CN1554916A - 一种蒸发、吸收装置及使用该装置的吸收式制冷系统 - Google Patents

Abstract

这里公开一种蒸发、吸收装置以及一种使用该装置的吸收式制冷系统。该蒸发、吸收装置包括一个吸收器和一个蒸发器，一个连接在吸收器和蒸发器之间的气体增压装置，分别安装在蒸发器和吸收器内的压力传感装置，一个根据接收到的压力传感装置的检测值控制该增压装置从而调节蒸发器和吸收器之间工作压力的压差控制装置。该装置能够使蒸发器和吸收器之间产生压差，从而提高吸收效率同时减小吸收器的热交换面积，减小体积，降低成本。另外，采用该蒸发、吸收装置的吸收式制冷系统能够通过调节压差的方式，调节整个制冷机组的蒸发温度、制冷量，并且可以实现机组与空调系统的有机地优化运行。

Description

一种蒸发、吸收装置及使用该装置的吸收式制冷系统

一、所属技术领域

本发明涉及一种蒸发、吸收装置，尤其是一种能改变蒸发器和吸收器之间压力差的蒸发、吸收装置，以及一种采用该装置的吸收式制冷系统。

二、背景技术

吸收式制冷机是用于空调系统一种重要的制冷设备。其主要工作原理是利用溶液热力学特性，由吸收剂和制冷剂在制冷循环中，通过吸收过程、发生过程、冷凝过程、节流和蒸发过程，由蒸发器吸取热量从而达到制冷之目的。

对吸收式制冷机的研究与改进，主要集中于提高性能，节约能源，减小体积和降低成本等方面。高效传热管的利用，提高了机组性能和减小体积；新型热交换器的应用，降低了制造成本，又增强了制冷效果；多效循环系统的开发，为吸收式制冷机利用高品位能源开拓了新领域；各种缓蚀剂的研发，降低制冷剂的腐蚀性，延长了其使用寿命。

吸收器和蒸发器在吸收式制冷机中是很重要的关键部件，吸收器内溶液的吸收效果的优劣直接关系到整机的性能。目前，在强化吸收式制冷机吸收效率的途径中，主要采用增强溶液的浓度，降低冷却水温度以及增大热、质交换面积等方法，从目前发展的趋势分析，上述方法都受到一定的限制，近期内对提高机组性能和减小体积的突破有一定的难度。

国内、外传统的吸收式制冷机设计技术，不管是单效型或单级型还是双效型或双级型的，甚至多效或多级循环的，无论将蒸发器和吸收器合为一体的单筒型还是将二者分别独立的的双筒式，不管系统流程是串联型还是并联型，在设计时蒸发器和吸收器内的二元溶液压力是相等的，吸收器内被吸收蒸汽的压力受制于蒸发器内的压力。这种工作循环和结构限制了蒸发和吸收的耦合效果的改善以及整机性能的提高。

三、发明内容

本发明的一个目的是利用增强二元溶液蒸气间压力差的途径改善吸收效果，改进这两个部件的耦合结构来提高整机的特性。对流程为串联型或并联型的吸收式制冷机中，设计增压装置，改进吸收器和蒸发器的结构以及工作状态，提高制冷机的工作效率、性能系数和热力系数，同时又能够缩小体积，减小制造成本。

本发明的另一个目的是用增加被吸收蒸汽的饱和压力的方法，替代现有的流程为串联或者并联吸收式制冷机中，增强吸收溶液的浓度、降低冷却水温度以及增大热质交换面积等方法来强化吸收效果。

本发明的另一个目的是在传统的串联型流程或并联型流程吸收式制冷机为的吸收器与蒸发器之间设立一个增压装置以提高吸收器内气体之压力。

本发明的另一个目的是用增加吸收器内被吸收蒸汽的压力，建立二元溶液热质交换过程中对被吸收蒸汽而言为过压吸收，对吸收溶液而言为过冷吸收的方法提高溶液吸收效果，达到减小机组体积和降低制造成本之目的。

