CN112665208B - 一种吸收式制冷循环系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于吸收式制冷循环领域，具体公开了一种吸收式制冷循环系统及其工作方法，该循环系统包括发生器、热交换器、溶液泵、吸收器、第一循环单元和第二循环单元；第一循环单元中加设了气液分离器，在发生器的出口与第一喷射器的进口连接的管路上设有第一气体流量控制阀；气液分离器的出口通过循环管路与第二冷凝器的入口连接，循环管路上设有第二气体流量控制阀；在第一蒸发器和第二蒸发器旁侧设有温度传感器，温度传感器、第一气体流量控制阀和第二气体流量控制阀连接有控制系统。通过第二气体流量控制阀将其引入第二循环单元的第二冷凝器中，与制冷剂进行直接换热，同时作为制冷剂工质作用于第二蒸发器，保证第一循环单元中制冷剂流量不变。

Description

一种吸收式制冷循环系统及其工作方法

技术领域

本发明属于吸收式制冷循环领域，具体涉及一种吸收式制冷循环系统及其工作方法。

背景技术

在现人类被地球气候变暖和大气臭氧层减薄困扰的今天，节能的观念已从简单的保护资源为子孙后代造福拓展到更迫切的保护环境方面。而吸收式制冷循环采用环境无害的制冷工质，如使用水类、氨类、醇类等作为制冷剂，可以利用各种热能如蒸汽、废热、余热、燃油、燃气等作为驱动，对于提高能源利用率和治理三废是十分理想的。同时吸收式制冷循环具有运动部件少，安全可靠、对环境和大气臭氧层无害、效率高，可以大量节约用电等优点，在工业、商用、民用制冷与空调领域得到广泛应用。吸收式制冷循环是利用热能制冷的主要技术之一，和压缩式制冷循环相比，吸收式制冷循环只需要消耗少量的机械能或电能。

授权公告号为CN211120096U的专利公开了一种带有双喷射器的吸收式制冷系统，循环没有对制冷剂流量进行控制，则喷射器不断从发生器中吸入高压的制冷剂而没有排出，导致这个循环的制冷剂不断积累，另一个循环制冷剂不断减少，进入吸收器和发生器中的制冷剂也越来越少，制冷效率相对循环刚进行时大幅下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸收式制冷循环系统及其工作方法，解决了现有技术中制冷效率大幅下降的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种吸收式制冷循环系统，包括发生器、热交换器、溶液泵、吸收器、第一循环单元和第二循环单元；第一循环单元包括依次连接的第一喷射器、第一冷凝器、第一节流阀、气液分离器和第一蒸发器；第二循环单元包括依次连接的第二冷凝器、第二节流阀、第二蒸发器和第二喷射器；

发生器的出口分别与第一喷射器的进口和第二冷凝器的入口，在发生器的出口分与第一喷射器的进口连接的管路上设有第一气体流量控制阀；

气液分离器的出口通过循环管路与第二冷凝器的入口连接，循环管路上设有第二气体流量控制阀；

在第一蒸发器和第二蒸发器旁侧设有温度传感器，温度传感器、第一气体流量控制阀和第二气体流量控制阀连接有控制系统，控制系统包括依次连接的A/D转换器、处理器、D/A转换器、通讯模块和主控板；温度传感器与A/D转换器连接，主控板与第一气体流量控制阀和第二气体流量控制阀连接。

进一步，发生器中存储有制冷剂。

进一步，第一气体流量控制阀和第一喷射器的入口连接的管路上还设有第一流量计。

进一步，第二气体流量控制阀与第二冷凝器连接的循环管路上还设有第二流量计。

进一步，控制系统还包括显示单元，显示单元与处理器连接，用于显示温度传感器采集到的温度及用于输入预设温度。

进一步，显示单元采用触摸液晶显示屏。

进一步，处理器采用单片机。

进一步，通讯模块采用红外遥控发射器。

进一步，主控板集成在第一气体流量控制阀和第二气体流量控制阀内。

本发明还公开了所述的吸收式制冷循环系统的工作方法，包括以下过程：

发生器中工质对与热源换热，将低沸点的制冷剂蒸发出来，一路高压制冷剂蒸汽经第一气体流量控制阀后进入第一喷射器，引射第一蒸发器出来的低压制冷剂蒸汽，将其升高到中间压力，进入到第一冷凝器中，在第一节流阀中节流后，制冷剂蒸汽成气液两相混合物；

