CN1229608C - 吸收式冷冻机 - Google Patents
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Abstract
一种吸收式冷冻机，改善吸收式冷冻机的热效率。设有制冷剂热回收器(11)，该制冷剂热回收器(11)使在低温再生器(3)加热中间吸收液而放热冷凝的、经由制冷剂管(20)导入冷凝器(4)的制冷剂和自吸收器(7)排出并环绕低温换热器(9)送往高温再生器(1)的一部分稀吸收液进行热交换，同时，吸收液泵(18)设置在装有该制冷剂热回收器(11)的吸收液管(13)上，由控制器(33)控制该吸收液泵(18)的转速，使温度传感器(32)检测的浓吸收液的温度不会下降到规定温度例如40℃以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种热效率高的吸收式冷冻机。
背景技术
如图4所示，将自使高温再生器1的稀吸收液加热沸腾的气体燃烧器2排出的排气依次送到设于吸收液管12的高温换热器10和高温再生器1之间的第一排气热回收器27及设于低温换热器9和高温换热器10之间的第二排气热回收器28，以提高自吸收器7向高温再生器1输送的稀吸收液的温度，减少气体燃烧器2所需加热量，降低燃料消耗量。这种吸收式冷冻机是公知的。
也就是说，在上述结构的吸收式冷冻机中，自吸收器7排出的约40℃(额定运行时，以下相同)的稀吸收液是分别由低温换热器9、第二排气热回收器28、高温换热器10、第一排气热回收器27加热上升到140℃左右而流入高温再生器1的，故可节约气体燃烧器2消耗的燃料。
另外，在自气体燃烧器2排出的排气的温度和自吸收器7供给的稀吸收液的温度都较低时，加大流量控制阀29的开度，增加流入吸收液管14的稀吸收液的量，减少第二排气热回收器28中来自排气的热回收，防止排气温度的显著降低，防止排气中所含的水蒸气的冷凝、结露。
发明内容
但是，在上述现有吸收式冷冻机中，由于流量控制阀设置在环绕第二排气热回收器的吸收液管上，故即使将该流量控制阀全部打开，通过吸收液管流入第二排气热回收器的稀吸收液的量也不少。
因此，在运转开始时等排气、稀吸收液的温度都较低时，即使将流量控制阀全开，排气的温度也会过低，排气所含的水蒸气也会冷凝、结露，会使换热器或排气管腐蚀。
另外，自气体燃烧器排出的排气所保有的热的大半已被回收，若要自排气回收更多的热量，则即使不是运转开始时，排气的温度也会降低到排气所含的水蒸气的露点以下，会结露并腐蚀热回收器或配管部，故必须采用其他方法进一步改善热效率，这就是要解决的问题。
为了解决上述现有技术的问题，本发明第一方面提供一种吸收式冷冻机，其包括：高温再生器，其将稀吸收液加热沸腾，使制冷剂蒸发分离，自稀吸收液得到制冷剂蒸气和中间吸收液；低温再生器，其用由高温再生器生成的制冷剂蒸气加热该高温再生器生成并供给的中间吸收液，进一步蒸发分离制冷剂，自中间吸收液得到制冷剂蒸气和浓吸收液；冷凝器，其由该低温再生器加热中间吸收液并供给冷凝的制冷剂液，同时，冷却低温再生器生成并供给的制冷剂蒸气得到制冷剂液；蒸发器，其将该冷凝器供给的制冷剂液散布在导热管上，由导热管内流动的流体夺取热量，使制冷剂蒸发；吸收器，其由低温再生器分离制冷剂蒸气后供给的浓吸收液吸收该蒸发器生成并供给的制冷剂蒸气，形成稀吸收液，并供给到高温再生器；低温换热器，其使出入该吸收器的稀吸收液和浓吸收液进行热交换；高温换热器，其使出入高温再生器的中间吸收液和稀吸收液进行热交换。该吸收式冷冻机还包括：制冷剂热回收器，其使自吸收器排出的稀吸收液的一部分与自低温再生器散热排出的制冷剂环绕低温换热器进行热交换；比例控制装置，其控制向该制冷剂热回收器和低温换热器分流的稀吸收液的比例，该比例控制装置是根据自低温换热器排出的浓吸收液温度或者自制冷剂热回收器排出的制冷剂温度来控制稀吸收液的比例。
