CN112178971B - 一种利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置，包括高压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、高温溶液热交换器、溶液泵和至少两级低压发生器，本发明冷梁空调装置以吸收式制冷剂作为循环工质，所述高压发生器以邮轮发动机余热及太阳能作为加热热源，高压发生器蒸出的蒸汽作为热源再次加热低压发生器，通过不同压力的多级蒸发，最大程度利用能源，获取冷剂蒸汽，冷剂蒸汽在冷凝器内冷凝后进入蒸发器内蒸发吸热，对冷梁空调制冷，而高压发生器和低压发生器内的浓溶液经过换热降温后进入吸收器内吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，变成稀溶液，稀溶液再次进入高压发生器进行蒸发，循环使用。本发明能源利用率高，噪音小，制冷效果好。

Description

一种利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置
技术领域
本发明属于制冷技术领域，涉及一种邮轮制冷技术，具体涉及一种利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置。
背景技术
在邮轮航行中舱室制冷装置的设计是非常重要的。目前，压缩式制冷是船用制冷系统的主要方式，压缩式制冷不仅会耗费大量电力，而且会有较大的噪声产生，使用清洁能源作为热源的吸收制冷装置则避免了这些问题。单效溴化锂吸收制冷机组受热源温度的限制，且当压力较高的工作蒸汽时，则需要减压才能使用，造成能源的浪费，多级高低压发生器可以使能源充分利用，另外利用发动机余热和太阳能相结合来提供持续稳定的热源。
邮轮柴油机热效率大约为50％，其余的热量通过排气、冷却和散热等途径排入大气或者海水中，可利用这部分余热驱动溴化锂吸收制冷装置。另外邮轮对住舱环境噪声和空气品质都有非常高的要求，采用冷梁空调可实现节能和静音的要求。因此可以将两种技术相结合获得一种静音能力好，能源利用率高的制冷空调设备。
发明内容
本发明的目的在于根据邮轮对节能、静音空调的要求，利用太阳能与发动机余热以及溴化锂吸收制冷装置的结构特点以及工作原理，提出的一种利用太阳能与发动机余热驱动的多级溴化锂吸收制冷冷梁空调。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置，其特征在于：包括高压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、高温溶液热交换器、溶液泵和至少两级低压发生器，本发明冷梁空调装置以吸收式制冷剂作为循环工质，所述高压发生器以邮轮发动机余热及太阳能作为加热热源，每级所述低压发生器压力逐渐降低并且其内均设有蒸汽换热盘管，所述高压发生器顶部的蒸汽出口通过高压蒸汽管连接到第一级低压发生器的蒸汽换热盘管入口，每级低压发生器的蒸汽出口均通过蒸汽管道连接到下一级低压发生器的蒸汽换热盘管入口，最后一级低压发生器的蒸汽出口通过低压蒸汽管道连接到冷凝器的蒸汽入口，所有低压发生器的蒸汽换热盘管的出口均通过蒸汽管道连接到冷凝器的蒸汽入口，所述冷凝器的冷却介质出口通过冷却液管连接到蒸发器，所述冷却液管上设有节流膨胀阀，所述蒸发器内设有冷冻水换热盘管，所述冷冻水换热盘管通过换热介质循环模块与用冷终端相连，蒸发器顶部的蒸汽出口通过蒸汽吸收管与吸收器内连通；
所述高压发生器内的浓溶液出口通过液体管道与高温溶液热交换器的热端入口，高温溶液热交换器的热端出口与各级低压发生器的浓溶液入口相连，最后一级低压发生器的浓溶液出口通过中温浓溶液管与吸收器的浓溶液入口相连，所述溶液泵的入口与吸收器的稀溶液出口相连，溶液泵的出口通过低温稀溶液管与高温溶液热交换器的冷端入口相连，高温溶液热交换器的冷端出口通过高温稀溶液供给管与高压发生器的稀溶液入口相连。
进一步地，所述低温稀溶液管和中温浓溶液管之间设有低温溶液热交换器，用于从最后一级低压发生器出来的中温浓溶液和从溶液泵出来的低温稀溶液进行热交换。
