CN115507564A - 一种带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于吸收式制冷领域，特别涉及一种带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统，包括吸收式制冷机组和溴化锂机组，吸收式制冷机组包括发生器、吸收器、GAX换热器、预冷器、三元换热器、冷凝器、一级蒸发器、二级蒸发器，溴化锂机组利用发生器热源出口的热源在溴化锂机组的换热降温过程中产生的温差来制取制冷剂，发生器的气态制冷剂连接冷凝器的气态制冷剂进口。本发明吸收式制冷机组设有高压蒸发器与低压蒸发器，高压蒸发器制冷温度较高，能够先将载冷剂降低至特定温度，通过环境温度最大限度制取冷能，低压吸收器使用溴化锂机组带走吸收热，进一步将载冷剂温度降低，两个蒸发温度的设定，能够将制取的冷能最大化利用，提高制取冷能的㶲效率。

Description

一种带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统

技术领域

本发明属于吸收式制冷领域，特别涉及一种带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统。

背景技术

现有的吸收式制冷系统一般采用循环水系统，而循环水温度又受限于当地湿球温度。由于循环水系统影响，一般来说，吸收器的吸收温度在35~40℃之间。由于较高的吸收温度，因此，系统的吸收压力也会偏高，制冷温度也无法降低。特别是在夏季极端工况，循环水温度升高，制冷温度升高，而用冷端用冷量也会上升，制冷系统可能无法满足用户所需的制冷量或制冷温度，对用户的生产产生影响。

有人提出将吸收式制冷机组与溴化锂机组复叠，使用吸收式制冷机组用完的热水供溴化锂机组使用，溴化锂机组生产出来的冷能供吸收器降温使用，吸收式制冷的吸收器与溴化锂制冷机组的蒸发器通过冷水串联，可将吸收器的吸收温度降低至溴化锂机组的冷水回水温度附近，极大的降低了吸收式制冷系统的制冷温度。

但这种复叠的制冷系统也有很大的弊端。首先，热源先经过吸收式制冷系统后进入溴化锂制冷机组，吸收式制冷机组的热源出口温度一般不会很高，进入溴化锂制冷机组后可利用的热能更少，溴化锂制冷机组可制取的冷能有限。此系统能正常运行的条件是，溴化锂机组的制冷量要略大于吸收式制冷机组吸收器的排热量，才能维持溴化锂机组较低的冷水出口温度，否则溴化锂机组的冷水出口温度会逐渐升高，直至达到新的平衡，对制冷系统产生极大影响。其次，而吸收式制冷机组的热源出口温度可能受环境温度、循环水温度、制冷负荷等诸多参数影响，这必然会对下游溴化锂制冷机组产生影响，而溴化锂机组产生的制冷量又供吸收器排热使用，影响吸收式制冷机组的制冷，因此，当系统产生波动时，两套制冷系统会相互影响，系统稳定性较低。

发明内容

为了解决背景技术中提到的问题，提供一种带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统。

通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明提供一种带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统，包括吸收式制冷机组和溴化锂机组，所述吸收式制冷机组包括发生器、吸收器、GAX 换热器、预冷器、三元换热器、冷凝器、一级蒸发器、二级蒸发器，所述溴化锂机组利用发生器热源出口的热源在溴化锂机组的换热降温过程中产生的温差来制取制冷剂，所述发生器的气态制冷剂连接冷凝器的气态制冷剂进口，所述冷凝器的液态制冷剂出口经过三元换热器第一元后连接一级蒸发器的液态制冷剂进口，所述一级蒸发器的液态制冷剂出口连接二级蒸发器的液态制冷剂进口，所述一级蒸发器的气态制冷剂出口经过三元换热器第二元后连接吸收器的气态制冷剂进口，所述二级蒸发器的气态制冷剂出口经过三元换热器第三元后连接吸收器的气态制冷进口，所述一级蒸发器的载冷剂出口连接二级蒸发器载冷剂进口；

所述一级蒸发器为高压蒸发器，二级蒸发器为低压蒸发器；

所述发生器的贫溶液出口依次经过GAX 换热器和预冷器连接吸收器的贫溶液进口，所述吸收器中的贫溶液经过溴化锂机组制取的制冷剂换热后吸收由三元换热器进入的气态制冷剂形成富溶液，所述吸收器的富溶液出口经过溶液泵和GAX 换热器连接发生器的富溶液进口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述溴化锂机组包括溴化锂发生器、溴化锂冷凝器、溴化锂吸收器、贫富液热交换器；

