CN112283979B - 一种多功能换热器及其复叠吸收式系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了吸收式循环技术领域的一种多功能换热器,包括外壳,所述外壳设置有出气口、第一进液口、第二进液口、进气口和第二出液口,所述外壳的内壁连接有第一平板和第二平板,所述第一平板和第二平板之间安装有换热装置,所述第一平板位于第二平板上方,出气口和第一进液口位于第一平板上侧,第二进液口、进气口和第二出液口均位于第一平板和第二平板之间,实现了管内蒸发,管外吸收、冷凝,直接通过换热管换热,效率较高,将两个换热器合并成一个换热器,节省设备,同时省去了原循环水间接换热,以及循环水需要的循环动力,增加了吸收时间,提升了吸收效果,可以进一步降低制冷温度,或者在低温工况下提高下一级的制冷效率。
Description
技术领域
本发明涉及吸收式循环技术领域,具体为一种多功能换热器及其复叠吸收式系统。
背景技术
余热制冷就是利用生产过程中的气体或废气、废液,以及某些动力机械排出的热量作能源,驱动压缩式或吸收式制冷机制冷的技术。余热制冷可以帮助我们回收余热,节约能耗,降低成本。
传统压缩制冷是电能的转换过程。压缩机将蒸发器内所产生的低压低温的制冷剂气体(如氟利昂)吸入汽缸内,经压缩后成为压力温度较高的气体被排入冷凝器。冷凝成液体,再经调压阀节流降压进人蒸发器,此时低压制冷剂气体汽化吸收蒸发器内的热量而降温。这就是我们所需要的空调冷冻水。压缩过程需要消耗较大电能。
为了节约能源,申请号为CN201310521246.9的公开文件提出了一种热媒水驱动的氨与溴化锂集成吸收式制冷装置及方法,在该公开文件中,通过氨与溴化锂集成吸收式制冷技术,实现使用90-120℃热媒水制取-30-19℃载冷剂的目的,相比于常规蒸汽驱动的氨及溴化锂吸收式制冷过程,节省热量,提升了制冷效率,降低了制冷成本,但是,该装置需要设置多个环节,需要安装多个换热设备,该过程还需要载冷剂和驱动泵来驱动循环,消耗额外的能量,为了解决这些问题,本申请结合现有技术进行新的工艺设计,提出一种多功能换热器及其复叠吸收式系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能换热器及其复叠吸收式系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种多功能换热器,包括外壳,所述外壳设置有出气口、第一进液口、第二进液口、进气口和第二出液口,所述外壳的内壁连接有第一平板和第二平板,所述第一平板和第二平板之间安装有换热装置,所述第一平板位于第二平板上方,出气口和第一进液口位于第一平板上侧,第二进液口、进气口和第二出液口均位于第一平板和第二平板之间。
优选的,所述换热装置为多个换热管,多个所述换热管的上下两端分别固定贯穿第一平板和第二平板,所述第一平板和第二平板之间安装有第三平板和稳液板,所述稳液板位于第三平板的上方,所述第三平板和稳液板均与换热管之间留有间隙,所述进气口和第二出液口之间安装有第一液位计,所述外壳的底部安装有第二液位计,所述外壳的底部与第一进液口之间安装有循环管,所述循环管上安装有循环泵。
优选的,所述第一平板与第二平板间固定连接有第一分隔板,所述第一分隔板与外壳之间固定连接有稳液板,所述第二进液口位于稳液板的上侧,多个所述换热管贯穿稳液板。
优选的,所述第一平板与第二平板间水平设置有稳液板,所述稳液板与外壳的侧壁固定连接,所述第二进液口位于稳液板的上侧,多个所述换热管贯穿稳液板。
优选的,多个所述换热管的上端伸出第一平板的上端面,且水平高度一致,所述换热管与稳液板之间设有套管,套管与第三平板固定连接,套管与换热管之间有间隙,所述套管的下端开口处为环形斜切边结构,所述换热管的侧壁为波纹形状,所述换热管与第三平板之间留有通孔,所述换热管的顶端安装有突出的内布液器。
优选的,所述第一平板的上端面设有大稳流圈,所述稳液板的上端面设有小稳流圈。
优选的,所述外壳还设有第一进气口和第一出液口,所述第一进气口和第一出液口均位于第一平板和第二平板之间,且第一进气口的位置高于第一出液口。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、通过设置进液口、换热管和第一分隔板等结构,实现了管内蒸发,管外吸收、冷凝,直接通过换热管换热,效率较高,将两个换热器合并成一个换热器,节省设备,同时省去了原循环水间接换热,以及循环水需要的循环动力。