进一步地，所述高压发生器内设有主换热盘管和辅助换热盘管，所述主换热盘管的进、出口通过带截止阀的管路连接于主热源，形成主热源循环加热回路，所述辅助换热盘管的进、出口通过带温控电磁阀的管路连接于辅助热源，形成辅助热源加热回路，所述主热源为太阳能集热板，所述辅助热源为邮轮发动机余热。
进一步地，所述低压发生器有两级，第一级低压发生器内蒸汽换热盘管出口的蒸汽通过蒸汽管道连接到第二级低压发生器的蒸汽换热盘管入口，第二级低压发生器内蒸汽换热盘管出口的蒸汽通过蒸汽管道直接连接到冷凝器的蒸汽入口。
进一步地，所述冷凝器内设有用于冷凝的冷却水换热盘管，所述冷却水换热盘管的进出口通过管道连接有换热器，所述换热器用于加热生活用水。
进一步地，所述蒸发器内设有冷冻水循环装置，所述冷冻水循环装置包括冷剂泵和喷淋头，所述喷淋头设于冷冻水换热盘管上方，并对准冷冻水换热盘管喷淋，所述冷剂泵的入口与蒸发器底部的冷剂出口相连，冷剂泵的出口通过冷剂循环管与喷淋头的入口相连。
进一步地，所述换热介质循环模块包括冷梁诱导器，所述冷冻水换热盘管的出口通过供冷管与冷梁诱导器的入口相连，冷梁诱导器的出口通过回流管与冷冻水换热盘管的入口相连。
进一步地，所述换热介质循环模块还包括相变蓄冷板和冷冻水泵，所述相变蓄冷板与冷梁诱导器并联，具体的，所述冷冻水换热盘管出口的供冷管分成两路，一路依次连接截止阀和膨胀阀后与相变蓄冷板的蓄冷入口相连，另一路依次连接截止阀和膨胀阀后与冷梁诱导器的入口相连；
所述相变蓄冷板的蓄冷出口和冷梁诱导器的出口分别依次连接背压阀和截止阀后汇合通过回流管与冷冻水换热盘管的入口相连；
所述冷冻水泵的入口与相变蓄冷板的供冷出口相连，冷冻水泵的出口连接截止阀后连接在冷梁诱导器入口的膨胀阀之前的供冷管上；冷冻水泵的入口连接截止阀后连接在冷梁诱导器出口的截止阀和背压阀之间。
本发明有益效果：
1.采用以太阳为主热源，邮轮发动机余热为辅助热源，通过温控阀保持高温发生器内的加热温度，使其满足在不位置、不同环境下，都可以提供持续稳定热源。
2.通过使用多级发生器，避免了发生器内蒸汽压力的浪费，使能量充分的利用。
3.利用换热器回收热量，提高能源利用率。
4.采用冷梁诱导器作为空调系统的末端装置，避免传统空调的噪声的产生以及吹风感，提高了邮轮舱室的舒适性。
5.运用相变蓄冷板将富余的冷量储存，以供冷量供应不足时，为冷梁诱导器提供冷量。
附图说明
图1是本发明利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置整体结构图。
1-高压发生器，2-主热源，3-辅助热源，4-主换热盘管，5-辅助换热盘管，6-第一级低压发生器，7-第二级低压发生器，8-第一蒸汽换热盘管，9-第二蒸汽换热盘管，10-高温溶液热交换器，11-低温溶液热交换器，12-吸收器，13-溶液泵，14-第七截止阀，15-第八截止阀，16-温控电磁阀，17-冷凝器，18-冷却水换热盘管，19-生活用水加热循环管，20-换热器，21-冷梁诱导器，22-相变蓄冷板，23-蒸发器，24-冷剂泵，25-第一截止阀，26-第一膨胀阀，27-第一背压阀，28-第五截止阀，29-冷冻水泵，30-第六截止阀，31-第二截止阀，32-第二膨胀阀，33-第二背压阀，34-第四截止阀，35-第三截止阀，36-冷冻水换热盘管，37-节流膨胀阀，38-辅助温度传感器，39-主温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1所示，一种利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置，包括高压发生器1、冷凝器17、蒸发器23、吸收器12、高温溶液热交换器10、低温溶液热交换器11、溶液泵13和两级低压发生器，本发明冷梁空调装置以吸收式制冷剂作为循环工质，所述高压发生器1以邮轮发动机余热及太阳能作为加热热源，每级所述低压发生器压力逐渐降低并且其内均设有蒸汽换热盘管，第一级低压发生器6内设有第一蒸汽换热盘管8，第二级低压发生器7内设有第二蒸汽换热盘管9，所