CN1448670A - 吸收式冷冻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种吸收式冷冻机，其目的是改善热效率。本发明设置制冷剂热回收器11，其使在低温再生器3中加热中间吸收液并使其放热冷凝，经制冷剂管19导入冷凝器4的制冷剂与从吸收器7排出并且在低温热交换器9中迂回送往高温再生器1的部分稀吸收液进行热交换，同时设置用于赋予制冷剂管19流路阻力的流量控制阀29。

Description

吸收式冷冻机

技术领域

本发明涉及高热效率的吸收式冷冻机。

背景技术

如图3所示，众所周知，现有的吸收式冷冻机是设法将使高温再生器1的稀吸收液加热沸腾的燃气燃烧器2排出的废气依次送到第一废气热回收器26和第二废气热回收器27，该第一废气热回收器26和第二废气热回收器27分别设在吸收液管12的高温热交换器10和高温再生器1之间和在低温热交换器9和高温热交换器10之间，使从吸收器7传送到高温再生器1的稀吸收液的温度上升，使被燃气燃烧器2必须的加热量减少，从而减少燃料的消耗量。

也就是说，在上述结构的吸收式冷冻机中，由于从吸收器7排出的大约40℃(额定运转时，以下同)的稀吸收液分别在低温热交换器9、第二废气热回收器27、高温热交换器10、第一废气热交换器26中加热，上升到135℃左右，流入高温再生器1，故可以节约在燃气燃烧器2中消耗的燃料。

在从燃气燃烧器2排出的废气的温度和由吸收器7供给的稀吸收液的温度都低时，形成加大流量控制阀28的开度增加流到吸收液管14的稀吸收液的量，使从在第二废气热回收器27中的废气中减少热回收，防止废气的温度显著下降，并防止含在废气中的水蒸汽冷凝、结露的结构。

但是，在上述现有的吸收式冷冻机中，由于流量控制阀28设在在第二热回收器27上迂回的吸收液管14上，故即使流量控制阀28全开，通过吸收液管14流到第二废气热回收器27的稀吸收液的量也不少。

因此，当开始运转时等的废气、稀吸收液的温度都低时，即使流量控制阀全开，废气温度也会过分下降，废气所含的水蒸汽冷凝、结露，存在腐蚀热交换器和排气管等问题。

从燃气燃烧器排出的废气所保有的热大半回收完了。若希望从废气中回收超过现在的热量，即使不是运转开始时，由于废气的温度下降到废气中所含水蒸汽的露天温度以下，结露并且腐蚀热回收器和配管部，故必须用其它的方法进一步谋求热效率的改善，这成为应该解决的课题。

发明内容

为了解决上述现有技术的问题，本发明提供了以下三种吸收式冷冻机。在吸收式冷冻机中包括：高温再生器，其利用燃烧装置使制冷剂加热沸腾并蒸发分离，从稀吸收液得到制冷剂蒸汽和中间吸收液；低温再生器，其使在上述高温再生器中生成并供给的中间吸收液被在高温再生器中生成的制冷剂蒸汽加热，使制冷剂进一步蒸发分离，从中间吸收液得到制冷剂蒸汽和浓吸收液；冷凝器，其供给在上述低温再生器中加热并冷凝中间吸收液的制冷剂，同时冷却在低温再生器中生成并供给的制冷剂蒸汽，得到制冷剂液；蒸发器，其由上述冷凝器供给的制冷剂液散布在传热管上，由在传热管内流动的流体带走热量，使制冷剂蒸发；吸收器，其使在上述蒸发器中生成并供给的制冷剂蒸汽由用低温再生器分离并供给制冷剂蒸汽的浓吸收液吸收，成为稀吸收液，供给高温再生器；低温热交换器，其使出入上述吸收器的稀吸收液和浓吸收液进行热交换；高温热交换器，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，第一种结构的吸收式冷冻机设置有制冷剂热回收器，其由吸收器排出的部分稀吸收液与从低温再生器放热并排出的制冷剂在低温热交换器中迂回并进行热交换；用制冷剂热回收器将在稀吸收液中放热的制冷剂导入冷凝器的，赋予制冷剂管流路阻力的装置。

第二种结构的吸收式冷冻机是在所述第一种结构的吸收式冷冻机中，对制冷剂管进行的配管，要使从制冷剂热回收器排出的制冷剂不导入冷凝器而能导入蒸发器。

第三种结构的吸收式冷冻机是在所述第一或第二种结构的吸收式冷冻机中，赋予设在制冷剂管上的流路阻力的装置是可变阻力部件，控制流路阻力可变部件的流路阻力，使在制冷剂回收器上排出的制冷剂的温度成为稀吸收液热交换前的温度+规定温度α(α＞0)。