2、通过设置贫液进口、低压气态制冷剂进口和套管等结构,使得贫液在换热管内因重力作用而从上方流到下方,而气态制冷剂在换热管内从下方上升到上方,逆流,能够起到最好的吸收效果,且气体上升的过程中会延缓液体流下的速度,增加了吸收时间,提升了吸收效果。
3、通过取消载冷剂的传热循环,避免了载冷剂在传热过程中的能量损失,可以进一步降低制冷温度,或者在低温工况下提高下一级的制冷效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述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的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统结构及工艺示意图一;
图2为现有技术的结构示意图;
图3为本发明系统结构及工艺示意图二;
图4为本发明的多功能换热器结构示意图一;
图5为本发明的多功能换热器结构示意图二;
图6为本发明的A结构放大示意图;
图7为本发明的换热管顶端放大图;
图8为本发明的换热管俯视图;
图9为本发明的换热管结构图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
多功能换热器2、内布液器110、外壳201、出气口202、进液口203、第一进气口204、第一出液口205、第二进液口206、进气口207、第二出液口208、第一平板209、换热管210、第三平板211、第一分隔板212、稳液板213、小稳流圈214、大稳流圈215、套管216、通孔217、第二平板218。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4,本发明提供一种技术方案:
实施例
本方案可以采用第一制冷循环工质对为溴化锂-水,第二制冷循环制冷剂为氨;或者第一制冷循环制冷剂为氨,第二制冷循环制冷剂为二氧化碳的方式工作;现采用第一制冷循环工质对为溴化锂-水,第二制冷循环制冷剂为氨作为工质对,进行以下工作原理说明:
一种多功能换热器2,包括外壳201,外壳201设置有出气口202、第一进液口203、第二进液口206、进气口207和第二出液口208,外壳201的内壁连接有第一平板209和第二平板218,第一平板209和第二平板218之间安装有换热装置,第一平板209位于第二平板218上方,出气口202和第一进液口203位于第一平板209上侧,第二进液口206、进气口207和第二出液口208均位于第一平板209和第二平板218之间,该结构实现了管内蒸发,管外吸收、冷凝,直接通过换热管换热,效率较高,将两个换热器合并成一个换热器,节省设备,同时省去了原循环水间接换热,以及循环水需要的循环动力。
换热装置为多个换热管210,多个换热管210的上下两端分别固定贯穿第一平板209和第二平板218,所述第一平板209和第二平板218之间安装有第三平板211和稳液板213,所述稳液板213位于第三平板211的上方,所述第三平板211和稳液板213均与换热管210之间留有间隙,进气口207和第二出液口208之间安装有第一液位计,外壳201的底部安装有第二液位计,外壳201的底部与第一进液口203之间安装有循环管,循环管上安装有循环泵,第一平板209与第二平板218间固定连接有第一分隔板212,第一分隔板212与外壳201之间固定连接有稳液板213,第二进液口206位于稳液板213的上侧,多个换热管210贯穿稳液板213,该结构使得贫液在换热管内因重力作用而从上方流到下方,而气态制冷剂在换热管内从下方上升到上方,逆流,能够起到最好的吸收效果,且气体上升的过程中会延缓液体流下的速度,增加了吸收时间,提升了吸收效果。
第一平板209与第二平板218间水平设置有稳液板213,稳液板213与外壳201的侧壁固定连接,第二进液口206位于稳液板213的上侧,多个换热管210贯穿稳液板213,多个换热管210的上端伸出第一平板209的上端面,且水平高度一致,换热管210与稳液板213之间设有套管216,套管216与第三平板211固定连接,套管216与换热管210之间有间隙,套管216的下端开口处为环形斜切边结构,换热管210的侧壁为波纹形状,换热管210与第三平板211之间留有通孔217,换热管210的顶端安装有突出的内布液器110,该结构通过取消载冷剂的传热循环,避免了载冷剂在传热过程中的能量损失,可以进一步降低制冷温度,或者在低温工况下提高下一级的制冷效率。
第一平板209的上端面设有大稳流圈215,稳液板213的上端面设有小稳流圈214,外壳201还设有第一进气口204和第一出液口205,第一进气口204和第一出液口205均位于第一平板209和第二平板218之间,且第一进气口204的位置高于第一出液口205,该装置可以保证液体能够同时稳定的进入换热管210和套管216内,保障了换热效率的稳定。