述高压发生器1顶部的蒸汽出口通过高压蒸汽管连接到第一级低压发生器6内第一蒸汽换热盘管8的入口，第一级低压发生器6的蒸汽出口通过蒸汽管道连接到第二级低压发生器7内第二蒸汽换热盘管9的入口，第二级低压发生器7的蒸汽出口通过低压蒸汽管道连接到冷凝器17的蒸汽入口，第一蒸汽换热盘管8和第二蒸汽换热盘管9的出口均通过蒸汽管道连接到冷凝器17的蒸汽入口，所述冷凝器17的冷却介质出口通过冷却液管连接到蒸发器23顶部的冷却液入口，所述冷却液管上设有节流膨胀阀37，所述蒸发器23内设有冷冻水换热盘管36，所述冷冻水换热盘管36通过换热介质循环模块与用冷终端相连，蒸发器23顶部的蒸汽出口通过蒸汽吸收管与吸收器12内连通；
所述高压发生器1内的浓溶液出口通过液体管道与高温溶液热交换器10的热端入口，高温溶液热交换器10的热端出口与第一级低压发生器6的浓溶液入口相连，第一级低压发生器6的浓溶液出口通过管道与第二级低压发生器7的浓溶液入口相连，第二级低压发生器7的浓溶液出口通过中温浓溶液管与低温溶液热交换器11的热端入口相连，低温溶液热交换器11的热端出口通过低温浓溶液管与吸收器12顶部的浓溶液入口相连，所述溶液泵13的入口与吸收器12底部的稀溶液出口相连，溶液泵13的出口通过低温稀溶液管与低温溶液热交换器11的冷端入口相连，低温溶液热交换器11的冷端出口通过中温稀溶液管与高温溶液热交换器10的冷端入口相连，高温溶液热交换器10的冷端出口通过高温稀溶液供给管与高压发生器1的稀溶液入口相连。
本发明以溴化锂-水溶液为循环工质为例说明工作过程(当然不限于该循环工质)，高压发生器1内的溴化锂水溶液在加热热源的加热作用下，不断蒸发出高温高压蒸汽，高温高压蒸汽进入第一级低压发生器6的第一蒸汽换热盘管8内，继续加热第一级低压发生器6内的溴化锂水溶液后变成低温蒸汽，直接进入冷凝器17内被冷凝，第一级低压发生器6内蒸发出来的中温蒸汽进入第二级低压发生器7的第二蒸汽换热盘管9内继续蒸发第二级低压发生器7内的溴化锂水溶液后变成低温蒸汽，直接进入冷凝器17内被冷凝，第二级低压发生器7内蒸发出来的低温蒸汽直接进入冷凝器17内，三路低压蒸汽在冷凝器17内被冷冻水换热盘管36换热冷凝成高温液态水，高温液态水通过节流膨胀阀37后变为低温液态水，低温液态水进入蒸发器23内蒸发带走热量，通过冷冻水换热盘管36对用冷终端供冷。
蒸发器23内蒸发的水蒸气通过蒸汽吸收管被吸收器12内的低温浓溶液吸收，吸收后变成低温稀溶液，低温稀溶液经过溶液泵13加压为高压低温稀溶液，高压低温稀溶液经过依次经过低温溶液热交换器11和高温溶液热交换器10两级换热升温后变成高温稀溶液进入高压发生器1内循环使用。
随着高压发生器1不断蒸发，高压发生器1内的高温浓溶液通过高温溶液热交换器10与低温溶液热交换器11出口的高压低温稀溶液热交换后温度降低，变成中温浓溶液进入第一级低压发生器6内进行第二次蒸发，第一级低压发生器6内的中温浓溶液进入第二级低压发生器7内第三次蒸发，第二级低压发生器7内的低温浓溶液与溶液泵13出口的低温溶液热交换器11进行热交换，降温后作为低温吸收剂进入吸收器12内吸收蒸发器23来的水蒸气，实现循环使用。
所述高压发生器1内设有主换热盘管4和辅助换热盘管5，所述主换热盘管4的进、出口通过带管路连接于主热源2，形成主热源2循环加热回路，主换热盘管4的进口与主热源2的出口之间设有第七截止阀14和主温度传感器39，主换热盘管4的出口与主热源2的回流口之间设有第八截止阀15，所述辅助换热盘管5的进、出口通过带温控电磁阀16和辅助温度传感器38的管路连接于辅助热源3，形成辅助热源3加热回路，所述主热源2为太阳能集热板，所述辅助热源3为邮轮发动机余热。通过温控电磁阀16保持高压发生器1内的加热温度，在不同光照条件下，都可以为吸收制冷装置提供持续、稳定的热源。
本发明加热热源主要采用太阳能加热，当夜间时，关闭第七截止阀14和第八截止阀15，主要采用辅助热源3供热。