本发明第二方面的吸收式冷冻机是在所述第一方面吸收式冷冻机的基础上，比例控制装置是：设于自吸收器至制冷剂热回收器的吸收液管上的可控制转速的泵、可调节开度的流量控制阀、设于到制冷剂热回收器和到低温换热器的吸收液管的分支部的流量比例调节阀中的任一种。
本发明第三方面的吸收式冷冻机是在所述第一或第二方面吸收式冷冻机的基础上，根据与稀吸收液换热而自低温换热器排出的浓吸收液的温度，控制自吸收器排出并供给到制冷剂热回收器的稀吸收液的流量。
本发明第四方面的吸收式冷冻机是在所述第一或第二方面吸收式冷冻机的基础上，根据与稀吸收液换热而自制冷剂热回收器排出的制冷剂的温度，控制自吸收器排出并供给到制冷剂热回收器的稀吸收液的流量。
本发明第五方面的吸收式冷冻机是在所述第一或第二方面吸收式冷冻机的基础上，将自吸收器排出并供给到制冷剂热回收器的稀吸收液限制在自吸收器排出到高温再生器的稀吸收液整体的10～30％。
本发明第六方面的吸收式冷冻机是在所述第一～第五方面中任一方面的吸收式冷冻机的基础上，在低温换热器、高温换热器、制冷剂热回收器的各入口侧设置过滤器，同时，在各过滤器的前后设置检测压差的压力检测装置，并设置根据该压力检测装置检测出的压差指示过滤器的检查的检查指示装置。
本发明第七方面的吸收式冷冻机是在所述第六方面的吸收式冷冻机的基础上，用设置在向连接低温换热器的吸收液管和连接制冷剂热回收器的吸收液管分支前的吸收液管上的一个通用过滤器代替设在低温换热器入口侧的过滤器和设在制冷剂热回收器入口侧的过滤器。
附图说明
图1是本发明实施例的说明图；
图2是本发明变形实施例的说明图；
图3是本发明其他变形实施例的说明图；
图4是现有技术的说明图。
具体实施方式
下面以以水为制冷剂、以溴化锂(LiBr)水溶液为吸收液的吸收式冷冻机为例说明本发明的实施例。
参照图1说明本发明的一实施例。图中，标号1为高温再生器，其利用以城市燃气为燃料的气体燃烧器2的火力加热吸收液并蒸发分离制冷剂，标号3是低温再生器，标号4是冷凝器，标号5是收纳低温再生器3和冷凝器4的高温筒，标号6是蒸发器，标号7是吸收器，标号8是收纳蒸发器6和吸收器7的低温筒，标号9是低温换热器，标号10是高温换热器，标号11是制冷剂热回收器，标号12～16是吸收液管，标号17～19是吸收液泵，标号20～22是制冷剂管，标号23是制冷剂泵，标号24是冷水管，标号25是冷却水管，标号26是使自气体燃烧器2排出的排气通过的排气管，标号27是第一排气热回收器，标号28是第二排气热回收器，标号29是设在吸收液管14的分支部下流侧、第二排气热回收器28上流侧的吸收液管12上的流量控制阀，标号30是设在排气管26的下流部分检测排气温度的温度传感器，标号31是设在吸收液管12的上流部分检测换热前的稀吸收液温度的温度传感器，标号32是设在吸收液管16的下流部分检测在低温换热器9与稀吸收液进行换热并散热后的浓吸收液的温度的温度传感器，标号33是控制器，其控制流量控制阀29的开度，使温度传感器30持续检测出规定温度例如100℃，同时，调节吸收液泵18的转速，控制环绕低温换热器9流向制冷剂热回收器11的稀吸收液的量，使温度传感器32检测的温度不会降低到规定温度例如40℃以下。
