CN1185453C - 吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构 - Google Patents

Abstract

一种吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，冷冻循环由一产生器、精馏器、冷凝器、蒸发器、浓溶液槽、吸收器所组成，蒸发区所具有蒸发器的外型结构简单，在蒸发器的管路内置有氨液管与氢气管，且加工容易，节省蒸发器空间，由于氨液管与氢气管内置在蒸发器内，其热交换较佳，冷冻温度更低。

Description

吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构

本发明涉及一种吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，特别是涉及一种体积大为缩小与重量缩减的冷冻结构中的共管式蒸发器设置方式。

公知的冷气机冷冻循环系统的装置，主要由钛热管发生器1、氢气柜2、分离器3、液热交换器4、吸收器5、除水器6、凝结器7、蒸发器8、气热交换器9、滤管10、分析器11、U型管12、风扇13、石棉板14所构成，其是利用氨水气化潜热高的优点作为冷媒，以水于常温、常压下能吸收大量的氨气，在反向过程中被水所吸收的氨气会因加热而逸出的特性作为吸收剂，并以氢气加速氨气的蒸发率及提供系统的压力平衡，通过重力与热力实现系统的吸收冷冻循环，整个系统均为非机械式，无压缩机运转抽吸动作，更无压缩机运转声。

如图1所示，发生器1由钛热管接电后产生热量加于发生器1，使氨气逸出溶液，具有热量的氨蒸汽顺着滤管10上升，并挟带一部分溶液到达分离器3内，在此气体和液体各走一条分别的管路3a、3b，液体借助重力由液流管3b流入液热交换器4，再到达吸收器5，分离器3中的气体部分由中央气流管3a下降转向至分析器11中，气体因较轻，仍上行到除水器6后，如还有任何水分或凝结液体会往下流返回分析器11再回到发生器1内，除水器6排管上围有一圈圈的阻板6a，因此能阻止气体再挟带液体上升。

通过除水器6后，便已是纯的氨气，才会进入凝结器7，凝结器7分为凝结管7a及凝结管7b两部分，凝结管7a部分有鳍片冷却可凝结一部分蒸汽，系统内的热量只用于上升循环，并到凝结管7a此点为止，以后的循环只靠重力了，纯净的氨流动至蒸发器8，另外，在凝结管7a部分未凝结的蒸汽上升到凝结管7b部分再凝结，凝结器7与蒸发器8之间的U型管12是作为液体氨的储存器，氨液体贮量超过预定的水平即流入蒸发器8中，因液体由于重力的作用，具有水平平衡的倾向。

待U型管12中被注满液体后即会流入蒸发器8，当氨液体进入蒸发器8沿一连串水平挡板8a上形成一薄层氨液体膜层，氢气在U型管12处的充入以使液体氨得以降压至设计标准，而能在蒸发器8内作低温蒸发，蒸发时即吸取热量，实现冷凝作用，由风扇13排出，并由石棉板14隔绝。

氢气越多氨气含量越少，其温度则越降低，当氨蒸发后与氢气混合，此混合气较重于氢气，即沿气热交换器9的内管9a下降到吸收器5中，同时冷却外管9b上行的氢气，由分离器3经液热交换器4至吸收器5顶部流入的弱氨溶液，当一接触由气热交换器9而来的混合气体，即吸收氨，而只剩下氢气，氢气不溶于水，且较轻，故沿气热交换器9外管9b上升回到蒸发器8，以便再与氨蒸汽混合，吸收器5外有鳍片5a为空气冷却，此能使弱氨溶液冷却，并加强其吸收能力，同时在吸收时它也放出热量，因此用气冷鳍片5a移去这些热量，促进系统的连续循环，当溶液吸收大量氨蒸汽后，变成强溶液沉流于吸收器5的底部，并继续向下经液热交换器4与分析器11回到发生器1开始另一循环。

公知技术的缺点为于蒸发器内氨液体、氨气、氢气交互流动影响到整体的安定性，而且需要设置很长管路，相当不经济，气热交换器、液热交换器与吸收器也分别设有相当长的管路，都增加管路的流程与整体的体积，于是公知技术的体积为相当大，无法缩小，为了更符合实际需求，就需解决公知技术的管路过长以及无法使整体体积缩小的问题。