附图说明

图1是表示本发明实施例的说明图；

图2是表示本发明变形实施例的说明图；

图3是表示现有技术的说明图。

具体实施方式

下面以水作为制冷剂，以溴化锂(LiBr)水溶液作为吸收液的吸收式冷冻机为例说明本发明的实施例。

根据图1说明本发明的一实施例。图中1是高温再生器，其构成例如以都市燃气为燃料的燃气燃烧器2的火力加热吸收液并使制冷剂蒸发分离，3是低温再生器，4是冷凝器，5是收容低温再生器3和冷凝器4的高温壳体，6是蒸发器，7是吸收器，8是收容蒸发器6和吸收器7的低温壳体，9是低温热交换器，10是高温热交换器，11是制冷剂热回收器，12～16是吸收液管，17、18是吸收液泵，19～21是制冷剂管，22是制冷剂泵，23是冷水管，24是冷却水管，25是从燃气燃烧器2排出的废气通过的排气管，26是第一废气热回收器，27是第二废气热回收器，28是流量控制阀，其设置在吸收液管14的分支部的下流侧并位于从第二废气热回收器27上流侧的吸收液管12上，29是设在靠制冷剂管19的制冷剂热回收器11下流侧的流量控制阀，30是设在排气管25下流部分用于检测废气温度的温度传感器，31是设在吸收液管12上流部分用于检测热交换前的稀吸收液的温度的温度传感器，32是设在制冷剂管19下流部分，用于检测在制冷剂热回收器11中的与稀吸收液进行热交换并放热的制冷剂的温度的温度传感器，33是控制器，其为了使温度传感器30连续检测规定的温度，如100℃，而对控制流量控制阀28的开度进行控制，同时为了使温度传感器32检测的温度成为温度传感器31检测的温度+规定温度α(α＞0)，而对流量控制阀29的开度进行调节，以控制制冷剂管19的流路阻力。

在上述结构的吸收式冷冻机中，只要在燃气燃烧器2中燃烧都市燃气并在高温再生器1中使稀吸收液加热沸腾，就可以得到从稀吸收液蒸发分离出的制冷剂蒸汽和分离制冷剂蒸汽并使吸收液的浓度变高的中间吸收液。

在高温再生器1中生成的高温制冷剂蒸汽通过制冷剂管19的上流部分进入低温再生器3，加热中间吸收液并放热冷凝，该中间吸收液是在高温再生器1中生成并通过吸收液管15经高温热交换器10进入低温再生器3，该制冷剂蒸汽通过在制冷剂热回收器11位于制冷剂管19中的下流部分进入冷凝器4。

在低温再生器3中加热，由中间吸收液蒸发分离的制冷剂进入冷凝器4，与冷却水管24内流动的水热交换并冷凝液化，与从制冷剂管19冷凝并供给的制冷剂一起通过制冷剂管20进入蒸发器6。

积存在蒸发器6底部的制冷剂液利用制冷剂泵22散布，该制冷剂泵22位于与冷水管23连接的传热管23A上的制冷剂管21中，与通过冷水管23供给的水进行热交换并蒸发，冷却在传热管23A内流动的水。

在蒸发器6中蒸发的制冷剂进入吸收器7，在低温再生器3中加热，使制冷剂蒸发分离，吸收液浓度进一步提高的吸收液，即通过吸收液管16经低温热交换器9由吸收液泵18供给，并被从上方散布的浓吸收液吸收。

之后，在吸收器7中吸收制冷剂使浓度降低的吸收液，即稀吸收液通过吸收液泵17的运转返回高温再生器1。

只要吸收式冷冻机进行如上所述的运转，由于在蒸发器6内部配管的传热管23A中利用制冷剂的汽化热冷却的冷水，可以通过冷水管23循环供给图中未示出的空调负载，故可以进行空调等的冷却运转。

在上述结构的吸收式冷冻机中，通过吸收液泵17的运转，从吸收器7返回高温再生器1的部分稀吸收液，经由在吸收液管12中的低温热交换器9，残留部分经由在吸收液管13中的制冷剂热回收器11，在各自的热交换器中加热。