所述溴化锂发生器的热源进口连接吸收式制冷机组发生器的热源出口，所述溴化锂发生器的贫溶液经过贫富液热交换器进入溴化锂吸收器中，所述溴化锂发生器的气态制冷剂经过溴化锂冷凝器冷凝后进入吸收式制冷机组的吸收器换热后再进入溴化锂吸收器中被溴化锂发生器的贫溶液吸收形成富溶液，经过溴化锂溶液泵和贫富液热交换器进入溴化锂发生器继续循环。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收式制冷机组的吸收器包括一级吸收器和二级吸收器，一级吸收器为高压吸收器，二级吸收器为低压蒸发吸收器；

所述吸收式制冷机组发生器的贫溶液出口依次经过GAX 换热器和预冷器连接一级吸收器的贫溶液进口，所述一级吸收器的溶液出口连接二级吸收器的溶液进口，所述二级吸收器的富溶液出口经过溶液泵和GAX 换热器连接吸收式制冷机组发生器的富溶液进口；

所述一级蒸发器的气态制冷剂出口经过三元换热器后连接一级吸收器的气态制冷剂进口，所述二级蒸发器的气态制冷剂出口经过三元换热器后连接二级吸收器的气态制冷剂进口，所述溴化锂发生器的气态制冷剂经过溴化锂冷凝器冷凝后进入二级吸收器换热后再进入溴化锂吸收器中。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收式制冷机组发生器的贫溶液出口依次经过GAX 换热器和预冷器分为两路，一路经过减压阀后连接一级吸收器的贫溶液进口，另一路经过减压阀后连接二级吸收器的贫溶液进口，所述一级吸收器的溶液出口与二级吸收器的富溶液出口均通过一溶液泵和GAX 换热器连接吸收式制冷机组发生器的富溶液进口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述一级吸收器和预冷器的内部均设有循环水管道，所述一级吸收器的循环水出口连接预冷器的循环水进口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述一级蒸发器和二级蒸发器的的气态制冷剂进口均设有减压装置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收式制冷机组冷凝器的液态制冷剂出口与一级蒸发器之间设有缓冲罐。

本发明的有益效果在于：

本发明中，吸收式制冷机组分为设有两个吸收压力，分别为高压蒸发器与低压蒸发器，高压蒸发器制冷温度较高，能够先将载冷剂降低至特定温度，且高压吸收器通过循环水带走吸收热，通过环境温度最大限度制取冷能，低压吸收器使用溴化锂机组带走吸收热，进一步将载冷剂温度降低。两个蒸发温度的设定，能够将制取的冷能最大化利用，提高制取冷能的㶲效率。

低压蒸发吸收器与低压蒸发器相连，吸收式制冷机组中低压吸收蒸发器为溴化锂机组蒸发器。通过制冷剂进入低压蒸发吸收器中直接蒸发，省略了载冷剂的间接换热，且直接蒸发传热系数高于载冷剂换热，可以进一步降低低压蒸发吸收器的吸收温度，而且减少设备数量，设备成本也相应降低。

本发明中，由于通过高压吸收器先进行吸收，低压蒸发吸收器吸收热已大幅度降低，此时，溴化锂机组的制冷量完全能够满足低压蒸发吸收器排热量，不会产生因吸收热大于溴化锂机组制冷量而导致的制冷严重衰减问题。此时，低压蒸发吸收器相当于吸收式制冷系统进一步降温的补充，也不会因为热源温度波动而对系统产生更大的影响，系统稳定性得到进一步提升。

本系统设有三元换热器，共有三股流体进行换热。从冷凝器或缓冲罐出来的液氨分别经过高压蒸发器出来的气氨过冷，又经过低压蒸发器出来的气氨进一步过冷，最大化回收系统气氨所带走的冷量。

附图说明

图1是实施例1中带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统流程示意图；

图2是实施例2中带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统流程示意图。

图示：1、发生器；2、GAX换热器；3、预冷器；4、一级吸收器；5、二级吸收器；6、溶液泵；7、冷凝器；8、缓冲罐；9、三元换热器；10、一级蒸发器；11、二级蒸发器；31、溴化锂发生器；32、贫富液热交换器；33、溴化锂吸收器；34、溴化锂溶液泵；35、溴化锂冷凝器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请做出一些非本质的改进和调整。

