚀产生的不能凝结的气体(例如氢气)聚集在设备中，则设计于操作在小于大气压或等于大气压的高温发生器3中的温度可能不正常地上升，使压力上升到大气压以上。

另外，温度越增加，用作吸收溶液的溴化锂水溶液的腐蚀作用便越大，因而可能有异常腐蚀设备的危险。

但是根据本发明，因为热量受到高温发生器3中的温度的抑制，所以可以避免这些问题并可以得到适当的控制。

图1是管道图，示出本发明吸收致冷装置的优选实施例；

图2是上述实施例的控制流程图；

图3是常规吸收致冷装置的管道图；

图4是常规吸收致冷装置中的控制图。

图1示出燃气型的双效吸收致冷装置，它包括：蒸发器1，该蒸发器具有致冷剂施加器12和致冷剂泵13，用于蒸发致冷剂使其冷却输送到冷却负载上的水冷却管11中的被冷却水；吸收器2，该吸收器配置在同一个容器内，隔着分离器21与蒸发器1相邻，其中装有浓缩溶液施加器22和冷却水管道23；高温发生器3，该发生器通过溶液泵6、低温热交换器61和高温热交换器62与吸收器2相连接，用于利用燃烧器31a的加热源31使在吸收器2中吸收大量致冷剂的被稀释溶液产生致冷剂，低温发生器4，具有通过高温发生器3产生的致冷剂蒸气的加热器4，用于使高温发生器3再生的和流过高温热交换器62的中等浓度溶液产生致冷剂；和冷凝器5，该冷凝器与低温发生器4配置在同一容器50中，用于利用冷却水管51冷凝由相应发生器3、4产生的致冷剂蒸气，该冷却水管51接在吸收器2中的冷却水管23的后面部分上。

装在高温发生器3中的燃烧器31a产生的热量可以用加热控制装置32改变，该加热控制装置包括控制输送到燃烧器31a的燃料的燃料控制阀32a。燃料控制阀32a的启开程度可以根据由冷却负荷检测装置326检测的值由启开程度调节装置32b调节，该冷却负荷检测装置32b包括装在水冷却管11出口上的被冷却水出口温度检测装置14，因而可根据冷却负荷调节热量。作为例子，水冷却管11中的被冷却水的温度被设定在例如7℃。如图2所示，当被冷却水出口温度检测装置测量的被冷却水的温度Tm为7℃或低于7℃时，燃料阀32a的启开程度被降低至0％，从而停止燃烧；当Tm是12℃或更大时，燃料阀的启开程度是100％，从而进行额定的燃烧；当Tm处于从7℃到12℃的中间范围时，实行按比例的控制。

冷却负载检测装置可以由下述装置构成代替上述装置14，这种装置装在水冷却管11的出口和入口上，用于检测被冷却水的入口温度和出口温度之间的温度差。

在上述结构中，如图1和2所示，装有第一温度检测装置7和第二温度检测装置8，前者用于检测流过吸收器2中的冷却水管23的冷却水的入口温度T_t，后者用于检测高温发生器3中的温度T_gh，温度检测装置7、8以和被冷却水出口温度检查装置14相同的方式连接在具有启开程度调节装置32b的控制器100上。控制器100可以由微机等构成。

另外，装有温度范围设定装置9，该装置用于按照第一温度检测装置测量的值设定高温发生器3的最大容许温度。温度范围设定装置9最好如此构造，使得当第一温度检测装置7测量的冷却水的入口温度处于低于预定值的范围内时，可以将最大容许温度设置在一个正此于冷却水入口温度T_t的值，而当在处于超过预定值的范围内时，则设定在一个固定值。例如图2所示，当第一温度检测装置7检测的冷却水的入口温度T_t为19℃时，温度范围设定装置9设定最大容许温度在142℃；当T_t为32℃或更高时，设定在恒定值155℃；当T_t在19℃至32℃之间的范围内时，则设定在一个按比例变化的值。一种替代方式是例如，当冷却水的入口温度T_t是20℃时，设定最大容许温度在120℃；当T_t在20～32℃之间的范围内时，设定在一个按比例变化的值，当T_t在32℃时，设定在162℃；当T_t在32～34℃之间的范围内时，设定在恒定值162℃；当T_t在大于34℃的范围内时，设定在成反比变化的一个值，例如当T_t为40℃时设定在155℃时。总之，当第一温度检测器7检测的冷却水入口温度在低于第一预定值时，温度范围设定装置9将最大容许温度设定在一个比例于冷却水入口温度T_t的一个值；当T_t在大于第一预定值但低于比第一预定值高的第二预定值的范围内时，设定在一个恒定值；当T_t在大于第二预定值的范围内时，则设定在一个反比于入口温度T_t的值。