作为一种具体实施例，所述冷凝器17内设有用于冷凝的冷却水换热盘管18，所述冷却水换热盘管18的进出口通过换热介质管道连接有换热器20的冷端出入口，所述换热器20热端的出入口通过换热介质管道作为供热管道，用于加热生活用水，当然还有一种方式，那就是冷却水换热盘管18内通入的是循环冷却水，循环冷却水可以是生活用水，也可以是海水。
所述蒸发器23内设有冷冻水循环装置，所述冷冻水循环装置包括冷剂泵24和喷淋头，所述喷淋头设于冷冻水换热盘管36上方，并对准冷冻水换热盘管36喷淋，所述冷剂泵24的入口与蒸发器23底部的冷剂出口相连，冷剂泵24的出口通过冷剂循环管与喷淋头的入口相连。通过冷剂泵24使得冷冻水循环对冷冻水换热盘管36喷淋降温，为冷梁诱导器21提供冷源，提高冷冻水换热盘管36的换热能力和蒸发器23内冷冻水的蒸发效率。
所述换热介质循环模块包括冷梁诱导器21、相变蓄冷板22和冷冻水泵29，所述相变蓄冷板22与冷梁诱导器21并联，具体的，所述冷冻水换热盘管36出口的供冷管分成两路，一路依次连接第一截止阀25和第一膨胀阀26后与冷梁诱导器21的蓄冷入口相连，另一路依次连接第二截止阀31和第二膨胀阀32后与的相变蓄冷板22的蓄冷入口相连；
所述冷梁诱导器21的出口分别依次连接第一背压阀27和第三截止阀35后通过回流管与冷冻水换热盘管36的入口相连；
相变蓄冷板22的蓄冷出口依次连接第二背压阀33和第四截止阀34后通过回流管与冷冻水换热盘管36的入口相连；
所述冷冻水泵29的入口与相变蓄冷板22的供冷出口相连，冷冻水泵29的出口连接第五截止阀28后连接在冷梁诱导器21入口的第一截止阀25三和第一膨胀阀26之间的供冷管上；相变蓄冷板22的供冷回流口连接第六截止阀30后连接在冷梁诱导器21出口的第一背压阀27和第三截止阀35之间。
采用这种结构设置，蒸发器23通过设有冷剂泵24的管路对冷冻水换热盘管36进行喷淋降温，为冷梁诱导器21提供冷源，同时又将多余的冷量通过相变蓄冷板22储存，以供冷量不足时，为冷梁诱导器21提供冷量，采用冷量回收利用，能源利用率高。
本发明换热介质循环模块有三种循环模式：
当不使用空调时，关闭第一截止阀25、第三截止阀35；
当不使用相变蓄冷板22时，关闭第二截止阀31、第四截止阀34。
当单纯使用蓄冷板为冷梁诱导器21供冷时，关闭第一截止阀25、第三截止阀35，打开第五截止阀28、第六截止阀30，通过冷剂泵24为冷梁诱导器21供冷。
当使用相变蓄冷板22蓄冷时，打开第二截止阀31、第二膨胀阀32、第二背压阀33和第四截止阀34，将相变蓄冷板22接入冷冻水换热盘管36的循环管路即可。
本发明工作流程：
主热源2与辅助热源3通过换热盘管提供热源至高压发生器1，温控电磁阀16通过比较辅助温度传感器38与主温度传感器39的数值，调节温控电磁阀16的开度，合理配置辅助热源3加热流量，来保证高压发生器1内加热热源温度的稳定，高压发生器1内高温浓溶液通过管路进入第一级低压发生器6，第一级低压发生器6高温溶液通过管路进入第二级低压发生器7，高压发生器1蒸发出来的高温制冷剂先用于第一级低压发生器6供热再进入冷凝器17进行冷凝，第一级低压发生器6蒸发出来的高温蒸发器23先用于第二级低压发生器7供热再进入冷凝器17进行冷凝，第二级低压发生器7蒸发出的高温蒸汽进入冷凝器17进行冷凝，为蒸发器23提供低温冷剂水。
综上所述：本节能静音冷梁空调装置，利用太阳能与邮轮发动机余热为溴化锂吸收制冷装置作为热源，采用吸收制冷的方式，有效避免了压缩制冷过程产生的噪声，通过采用多级吸收发生器提高能量的利用效率。同时，对于空调末端采用冷梁诱导器21，不仅节约了能耗，也避免了噪声的产生，从而满足了邮轮空调节能静音的要求。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置，其特征在于：包括高压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、高温溶液热交换器、溶液泵和至少两级低压发生器，所述冷梁空调装置以吸收式制冷剂作为循环工质，所述高压发生器以邮轮发动机余热及太阳能作为加热热源，每级所述低压发生器压力逐渐降低并且其内均设有蒸汽换热盘管，所述高压发生器顶部的蒸汽出口通过高压蒸汽管连接到第一级低压发生器的蒸汽换热盘管入口，每级低压发生器的蒸汽出口均通过蒸汽管道连接到下一级低压发生器的蒸汽换热盘管入口，最后一级低压发生器的蒸汽出口通过低压蒸汽管道连接到冷凝器的蒸汽入口，所有低压发生器的蒸汽换热盘管的出口均通过蒸汽管道连接到冷凝器的蒸汽入口，所述冷凝器的冷却介质出口通过冷却液管连接到蒸发器，所述冷却液管上设有节流膨胀阀，所述蒸发器内设有冷冻水换热盘管，所述冷冻水换热盘管通过换热介质循环模块与用冷终端相连，蒸发器顶部的蒸汽出口通过蒸汽吸收管与吸收器内连通；