气液两相混合物在气液分离器中分离，气态制冷剂在通过第二气体流量控制阀后流入第二冷凝器，在第二冷凝器中，与从发生器中另一路出来的高压制冷剂蒸汽混合，经第二节流阀节流后在第二蒸发器中与被冷却介质换热，之后被来自发生器出口经过热交换器的溶液引射，经喷射器流入吸收器中；

同时，温度传感器实时检测第一蒸发器和第二蒸发器旁侧的温度，A/D转换器将温度传感器测得的温度信号转换为数字信号，处理器将数字信号与原始设定值进行比较，得到温度差值对应的数字调温信号，D/A转换器将数字调温信号转换为调温模拟信号，通过通讯模块将调温模拟信号发送给主控板，主控板接根据调温模拟信号调节气体流量控制阀的阀门开度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开了一种吸收式制冷循环系统及其工作方法，该循环系统在第一循环单元中加设了气液分离器和第一气体流量控制阀，在第一循环单元和第二循环单元之间加上了循环管路，在循环管路上设置了第二气体流量控制阀；在第一气体流量控制阀的作用下，控制进入第一循环单元的制冷剂流量，高压的制冷剂蒸汽进入第一喷射器喷嘴，引射第一蒸发器出来的低压制冷剂蒸汽，将其升高到一个中间压力，进入到第一冷凝器中，在第一节流阀中节流后，制冷剂成气液两相，在气液分离器中，因低温气态制冷剂没有制冷效果，在通过第二气体流量控制阀控制下将其引入第二冷凝器，在第二冷凝器中，与从发生器中另一路出来的高压制冷剂蒸汽混合，直接进行换热，使得第二循环单元的制冷剂流量增加，循环制冷量提高，同时从气液分离器引出的这部分制冷剂也保证了第一循环单元中制冷剂流量恒定。在两个喷射器以及气体流量控制阀和气液分离器的共同作用下，对两个循环单元的制冷效果进行控制，通过气体流量控制阀，可将制冷温度调控在需要的温度范围，同时喷射器通过高压制冷剂作用，对低压制冷剂进行加压到冷凝压力，起到压缩的作用，降低循环所需热量，提高循环性能，同时使用控制系统，蒸发器侧温度传感器可以实时检测温度变化，A/D转换器将温度传感器测得的温度信号转换为数字信号，处理器将数字信号与原始设定值进行比较，并发生调温信号，D/A转换器将数字调温信号转换为模拟信号，模拟信号通过通讯模块发出信号，主控板接收到信号，根据温度传感器采集到的温度参数与已知该温度下对应的阀门开度进行对比，调节气体流量控制阀的阀门开度，从而可以瞬时改变制冷量，确保蒸发器侧温度稳定。本发明通过加设两个气体流量控制阀和气液分离器，不对原有的系统进行大的改变，减少成产成本，保证了循环系统的持续进行，提高了循环效率。

进一步，在气体流量控制阀后增设了流量计，可以现场观察到实际的流量，同时流量计可以检测进出口的流量，进而调整气体流量控制阀的开度使得第一循环单元中进出口流量相等，保证第一循环单元不会有流量积累。

附图说明

图1为本发明的一种吸收式制冷循环系统的结构示意图；

图2为本发明的控制系统的原理示意图。

其中，1为吸收器，2为溶液泵，3为热交换器，4为发生器，5为第一气体流量控制阀，6为第一流量计，7为第一喷射器，8为第一冷凝器，9为第一节流阀，10为气液分离器，11为循环管路，12为第一蒸发器，13为第二流量计，14为第二气体流量控制阀，15为第二冷凝器，16为第二节流阀，17为第二蒸发器，18为第二喷射器。

具体实施方式

下面结合附图进行进一步的详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种吸收式制冷循环系统，包括发生器4、热交换器3、溶液泵2、吸收器1、第一循环单元和第二循环单元；第一循环单元包括依次连接的第一喷射器7、第一冷凝器8、第一节流阀9、气液分离器10和第一蒸发器12；第二循环单元包括依次连接的第二冷凝器15、第二节流阀16、第二蒸发器17和第二喷射器18；发生器4的出口分别与第一喷射器7的进口和第二冷凝器15的入口，在发生器4的出口分与第一喷射器7的进口连接的管路上设有第一气体流量控制阀5；气液分离器10的出口通过循环管路11与第二冷凝器15的入口连接，循环管路11上设有第二气体流量控制阀14；在第一蒸发器12和第二蒸发器17旁侧设有温度传感器。