本发明的目的在于提供一种吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，在于使蒸发区处的蒸发器外型结构简单，蒸发器之内同时置氨液管与氢气管，此蒸发器外型简单对称，加工容易，节省蒸发器空间，且由于氨液管与氢气管内置在蒸发器的管路内，在其流动的过程中，已产生热交换，允许其于低温低压下产生反应，并促进氨液的快速流动，当氨蒸汽在反向流动时，迅速吸热，都是很好热交换设计，使蒸发器处冷冻温度更低，也进而降低系统的重量，减少体积；于是本发明可以生产出比公知技术更小，整体操作性比公知技术更好的冷冻结构，让随身式冷冻结构不再是梦想。

本发明的目的是这样实现的：一种吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其关键在于，包括：

一氨液管，其一端导入氨液，其两端间形成一液封回路，且其另一端的高度低于其导入端，该另一端接设有一毛细组织，以毛细组织导引氨液流出所述另一端，并防止氨液流出后只沿氨液管的管外表流动；

一氢气管，其一端导入氢气；及

一蒸发器，其具有封闭的一管路，让氢气管与氨液管由蒸发器管路下端并排导插入管路内，并顺着管路内延伸至上端，在蒸发器的上端同时释出氨液与氢气，使氨液蒸发吸热而进行热交换反应，释放出冷度，并将产生的氨蒸汽与氢气一起回流导排出。

所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其中氨液管是接于冷凝器，氢气管是接于吸收器，蒸发器是接于浓溶液槽。

所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其中氨液管的开口端可为向下的弯弧状。

所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其中氨液管的液封回路可为U状。

所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其中氨液管开口的毛细组织可为编织网或烧结粉末、纤维束或发泡金属。

所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其中蒸发器管路内还可设有一蒸发器螺旋装置。该蒸发器螺旋装置可以为螺旋沟或同心沟或螺旋弹簧或螺旋状纤维束。也可以为毛细组织。

本发明结构：冷冻循环由产生器、精馏器、冷凝器、蒸发器、浓溶液槽、吸收器所组成，蒸发区所具有蒸发器的管路，当氨液由浓溶液槽流出被加热沸腾流至冷凝器管路处被冷凝成氨液，再经氨液管导穿入蒸发器的管路，吸收器与浓溶液槽相接，浓氨气与氢气经过吸收器时，浓氨气与回流的稀溶液反应成浓溶液的氨水回流至浓溶液槽，稀氨气与氢气经导气管至氢气管，氢气管也导穿入蒸发器的管路一端，在蒸发器的管路另一端的封闭端处同时释出氨液与氢气，使氨液蒸发吸热而进行热交换反应，吸热而制冷，释放出冷度，并将产生的氨蒸汽后与氢气一起回流经导入管排入浓溶液槽。

下面结合实施例及其附图，对本发明为实现预定目的所采取的技术手段、特征及功效，作进一步详细说明。

图1为公知技术的管路设置示意图；

图2为本发明的立体图；

图3为本发明的纵剖面剖视图：

图4为本发明蒸发器的纵剖面剖视图；

图5为本发明蒸发器的横剖面剖视图；

图6为本发明图4的A部分放大图；

图7为本发明的图5的B-B部分剖视图；

图8为本发明的图6的C-C部分剖视图；

图9为本发明的图6的D-D部分剖视图。

请参阅图2至图9所示，其为本发明一种吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，而吸收扩散式冷冻循环的系统结构，具有一浓溶液槽31以容纳入浓氨水71，浓溶液槽31经一浓溶液管32导出，浓溶液管32位于浓溶液槽31内的管口321为突伸出浓溶液槽31内底面或接于浓溶液槽31侧面，以防止残渣进入浓溶液管32，使残渣积于浓溶液槽31底面，而不会堵塞浓溶液管32的管口321，浓溶液管32也可由卧管式浓溶液槽31的端面接引而出。

并且使浓溶液管32穿入一稀溶液管37内，且稀溶液管37经过一产生器30，产生器30外接设有一加热器33，使加热器33加热其所在位置的稀溶液管37与浓溶液管32，让产生器30的部分外表以一束筒34与一绝热体35所包覆，绝热体35在稀溶液管37之外，束筒34在绝热体之外。

以加热器33加热，经加热使浓溶液管32内的氨液76沸腾析出氨气72，并产生稀氨水74的稀溶液与氨气72的气液混合流，让浓溶液管32内混合流内还含有蒸发的氨气72与水蒸汽73一同上升至精馏器51的管路，稀氨水74由气液分离装置36处，即是由浓溶液管32末端溢流出，依重力作用由稀溶液管37垂直向下回流，再经过产生器30，其后再顺着稀溶液管37回流至近浓溶液槽31处，经稀溶液管37的一扩大管处或该管37周边处接一稀溶液回流管38，以稀溶液回流管38接引导至一吸收器40，其中的稀溶液回流管38的末端低于气液分离装置36的高度，以使稀氨水74在重力下自然回流进入吸收器40，且可在稀溶液回流管38的末端外表设有数预冷鳍片39，提早对稀氨水74冷却。

