CN115962585A - 一种复合型防结垢吸收器及其吸收式制冷系统和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于吸收式制冷及热泵技术领域，特别涉及一种复合型防结垢吸收器及其吸收式制冷系统和工艺，包括预冷器、吸收器本体和循环水冷却器，吸收器本体的循环水进口连接循环水冷却器的循环水出口，吸收器本体的循环水出口通过管道一连接预冷器的循环水进口，吸收器本体的贫液进口通过管道二连接预冷器的贫液出口，预冷器的循环水出口通过虹吸管连接循环水冷却器的循环水进口。将来自于预冷器的高压贫液中的高压能量转化为驱动循环水系统的动力、吸收器气态制冷剂的压力能，替代循环水泵，同时提高吸收器气态制冷剂的压力能提高吸收器的吸收效率，减少设备投资及降低系统的能耗。

Description

一种复合型防结垢吸收器及其吸收式制冷系统和工艺

技术领域

本发明属于吸收式制冷及热泵技术领域，特别涉及一种复合型防结垢吸收器及其吸收式制冷系统和工艺。

背景技术

目前，吸收式制冷机组中吸收器的低压贫液来自于预冷器出来的高压贫液经减压阀节流减压，节流减压使的高压贫液熵增加，作功能力下降，此部分高压能量未得到利用。

吸收式制冷机组中吸收器多采用卧式降膜式吸收器，这种吸收器壳体内布置着管束，循环水在管内通过。在管束上方有一层喷淋装置，低压贫液由顶部进入喷淋装置内，由喷淋装置喷出雾化状，喷洒在管束外壁上，形成液膜并逐排流下，使所有管子表面外都为液膜所包围。气态制冷剂则由壳体上部进入，与管壁外的液膜接触为后者所吸收，吸收产生的混合热可经由管壁传给循环水带走。

在机组运行一段时间后，循环水易在换热管内产生结垢，结垢会降低循环水与管壁外液膜之间的传热效率，传热效率的降低又会导致气态制冷剂与液膜之间的吸收传质效率的降低。故而，循环水在换热管内的结垢会导致吸收器吸收效率下降。在循环水系统中添加药剂，虽在一定程度上阻止结垢，但并未彻底解决，且添加药剂，成本较高，易造成系统内的二次腐蚀。

由于管束管子排数较多，从上排流下的液体流入下排管，由于液体下落的无序性，在下排管外壁所形成的液膜不均匀，有的管外壁甚至无液膜，形成“干壁”，且这种液膜的不均匀性随着管排数的增多而加剧，严重影响吸收器的效率。

气态制冷剂进入吸收器的压力越高，吸收器的吸收效果越好，但气态制冷剂的压力取决于蒸发器的蒸发温度，蒸发温度受制于工艺的需求，无法提高。用压缩机抽取蒸发器的气态制冷剂提压后送至吸收器可以提高吸收器的吸收效果，但压缩机的加入增加了机组的能耗及成本。

为增强吸收器的吸收效率，在贫液进入吸收器之前需要将贫液在预冷器中进行预冷，而预冷器的冷却介质是采用从吸收器中流出的循环水。循环水从吸收器、预冷器中所带走的热量通过冷却塔将热量传递给大气，循环水在吸收器、预冷器及管路中流动需要循坏水泵提供动力。循环水系统主要设备是循环水泵、冷却塔，循环水泵、冷却塔的投资不但增加了吸收式制冷机组的成本，还加大了机组的占地面积。此外，循环水的热量传递给大气，此部分能量没有得到利用。

发明内容

针对背景技术中提到的问题，提出一种复合型防结垢吸收器及其吸收式制冷系统和工艺。

通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明提供一种复合型防结垢吸收器，从上至下依次包括一体连接的预冷器、吸收器本体和循环水冷却器，所述吸收器本体的循环水进口连接循环水冷却器的循环水出口，所述吸收器本体的循环水出口通过管道一连接预冷器的循环水进口，所述吸收器本体的贫液进口通过管道二连接预冷器的贫液出口，所述预冷器的循环水出口通过虹吸管连接循环水冷却器的循环水进口，所述吸收器本体的富液出口连接循环水冷却器的富液进口；