另外，装有加热约束装置10，用于在第二温度检测装置8测量的值超过由温度范围设定装置9设定的值时，限制燃料控制阀32a的开启程度，使其启开程度小于由被冷却水的出口温度决定的启开程度。具体如图2所示，当由计时控制器预定的改变燃料控制阀32a启开程度的最小间隔例如10秒钟已经过去之后，便确定由第二温度检测装置测量的值T_gh是否超过由温度范围设定装置设定的最大容许温度。如果该值T_gh超过设定的最大温度，则燃料控制阀32a的启开程度便缩小例如10％以减少燃烧器31a所产生的热量。加热约束装置10适合于以预定的间隔步进式限制热量，或一次就将热量降至零，使其停止燃烧。

因此，根据上述的结构，与冷却水温度高时的正常操作相比，在第一温度检测装置7测量的冷却水的温度低时的正常操作中，只要高温发生器3的温度超过设定在较低水平的最大容许温度，热量约束装置10便减少热量。因此可以防止发生过剩的制冷能力，节省能量。另外，在冷却水温度低的条件下，如果在开机等操作时高温发生器3的温度很慢才能超过最大容许温度，则可以根据大的冷却负荷在高温发生器3中施加足够的热量，因此改进了响应特性。其次，不仅在冷却水温度高时而且在异常条件例如产生大量氢气的情况下，只要高温发生器3的温度超过最大容许温度，如热约束装置10便减少热量。因此可以避免高温发生器3中的压力增加和过分的浓缩。

可以用热蒸气作热源31，取代上述实施例中所用的燃烧器31a。

如上所述，作为双效吸收致冷装置的本发明的吸收制冷装置是有效的，这种双效致冷装置主要用水作致冷剂，用溴化锂水溶液作吸收液，该装置包括蒸发器、吸收器、高温发生器、低温发生器和冷凝器。

Claims

1、一种吸收致冷装置，它包括：蒸发器(1)，用于蒸发制冷剂以除去要输送到冷却负载的被冷却的热量；吸收器(2)，用于将蒸发器(1)蒸发的致冷剂吸入溶液；高温发生器(3)和低温发生器(4)，二者均用于从吸收器(2)中的吸收致冷剂的溶液中产生致冷剂；冷凝器(5)，用于冷凝由发生器(3、4)产生的致冷剂；和加热控制装置(32)，用于根据冷却负荷的变化控制在上述温度发生器(3)中的热源(31)产生的热量，上述吸收致冷装置还包括用于检测流r过上述吸收器(2)中的冷却水管(23)的冷却水温度的第一温度检测装置(7)；用于检测上述高温发生器(3)中温度的第二温度检测装置(8)；温度范围设定装置(9)，用于根据上述第一温度检测装置(7)检测的值的变化确定上述高温发生器(3)中最大容许允许温度的上限和下限；和热量约束装置(10)，用于在上述第二检测装置(8)检测的值超过由上述温度范围设定装置(9)设定的最大容许温度时向上述热控制装置(32)发出减少热量的指令。

2、如权利要求1所述的吸收致冷装置，其特征在于，上述热源(31)是燃烧器(31a)，上述加热控制装置(32)是燃料控制阀(32a)，该阀的启开程度可以调节，因而可控制输送到上述燃烧器(31a)上的燃料。

3、如权利要求1或2所述的吸收致冷装置，其特征在于，检测冷却负载的装置是配置在蒸发器(1)中的水冷却管(11)出口上的被冷却水出口温度检测装置(14)。

4、如权利要求1或2所述的吸收致冷装置，其特征在于，检测冷却负载的装置是检测流过蒸发器(1)中水冷却管(11)的冷却水入口温度和出口温度之间差值的装置。

5、如权利要求1所述的吸收致冷装置，其特征在于，上述第一温度检测装置(7)是检测流过上述吸收器(2)中水冷却管(23)的冷却水的入口温度(T_t)的装置。

6、如权利要求5所述的吸收致冷装置，其特征在于，当上述第一温度检测装置(7)检测的冷却水的入口温度(T_t)处于低于预定值的范围内时，上述温度范围设定装置(9)将最大容许温度设定在一个与冷却水入口温度(T_t)成比例的值，而在入口温度(T_t)处于大于预定值的范围内时则设定在一个固定值。

7、如权利要求5所述的吸收致冷装置，其特征在于，在上述第一温度检测装置(7)检测的冷却水的入口温度(T_t)处于低于第一预定值的范围内时，上述温度范围设定装置(9)将最大容许温度设定在一个比例于冷却水入口温度(T_t)的值，在入口温度(T_t)处于大于第一预定值但低于比第一预定值大的第二预定值的范围内时，将最大容许温度设定在一个恒定值，而在入口温度(T_t)处于大于第二预定值的范围内时则设定在一个反比于入口温度(T_t)的值。

8、如权利要求1或2、或5和或6、或7所述吸收致冷装置，其特征在于，上述加热约束装置(10)是一个步进式限制装置，用于按照预定的间隔步进式限制热量。