所述高压发生器内的浓溶液出口通过液体管道与高温溶液热交换器的热端入口，高温溶液热交换器的热端出口与各级低压发生器的浓溶液入口相连，最后一级低压发生器的浓溶液出口通过中温浓溶液管与吸收器的浓溶液入口相连，所述溶液泵的入口与吸收器的稀溶液出口相连，溶液泵的出口通过低温稀溶液管与高温溶液热交换器的冷端入口相连，高温溶液热交换器的冷端出口通过高温稀溶液供给管与高压发生器的稀溶液入口相连。
2.如权利要求1所述利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置，其特征在于：所述低温稀溶液管和中温浓溶液管之间设有低温溶液热交换器，用于从最后一级低压发生器出来的中温浓溶液和从溶液泵出来的低温稀溶液进行热交换。
3.如权利要求2所述利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置，其特征在于：所述高压发生器内设有主换热盘管和辅助换热盘管，所述主换热盘管的进、出口通过带截止阀的管路连接于主热源，形成主热源循环加热回路，所述辅助换热盘管的进、出口通过带温控电磁阀的管路连接于辅助热源，形成辅助热源加热回路，所述主热源为太阳能集热板，所述辅助热源为邮轮发动机余热。
4.如权利要求2所述利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置，其特征在于：所述低压发生器有两级，第一级低压发生器内蒸汽换热盘管出口的蒸汽通过蒸汽管道连接到第二级低压发生器的蒸汽换热盘管入口，第二级低压发生器内蒸汽换热盘管出口的蒸汽通过蒸汽管道直接连接到冷凝器的蒸汽入口。
5.如权利要求2所述利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置，其特征在于：所述冷凝器内设有用于冷凝的冷却水换热盘管，所述冷却水换热盘管的进出口通过管道连接有换热器，所述换热器用于加热生活用水。
6.如权利要求2所述利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置，其特征在于：所述蒸发器内设有冷冻水循环装置，所述冷冻水循环装置包括冷剂泵和喷淋头，所述喷淋头设于冷冻水换热盘管上方，并对准冷冻水换热盘管喷淋，所述冷剂泵的入口与蒸发器底部的冷剂出口相连，冷剂泵的出口通过冷剂循环管与喷淋头的入口相连。
7.如权利要求2所述利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置，其特征在于：所述换热介质循环模块包括冷梁诱导器，所述冷冻水换热盘管的出口通过供冷管与冷梁诱导器的入口相连，冷梁诱导器的出口通过回流管与冷冻水换热盘管的入口相连。
8.如权利要求7所述利用邮轮发动机余热及太阳能的冷梁空调装置，其特征在于：所述换热介质循环模块还包括相变蓄冷板和冷冻水泵，所述相变蓄冷板与冷梁诱导器并联，具体的，所述冷冻水换热盘管出口的供冷管分成两路，一路依次连接截止阀和膨胀阀后与相变蓄冷板的蓄冷入口相连，另一路依次连接截止阀和膨胀阀后与冷梁诱导器的入口相连；
所述相变蓄冷板的蓄冷出口和冷梁诱导器的出口分别依次连接背压阀和截止阀后汇合通过回流管与冷冻水换热盘管的入口相连；
所述冷冻水泵的入口与相变蓄冷板的供冷出口相连，冷冻水泵的出口连接截止阀后连接在冷梁诱导器入口的膨胀阀之前的供冷管上；冷冻水泵的入口连接截止阀后连接在冷梁诱导器出口的截止阀和背压阀之间。
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