CN112413925A - 一种低温热源制冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温热源制冷装置，为了降低冷凝温度、减少蒸发端温差损失，利用溴化锂溶液受热沸腾出的水蒸汽可被水吸收的特性而设计，不采用换热管冷凝，也不用换热管进行冷剂水蒸发。稀溶液在发生器内受热，蒸汽被冷却水直接吸收带走，浓溶液回到吸收器，吸收冷剂水产生的水蒸汽后变回稀溶液，完成溶液循环；冷却水节流降压后进入溶液蒸汽吸收室，吸收溶液产生的水蒸汽，经冷却水泵驱动回到冷却水塔；冷剂水经节流降压后进入冷剂水蒸发室，蒸发并降温变冷，经低温水泵驱动，进入制冷终端，完成制冷过程。本发明装置省去了冷凝器、蒸发器的换热管，具有成本低、热效率高、实用性强等优点，可广泛应用于低温热源丰富的地区和场所。

Description

一种低温热源制冷装置
技术领域
本发明涉及吸收式制冷技术领域，特别是一种低温热源制冷装置。
背景技术
以溴化锂-水工质对为代表的吸收式制冷是一种利用热能的吸收式制冷装置，以水为制冷剂，以溴化锂-水溶液为吸收剂，制取0℃以上冷水。它的显著特点是利用热源为驱动能量，大量节约用电或其他高品位热源，无振动，噪声小，无嗅、无毒，符合环保要求，是当前空调制冷技术领域研究的热点。
然而，由于制冷系数低而导致的换热设备体积大，材料成本高等原因，单效的溴化锂吸收式制冷装置在使用场合上受到了很大的限制，尤其是利用低温热源为驱动能源的制冷装置，换热温差更小，制冷系数更低，目前为止，在技术、经济上可行性还不高，这就需要尽可能的降低冷凝温度、减少蒸发端的温差损失，才能减少机组的质量和体积，达到好的制冷效果。
现有以溴化锂-水为工质对的吸收式制冷装置，如图2所示，包括：冷凝器21、发生器22、蒸发器23、溶液热交换器24、引射器25、吸收器26、溶液泵27和冷剂泵28组成。从吸收器26流出的稀溶液，经溶液泵27升压流经溶液热交换器24进入发生器22，在发生器22中被热水加热，产生水蒸汽，浓缩成浓溶液，然后经溶液热交换器24回到吸收器26，吸收来自蒸发器23的水蒸汽变回稀溶液，完成溶液回路；在发生器22中产生的水蒸汽，流入冷凝器21凝结成冷剂水，后进入蒸发器23中蒸发，产生制冷效果，蒸发的水蒸汽进入吸收器26被溶液吸收，完成冷剂水循环。
上述制冷装置成本高、维修量大、结构复杂、实用性差，原因是：
（1）为了达到要求的制冷温度，各换热器之间的换热温差很小，甚至需要两级制冷才能达到制冷效果，从而导致换热系数小、换热装置大、材料消耗多，体积大成本高。
（2）热源温度低的情况下，吸收式制冷机组中的溶液蒸汽达不到冷凝压力，最终影响了制冷温度和制冷效果，在使用场合上受到了很大的限制。
（3）换热管使用过多也使得整个机组结构复杂，成本高。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的不足，提供一种低温热源制冷装置，利用盐水溶液受热沸腾出的水蒸汽可被水吸收的特性而设计的成本低、实用性强的制冷装置，本系统不采用换热管冷凝，也可以不用换热管进行冷剂水蒸发。
本发明为了解决上述技术问题而提出的技术解决方案是这样的：
