CN112283980A - 一种多功能换热器及其复叠吸收式系统 - Google Patents

一种多功能换热器及其复叠吸收式系统 Download PDF

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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,所述外壳的侧壁设置有出气口,所述外壳的右侧壁还设置有进液口、高压气态制冷剂进口、高压液态制冷剂出口、贫液进口、低压气态制冷剂进口、富液出口,所述外壳的内侧壁固定连接有第一水平板和第三水平板,通过设置进液口、长换热管和第一分隔板等结构,实现了管外蒸发,管内吸收、冷凝,直接通过长换热管和短换热管换热,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,使得贫液从上方在重力作用下从上方流到下方,而氨气从下方上升到上方,逆流,能够起到最好的吸收效果。

Description

一种多功能换热器及其复叠吸收式系统
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和第二平板之间,第二进液口位于第一平板上方,进气口和第二出液口位于第二平板下方。
优选的,所述第一平板位于第二平板间还有第三平板,出气口位于第三平板下方,第一进液口位于第三平板上方。
优选的,所述换热装置为多个第一换热管,所述第三平板与第一换热管之间有间隙。
优选的,多个所述第一换热管的上端伸出第一平板的上端面,且水平高度一致。
优选的,所述外壳还设有第一进气口和第一出液口,所述第一进气口位于第一平板以上,所述第一出液口位于第二平板以下,所述第一平板上设有第二分隔板,第二分隔板将第一进气口和第二进液口隔开,第二平板下设有第一分隔板,第一分隔板将第一出液口和进气口、出液口隔开,第一进气口和第一出液口通过多个第二换热管贯通连接,第二进液口和进气口、出液口通过多个第一换热管贯通连接。
优选的,所述第一换热管和第二换热管均与第三平板之间设有套管,套管与第三平板固定连接,套管与第一换热管和第二换热管之间均有间隙,套管上下端都伸出第三平板,所述套管的下端开口处为环形斜切边结构,所述第一换热管和第二换热管的侧壁均为波纹形状,所述第一换热管和第二换热管的上端均安装有内布液器。
优选的,所述第一平板的上端面设有小稳流圈,所述第三平板的上端面设有大稳流圈,所述第三平板与第二平板之间安装有第一液位计,所述进气口的下侧安装有第二液位计,所述外壳的侧壁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。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、通过设置进液口、长换热管和第一分隔板等结构,实现了管外蒸发,管内吸收、冷凝,直接通过长换热管和短换热管换热,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,使得贫液从上方在重力作用下从上方流到下方,而氨气从下方上升到上方,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、通过设置进液口、大稳流圈和第三水平板等结构,使得蒸发后的气体从下往上升,延缓液体流下的速度,增加了蒸发时间,提升蒸发的效果。
4、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,或者在低温工况提高下一级的制冷效率,同时取消了载冷剂的循环动力消耗,减少了动力部件,降低了故障概率。
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;
图2为现有技术的结构示意图;
图3为本发明的多功能换热器结构示意图;
图4为本发明的B结构放大示意图;
图5为本发明的内布液器安装示意图;
图6为本发明的内布液器俯视示意图;
图7为本发明的第一换热管的结构示意图。
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、第一进液口203、第一进气口204、第一出液口205、第二进液口206、第二进气口207、第二出液口208、第一平板209、第一换热管210、第三平板211、第一分隔板212、第二分隔板213、小稳流圈214、大稳流圈215、套管216、第二换热管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和第二平板218之间,第二进液口206位于第一平板209上方,进气口207和第二出液口208位于第二平板218下方,该结构实现了管外蒸发,管内吸收,直接通过长换热管210和短换热管217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。
第一平板209位于第二平板218间还有第三平板211,出气口202位于第三平板211下方,第一进液口203位于第三平板211上方,换热装置为多个第一换热管210,第三平板211与第一换热管210之间有间隙,多个第一换热管210的上端伸出第一平板209的上端面,且水平高度一致,该结构使得贫液从上方在重力作用下从上方流到下方,而氨气从下方上升到上方,逆流,能够起到最好的吸收效果,且气体上升的过程中延缓液体流下的速度,增加了吸收时间,提升了吸收效果。
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位于第一平板209以上,第一出液口205和第二平板218以下,第一平板209上设有第二分隔板213,第二分隔板213将第一进气口204和第二进液口206隔开,第二平板218下设有第一分隔板212,第一分隔板212将第一出液口205和进气口207、出液口208隔开,第一进气口204和第一出液口205通过多个第二换热管217贯通连接,第二进液口206和进气口207、出液口208通过多个第一换热管210贯通连接,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,或者在低温工况提高下一级的制冷效率。