本发明的另一个目的是用智能型压差自动控制法调节吸收器和蒸汽各自压力，使吸收器达到最优吸收效果，蒸发器取得最好的制冷效果。

本发明的另一个目的是利用智能型压差自动控制装置，将机组与负载系统最优匹配。

为了实现上述目的，本发明提供一种蒸发、吸收装置，它包括一个吸收器和一个蒸发器；一个连接在吸收器和蒸发器之间的气体增压装置；分别安装在蒸发器和吸收器内的压力传感装置，用于检测蒸发器和吸收器内工作压力；一个根据接收到的压力传感装置的检测值控制该增压装置从而调节蒸发器和吸收器之间工作压力的压差控制装置。

当吸收式制冷机工作时，通过压差控制装置对增压装置进行控制，分别调节吸收器和蒸发器内的压力。

当要维持蒸发器内压力不变，或保持蒸发温度不变时，控制增压装置以便增大吸收器内被吸收蒸汽的饱和压力与吸收溶液内蒸汽的分压力之间的压力差来提高吸收器效率。

当要维持吸收器内的吸收压力不变时，控制增压装置以便降低蒸发器内的蒸发压力来调节蒸发器的制冷效果。

另外，蒸发、吸收装置可以是单筒型。气体增压装置设置在吸收器和蒸发器筒体内，位于蒸发器和吸收器之间。

另外，蒸发、吸收装置可以是双筒型。气体增压装置设置在所述蒸发器和吸收器的外部。

另外，压差控制装置可以是压差智能自动控制装置。

增压装置可以叶片轴流式风机。可以通过改变叶片轴流式风机的转速来调节压差。

增压装置也可以是引射式增压器。可以通过改变引射式增压器的流通量来调节压差。

本发明还提供一种吸收式制冷系统，该系统由通过管道连接的高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、低温热交换器、高温热交换器、冷剂水泵、吸收器泵等部件组成，其特征在于所述蒸发器和吸收器之间连接有一个气体增压装置，蒸发器和吸收器内分别有一个压力传感装置，一个压差控制装置分别与压力传感器和气体增压装置连接，该压差控制装置根据压力传感装置检测到的压力值控制气体增压装置从而调节蒸发器和吸收器之间压力差。

该吸收式制冷系统中的蒸发器和吸收器可以是双筒型，它们是分离的两个筒体，而且所述气体增压装置设置在蒸发器和吸收器筒体的外部。

另外，蒸发、吸收装置也可以是单筒型，它们被容纳在一个筒体内，而且所述气体增压装置设置在该筒体内部，位于蒸发器和吸收器之间。

上述吸收式制冷系统的优点是，由于在常规的串联型或并联型吸收式制冷机的吸收器和蒸发器之间安放增压装置，因此改变了传统吸收式制冷机中吸收器和蒸发器压力几乎相等的状况，从而提高了吸收效率，同时可以减小吸收器的热交换面积，减小体积，降低成本。另外，吸收器和蒸发器间的压差由压差智能自动控制装置和压差传感器进行测试、控制与调节，这一功能的发明使自动调节整个制冷机组的蒸发温度、制冷量，以及使机组与空调系统的有机地优化运行成为可能。

四、附图说明

图1是根据本发明第一实施例的一种蒸发、吸收装置的示意图；

图2是根据本发明第二实施例的一种蒸发、吸收装置的示意图；

图3是采用本发明第二实施例的一种双效溴化锂吸收式制冷系统的流程图；

图4是采用本发明第一实施例的一种双效溴化锂吸收式制冷系统的流程图；

图5是采用本发明第二实施例的一种单效溴化锂吸收式制冷系统的流程图；

图6是采用本发明第一实施例的一种单效溴化锂吸收式制冷系统的流程图；

图7是采用本发明第一实施例的一种单级氨水吸收式制冷系统的流程图；

图8是采用本发明第二实施例的一种单级氨水吸收式制冷系统的流程图。

五、具体实施方式

实施例1：

本发明基于溶液热力学中浓溶液对蒸汽的吸收率与蒸汽的饱和压力成正比的原理，在吸收器与蒸发器之间建立压差，使吸收器内压力高于蒸发器内压力，形成对被吸收蒸汽而言为过压吸收，对吸收溶液而言为过冷吸收的过程，发明了增压吸收式制冷循环。