在精馏器51处的管路形成弯管状，由于此段区间之内的氨气72仍含有水蒸汽73，水蒸汽73并不利于蒸发反应，利用精馏器51的管路对水蒸汽73或氨气72做冷却，使水气73冷凝成水70，部分的氨气72也冷凝成氨液76，并J顷着精馏器51回流至稀溶液管37。

纯度高的浓氨气75进入冷凝器50，冷凝器50具有一冷凝器第一管路52与一冷凝器第二管路55，并于冷凝器第一管路52及冷凝器第二管路55外分别设有数第一鳍片53及数第二鳍片56，两管路52、55间以冷凝器转接块54相接，以节省设置成弯管所占空间，再利用第一鳍片53、第二鳍片56设于第一管路52、第二管路55上，以更快让浓氨气75冷凝成氨液76。

由于冷凝器管路52、55为倾斜的设置状，且为反折形状，会使氨液76顺着流至冷凝器第二管路55的末端，此时冷凝器第二管路55的末端接有一第一氨液管57，第一氨液管57的前段仍加设有数第三鳍片58，以加强冷却，第一氨液管57再经一第二氨液管59导穿进入蒸发器60的管路62。

其中以第一氨液管57与第二氨液管59所组成的氨液管，是在氨液管的两端间形成一液封回路，该液封回路可以为U状或螺旋状，图2中以氨液管整体形成U状，直接形成液封回路。

如图7所示，由于第二氨液管59的另一端为开口端，使该开口端为向下的弯弧状，形成导流的流出口，以导引氨液的流出，并防止氨液吸附在氨液管的外管壁上，而使流出的氨液扩展开，使氨液管不会因内置于蒸汽管内而影响冷冻能力。

其是让第一氨液管57经过一承接块61处后，以第二氨液管59含于管路62内，其实第一氨液管57与第二氨液管59为同一管路。而且稀溶液管37与精馏器51的管路与冷凝器第一管路52、冷凝器第二管路55也是同一管路，都是方便制作上的设计。

吸收器40的吸收器管路41一端与浓溶液槽31相接，吸收器40内有回流的稀溶液74，在吸收器管路41外设有数吸收器鳍片42，吸收器管路41内壁设有一吸收器螺旋装置43，以使稀溶液74顺着吸收器管路41内周壁环绕而下，而浓溶液槽31内液面上有自蒸发器60流入的氢气77与氨蒸汽79所形成的氢氨混合气，该混合气于经过溶液(浓氨水71)的液面上处脱出的浓氨气75，其自身第一次吸收浓氨气75，再将此混合气导入吸收器40内，以进行第二次的吸收反应，浓氨气75进入吸收器40管路41内并与稀溶液74反应而成为浓溶液71后，即顺着吸收器螺旋装置43回流至浓溶液槽31。但本发明的适用情形不限于上述的吸收器形式，也可以为盘管缠绕式。

另外，吸收器40管路41的近另一端形成压制区44，压制区44位于吸收器管路41与稀溶液管38的上方处，是运用重力以压制浓氨气75，然后吸收器管路41另一端接有一吸收器导引块45，吸收器导引块45接有一导气管46，导气管46外设有数冷却鳍片47，进一步使未吸收完全的浓氨气冷却成氨液76。

由于导气管46为朝下弯折设置的方式，使浓氨气75与氢气77经吸收器40后，部分浓氨气75与回流稀溶液的稀氨水74在吸收器40反应成浓溶液的浓氨水71回流，使混合气中的氨气量再次减少，便产生稀氨气78与氢气77的混合气经导气管46流动，由于导气管46末端内，大部分是纯的氢气77，导气管46接一氢气管49，使氢气管49为往上设置，将氢气77导引向上流动，由于氢气77的特性，即会使越轻的气体越往上流。

导气管46末端另以一氨液引流管48一端接至浓溶液槽31，其中能于氨液引流管48中设有一引流管毛细组织481，以防止管径过小产生液封，是将氨液引流管48的另一端接至浓溶液槽31液面下的位置，氢气管49也经一承接块61处，导穿进入蒸发器60的管路62内，如图4、图5所示，在蒸发器60的管路62同时并排有氢气管49与第二氨液管59。