F1～F6是设置在低温换热器9、高温换热器10、制冷剂热回收器11各自入口侧的过滤器，PF1～PF6是设置在各过滤器前后用于检测各过滤器前后的压差的差压计，将检测的压差输出给控制器33。
在上述结构的吸收式冷冻机中，当用气体燃烧器2燃烧城市燃气并用高温再生器1使稀吸收液加热沸腾时，可得到自稀吸收液蒸发分离的制冷剂蒸气和分离制冷剂蒸气使吸收液浓度增高的中间吸收液。
由高温再生器1生成的高温制冷剂蒸气通过制冷剂管20的上流部分进入低温再生器3，加热由高温再生器1生成并利用吸收液管15经高温换热器10进入低温再生器3的中间吸收液，并使其散热、冷凝，通过装有制冷剂热回收器11的制冷剂管20的下流部分进入冷凝器4。
在低温再生器3被加热由中间吸收液蒸发分离的制冷剂进入冷凝器4，与在冷却水管25内流动的水进行热交换而冷凝液化，与自制冷剂管20冷凝供给的制冷剂一起通过制冷剂管21进入蒸发器6。
储存在蒸发器6底部的制冷剂液由装于制冷剂管22的制冷剂泵23散布在连接于冷水管24上的导热管24A之上，与介由冷水管24供给的水进行热交换并蒸发，冷却导热管24A内部流动的水。
由蒸发器6蒸发的制冷剂进入吸收器7，由低温再生器3加热，将制冷剂蒸发分离，被吸收液浓度更高的吸收液即自吸收液管16经由低温换热器9利用吸收液泵19供给并自上方散布的浓吸收液吸收。
在吸收器7吸收制冷剂而浓度变淡的吸收液即稀吸收液利用吸收液泵17、18的运转返回高温再生器1。
如上所述，当吸收式冷冻机的运转进行时，在设于蒸发器6内部的导热管24A因制冷剂的气化热被冷却的冷水通过冷水管24可循环供给未图示的空调负载，故可进行制冷等冷却运转。
在上述结构的吸收式冷冻机中，利用吸收液泵17、18的运转自吸收器7返回高温再生器1的稀吸收液的一部分经由装在吸收液管12的低温换热器9，其余部分经由装在吸收液管13的制冷剂热回收器11，在各换热器被加热。
经由第二排气热回收器28由气体燃烧器排出的排气加热的稀吸收液的量由装在吸收液管12上的流量控制阀29控制，自吸收器7返回高温再生器1的稀吸收液的总量向高温换热器10和第一排气热回收器27流动并分别被加热。
也就是说，自吸收器7排出到吸收液管12的约40℃的稀吸收液的一部分和自低温再生器3排出到吸收液管16而流入吸收器7的约90℃的浓吸收液在低温换热器9进行热交换，其余部分与在低温再生器3冷凝而流入冷凝器4的制冷剂管20的约95℃的制冷剂液在制冷剂热回收器11进行热交换，使温度上升。在低温换热器9、制冷剂热回收器11分别进行热交换而被加热的稀吸收液合流，形成80℃左右的稀吸收液，流入第二排气热回收器28。
流入第二排气热回收器28的稀吸收液的流量利用控制器33调节装在吸收液管12的流量控制阀29的开度来控制。例如，控制器33在温度传感器30检测出高于规定的100℃的温度时加大流量控制阀29的开度，将自吸收器7返回高温再生器1的稀吸收液更多地供给到第二热回收器28，促进排气保有的热量的回收，故热效率改善，气体燃烧器2的燃料消耗被抑制。
经由第二排气热回收器28被加热的稀吸收液和不经由第二排气热回收器28因而未被加热的稀吸收液合流，经由高温换热器10和第一排气热回收器27，自高温再生器1介由吸收液管15流入低温再生器3的中间吸收液和自气体燃烧器2排出的约200℃的排气进行热交换形成140℃左右的稀吸收液流入高温再生器1，因此这也可节约气体燃烧器2消耗的燃料。