图1是根据本发明第一实施例的一种蒸发、吸收装置的示意图。该蒸发、吸收装置由蒸发器14、吸收器15、气体增压装置113、压差控制器114和压差传感器115等部件组成。蒸发器14和吸收器15是各自独立的两个筒体，气体增压装置113装在蒸发器14和吸收器15的外部并且置于蒸发器和吸收器之间。气体增压装置113的低压端与蒸发器14的内部空间通过管道互相连通，高压端通管道与吸收器的内部空间连通。在蒸发器14和吸收器15内部分别设置有压力传感器115，用来检测蒸发器内部压力和吸收器内部压力。传感器115的输出端与一个压差控制器114连接，压差控制器114还与气体增压装置113连接。该蒸发、吸收装置的工作原理是，安装在蒸发器14和吸收器15内的压差传感器115分别检测两个容器内的压力，并将信号反馈到压差控制器114，压差控制器114根据压力差控制气体增压装置113，从而调节蒸发器14和吸收器15之间的压力差。

其中，上述压差控制器114可以是一种智能自动控制装置，它具有检测、识别和控制功能，可以根据预先设置在控制装置内的指令而改变气体增压装置113的流量或者转速。压差控制器114也可以是其他形式的常规控制器，只要具有能够根据接收到的压力差控制气体增压装置113从而调节蒸发器和吸收器之间的压力差这样的功能就可以。

当吸收式制冷机工作时，通过压差控制装置对增压装置进行控制，分别调节吸收器和蒸发器内的压力。

当要维持蒸发器内压力不变，或保持蒸发温度不变时，控制增压装置以便增大吸收器内被吸收蒸汽的饱和压力与吸收溶液内蒸汽的分压力之间的压力差来提高吸收器效率。

当要维持吸收器内的吸收压力不变时，控制增压装置以便降低蒸发器内的蒸发压力来调节蒸发器的制冷效果。

另外，增压装置可以是叶片轴流式风机。通过改变叶片轴流式风机的转速来调节压差。

另外，增压装置可以是引射式增压器。通过改变引射式增压器的流通量来调节压差。

实施例2：

图2是根据本发明第二实施例的一种蒸发、吸收装置的示意图。该实施例中的吸收器和蒸发器是合并为一体的单筒装置。该蒸发、吸收装置由蒸发器24、吸收器25、气体增压装置213、压差控制器214和压差传感器215等部件组成。蒸发器24、吸收器25以及气体增压装置213三者安装在同一个筒体内，蒸发器和吸收器之间用气体增压装置213分隔开。压差控制器214设置在吸收、蒸发筒体的外部。该装置工作原理与第一实施例中的蒸发、吸收装置基本相同，这里不再赘述。

同样地，上述压差控制器214可以是一种压差智能自动控制装置，它可以根据预先设置在控制装置内的指令而改变气体增压装置213的流量或者转速。压差控制器214也可以是其他形式的常规控制器，只要具有能够根据接收到的压力差控制气体增压装置213从而调节蒸发器和吸收器之间的压力差这样的功能就可以。

实施例3：

这种单筒型和双筒型的蒸发、吸收装置可以应用在单级的、双级的、串联型的和并联型的吸收式制冷循环。

例如，图3是一种采用了本发明的单筒型蒸发、吸收-装置的双效溴化锂吸收式制冷系统的示意图。

该吸收式制冷循环系统包括高压发生器1、低压发生器2、冷凝器3、蒸发器24、吸收器25、低温热交换器6、凝水回热器7、高温热交换器8、抽气装置9、冷剂水泵10、吸收器泵11、疏水器12、气体增压装置213、压差控制器214和压差传感器215等部件。

该增压型双效溴化锂吸收式制冷循环原理是：高压发生器1、低压发生器2和冷凝器3为高压段；蒸发器24和吸收器25是低压段。高压段将稀溶液发生为浓溶液和蒸汽，并把蒸汽冷凝，然后通过U形管节流到蒸发器内蒸发制取冷量，浓溶液回到吸收器内吸收由蒸发器而来的蒸汽而成为稀溶液以备再循环。低压段通过蒸发器24、吸收器25、冷剂水泵10和吸收器泵11来完成浓溶液对蒸汽的吸收而成为稀溶液，节流后低压水的蒸发制冷。低温热交换器6、凝水回热器7、高温热交换器8和疏水器12则是为了改进吸收式制冷系统性能而配置的热交换器。