一种复叠吸收式制冷系统,包括一级吸收器、一级发生器、一级冷凝器、二级发生器和二级蒸发器,还包括多功能换热器2,一级吸收器与一级发生器之间连接有第一液管和第二液管,一级发生器与一级冷凝器之间连接有第一制冷剂管,一级冷凝器与多功能换热器2之间连接有第二制冷剂管,多功能换热器2与一级吸收器之间连接有第三制冷剂管,多功能换热器2与二级发生器之间连接有第三液管和第四液管,多功能换热器2与二级蒸发器之间连接有第六制冷剂管。
多功能换热器2与二级发生器之间还连接有第四制冷剂管,多功能换热器2与二级蒸发器之间还连接有第五制冷剂管,一级吸收器、一级发生器、一级冷凝器和多功能换热器2组成第一制冷循环,二级发生器、二级蒸发器和多功能换热器2组成第二制冷循环,第一液管上安装有一级节流阀,第二液管上安装有第一制冷循环泵,第二制冷剂管上安装有一级减压阀,第三液管上安装有二级节流阀,第四液管上安装有第二制冷循环泵,第五制冷剂管上安装有二级减压阀。
第二制冷剂管与进液口203连通,第三制冷剂管与出气口202连通,第四制冷剂管与第一进气口204连通,第三液管与第二进液口206连通,第四液管与第二出液口208连通,第五制冷剂管与第一出液口205连通,第六制冷剂管与第二进气口207连通。
结合实施例,本工艺的运行流程有两种,第一种为:参照附图1和附图2,该工艺为复叠式吸收工艺,将现有技术中的一级循环和二级循环进行优化设计,将一级蒸发器、二级冷凝器和二级吸收器结合起来,省去了载冷剂循环所需的驱动能量。
参照附图1和附图4,来自一级循环的水通过一级减压阀后经进液口203进入到外壳201中,水逐渐漫过大稳流圈215,然后均匀地从多个换热管210的上端口进入,与此同时,来自二级循环的贫氨溶液和低压气氨分别通过贫液进口206和低压气态制冷剂进口207进入,贫氨溶液在吸收完高压气氨后转化为富氨溶液,经富液出口208排出进入系统循环,在此过程中通过换热管210与水进行换热,此外,来自二级循环的高压气氨通入到外壳201中,经换热管210与水换热以后,液化为液氨,经高压液态制冷剂出口205排出,进入二级循环,在该过程中,小稳流圈214可以保障贫氨溶液能够同时等量的进入到每个套管216中,大稳流圈215可以保障水能够同时等量的进入到每个换热管210,保障了换热管210进行换热时的一致性,换热管210的波纹型外侧壁可以减缓水流流速,提高换热效果。
第二种为:参照附图2和附图3,该工艺为复叠式吸收工艺,将现有技术中的右侧的一级循环和左侧的二级循环进行优化设计,将一级蒸发器和二级吸收器结合起来,省去了载冷剂循环所需的驱动能量。
参照附图3和附图5,来自一级循环的水通过一级减压阀后经进液口203进入到外壳201中,水逐渐漫过大稳流圈215,然后均匀地从多个换热管210的上端口进入,与此同时,来自二级循环的贫氨溶液和低压气氨分别通过贫液进口206和低压气态制冷剂进口207进入,贫氨溶液在吸收完高压气氨后转化为富氨溶液,经富液出口208排出进入系统循环,在此过程中通过换热管210与水进行换热,在该过程中,小稳流圈214可以保障贫氨溶液能够同时等量的进入到每个套管216中,大稳流圈215可以保障水能够同时等量的进入到每个换热管210,保障了换热管210进行换热时的一致性,换热管210的波纹型外侧壁可以减缓水流流速,提高换热效果。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种多功能换热器(2),包括外壳(201),其特征在于:所述外壳(201)设置有出气口(202)、第一进液口(203)、第二进液口(206)、进气口(207)和第二出液口(208),所述外壳(201)的内壁连接有第一平板(209)和第二平板(218),所述第一平板(209)和第二平板(218)之间安装有换热装置,所述第一平板(209)位于第二平板(218)上方,出气口(202)和第一进液口(203)位于第一平板(209)上侧,第二进液口(206)、进气口(207)和第二出液口(208)均位于第一平板(209)和第二平板(218)之间。
2.根据权利要求1所述的一种多功能换热器(2),其特征在于:所述换热装置为多个换热管(210),多个所述换热管(210)的上下两端分别固定贯穿第一平板(209)和第二平板(218),所述第一平板(209)和第二平板(218)之间安装有第三平板(211)和稳液板(213),所述稳液板(213)位于第三平板(211)的上方,所述第三平板(211)和稳液板(213)均与换热管(210)之间留有间隙,所述进气口(207)和第二出液口(208)之间安装有第一液位计,所述外壳(201)的底部安装有第二液位计,所述外壳(201)的底部与第一进液口(203)之间安装有循环管,所述循环管上安装有循环泵。