一种低温热源制冷装置，利用盐水溶液受热沸腾出的水蒸汽可被水吸收的特性而设计的制冷装置，本系统不采用换热管冷凝，也可以不用换热管进行冷剂水蒸发，本装置包括发生器、冷却水泵、溶液换热器、吸收器、U型管、溶液泵、可控阀门Ⅰ、冷剂水循环泵、输冷终端，冷剂水蒸发室、隔板Ⅰ、可控阀门Ⅱ、可控阀门Ⅲ、冷却水塔、溶液蒸汽吸收室、隔板Ⅱ、可控阀门Ⅳ，其特征在于：所述发生器的溶液出口与溶液换热器的热溶液进口端连接，溶液换热器的热溶液出口端与U型管的溶液进口端连接，U型管的溶液出口端与吸收器的溶液进口端Ⅰ连接，进入吸收器。吸收器的溶液出口端与溶液泵的进口端连接，溶液泵的出口端经三通后，一端与吸收器的溶液进口端Ⅱ连接，进入吸收器，另一端与溶液换热器的冷溶液进口端连接，溶液换热器的冷溶液出口端与发生器的溶液进口端连接，构成盐水溶液的循环回路；冷却水塔的出口端与可控制阀门Ⅳ的进口端连接，可控制阀门Ⅳ的出口端与溶液蒸汽吸收室的冷却水进口端连接，冷却水进入溶液蒸汽吸收室，吸收来自发生器的溶液水蒸汽，溶液蒸汽吸收室的出口端与冷却水泵的进口端连接，冷却水泵的出口端与可控阀门Ⅲ的进口端连接，可控阀门Ⅲ的出口端与冷却水塔的进口端连接，构成冷却水、溶液水蒸汽的循环回路；输冷终端的冷剂水出口端与可控制阀门Ⅱ的进口端连接，可控制阀门Ⅱ的出口端与冷剂水蒸发室的进口端连接，冷剂水进入冷剂水蒸发室，蒸发掉自身的一部分水分降温制冷，蒸发的水蒸汽被吸收器里的溶液吸收，冷剂水蒸发室的冷剂水出口端与冷剂水循环泵的进口端连接，冷剂水循环泵的出口端与可控阀门Ⅰ的进口端连接，可控阀门Ⅰ的出口端与输冷终端的进口端连接，构成冷剂水、冷剂水蒸汽的循环回路。
所述发生器与溶液蒸汽吸收室为连通的，可设计为左右、上下等多种结构，中间设有隔板Ⅱ。
所述吸收器与冷剂水蒸发室为连通的，可设计为左右、上下等多种结构，中间设有隔板Ⅰ。
所述冷却水经可控阀门Ⅳ节流降压后进入溶液蒸汽吸收室，冷却水与溶液的水蒸汽直接接触，吸收来自发生器的溶液水蒸汽，将发生器中溶液沸腾出的水蒸汽吸收后带走。
所述冷剂水经可控阀门Ⅱ节流降压后进入冷剂水蒸发室，冷剂水蒸发掉自身一部分水分降温，蒸发的蒸汽与吸收器里的溶液直接接触，被吸收器内的溶液吸收，同时对溶液起到了补水的作用，完成溶液中水分的循环。
所述可控阀门Ⅳ、可控阀门Ⅱ均起到了节流降压的作用。
所述可控阀门Ⅲ、可控阀门Ⅰ可分别内置于冷却水泵和冷剂水循环泵中，起到止回和密封的作用。
所述溶液蒸汽吸收室、冷剂水蒸发室内部均可设有喷淋装置和填料等。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
低温热源即可制冷。从上述技术方案可以看出，本装置发生冷凝过程中，用冷却水直接将发生器中盐水溶液脱出的水蒸汽直接吸收带走，而不用换热管冷凝，相当于没有换热管换热需要的换热温差，同理在吸收蒸发过程中也省掉了换热温差损失，所以低温热源即可产生制冷效果。
成本低。从上述技术方案可以看出，本装置省去了冷凝器、蒸发器的换热管，整个系统的换热管省掉约50%。
实用性强。从上述技术方案可以看出，本装置在热源温度很低的情况下即可产生制冷效果，结构简单、维修量小且方便，成本低，易于推广应用，实用性好。