由低温再生器3冷凝通过制冷剂管20的下流部分流入冷凝器4的制冷剂液如前所述在制冷剂热回收器11与约40℃的稀吸收液进行热交换，将其加热，而制冷剂本身被冷却到45℃，散热到冷却水管25内部流动的冷却水的热量减少，故可消减高温再生器1的所需热量，这一点也可显著改善吸收式冷冻机的热效率。
而且，由控制器33控制吸收液泵18的转速，使温度传感器32检测的在低温换热器9进行过热交换的浓吸收液的温度不会降低到规定的40℃以下，故在吸收液管16的下流部分流动的浓吸收液不会结晶而堵塞吸收液管16。
在温度传感器30检测为低于100℃的温度时，最大可将流量控制阀29全闭，最大可将自排气回收的热量抑制为零，直至使稀吸收液总量环绕第二排气热回收器28而流入吸收液管14，故通过排气管26排出的排气的温度被维持在高于露点温度(以城市燃气即天然气为燃料时燃烧排气的露点温度为60～70℃)的100℃，这样，即使在排气温度低的起动时或部分负载运转时，也不会使排气所含的水蒸气冷凝而产生排水，也不会引起排水带来的腐蚀问题。
由于过滤器F1～F6设置在低温换热器9、高温换热器10、制冷剂热回收器11的入口侧，故即使水锈等进入吸收液或制冷剂流路，也可由过滤器F1～F6除去。
另外，过滤器F1和F2可由在吸收液泵17的排出侧设于配管分支部上流侧的一个过滤器(如图1假想线所示)来代替。
因此，即使低温换热器9、高温换热器10、制冷剂热回收器11等是由例如特开昭62-131196号公报、特开平3-271697号公报、特开平4-73595号公报、特开平7-190649号公报、特开平7-229687号公报等提案的流路窄、换热效率高的板式换热器构成，也不会产生流路堵塞的缺陷。
由于过滤器F1～F6前后设有差压计PF1～PF6，在检测不出各过滤器前后的规定压力例如30kPa以上的压差时，控制器33就会由检查指示装置34发出警报，故通过观察检查指示装置34的动作状态进行该过滤器的清扫等，可确保溶液的正常循环。
另外，在低温再生器3加热中间吸收液而放热并在制冷剂热回收器11加热稀吸收液而放热的制冷剂温度如前所述降低到了45℃，故不需要送到冷凝器4由冷却水管25内流动的冷却水来冷却。
因此，制冷剂管20的下流侧不是冷凝器4，而是如假想线所示，以冷凝制冷剂可流入的方式与蒸发器6连结，可实现管长的缩短和配管结构的简化(图1中，是用假想线连结制冷剂管20、21的附图上的最短部分，但是实际装置中，由于高温筒5位于上方，低温筒8和制冷剂热回收器11位于下方，故可使低温筒8的蒸发器6和制冷剂热回收器11接近，用短的制冷剂管连结它们之间。)。
也可以取代吸收液泵，如图2所示，在吸收液管13设置流量控制阀18A。或者，如图3所示，在吸收液管12、13的分支部设置流量比例调节阀18B，流量控制阀18A或流量比例调节阀18B的结构设置为：通过控制器33控制流过低温换热器9的稀吸收液的量，使温度传感器32检测的在低温换热器9散热后的浓吸收液的温度不会降低到所述规定的40℃以下。
也可以不将吸收液泵18、流量控制阀18A、流量比例调节阀18B设置在吸收液管13(包括和吸收液管12的分支部、合流部)，而是以自吸收器7排出的吸收液的10～30％环绕低温换热器9流入制冷剂热回收器11的方式，对制冷剂热回收器11及吸收液管13的内部阻力(管径、管长等)进行决定、施工。