温度传感器、第一气体流量控制阀5和第二气体流量控制阀14连接有控制系统，如图2所示，控制系统包括依次连接的A/D转换器、处理器、D/A转换器、通讯模块和主控板；温度传感器与A/D转换器连接，主控板与第一气体流量控制阀5和第二气体流量控制阀14连接。

更优地，第一气体流量控制阀5和第一喷射器7的入口连接的管路上还设有第一流量计6；第二气体流量控制阀14与第二冷凝器15连接的循环管路11上还设有第二流量计13。

两个喷射器通过引射低压制冷剂，作用于两个不同温区的制冷循环，获得不同的制冷量和制冷温度，同时系统中采用气体流量控制阀和流量计，控制进入第一循环单元的制冷剂的流量，通过流量计显示制冷剂流量，同时在第一循环单元中节流后安装一个气液分离器10，其中的低温制冷剂蒸气没有制冷作用，因此通过第二气体流量控制阀14将其引入第二循环单元的第二冷凝器15中，与制冷剂进行直接换热，同时作为制冷剂工质作用于第二蒸发器17，其中进入第一循环单元的制冷剂流量和气液分离器10中出去的气态制冷剂流量一样，保证第一循环单元中制冷剂流量不变。

控制系统连接有电源，电源可采用电池供电，电池通过电源开关与控制系统连接，控制通断电。

控制系统还包括显示单元，显示单元与处理器连接，用于显示温度传感器采集到的温度及用于输入预设温度。显示单元一般采用触摸液晶显示屏。

更优地，处理器采用单片机，价格低廉，成本低。

更优地，通讯模块可采用有线方式和无线方式，无线方式连接时可采用红外遥控发射器。

更优地，主控板集成在第一气体流量控制阀5和第二气体流量控制阀14内。

喷射器的工作原理：压力较高的制冷剂蒸汽进入喷射器喷嘴，将压力能转变为动能，被引射制冷剂由于大气和吸入室之间的压差被引入吸入室，混合成为单一均匀的混合流体，在扩散段减速增压到一定的背压后排出喷射器。

高压的制冷剂蒸汽就是发生器4出口的制冷剂，被引入的就是蒸发器出口的低压制冷剂蒸汽。

其工作过程如下所述：发生器4中工质对与工业余热或其他热源换热，将低沸点的制冷剂蒸发出来，循环中在第一气体流量控制阀5的作用下，控制进入第一循环单元的制冷剂流量，高压的制冷剂蒸汽进入第一喷射器7喷嘴，引射第一蒸发器12出来的低压制冷剂蒸汽，将其升高到一个中间压力，进入到第一冷凝器8中，在第一节流阀9中节流后，制冷剂成气液两相，在气液分离器10中，因低温气态制冷剂没有制冷效果，因此在通过第二气体流量控制阀14控制下将其引入第二冷凝器15；发生器4中另一部分制冷剂进入第二冷凝器15中，在第二冷凝器15中，与从气液分离器10出来的低温制冷剂蒸汽混合，直接进行换热，一方面使得第二循环单元的制冷剂流量增加，循环制冷量提高，同时引出的这部分制冷剂也保证了循环中制冷剂流量恒定。

经第二冷凝器15冷凝后，再经第二节流阀16节流后在第二蒸发器17中与被冷却介质换热，之后被来自发生器4出口经过热交换器3的稀溶液引射，提高发生器4中工质的压力，制冷工质在吸收器1中，经溶液泵2作用下，进入溶液热交换器3与稀溶液进行换热后进入发生器4。

在两个喷射器以及气体流量控制阀和气液分离器10的作用下，可对两个不同环境的制冷温度进行控制，同时在第一喷射器7和气液分离器10的作用下，循环获得一个中间冷凝压力，循环中第二冷凝器15的换热效果增强提高，系统制冷剂流量相比提高，循环性能得到改善。