本发明可广泛应用于低温热源丰富的地区和场所。
附图说明
图1是本发明一种低温热源制冷装置的结构示意图；
图2是现有吸收式制冷装置结构示意图；
图中：1.发生器，2.冷却水泵，3.溶液换热器，4.吸收器，5.U型管，6.溶液泵，7.可控阀门Ⅰ，8.冷剂水循环泵，9.输冷终端，10.冷剂水蒸发室，11.隔板Ⅰ，12.可控阀门Ⅱ，13.可控阀门Ⅲ，14.冷却水塔，15.溶液蒸汽吸收室，16.隔板Ⅱ，17.可控阀门Ⅳ。
具体实施方式
通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。
一种低温热源制冷装置，利用盐水溶液受热沸腾出的水蒸汽可被水吸收的特性而设计的制冷装置，本系统不采用换热管冷凝，也不用换热管进行冷剂水蒸发，如图1，其工作流程如下：发生器1的溶液被低温热源加热后沸腾，水蒸汽被溶液蒸汽吸收室15内的冷却水直接接触吸收，发生器1里的溶液含水量减少，变为浓溶液，经溶液换热器3换热后进入吸收器4，在吸收器4内吸收来自冷剂水蒸发室10中的水蒸汽后含水量增加，变回稀溶液，经溶液泵6驱动进入发生器1，完成溶液循环。
冷却水塔14内的冷却水经可控阀门Ⅳ17节流降压后进入溶液蒸汽吸收室15，吸收发生器1中溶液沸腾产生的水蒸汽，经冷却水泵2驱动，流经可控阀门Ⅲ13后回到冷却水塔14，完成冷却水循环。
制冷终端9中的冷剂水，经可控阀门Ⅱ12节流降压后进入冷剂水蒸发室10，蒸发自身部分水分变为水蒸汽并降温变冷，蒸发出的水蒸汽被吸收器4内的浓溶液吸收，降温后的冷剂水经低温水泵2驱动，流经可控阀门Ⅰ7后进入制冷终端，完成冷剂水的循环。
发生器1与溶液蒸汽吸收室15为连通装置，可设计为左右、上下等多种结构，中间设有隔板Ⅱ16；吸收器4与冷剂水蒸发室10为连通装置，可设计为左右、上下等多种结构，中间设有隔板Ⅰ11。
冷却水经可控阀门Ⅳ17节流降压后进入溶液蒸汽吸收室15，冷却水与溶液的水蒸汽直接接触，吸收来自发生器1的溶液水蒸汽，将发生器1中溶液沸腾出的水蒸汽吸收后带走。冷剂水经可控阀门Ⅱ12节流降压后进入冷剂水蒸发室10，冷剂水蒸发掉自身一部分水分降温，蒸发的蒸汽与吸收器4里的溶液直接接触，被吸收器4内的溶液吸收，同时对溶液起到了补水的作用，完成溶液中水分的循环。
可控阀门Ⅳ17、可控阀门Ⅱ12均起到了节流降压的作用。
可控阀门Ⅲ13、可控阀门Ⅰ7可分别内置于冷却水泵2和冷剂水循环泵8中，起到止回和密封的作用。
溶液蒸汽吸收室15、冷剂水蒸发室10内部均可设有喷淋装置和填料等。

Claims (8)

1.一种低温热源制冷装置，利用盐水溶液受热沸腾出的水蒸汽可被水吸收的特性而设计的制冷装置，本系统不采用换热管冷凝，也不用换热管进行冷剂水蒸发，本装置包括发生器（1）、冷却水泵（2）、溶液换热器（3）、吸收器（4）、U型管（5）、溶液泵（6）、可控阀门Ⅰ（7）、冷剂水循环泵（8）、输冷终端（9）、冷剂水蒸发室（10）、隔板Ⅰ（11）、可控阀门Ⅱ（12）、可控阀门Ⅲ（13）、冷却水塔（14）、溶液蒸汽吸收室（15）、隔板Ⅱ（16）、可控阀门Ⅳ（17