当外部的高温高压贫液进入预冷器预冷后，通过管道二进入吸收器壳程吸收气态制冷剂，且与管程的循环水换热后形成低温富液进入循环水冷却器为从虹吸管下来的循环水进行降温，降温后的循环水进入吸收器管程与高温高压贫液进行换热后，通过管道一进入预冷器管程为外部的高温高压贫液进行预冷。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括余压发电机组，所述管道二内设有叶轮一，所述管道一内设有叶轮二，所述吸收器本体的制冷剂进口管内设有叶轮三，所述叶轮一通过传动结构驱动叶轮二和叶轮三转动以及驱动余压发电机组发电。

作为上述技术方案的进一步改进，所述传动结构包括与叶轮二同轴转动的链轮二、链轮三和链轮五，所述链轮五转动驱动余压发电机组发电，所述链轮二通过链条一传动连接与叶轮一同轴转动的链轮一，所述链轮三通过链条二传动连接与叶轮三同轴转动的链轮四。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收器本体内换热管的直段外表面缠绕有通电线圈，所述通电线圈通过余压发电机组供电，所述吸收器本体的壳程壳体尾端设有绝缘固定板，所述通电线圈的线圈头穿过绝缘固定板连接余压发电机组的供电端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收器本体上端焊接有支架，用于支撑预冷器的鞍座。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收器本体的富液出口与循环水冷却器的富液进口之间的管道内设有单向阀。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收器内的若干换热管为U型管束，所述U型管束中间空隙设有液体再分布器，所述液体再分布器由三层分布板组成，三层分布板均开小孔且小孔成正三角形排列，相邻分布板上的小孔均相互错开。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收器本体的下端设有两组鞍座，所述循环水冷却器套装在两组鞍座上，用于实现循环水冷却器的支撑。

本发明提供一种吸收式制冷系统，包括发生器、冷凝器、蒸发器、溶液泵、GAX换热器和GVX换热器，还包括上述复合型防结垢吸收器。

本发明提供一种吸收式制冷工艺，利用上述吸收式制冷系统，包括以下步骤：

（1）开启冷凝器冷却水管线，建立冷凝器冷却水循环，开启所述复合型防结垢吸收器的冷却水管线，建立吸收器冷却水循环，打开发生器热源管线，引入热源，加热后发生器温度压力升高，当发生器压力升高至设定值时，启动溶液泵，建立溶液循环；其中，建立吸收器冷却水循环时，开启吸收器本体的循环水管线，循环水冷却器中的循环水进入吸收器本体的管程然后到达预冷器的管程再经过虹吸管回到循环水冷却器，以此建立吸收器冷却水循环；

（2）当冷凝器具有一定液位时，打开蒸发器的载冷剂管线，冷凝器的液态制冷剂通过GVX换热后再经过减压进入蒸发器，系统开始制冷。

本发明的有益效果在于：

（1）将来自于预冷器的高压贫液中的高压能量转化为驱动循环水系统的动力、吸收器气态制冷剂的压力能及驱动余压发电机组产生电能，替代了循环水泵，减少了设备投资及机组的占地面积，降低了系统的能耗；同时提高了吸收器气态制冷剂的压力能提高吸收器的吸收效率，相比加入压缩机提压的方式，减少了设备投资及降低系统的能耗；驱动余压发电机组产生电能，再将此部分电能导入缠绕线圈中产生磁场，在磁场的作用下，阻止循环水在换热管内产生结垢，维持吸收器的换热效率，吸收器换热效率的维持，也是吸收效率的基本保证；同时在磁场的作用下，换热管外壁上的液膜与气态制冷剂之间的吸收传质效率有大幅度地提高；此外，换热管外表上缠绕线圈，所缠绕的线圈形成换热管外表上的螺纹状，将换热管变成了螺纹管；液膜在换热管外壁为螺纹管时的形成及布膜优于外壁为光管，故而吸收效率也有所提高，实现吸收式制冷机组中内部能量的深度利用，同时提高了吸收器的吸收效率，提高了机组的整体性能。