3.根据权利要求2所述的一种多功能换热器(2),其特征在于:所述第一平板(209)与第二平板(218)间固定连接有第一分隔板(212),所述第一分隔板(212)与外壳(201)之间固定连接有稳液板(213),所述第二进液口(206)位于稳液板(213)的上侧,多个所述换热管(210)贯穿稳液板(213)。
4.根据权利要求2所述的一种多功能换热器(2),其特征在于:所述第一平板(209)与第二平板(218)间水平设置有稳液板(213),所述稳液板(213)与外壳(201)的侧壁固定连接,所述第二进液口(206)位于稳液板(213)的上侧,多个所述换热管(210)贯穿稳液板(213)。
5.根据权利要求3或4所述的一种多功能换热器(2),其特征在于:多个所述换热管(210)的上端伸出第一平板(209)的上端面,且水平高度一致,所述换热管(210)与稳液板(213)之间设有套管(216),套管(216)与第三平板(211)固定连接,套管(216)与换热管(210)之间有间隙,所述套管(216)的下端开口处为环形斜切边结构,所述换热管(210)的侧壁为波纹形状,所述换热管(210)与第三平板(211)之间留有通孔(217),所述换热管(210)的顶端安装有突出的内布液器(110)。
6.根据权利要求5所述的一种多功能换热器(2),其特征在于:所述第一平板(209)的上端面设有大稳流圈(215),所述稳液板(213)的上端面设有小稳流圈(214)。
7.根据权利要求3所述的一种多功能换热器(2),其特征在于:所述外壳(201)还设有第一进气口(204)和第一出液口(205),所述第一进气口(204)和第一出液口(205)均位于第一平板(209)和第二平板(218)之间,且第一进气口(204)的位置高于第一出液口(205)。
8.一种复叠吸收式制冷系统,包括一级吸收器、一级发生器、一级冷凝器、二级发生器和二级蒸发器,其特征在于:还包括如权利要求3所述的一种多功能换热器(2),所述一级吸收器与一级发生器之间连接有第一液管和第二液管,所述一级发生器与一级冷凝器之间连接有第一制冷剂管,所述一级冷凝器与多功能换热器(2)之间连接有第二制冷剂管,所述多功能换热器(2)与一级吸收器之间连接有第三制冷剂管,所述多功能换热器(2)与二级发生器之间连接有第三液管和第四液管,所述多功能换热器(2)与二级蒸发器之间连接有第六制冷剂管,所述多功能换热器(2)与二级发生器之间还连接有第四制冷剂管,所述多功能换热器(2)与二级蒸发器之间还连接有第五制冷剂管,所述一级吸收器、一级发生器、一级冷凝器和多功能换热器(2)组成第一制冷循环,所述二级发生器、二级蒸发器和多功能换热器(2)组成第二制冷循环。
9.一种复叠吸收式制冷系统,包括一级吸收器、一级发生器、一级冷凝器、二级发生器、二级蒸发器和二级冷凝器,其特征在于:还包括如权利要求4所述的一种多功能换热器(2),所述一级吸收器与一级发生器之间连接有第一液管和第二液管,所述一级发生器与一级冷凝器之间连接有第一制冷剂管,所述一级冷凝器与多功能换热器(2)之间连接有第二制冷剂管,所述多功能换热器(2)与一级吸收器之间连接有第三制冷剂管,所述多功能换热器(2)与二级发生器之间连接有第三液管和第四液管,所述多功能换热器(2)与二级蒸发器之间连接有第六制冷剂管,所述二级冷凝器与二级蒸发器之间连接有第五制冷剂管,所述二级冷凝器与二级发生器之间连接有第四制冷剂管,所述一级吸收器、一级发生器、一级冷凝器和多功能换热器(2)组成第一制冷循环,所述二级发生器、二级蒸发器、二级冷凝器和多功能换热器(2)组成第二制冷循环。
10.根据权利要求8或9所述的一种复叠吸收式制冷系统,其特征在于:所述第一液管上安装有一级节流阀,所述第二液管上安装有第一制冷循环泵,所述第二制冷剂管上安装有一级减压阀,所述第三液管上安装有二级节流阀,所述第四液管上安装有第二制冷循环泵,所述第五制冷剂管上安装有二级减压阀,所述第二制冷剂管与进液口(203)连通,所述第三制冷剂管与出气口(202)连通,所述第四制冷剂管与第一进气口(204)连通,所述第三液管与第二进液口(206)连通,所述第四液管与第二出液口(208)连通,所述第五制冷剂管与第一出液口(205)连通,所述第六制冷剂管与第二进气口(207)连通。
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