第一换热管210和第二换热管217均与第三平板211之间设有套管216,套管216与第三平板211固定连接,套管216与第一换热管210和第二换热管217之间均有间隙,套管216上下端都伸出第三平板211,套管216的下端开口处为环形斜切边结构,第一换热管210和第二换热管217的侧壁均为波纹形状,第一换热管210和第二换热管217的上端均安装有内布液器110,该结构可以通过套管216的设置而使得水流能够顺着第一换热管210和第二换热管217的侧壁流下,避免出现水流与第一换热管210和第二换热管217的侧壁脱离的问题,提升换热效率,此外,第一换热管210和第二换热管217的波纹型侧壁也会延缓水流和气流的流速,增强换热效果。
第一平板209的上端面设有小稳流圈214,第三平板211的上端面设有大稳流圈215,第三平板211与第二平板218之间安装有第一液位计,进气口207的下侧安装有第二液位计,外壳201的侧壁与第一进液口203之间安装有循环管,所述循环管上安装有循环泵,小稳流圈214和大稳流圈215的的设置也会使水流能够同时均匀的进入到每个第一换热管210或第二换热管217中,保障换热效率的稳定性,第一液位计和第二液位计的设置可以便于操作工进行调节控制液位,也可以以此为依据控制循环泵的使用。
一种复叠吸收式制冷系统,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,将现有技术中的右侧的第一制冷循环和左侧的第二制冷循环进行优化设计,将第一制冷循环中的蒸发器和第二制冷循环中的冷凝器、吸收器结合起来,省去了载冷剂的循环和载冷泵的运转。
参照附图3和附图4,来自第一制冷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,然后均匀地从多个长换热管210的上端口进入,与此同时,来自第二制冷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,在此过程中通过长换热管210和短换热管219与水进行换热,此外,来自第二制冷循环的高压气氨通入到外壳201中,经长换热管210或短换热管219与水换热以后,液化为高压液氨,经高压液态制冷剂出口205排出,进入第二制冷循环,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长换热管210中,大稳流圈215可以保障水能够同时等量的进入到每个套管216中,长换热管210和短换热管219的波纹型外侧壁可以减缓水流流速,提高换热效果。
在本装置使用时,也可以仅使用本装置取代原本第一制冷循环中的蒸发器和第二制冷循环中的吸收器,保留冷凝器,也能达到相应的使用效果。
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)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)和第二平板(218)之间,第二进液口(206)位于第一平板(209)上方,进气口(207)和第二出液口(208)位于第二平板(218)下方。
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:所述第一平板(209)和第二平板(218)间还有第三平板(211),出气口(202)位于第三平板(211)下方,第一进液口(203)位于第三平板(211)上方。
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:所述换热装置为多个第一换热管(210),所述第三平板(211)与第一换热管(210)之间有间隙。
4.根据权利要求3所述的一种多功能换热器(2),其特征在于:多个所述第一换热管(210)的上端伸出第一平板(209)的上端面,且水平高度一致。
5.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)位于第一平板(209)以上,所述第一出液口(205)位于第二平板(218)以下,所述第一平板(209)上设有第二分隔板(213),第二分隔板(213)将第一进气口(204)和第二进液口(206)隔开,第二平板(218)下设有第一分隔板(212),第一分隔板(212)将第一出液口(205)和进气口(207)、出液口(208)隔开,第一进气口(204)和第一出液口(205)通过多个第二换热管(217)贯通连接,第二进液口(206)和进气口(207)、出液口(208)通过多个第一换热管(210)贯通连接。
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:所述第一换热管(210)和第二换热管(217)均与第三平板(211)之间设有套管(216),套管(216)与第三平板(211)固定连接,套管(216)与第一换热管(210)和第二换热管(217)之间均有间隙,套管(216)上下端都伸出第三平板(211),所述套管(216)的下端开口处为环形斜切边结构,所述第一换热管(210)和第二换热管(217)的侧壁均为波纹形状,所述第一换热管(210)和第二换热管(217)的上端均安装有内布液器(110)。
7.根据权利要求6所述的一种多功能换热器(2),其特征在于:所述第一平板(209)的上端面设有小稳流圈(214),所述第三平板(211)的上端面设有大稳流圈(215),所述第三平板(211)与第二平板(218)之间安装有第一液位计,所述进气口(207)的下侧安装有第二液位计,所述外壳(201)的侧壁与第一进液口(203)之间安装有循环管,所述循环管上安装有循环泵。
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1-7任一所述的多功能换热器(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。
9.根据权利要求8所述的一种复叠吸收式制冷系统,其特征在于: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,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。
10.根据权利要求9所述的一种复叠吸收式制冷系统,其特征在于: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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