（2）设置与吸收器一体的循环水冷却器，替代循环水系统中的冷却塔，用吸收器中形成的低温富液给循环水降温，回收利用循环水的热量，降低发生器热量的输入，提高系统的COP，同时相比冷却塔，减少设备投资及机组的占地面积。

（3）将预冷器、吸收器及循环水冷却器做成一体，通过循环水管路的高度差及冷热的密度差，将循环水在复合型吸收器中形成热虹吸，提高循环水的流速以提高循环水的换热效率且减少循环水的结垢。

（4）吸收器U型管束中间空隙设置液体再分布器，实现管束外壁液膜的均布，加大了液膜的面积，以增加气、液接触的面积，提高吸收效率。

（5）改进后的吸收式制冷系用复合型吸收器取代了原系统中预冷器、减压阀、循环水系统中的循环水泵及冷却塔，减少了机组管路的成本，极大地减小了机组的占地面积。

附图说明

图1是现有技术中的吸收式制冷系统流程示意图；

图2是本发明复合型防结垢吸收器的整体结构示意图；

图3是本发明实施例2中各叶轮传动连接结构示意图；

图4是本发明的吸收式制冷系统流程示意图。

图示：1、预冷器；2、吸收器本体；3、循环水冷却器；4、管道一；5、管道二；6、虹吸管；7、换热管；8、余压发电机组；9、叶轮二；10、叶轮一；11、叶轮三；12、绝缘固定板；13、液体再分布器；14、鞍座。

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2所示，本实施例中一种复合型防结垢吸收器，从上至下依次包括一体连接的预冷器1、吸收器本体2和循环水冷却器3，吸收器、预冷器1及循环水冷却器3均采用管壳式换热器的结构。吸收器、预冷器1及循环水冷却器3管程均走循环水，预冷器1壳程走贫液，吸收器壳程走气态制冷剂、贫液及富液，循环水冷却器3壳程走富液。

吸收器本体2的循环水进口连接循环水冷却器3的循环水出口，吸收器本体2的循环水出口通过管道一4连接预冷器1的循环水进口，吸收器本体2的贫液进口通过管道二5连接预冷器1的贫液出口，预冷器1的循环水出口通过虹吸管6连接循环水冷却器3的循环水进口，吸收器本体2的富液出口连接循环水冷却器3的富液进口；

吸收器本体2内的换热管7形成的U型管束的中间空隙设有液体再分布器13，液体再分布器13是由三层分布板组成，三层分布板均开小孔且小孔成正三角形排列，相邻分布板上的小孔均相互错开，如图2所示。吸收器的富液出口直接与下方的循环水冷却器3富液进口相连，且在中间设置单向阀。循环水冷却器3循坏水进口与预冷器1循环水出口通过虹吸管6连接，吸收器本体2的鞍座14通过套装循环水冷却器3以实现循环水冷却器3的支撑。

当外部的高温高压贫液进入预冷器1预冷后，通过管道二5进入吸收器壳程吸收气态制冷剂，且与管程的循环水换热后形成低温富液进入循环水冷却器3为从虹吸管6下来的循环水进行降温，降温后的循环水进入吸收器管程与高温高压贫液进行换热后，通过管道一4进入预冷器1管程为外部的高温高压贫液进行预冷。本实施例中设置循环水冷却器3替代了循环水系统中的冷却塔，用吸收器中形成的低温富液给循环水降温，回收利用了循环水的热量，降低发生器热量的输入，提高系统的COP，同时相比冷却塔，减少了设备投资及机组的占地面积。

将预冷器1、吸收器及循环水冷却器3做成一体，通过循环水管路的高度差及冷热的密度差，将循环水在复合型吸收器中形成热虹吸，提高循环水的流速以提高循环水的换热效率且减少循环水的结垢。

实施例1

在实施例1的基础上，本实施例还包括余压发电机组8，上置的预冷器1高温低压贫液出口直接与吸收器本体2的喷淋装置入口相连，且在管内设置叶轮二9，叶轮二9通过轴左右连接链轮二、链轮三、链轮五，链轮五驱动余压发电机组8，如图2-3所示。预冷器1的循环水进口直接与吸收器循环水出口相连，且在管内设置叶轮一10，叶轮一10通过轴连接链轮一，如图2-3所示。吸收器上焊接支架支撑预冷器1的鞍座且协同管道共同支撑预冷器1，中部的吸收器本体2的气态制冷剂入口管内设置叶轮三11，叶轮三11通过轴连接链轮四，如图2-3所示。