也可以取代温度传感器32，将温度传感器32A设置在制冷剂管20的下流侧，其可检测在制冷剂热回收器11与稀吸收液进行热交换并放热后的制冷剂的温度，由控制器33控制吸收液泵18的转速、流量控制阀18A、流量比例调节阀18B的开度等，以使该温度传感器32A检测的在制冷剂热回收器11进行热交换后的制冷剂的温度成为例如由温度传感器31检测的在制冷剂热回收器11进行热交换前的稀吸收液的温度+规定温度例如5℃的较高温度，使直接供给到冷凝器4或蒸发器6的冷凝制冷剂的温度确实地降低到规定温度。
也可取代昂贵的流量控制阀29，将廉价的开闭阀设置在第二热回收器28上流侧的吸收液管12或将廉价的切换阀设置在吸收液管12、14的分支部(或合流部)，由控制器33控制阀的开闭、切换，使温度传感器30检测的排气温度不会低于规定温度例如100℃。
也可取代环绕第二热回收器28的吸收液管14，设置环绕第二热回收器28的排气管，并在与该排气管的分支部(或合流部)设置流路切换阀。或者通过在经由第二热回收器28的排气管上设置开闭阀等，由控制器33控制该阀的开闭、切换，使流过第二热回收器28并与稀吸收液进行热交换后的排气的温度不低于规定的100℃。
吸收式冷冻机可以是如上所述专用于进行制冷等的冷却运行的冷冻机，也可以是如下的冷冻机，其配管连接为使由高温再生器1加热生成的制冷剂蒸气和将制冷剂蒸气蒸发分离后的吸收液直接供给到低温筒8，冷却水不流到冷却水管25，由气体燃烧器2进行稀吸收液的加热，将在蒸发器6的导热管24A加热到例如55℃左右的水经冷水管(在热水循环的情况下，最好被称作热水管)24，循环供给给负载，这样也可以进行制热等加热运转。
在蒸发器6进行冷却等并供给到空调负载等的流体，除上述实施例那样不进行相变而供给水等外，也可以象可利用潜热进行热传输那样地，使氟碳制冷剂等相变并供给。
也可以在过滤器F1～F6各自的前后设置压力计检测过滤器前后的压力，设置在过滤器前后检测不出规定的压差时指示清扫该过滤器的警报装置。
如上所述，根据本发明，由于设置有使自吸收器排出的稀吸收液的一部分和自低温再生器放热排出的制冷剂环绕低温换热器进行热交换的制冷剂热回收器、和控制向该制冷剂热回收器和低温换热器分支流动的稀吸收液的比例的比例控制装置，故在低温再生器内向中间吸收液散热冷凝并向制冷剂管排出的制冷剂保有的余热可在制冷剂热回收器由稀吸收液进行热回收，可消减附设于高温再生器的燃烧装置的燃料消耗量。
而且，分流到制冷剂热回收器和低温换热器的稀吸收液的比例可控制，例如可根据与稀吸收液进行热交换并自低温换热器排出的浓吸收液的温度控制自吸收器排出并供给制冷剂热回收器的稀吸收液的流量，来调节该比例。这种吸收式冷冻机通过将所述浓吸收液的温度设定为适当的温度，可防止在低温换热器向稀吸收液放热并流入吸收器的浓吸收液的结晶。
另外，本发明的吸收式冷冻机，也可根据与稀吸收液进行热交换并自制冷剂热回收器排出的制冷剂的温度控制自吸收器排出并供给到制冷剂热回收器的稀吸收液的流量，控制所述比例，通过将所述制冷剂的温度设定为适当的温度，可使冷凝制冷剂的温度确实地降低到规定温度，减少在冷凝器放热的需要量，采用将冷凝制冷剂直接供给到蒸发器的配管结构。
另外，本发明的吸收式冷冻机将自吸收器排出并供给到制冷剂热回收器的稀吸收液限制在自吸收器排出并到达高温再生器的稀吸收液整体的10～30％，其在低温换热器与稀吸收液进行热交换并放热的浓吸收液的温度可靠地降低。因此，在浓吸收液流入的吸收器中，制冷剂迅速被吸收液吸收。
另外，本发明的吸收式冷冻机，在低温换热器、高温换热器、制冷剂热回收器的各入口侧设置过滤器，同时，在各过滤器的前后设置检测压差的压力检测装置，并设置根据该压力检测装置检测出的压差指示过滤器的检查的检查指示装置，故即使水锈等进入吸收液或制冷剂流路，也可由过滤器除去。