用经第二废气热回收器27由燃气燃烧器2排出的废气加热的稀吸收液的量，由在吸收液管12中的流量控制阀28控制，在高温热交换器10和第一废气回收器26中，从吸收器7返回高温再生器1的全部稀吸收液流动，并分别加热。

即从吸收器7排到吸收液管12的大约40℃的部分稀吸收液与从低温再生器3排到吸收液管16，并流到吸收器7中的大约90℃浓吸收液在低温热交换器9中进行热交换，残留部分在低温再生器3中冷凝，与流往冷凝器4的制冷剂管19的大约95℃的制冷剂液进行热交换。

由于在制冷剂管19的下流部分设置成为流路阻力的流量控制阀29以使制冷剂的流速下降，故在低温再生器3内向中间吸收液放热、冷凝，排到制冷剂管19的气液两相流的制冷剂直到制冷剂热回收器11都只呈液态，在制冷剂热回收器11中制冷剂与稀吸收液的热交换效率得到改善。

而且，为了使温度传感器32检测出的并在制冷剂热交换器11中进行热交换后的制冷剂的温度，成为例如温度传感器31检测出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，如仅5℃的高温度，流量控制阀29的开度由控制器33控制，从吸收器7送往高温再生器1的稀吸收液被加热，从低温再生器3送往冷凝器4的制冷剂被冷却。

之后，在低温热交换器9和制冷剂热回收器11中分别进行热交换，并与被加热的稀吸收液合流。例如成为80℃左右的稀吸收液，流入第二废气热回收器27。

流入第二废气热回收器27的稀吸收液的流量，通过控制器33控制在吸收液管12中的流量控制阀28的开度来进行调节控制。例如当控制器33的温度传感器30检测出比规定的100℃高的温度时，就加大流量控制阀28的开度，将从吸收器7返回高温再生器1的稀吸收液更多地供给第二废气热回收器27，促进废气保有的热量的回收，故可以改善热效率，抑制燃气燃烧器2的燃料消耗。

而当温度传感器30检测出比规定的100℃低的温度时，由于全部稀吸收液在第二废气热回收器27中迂回，直至流到吸收液管14，流量控制阀28最大拧到全闭，可以将从废气回收的热量最大可以抑制到零。故通过排气管25排出的废气的温度可以维持在比露点温度(以都市燃气即天然气为燃料时燃烧废气的露点温度为60～70℃)高的100℃，因此，即使在废气温度低的起动时和部分负载运转时，废气中所含的水蒸汽也不会引起冷凝乃至产生冷凝水，也没有因为冷凝水产生腐蚀的问题。

经由第二废气热回收器27加热的稀吸收液和不经第二废气热回收器27，因而没有加热的稀吸收液合流，经过高温热交换器10和第一废气热回收器26，由于在从高温再生器1到低温再生器3通过吸收液管15流动的中间吸收液，和从燃气燃烧器2排出的大约200℃的废气进行热交换，成为135℃的稀吸收液，流入高温再生器1中，故可以节约在燃气燃烧器2中所消耗的燃料。

由于在低温再生器3中冷凝并通过制冷剂管19的下流部分流入冷凝器4的制冷剂液，与如前所述在制冷剂热回收器11中的大约40℃的稀吸收液进行热交换并加热，制冷剂本身被冷却到大约45℃，向冷却水管24的内部流动的冷却水放出的热量的热量减少，故可以削减在高温再生器1中所用的输入热量。这一点也显著改善了吸收式冷冻机的热效率。

由于在低温再生器3中加热中间吸收液并放热，在制冷剂热回收器11中进一步加热稀吸收液并放热的制冷剂的温度，如前所述下降到45℃的程度，故不必要送到冷凝器4用冷却水管24内流动的冷却水冷却。

因此制冷剂管19的下流侧也可以不是冷凝器4，而如假想线所示，冷凝制冷剂能以流入蒸发器6那样地连接，以谋求管长度的缩短和配管结构简单化(在图1中用假想线连接图面上制冷剂管19、20最短的部分，由于实际装置高温壳体5位于上方，低温壳体8和制冷剂热回收器11位于下方，故可以使低温壳体8的蒸发器6与制冷剂热回收器11接近，将它们之间用短的制冷剂管连接)。

由于本发明不限于上述的实施例，故只要在不脱离本发明宗旨的范围内就可以进行各种变形。

例如制冷剂管19的流量控制阀29由于是作为调节制冷剂管19的流路阻力的装置而设置的，故也可以设置廉价的节流孔代替高价的流量控制阀29。

也可以在第二热回收器27上流侧的吸收液管14上设置廉价的开关阀，代替高价的流量控制阀28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)等，也可以构成由控制器33控制阀的开关、切换的结构，使温度传感器30检测出的废气温度不低于规定的温度，例如100℃。