将来自于预冷器1的高压贫液中的高压能量转化为驱动循环水系统的动力、吸收器本体2气态制冷剂的压力能及驱动余压发电机组8产生电能，替代了循环水泵，减少了设备投资及机组的占地面积，降低了系统的能耗。同时提高了吸收器本体2气态制冷剂的压力能提高吸收器的吸收效率，相比加入压缩机提压的方式，减少了设备投资及降低系统的能耗。

实施例2

在实施例2的基础上，将吸收器本体2内的换热管7（光管）外表上缠绕线圈，所缠绕的线圈形成了换热管7外表上的螺纹状，将换热管7变成了螺纹管，除换热管7伸入管板段及尾部弯曲段外，其余区域均为线圈缠绕区域A，如图2所示。 在换热管7缠绕线圈端部将所有线圈头引入一块绝缘固定板12中，固定板支撑固定在壳程壳体中，如图2所示。引入余压发电机组8，链轮五驱动余压发电机组8，产生的电量通过导线接入各线圈保持导电联通，如图2所示。

驱动余压发电机组8产生电能，再将此部分电能导入缠绕线圈中产生磁场。在磁场的作用下，阻止循环水在换热管7内产生结垢，维持吸收器本体2的换热效率，吸收器换热效率的维持，也是吸收效率的基本保证。同时在磁场的作用下，换热管7外壁上的液膜与气态制冷剂之间的吸收传质效率有大幅度地提高。此外，换热管7外表上缠绕线圈，所缠绕的线圈形成了换热管7外表上的螺纹状，将换热管7变成了螺纹管。液膜在换热管7外壁为螺纹管时的形成及布膜优于外壁为光管，故而吸收效率也有所提高。实现了吸收式制冷机组中内部能量的深度利用，同时提高了吸收器的吸收效率，提高了机组的整体性能。

实施例3

如图4所示，本发明提供一种吸收式制冷系统，包括发生器、冷凝器、蒸发器、溶液泵、GAX换热器和GVX换热器，还包括上述复合型防结垢吸收器。相比较图1现有技术的吸收式制冷系统，取代了原系统中预冷器1、减压阀、循环水系统中的循环水泵及冷却塔，减少了机组管路的成本，极大地减小了机组的占地面积。

一种吸收式制冷工艺，利用上述吸收式制冷系统，包括以下步骤：

（1）开启冷凝器冷却水管线，建立冷凝器冷却水循环，开启所述复合型防结垢吸收器的冷却水管线，建立吸收器冷却水循环，打开发生器热源管线，引入热源，加热后发生器温度压力升高，当发生器压力升高至设定值时，启动溶液泵，建立溶液循环；其中，建立吸收器冷却水循环时，开启吸收器本体2的循环水管线，循环水冷却器3中的循环水进入吸收器本体2的管程然后到达预冷器1的管程再经过虹吸管6回到循环水冷却器3，以此建立吸收器冷却水循环；

（2）当冷凝器具有一定液位时，打开蒸发器的载冷剂管线，冷凝器的液态制冷剂通过GVX换热器换热后再经过减压进入蒸发器，系统开始制冷。

当系统开始制冷后，发生器中的工质溶液受热析出高温高压气态制冷剂和高温高压贫液，高温高压气态制冷剂进入冷凝器冷凝然后通过GVX换热器换热后再经过减压进入蒸发器为载冷剂制冷，然后形成气态制冷剂从吸收器本体2的气态制冷剂入口管进入到吸收器本体2壳程内，高温高压贫液进入预冷器1的壳程，经过管程的循环水降温后通过管道二9进入吸收器本体2的喷淋装置喷入吸收器本体2壳程内，吸收气态制冷剂并经过吸收器本体2管程的循环水换热后形成低温富液进入循环水冷却器3与从虹吸管6下来的循环水换热，低温富液变成中温富液通过溶液泵返回至发生器中，循环水经过降温后循环至吸收器本体2的管程，如此循环。