其中，气体增压装置213、压差控制器214和压差传感器215组成的增压装置则是本发明中实施例2在该吸收式制冷循环系统中的应用，其工作原理如实施例2中所述，这里不再赘述。另外，压差控制器214可以是压差智能自动控制装置。

实施例4：

图4是一种采用了本发明的双筒型蒸发、吸收装置的双效溴化锂吸收式制冷系统的示意图。该吸收式制冷系统与实施例3的不同之处是采用双筒型蒸发、吸收装置，其他组成部件与实施例3相同。该增压型双效溴化锂吸收式制冷系统的工作原理与实施例3基本相同。气体增压装置113、压差控制器114和压差传感器115组成的增压装置则是本发明中实施例1在该吸收式制冷循环系统中的应用，其工作原理如实施例1中所述。其中压差控制器114可以采用压差智能自动控制装置。

实施例5：

图5是一种采用本发明单筒型蒸发、吸收装置的单效溴化锂吸收式制冷系统的循环示意图。该吸收式制冷系统由发生器1、冷凝器2、稀溶液循环泵3、蒸发器24、吸收器25、溶液热交换器8、冷剂水泵10、吸收器泵11、疏水器12、气体增压装置213、压差智能自动控制装置214和压差传感器215等部件构成。该增压型单效溴化锂吸收式制冷循环原理是：发生器1和冷凝器2为高压段；蒸发器24和吸收器25为低压段。高压段将稀溶液发生为浓溶液和蒸汽，并把蒸汽冷凝，然后通过U形管节流到蒸发器内蒸发制取冷量，浓溶液回到吸收器内吸收由蒸发器而来的蒸汽而成为稀溶液以备再循环。低压段通过蒸发器24、吸收器25、稀溶液循环泵3、冷剂水泵10和吸收器泵11来完成浓溶液对蒸汽的吸收而成为稀溶液，节流后低压水的蒸发制冷。溶液热交换器8和疏水器12则是为了改进吸收式制冷系统性能而配置的热交换器。气体增压装置213、压差智能自动控制装置214和压差传感器215组成的增压装置则是本发明中实施例2在该单效溴化锂吸收式制冷循环中的应用，其工作原理如实施例2中所述。

实施例6：

图6是一种采用了本发明双筒型蒸发、吸收装置的单效溴化锂吸收式制冷系统的循环示意图。该增压型单效溴化锂吸收式制冷循环原理与实施例5相同。气体增压装置113、压差智能自动控制装置114和压差传感器115组成的增压装置则是本发明中实施例1在该吸收式制冷循环系统中的应用，其工作原理如实施例1中所述。

实施例7：

图7是一种采用了本发明双筒型蒸发、吸收装置的单级氨水吸收式制冷系统的循环示意图。该单级氨水吸收式制冷循环系统包括发生器1、提馏器和精馏器2、回流冷凝器3、蒸发器14、吸收器15、节流阀16、节流阀17、溶液热交换器8、冷剂水泵9、浓溶液泵10、吸收器泵11、冷凝器12、气体增压装置113、压差智能自动控制装置114和压差传感器115。该双筒型智能增压单级氨水吸收式制冷循环的工作原理如下：发生器1、提馏器和精馏器2、回流冷凝器3、浓溶液泵10和冷凝器12构成系统高压段；蒸发器14、吸收器15、节流阀16、节流阀17、冷剂水泵9和吸收器泵11则构成低压段。高压段将氨浓溶液经过发生器1、提馏器和精馏器2和回流冷凝器3后得到纯度很高的氨蒸汽，再经过冷凝器12冷凝为高压氨液，最后经过节流阀16后到蒸发器内蒸发制取冷量；经过发生后的氨稀溶液通过节流阀17节流后到吸收器内吸收氨蒸汽成为浓溶液后以备再循环。在低压段，蒸发器14、吸收器15、冷剂水泵9和吸收器泵11共同作用，使节流后的低压氨溶液在蒸发器内蒸发制冷，在吸收器内完成对氨蒸汽的吸收过程。溶液热交换器8则是为了改进吸收式制冷系统性能而配置的热交换器。气体增压装置113、压差智能自动控制装置114和压差传感器115组成的增压装置则是本发明中实施例1在该单级氨吸收式制冷循环中的应用，其工作原理如实施例1中所述。