如图1-2所示，本发明带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统包括吸收式制冷机组和溴化锂机组；吸收式制冷机组包括发生器1、吸收器、GAX换热器2、预冷器3、三元换热器9、冷凝器7、一级蒸发器10、二级蒸发器11，一级蒸发器为高压蒸发器，二级蒸发器为低压蒸发器；溴化锂机组利用发生器1热源出口的热源在溴化锂机组的换热降温过程中产生的温差来制取制冷剂，发生器1的气态制冷剂连接冷凝器7的气态制冷剂进口，冷凝器7的液态制冷剂出口连接缓冲罐8，缓冲罐8的液态制冷剂出口经过三元换热器9第一元后连接一级蒸发器10的液态制冷剂进口，一级蒸发器10的液态制冷剂出口连接二级蒸发器11的液态制冷剂进口，一级蒸发器10的气态制冷剂出口经过三元换热器9第二元后连接吸收器的气态制冷剂进口，二级蒸发器11的气态制冷剂出口经过三元换热器9第三元后连接吸收器的气态制冷进口，一级蒸发器10的载冷剂出口连接二级蒸发器11载冷剂进口；

发生器1的贫溶液出口依次经过GAX换热器2和预冷器3连接吸收器的贫溶液进口，吸收器中的贫溶液经过溴化锂机组制取的制冷剂换热后吸收由三元换热器9进入的气态制冷剂形成富溶液，吸收器的富溶液出口经过溶液泵6和GAX换热器2连接发生器1的富溶液进口。

溴化锂机组包括溴化锂发生器31、溴化锂冷凝器35、溴化锂吸收器33、贫富液热交换器32；溴化锂发生器31的热源进口连接吸收式制冷机组发生器1的热源出口，溴化锂发生器31的贫溶液经过贫富液热交换器32进入溴化锂吸收器33中，溴化锂发生器31的气态制冷剂经过溴化锂冷凝器35冷凝后进入吸收式制冷机组的吸收器换热后再进入溴化锂吸收器33中被溴化锂发生器31的贫溶液吸收形成富溶液，经过溴化锂溶液泵34和贫富液热交换器32进入溴化锂发生器31继续循环。

吸收式制冷机组的吸收器包括一级吸收器4和二级吸收器5，一级吸收器为高压吸收器，二级吸收器为低压蒸发吸收器；

吸收式制冷机组发生器1的贫溶液出口依次经过GAX 换热器和预冷器3连接一级吸收器4的贫溶液进口，一级吸收器4的溶液出口连接二级吸收器5的溶液进口；一级吸收器4和预冷器3的内部均设有循环水管道，一级吸收器4的循环水出口连接预冷器3的循环水进口；

一级蒸发器10的气态制冷剂出口经过三元换热器9后连接一级吸收器4的气态制冷剂进口，二级蒸发器11的气态制冷剂出口经过三元换热器9后连接二级吸收器5的气态制冷剂进口，溴化锂发生器31的气态制冷剂经过溴化锂冷凝器35冷凝后进入二级吸收器5换热后再进入溴化锂吸收器33中。

一种带有两级蒸发的复叠吸收式制冷工艺，包括以下步骤：

（1）吸收式制冷机组的溶液泵6的工质溶液进入发生器1建立吸收式制冷机组的工质循环，同时，溴化锂机组的溴化锂溶液泵34将工质溶液运送至溴化锂发生器31建立溴化锂机组的工质循环，当两个机组的发生器中工质溶液均到达一定液位时，提供热源线进入发生器1，热源从发生器1出来后再进入溴化锂发生器31，分别蒸发出两个机组系统需要的气态制冷剂量，准备建立制冷剂循环；

（2）吸收式制冷机组：连通冷凝器7-高压一级蒸发器10低压二级蒸发器11-高压一级吸收器4-低压蒸发二级吸收器5-发生器1的制冷剂流程，该系统由高压一级蒸发器10、低压二级蒸发器11提供两个吸收压力，发生器1内工质溶液中的气态制冷剂被蒸发出发生器1经过冷凝器7冷凝成液态后，液态制冷剂进入高压一级蒸发器10、低压二级蒸发器11对载冷剂进行降温，液态制冷剂与载冷剂经过两级蒸发器换热后分别形成的气态制冷剂分别进入高压一级吸收器4和低压蒸发二级吸收器5，和来自溴化锂机组的制冷剂换热后，被发生器1输送进高压一级吸收器4和低压蒸发二级吸收器5的贫溶液吸收形成富溶液，进入发生器1继续循环，从而建立吸收式制冷机组制冷剂循环；其中，通过设置三元换热器9，液态制冷剂分别经过高压一级蒸发器10出来的气态制冷剂过冷，又经过低压二级蒸发器11出来的气态制冷剂进一步过冷，最大化回收系统气态制冷剂所带走的冷量；