因此，即使低温换热器、高温换热器、制冷剂热回收器等是由例如特开昭62-131196号公报、特开平3-271697号公报、特开平4-73595号公报、特开平7-190649号公报、特开平7-229687号公报等提案的流路窄、换热效率高的板式换热器构成，也不会产生流路堵塞的缺陷。通过根据检查指示装置的动作状态进行该过滤器的清扫，确保溶液的正常循环。
Claims (7)
1、一种吸收式冷冻机，其包括：高温再生器，其将稀吸收液加热沸腾，使制冷剂蒸发分离，自稀吸收液得到制冷剂蒸气和中间吸收液；低温再生器，其用由高温再生器生成的制冷剂蒸气加热该高温再生器生成并供给的中间吸收液，进一步蒸发分离制冷剂，自中间吸收液得到制冷剂蒸气和浓吸收液；冷凝器，其供给在该低温再生器加热中间吸收液而冷凝的制冷剂液，同时，冷却低温再生器生成并供给的制冷剂蒸气得到制冷剂液；蒸发器，其将该冷凝器供给的制冷剂液散布在导热管上，由导热管内流动的流体夺取热量，使制冷剂蒸发；吸收器，其由低温再生器分离制冷剂蒸气后供给的浓吸收液吸收该蒸发器生成并供给的制冷剂蒸气，形成稀吸收液，并供给到高温再生器；低温换热器，其使出入该吸收器的稀吸收液和浓吸收液进行热交换；高温换热器，其使出入高温再生器的中间吸收液和稀吸收液进行热交换，其特征在于，还包括：制冷剂热回收器，其使自吸收器排出的稀吸收液的一部分与自低温再生器散热排出的制冷剂环绕低温换热器进行热交换；比例控制装置，其控制向该制冷剂热回收器和低温换热器分流的稀吸收液的比例，该比例控制装置是根据自低温换热器排出的浓吸收液温度或者自制冷剂热回收器排出的制冷剂温度来控制稀吸收液的比例。
2、如权利要求1所述的吸收式冷冻机，其特征在于，所述比例控制装置是：设于在到制冷剂热回收器的吸收液管和到低温换热器的吸收液管的分支部至制冷剂热回收器的吸收液管上的泵(18)、设于在到制冷剂热回收器的吸收液管和到低温换热器的吸收液管的分支部至制冷剂热回收器的吸收液管上的流量控制阀(18A)、设于到制冷剂热回收器的吸收液管和到低温换热器的吸收液管的分支部的流量比例调节阀(18B)中的任一种。
3、如权利要求1或2所述的吸收式冷冻机，其特征在于，根据与稀吸收液进行热交换而自低温换热器排出的浓吸收液的温度，控制自吸收器排出并供给到制冷剂热回收器的稀吸收液的流量。
4、如权利要求1或2所述的吸收式冷冻机，其特征在于，根据与稀吸收液进行热交换而自制冷剂热回收器排出的制冷剂的温度，控制自吸收器排出并供给到制冷剂热回收器的稀吸收液的流量。
5、如权利要求1或2所述的吸收式冷冻机，其特征在于，将自吸收器排出并供给到制冷剂热回收器的稀吸收液限制在自吸收器排出到高温再生器的稀吸收液整体的10～30％。
6、如权利要求1或2所述的吸收式冷冻机，其特征在于，在低温换热器、高温换热器、制冷剂热回收器的各入口侧设置过滤器，同时，在各过滤器的前后设置检测压差的压力检测装置，并设置根据该压力检测装置检测出的压差指示过滤器的检查的检查指示装置。
7、如权利要求6所述的吸收式冷冻机，其特征在于，用设置在向连接低温换热器的吸收液管和连接制冷剂热回收器的吸收液管分支前的吸收液管上的一个通用过滤器代替设在低温换热器入口侧的过滤器和设在制冷剂热回收器入口侧的过滤器。
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