该蒸发器60的管路62能为弯折的倒卧U状，该对氢气管49与第二氨液管59至管路62内近另一端处形成出口，同时释出氨液76与氢气77，让氨液76与氢气77进行热交换的蒸发反应，便能吸热而制冷，并于蒸发后产生氨蒸汽79与氢气77的混合气一起回流，顺着管路62内部空间由另一端回流至近管路62的一端，管路62接有一导入管64，使氨蒸汽79的浓氨气75与氢气77经导入管64排入浓溶液槽31。

其中在蒸发器60的另一端不高于第二管路55的末端处，为形成如U状的连通管，会使氨液76自然地以重力进行流动，到达管路62的另一端而流出，由于此处的热交换速度快，为方便氨液的导流出，在第二氨液管59的末端设有一毛细组织63，如图7、图9所示，便形成极佳的导引作用，以导引氨液流出，同时利用毛细组织63扩展氨液蒸发面积，以利于氨液的蒸发成氨蒸汽，而提升冷冻效能。于是本发明的蒸发器60在顺向导流之下，可以达到很快的热交换功用。

其中还能于冷凝器50第二管路55末端的顶面与导气管46的弯折段顶面间接设有一平衡压力管65，用以达到系统间压力的平衡，还能于平衡压力管65内设有一平衡压力管毛细组织651，以防止冷凝所产生的液封现象。

另外，蒸发器60管路62内管壁内设有一蒸发器螺旋装置66，该螺旋装置66为于内管壁制成螺旋状的沟纹或同心圆沟或置入螺旋状的弹簧或螺旋状纤维束或具有毛细组织的物体，毛细组织的物体为编织网或烧结粉末、纤维束或发泡金属，蒸发器螺旋装置66能利于氨液液面的扩展，更进而提升冷冻效能。

综上所述的结构，本发明的蒸发区运用共管式的蒸发器，使冷凝后的氨液与氢气以特别方式形成一起导入蒸发器管内的状态，并于氨液管的开口端设有毛细组织与形成弯弧状，方便导流的动作，以毛细组织导引氨液的扩展，并防止氨液只沿氨液管的外表流动的扩展不够，且进而影响蒸发的冷度状况，即因毛细组织而改善；还在蒸发器管路中设有阻流与扩展氨液蒸发表面积的螺旋装置，因此，本发明得以用最经济的蒸发器管路形成最佳的流程，大幅度缩小结构，并能产生更好的热交换作用，使冷冻结构的机体大为减缩，降低重量，同时产生比公知技术更好的冷冻效果，即能提供很好的蒸发器组装使用性，为完全与公知技术不同的结构设置。

以上所述为本发明的较佳实施例的详细说明与附图，并非用来限制本发明，本发明的保护范围应以权利要求所确定的保护范围为准，凡与本专利类似变化的实施例以及近似结构，均包含于本发明的权利要求所确定的保护范围之中。

Claims (9)

1、一种吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其特征在于，包括：

一氨液管，其一端导入氨液，其两端间形成一液封回路，且其另一端的高度低于其导入端，该另一端接设有一毛细组织，以毛细组织导引氨液流出该另一端，并防止氨液流出后只沿氨液管的管外表流动；

一氢气管，其一端导入氢气；及

一蒸发器，其具有封闭的一管路，让氢气管与氨液管由蒸发器管路下端并排导插入管路内，并顺着管路内延伸至上端，在蒸发器的上端同时释出氨液与氢气，使氨液蒸发吸热而进行热交换反应，释放出冷度，并将产生的氨蒸汽与氢气一起回流导排出。

2、如权利要求1所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其特征在于，氨液管是接于冷凝器，氢气管是接于吸收器，蒸发器是接于浓溶液槽。

3、如权利要求1所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其特征在于，氨液管的开口端为向下的弯弧状。

4、如权利要求1所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其特征在于，氨液管的液封回路为U状。

5、如权利要求1所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其特征在于，氨液管开口的毛细组织为编织网或烧结粉末、纤维束或发泡金属。

6、如权利要求1所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其特征在于，蒸发器管路内还设有一蒸发器螺旋装置。

7、如权利要求6所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其特征在于，蒸发器螺旋装置为螺旋沟或同心沟或螺旋弹簧或螺旋状纤维束。

8、如权利要求6所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其特征在于，蒸发器螺旋装置为毛细组织。

9、如权利要求8所述的吸收扩散式冷冻循环蒸发区的结构，其特征在于，毛细组织为编织网或烧结粉末、纤维束或发泡金属。

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