），其特征在于：所述发生器（1）的溶液出口与溶液换热器（3）的热溶液进口端连接，溶液换热器（3）的热溶液出口端与U型管（5）的溶液进口端连接，U型管（5）的溶液出口端与吸收器（4）的溶液进口端Ⅰ连接，进入吸收器，吸收器（4）的溶液出口端与溶液泵（6）的进口端连接，溶液泵（6）的出口端经三通后，一端与吸收器（4）的溶液进口端Ⅱ连接，进入吸收器，另一端与溶液换热器（3）的冷溶液进口端连接，溶液换热器（3）的冷溶液出口端与发生器（1）的溶液进口端连接，构成盐水溶液的循环回路；冷却水塔（14）的出口端与可控制阀门Ⅳ（17）的进口端连接，可控制阀门Ⅳ（17）的出口端与溶液蒸汽吸收室（15）的冷却水进口端连接，冷却水进入溶液蒸汽吸收室（15），吸收来自发生器（1）的溶液水蒸汽，溶液蒸汽吸收室（15）的出口端与冷却水泵（2）的进口端连接，冷却水泵（2）的出口端与可控阀门Ⅲ（13）的进口端连接，可控阀门Ⅲ（13）的出口端与冷却水塔（14）的进口端连接，构成冷却水、溶液水蒸汽的循环回路；输冷终端（9）的冷剂水出口端与可控制阀门Ⅱ（12）的进口端连接，可控制阀门Ⅱ（12）的出口端与冷剂水蒸发室（10）的进口端连接，冷剂水进入冷剂水蒸发室（10），蒸发掉自身的一部分水分降温制冷，蒸发的水蒸汽被吸收器（4）里的溶液吸收，冷剂水蒸发室（10）的冷剂水出口端与冷剂水循环泵（8）的进口端连接，冷剂水循环泵（8）的出口端与可控阀门Ⅰ（7）的进口端连接，可控阀门Ⅰ（7）的出口端与输冷终端（9）的进口端连接，构成冷剂水、冷剂水蒸汽的循环回路。
2.根据权利要求1所述的低温热源制冷装置，其特征在于：所述发生器（1）与溶液蒸汽吸收室（15）为连通的，可设计为左右、上下等多种结构，中间设有隔板Ⅱ（16）。
3.根据权利要求1所述的低温热源制冷装置，其特征在于：所述吸收器（4）与冷剂水蒸发室（10）为连通的，可设计为左右、上下等多种结构，中间设有隔板Ⅰ（11）。
4.根据权利要求1所述的低温热源制冷装置，其特征在于：所述冷却水经可控阀门Ⅳ（17）节流降压后进入溶液蒸汽吸收室（15），冷却水与溶液的水蒸汽直接接触，吸收来自发生器（1）的溶液水蒸汽，将发生器（1）中溶液沸腾出的水蒸汽吸收后带走。
5.根据权利要求1所述的低温热源制冷装置，其特征在于：所述冷剂水经可控阀门Ⅱ（12）节流降压后进入冷剂水蒸发室（10），冷剂水蒸发掉自身一部分水分降温，蒸发的蒸汽与吸收器（4）里的溶液直接接触，被吸收器（4）内的溶液吸收，同时对溶液起到了补水的作用，完成溶液中水分的循环。
6.根据权利要求1所述的低温热源制冷装置，其特征在于：所述可控阀门Ⅳ（17）、可控阀门Ⅱ（12）均起到了节流降压的作用。
7.根据权利要求1所述的低温热源制冷装置，其特征在于：所述可控阀门Ⅲ（13）、可控阀门Ⅰ（7）可分别内置于冷却水泵（2）和冷剂水循环泵（8）中，起到止回和密封的作用。
8.根据权利要求1所述的低温热源制冷装置，其特征在于：所述溶液蒸汽吸收室（15）、冷剂水蒸发室（10）内部均设有喷淋装置和填料等。
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