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 (10)

1.一种复合型防结垢吸收器，其特征在于，从上至下依次包括一体连接的预冷器、吸收器本体和循环水冷却器，所述吸收器本体的循环水进口连接循环水冷却器的循环水出口，所述吸收器本体的循环水出口通过管道一连接预冷器的循环水进口，所述吸收器本体的贫液进口通过管道二连接预冷器的贫液出口，所述预冷器的循环水出口通过虹吸管连接循环水冷却器的循环水进口，所述吸收器本体的富液出口连接循环水冷却器的富液进口；

当外部的高温高压贫液进入预冷器预冷后，通过管道二进入吸收器壳程吸收气态制冷剂，且与管程的循环水换热后形成低温富液进入循环水冷却器为从虹吸管下来的循环水进行降温，降温后的循环水进入吸收器管程与高温高压贫液进行换热后，通过管道一进入预冷器管程为外部的高温高压贫液进行预冷。

2.根据权利要求1所述的复合型防结垢吸收器，其特征在于，还包括余压发电机组，所述管道二内设有叶轮一，所述管道一内设有叶轮二，所述吸收器本体的制冷剂进口管内设有叶轮三，所述叶轮一通过传动结构驱动叶轮二和叶轮三转动以及驱动余压发电机组发电。

3.根据权利要求2所述的复合型防结垢吸收器，其特征在于，所述传动结构包括与叶轮二同轴转动的链轮二、链轮三和链轮五，所述链轮五转动驱动余压发电机组发电，所述链轮二通过链条一传动连接与叶轮一同轴转动的链轮一，所述链轮三通过链条二传动连接与叶轮三同轴转动的链轮四。

4.根据权利要求2所述的复合型防结垢吸收器，其特征在于，所述吸收器本体内换热管的直段外表面缠绕有通电线圈，所述通电线圈通过余压发电机组供电，所述吸收器本体的壳程壳体尾端设有绝缘固定板，所述通电线圈的线圈头穿过绝缘固定板连接余压发电机组的供电端。

5.根据权利要求1所述的复合型防结垢吸收器，其特征在于，所述吸收器本体上端焊接有支架，用于支撑预冷器的鞍座。

6.根据权利要求1所述的复合型防结垢吸收器，其特征在于，所述吸收器本体的富液出口与循环水冷却器的富液进口之间的管道内设有单向阀。

7.根据权利要求1所述的复合型防结垢吸收器，其特征在于，所述吸收器内的若干换热管为U型管束，所述U型管束中间空隙设有液体再分布器，所述液体再分布器由三层分布板组成，三层分布板均开小孔且小孔成正三角形排列，相邻分布板上的小孔均相互错开。

8.根据权利要求1所述的复合型防结垢吸收器，其特征在于，所述吸收器本体的下端设有两组鞍座，所述循环水冷却器套装在两组鞍座上，用于实现循环水冷却器的支撑。

9.一种吸收式制冷系统，包括发生器、冷凝器、蒸发器、溶液泵、GAX换热器和GVX换热器，其特征在于，还包括权利要求1-8任一所述的复合型防结垢吸收器。

10.一种吸收式制冷工艺，利用如权利要求9所述吸收式制冷系统，其特征在于，包括以下步骤：

（1）开启冷凝器冷却水管线，建立冷凝器冷却水循环，开启所述复合型防结垢吸收器的冷却水管线，建立吸收器冷却水循环，打开发生器热源管线，引入热源，加热后发生器温度压力升高，当发生器压力升高至设定值时，启动溶液泵，建立溶液循环；其中，建立吸收器冷却水循环时，开启吸收器本体的循环水管线，循环水冷却器中的循环水进入吸收器本体的管程然后到达预冷器的管程再经过虹吸管回到循环水冷却器，以此建立吸收器冷却水循环；

（2）当冷凝器具有一定液位时，打开蒸发器的载冷剂管线，冷凝器的液态制冷剂通过GVX换热后再经过减压进入蒸发器，系统开始制冷。

Images