温度传感器实时检测第一蒸发器12和第二蒸发器17旁侧的温度，A/D转换器将温度传感器测得的温度信号转换为数字信号，处理器将数字信号与原始设定值进行比较，得到温度差值对应的数字调温信号，D/A转换器将数字调温信号转换为调温模拟信号，通过通讯模块将调温模拟信号发送给主控板，主控板接根据调温模拟信号调节气体流量控制阀的阀门开度。

本发明利用蒸发器侧温度传感器实时检测温度变化，主控板输出的信号可迅速调节阀门开度，起到蒸汽压缩制冷中压缩机变频调节的作用，从而可以瞬时改变制冷量，确保蒸发器侧温度稳定。可对于系统所需的不同制冷量进行调控，系统简单易控制。

Claims (7)

1.一种吸收式制冷循环系统，其特征在于，包括发生器(4)、热交换器(3)、溶液泵(2)、吸收器(1)、第一循环单元和第二循环单元；第一循环单元包括依次连接的第一喷射器(7)、第一冷凝器(8)、第一节流阀(9)、气液分离器(10)和第一蒸发器(12)；第二循环单元包括依次连接的第二冷凝器(15)、第二节流阀(16)、第二蒸发器(17)和第二喷射器(18)；

发生器(4)的出口分别与第一喷射器(7)的进口和第二冷凝器(15)的入口连接，在发生器(4)的出口与第一喷射器(7)的进口连接的管路上设有第一气体流量控制阀(5)；

气液分离器(10)的出口通过循环管路(11)与第二冷凝器(15)的入口连接，循环管路(11)上设有第二气体流量控制阀(14)；

在第一蒸发器(12)和第二蒸发器(17)旁侧设有温度传感器，温度传感器、第一气体流量控制阀(5)和第二气体流量控制阀(14)连接有控制系统，控制系统包括依次连接的A/D转换器、处理器、D/A转换器、通讯模块和主控板；温度传感器与A/D转换器连接，主控板与第一气体流量控制阀(5)和第二气体流量控制阀(14)连接；

发生器(4)中存储有制冷剂；

第一气体流量控制阀(5)和第一喷射器(7)的入口连接的管路上还设有第一流量计(6)；

第二气体流量控制阀(14)与第二冷凝器(15)连接的循环管路(11)上还设有第二流量计(13)。

2.根据权利要求1所述的一种吸收式制冷循环系统，其特征在于，控制系统还包括显示单元，显示单元与处理器连接，用于显示温度传感器采集到的温度及用于输入预设温度。

3.根据权利要求1所述的一种吸收式制冷循环系统，其特征在于，显示单元采用触摸液晶显示屏。

4.根据权利要求1所述的一种吸收式制冷循环系统，其特征在于，处理器采用单片机。

5.根据权利要求1所述的一种吸收式制冷循环系统，其特征在于，通讯模块采用红外遥控发射器。

6.根据权利要求1所述的一种吸收式制冷循环系统，其特征在于，主控板集成在第一气体流量控制阀(5)和第二气体流量控制阀(14)内。

7.权利要求1～6任意一项所述的吸收式制冷循环系统的工作方法，其特征在于，包括以下过程：

发生器(4)中工质对与热源换热，将低沸点的制冷剂蒸发出来，一路高压制冷剂蒸汽经第一气体流量控制阀(5)后进入第一喷射器(7)，引射第一蒸发器(12)出来的低压制冷剂蒸汽，将其升高到中间压力，进入到第一冷凝器(8)中，在第一节流阀(9)中节流后，制冷剂蒸汽成气液两相混合物；

气液两相混合物在气液分离器(10)中分离，气态制冷剂在通过第二气体流量控制阀(14)后流入第二冷凝器(15)，在第二冷凝器(15)中，与从发生器(4)中另一路出来的高压制冷剂蒸汽混合，经第二节流阀(16)节流后在第二蒸发器(17)中与被冷却介质换热，之后被来自发生器(4)出口经过热交换器(3)的溶液引射，经第二喷射器(18)流入吸收器(1)中；

同时，温度传感器实时检测第一蒸发器(12)和第二蒸发器(17)旁侧的温度，A/D转换器将温度传感器测得的温度信号转换为数字信号，处理器将数字信号与原始设定值进行比较，得到温度差值对应的数字调温信号，D/A转换器将数字调温信号转换为调温模拟信号，通过通讯模块将调温模拟信号发送给主控板，主控板接根据调温模拟信号调节气体流量控制阀的阀门开度。

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