也可以如图2所示，设置在第二热回收器27中迂回的排气管25A代替在第二热回收器27中迂回的吸收液管14，同时在与排气管25A的分支部上(或合流部)设置流路切换阀28A。或者在经由第二热回收器27的排气管25上设开关阀等，用控制器33控制那个阀的开关、切换，使在第二热回收器27中流动、并与稀吸收液进行热交换的废气温度不低于规定的100℃。

吸收式冷冻机既可以如上所述进行专用于空调等的冷却运转，也可以作成能将在高温再生器1中加热生成的制冷剂蒸汽和将制冷剂蒸汽蒸发分离的吸收液直接供给低温壳体8那样地连接配管，使冷却水管24中的冷却水不流动，用燃气燃烧器2进行稀吸收液的加热，在蒸发器6的传热管23A中将加热到例如55℃程度的水通过冷水管(温水循环时最好称为温水管)23循环供给负载，进行暖气等的加热运转。

作为在蒸发器6中冷却等并供给空调负载等的流体，除如上述实施例那样不发生相变化地供给水等之外，也可以供给使相态变化的氟碳制冷剂等，使利用潜热的热传递成为可能。

如上所述，根据本发明，由于在将在制冷剂热回收器中的，把稀吸收液放热的制冷剂导入冷凝器的制冷剂管上设置有赋予流路阻力的装置，所以在制冷剂管中流动的制冷剂的流速下降，并在低温再生器内向中间吸收液放热并冷凝，向制冷剂管中排出的气液两相流的制冷剂直到制冷剂热回收器只呈液态，在制冷剂热回收器中的制冷剂和稀吸收液的热交换效率得到改善。

在从制冷剂热回收器排出的制冷剂不导入冷凝器而能导入蒸发器那样进行配管的制冷剂管的吸收式冷冻机中，可以谋求制冷剂管的管长度的缩短和配管结构的简化。

在设在制冷剂管中的赋予流路阻力的装置是可变阻抗部件，可以控制流路阻力可变部件的流路阻力，使得在制冷剂热回收器排出的制冷剂的温度成为稀吸收液热交换前的温度+规定温度α(α＞0)的吸收式冷冻机中，能够从吸收器送到高温再生器的稀吸收液切实地回收制冷剂保有的热量，使在冷凝器中放热的制冷剂保有的热量下降。

Claims (3)

1、一种吸收式冷冻机，包括：高温再生器，其利用燃烧装置使制冷剂加热沸腾并蒸发分离，从稀吸收液得到制冷剂蒸汽和中间吸收液；低温再生器，其使在上述高温再生器中生成并供给的中间吸收液被在高温再生器中生成的制冷剂蒸汽加热，使制冷剂进一步蒸发分离，从中间吸收液得到制冷剂蒸汽和浓吸收液；冷凝器，其供给在上述低温再生器中加热并冷凝中间吸收液的制冷剂，同时冷却在低温再生器中生成并供给的制冷剂蒸汽，得到制冷剂液；蒸发器，其由上述冷凝器供给的制冷剂液散布在传热管上，由在传热管内流动的流体带走热量，使制冷剂蒸发；吸收器，其使在上述蒸发器中生成并供给的制冷剂蒸汽由用低温再生器分离并供给制冷剂蒸汽的浓吸收液吸收，成为稀吸收液，供给高温再生器；低温热交换器，其使出入上述吸收器的稀吸收液和浓吸收液进行热交换；高温热交换器，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，

设置有制冷剂热回收器，其由吸收器排出的部分稀吸收液与从低温再生器放热并排出的制冷剂在低温热交换器中迂回并进行热交换；用制冷剂热回收器将在稀吸收液中放热的制冷剂导入冷凝器的，赋予制冷剂管流路阻力的装置。

2、如权利要求1所述的吸收式冷冻机，其特征在于，对制冷剂管进行的配管，要使从制冷剂热回收器排出的制冷剂不导入冷凝器而能导入蒸发器。

3、如权利要求1或2所述的吸收式冷冻机，其特征在于，赋予设在制冷剂管上的流路阻力的装置是可变阻力部件，控制流路阻力可变部件的流路阻力，使在制冷剂热回收器排出的制冷剂的温度成为稀吸收液热交换前的温度+规定温度α(α＞0)。

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