溴化锂机组：连通溴化锂冷凝器35-溴化锂吸收器33-低压蒸发二级吸收器-溴化锂发生器31的制冷剂流程，利用吸收式制冷机组中的低压蒸发二级吸收器作为蒸发器，经过发生器1的热源进入溴化锂发生器31后，其内工质溶液中的气态制冷剂被蒸发出经过溴化锂冷凝器35冷凝成液态制冷剂，液态制冷剂作为载冷剂进入低压蒸发二级吸收器5与低压蒸发二级吸收器5的工质溶液进行换热供其吸收来自二级蒸发器11的气态制冷剂，之后液态制冷剂形成气态制冷剂又进入溴化锂吸收器33，被来组溴化锂发生器31的贫溶液吸收形成富溶液，进入溴化锂发生器31继续循环，从而建立吸收式制冷机组制冷剂循环；

（3）当用户端需要增加吸收式制冷机组制冷量时，可调整增加吸收式制冷机组溶液循环量，以调整进入发生器1 的热源量，吸收式制冷机组的高压一级蒸发器10一级高压一级吸收器4设备负荷增加，吸收式制冷机组制冷量增加。当用户端需要降低吸收式制冷机组制冷温度时，可以减小吸收式制冷机组溶液循环量，增加溴化锂机组溶液循环量，增加溴化锂机组负荷，低压蒸发二级吸收器5与二级蒸发器11负荷增加，载冷剂出口温度降低，当制冷效果达到用户端设定值后，机组不再调整，达到新的热力学平衡。

实施例1

如图1所示，仅二级吸收器的富溶液出口经过溶液泵和GAX 换热器连接吸收式制冷机组发生器的富溶液进口。

高温热源进入发生器1中换热，换热后进入溴化锂机组发生器31中换热，换热后流出系统。发生器1中，富溶液经热源加热后，高温气氨析出后离开发生器1，加热后的产生的高温贫溶液进入GAX换热器2中与来自吸收器5的富溶液换热，换热后进入预冷器3中与循环水换热，降温后经减压阀减压后进入高压一级吸收器4，吸收来自高压一级蒸发器10中的气氨后，吸收液经减压阀减压后进入低压蒸发二级吸收器5，与来自溴化锂机组的制冷剂换热后，吸收来自低压二级蒸发器11中的气氨后变为富溶液。富溶液经溶液泵6升压后进入GAX换热器2，与来自发生器1中的高温贫溶液换热，升温后进入发生器1。

高压气氨离开发生器1后，进入冷凝器7，经循环水冷却后冷凝为液氨，进入缓冲罐8，缓冲罐中的液氨进入三元换热器9，分别与来自高压一级蒸发器10,蒸发出的气氨、低压二级蒸发器蒸发出的气氨换热后，经减压阀进入高压一级蒸发器10，高压一级蒸发器10中的液氨经减压阀减压后进入低压二级蒸发器11中，气氨换热后进入高压一级吸收器4中，气氨换热后进入低压蒸发二级吸收器5中。

载冷剂先进入高压一级蒸发器10中换热，换热后进入低压二级蒸发器11，换热后离开系统。

热源经溴化锂发生器31中换热后，水蒸气析出，浓溶液进入贫富液热交换器32，与稀溶液换热后，进入溴化锂吸收器33，吸收来自低压蒸发二级吸收器5中的水蒸气后，稀溶液经溴化锂溶液泵34升压后，进入贫富液热交换器32与浓溶液换热，换热后进入溴化锂发生器31。水蒸气经溴化锂冷凝器35冷凝后，变为液态制冷剂，经减压后，进入低压蒸发二级吸收器5中蒸发，吸变为水蒸气后进入溴化锂吸收器33中。

实施例2

如图2所示，吸收式制冷机组发生器1的贫溶液出口依次经过GAX 换热器2和预冷器3分为两路，一路经过减压阀后连接一级吸收器4的贫溶液进口，另一路经过减压阀后连接二级吸收器5的贫溶液进口，一级吸收器4的富溶液出口和二级吸收器5的富溶液出口均经过一溶液泵6和GAX 换热器2连接吸收式制冷机组发生器1的富溶液进口。