实施例8：

图8是一种采用了本发明中单筒型蒸发、吸收装置的单级氨水吸收式制冷系统的循环示意图。该增压型单级氨吸收式制冷循环原理与实施例7相同。气体增压装置213、压差智能自动控制装置214和压差传感器215组成的增压装置则是本发明中实施例2在该吸收式制冷循环系统中的应用，其工作原理如实施例2中所述。

Claims (16)

1.一种蒸发、吸收装置，它包括：

一个吸收器和一个蒸发器；

一个连接在吸收器和蒸发器之间的气体增压装置；

分别安装在蒸发器和吸收器内的压力传感装置，用于检测蒸发器和吸收器内工作压力；

一个根据接收到的压力传感装置的检测值控制该增压装置从而调节蒸发器和吸收器之间工作压力的压差控制装置。

2.根据权利要求1所述的蒸发、吸收装置，其中当吸收式制冷机工作时，通过压差控制装置对增压装置进行控制，分别调节吸收器和蒸发器内的压力。

3.根据权利要求1所述的蒸发、吸收装置，其中当要维持蒸发器内压力不变，或保持蒸发温度不变时，控制增压装置以便增大吸收器内被吸收蒸汽的饱和压力与吸收溶液内蒸汽的分压力之间的压力差来提高吸收器效率。

4.根据权利要求1所述的蒸发、吸收装置，其中当要维持吸收器内的吸收压力不变时，控制增压装置以便降低蒸发器内的蒸发压力来调节蒸发器的制冷效果。

5.根据权利要求1所述的吸收蒸发装置，其中所述蒸发器和吸收器可以是单筒型。

6.根据权利要求5所述的蒸发、吸收装置，其中所述气体增压装置设置在吸收器和蒸发器筒体内，位于所述蒸发器和吸收器之间。

7.根据权利要求1所述的蒸发、吸收装置，其中所述蒸发器和吸收器可以是双筒型。

8.根据权利要求7所述的蒸发、吸收装置，其中所述气体增压装置设置在所述蒸发器和吸收器的外部。

9.根据权利要求1所述的蒸发、吸收装置，其中所述压差控制装置是压差智能自动控制装置。

10.根据权利要求6或8所述的蒸发、吸收装置，其中增压装置为叶片轴流式风机。

11.根据权利要求6或8所述的蒸发、吸收装置，其中增压装置为引射式增压器。

12.根据权利要求10所述的蒸发、吸收装置，其中，通过改变叶片轴流式风机的转速来调节压差。

13.根据权利要求11所述的蒸发、吸收装置，其中，通过改变引射式增压器的流通量来调节压差。

14.一种吸收式制冷系统，该系统由通过管道连接的高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、低温热交换器、高温热交换器、冷剂水泵、吸收器泵等部件组成，其特征在于所述蒸发器和吸收器之间连接有一个气体增压装置，蒸发器和吸收器内分别有一个压力传感装置，一个压差控制装置分别与压力传感器和气体增压装置连接，该压差控制装置根据压力传感装置检测到的压力值控制气体增压装置从而调节蒸发器和吸收器之间压力差。

15.根据权利要求14所述的吸收式制冷系统，其中所述蒸发器和吸收器是双筒型，它们是分离的两个筒体，而且所述气体增压装置设置在蒸发器和吸收器筒体的外部。

16.根据权利要求14所述的吸收式制冷系统，其中所述蒸发器和吸收器是单筒型，它们被容纳在一个筒体内，而且所述气体增压装置设置在该筒体内部，位于蒸发器和吸收器之间。

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