与实施例1不同的是，从吸收式制冷机组发生器1过来的贫溶液经预冷器3换热后，分别减压进入高压一级吸收器4和低压蒸发二级吸收器5中，分别吸收来自高压一级蒸发器10和低压二级蒸发器11的气态制冷剂，低压蒸发二级吸收器5中的溶液与减压后来自高压一级吸收器4的溶液混合后进入溶液泵6打回发生器1完成循环。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统，包括吸收式制冷机组和溴化锂机组，其特征在于，所述吸收式制冷机组包括发生器、吸收器、GAX 换热器、预冷器、三元换热器、冷凝器、一级蒸发器、二级蒸发器，所述溴化锂机组利用发生器热源出口的热源在溴化锂机组的换热降温过程中产生的温差来制取制冷剂，所述发生器的气态制冷剂连接冷凝器的气态制冷剂进口，所述冷凝器的液态制冷剂出口经过三元换热器第一元后连接一级蒸发器的液态制冷剂进口，所述一级蒸发器的液态制冷剂出口连接二级蒸发器的液态制冷剂进口，所述一级蒸发器的气态制冷剂出口经过三元换热器第二元后连接吸收器的气态制冷剂进口，所述二级蒸发器的气态制冷剂出口经过三元换热器第三元后连接吸收器的气态制冷进口，所述一级蒸发器的载冷剂出口连接二级蒸发器载冷剂进口；

所述发生器的贫溶液出口依次经过GAX 换热器和预冷器连接吸收器的贫溶液进口，所述吸收器中的贫溶液经过溴化锂机组制取的制冷剂换热后吸收由三元换热器进入的气态制冷剂形成富溶液，所述吸收器的富溶液出口经过溶液泵和GAX 换热器连接发生器的富溶液进口。

2.根据权利要求1所述的带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统，其特征在于，所述溴化锂机组包括溴化锂发生器、溴化锂冷凝器、溴化锂吸收器、贫富液热交换器；

所述溴化锂发生器的热源进口连接吸收式制冷机组发生器的热源出口，所述溴化锂发生器的贫溶液经过贫富液热交换器进入溴化锂吸收器中，所述溴化锂发生器的气态制冷剂经过溴化锂冷凝器冷凝后进入吸收式制冷机组的吸收器换热后再进入溴化锂吸收器中被溴化锂发生器的贫溶液吸收形成富溶液，经过溴化锂溶液泵和贫富液热交换器进入溴化锂发生器继续循环。

3.根据权利要求2所述的带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统，其特征在于，所述吸收式制冷机组的吸收器包括一级吸收器和二级吸收器；

所述吸收式制冷机组发生器的贫溶液出口依次经过GAX 换热器和预冷器连接一级吸收器的贫溶液进口，所述一级吸收器的溶液出口连接二级吸收器的溶液进口，所述二级吸收器的富溶液出口经过溶液泵和GAX 换热器连接吸收式制冷机组发生器的富溶液进口；

所述一级蒸发器的气态制冷剂出口经过三元换热器后连接一级吸收器的气态制冷剂进口，所述二级蒸发器的气态制冷剂出口经过三元换热器后连接二级吸收器的气态制冷剂进口，所述溴化锂发生器的气态制冷剂经过溴化锂冷凝器冷凝后进入二级吸收器换热后再进入溴化锂吸收器中。

4.根据权利要求2所述的带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统，其特征在于，所述吸收式制冷机组的吸收器包括一级吸收器和二级吸收器；所述吸收式制冷机组发生器的贫溶液出口依次经过GAX 换热器和预冷器分为两路，一路经过减压阀后连接一级吸收器的贫溶液进口，另一路经过减压阀后连接二级吸收器的贫溶液进口，所述一级吸收器的溶液出口与二级吸收器的富溶液出口均通过一溶液泵和GAX 换热器连接吸收式制冷机组发生器的富溶液进口。

5.根据权利要求3-4任一所述的带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统，其特征在于，所述一级吸收器和预冷器的内部均设有循环水管道，所述一级吸收器的循环水出口连接预冷器的循环水进口。

6.根据权利要求1所述的带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统，其特征在于，所述一级蒸发器和二级蒸发器的气态制冷剂进口均设有减压装置。

7.根据权利要求1所述的带有两级蒸发的复叠吸收式制冷系统，其特征在于，所述吸收式制冷机组冷凝器的液态制冷剂出口与一级蒸发器之间设有缓冲罐。

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