CN1878992A - 旋转吸收式热泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转吸收式热泵。本发明的泵包括旋转组件(1)，该旋转组件包括：蒸汽发生器(2)、冷凝器(3)、蒸发器(4)和吸收器(5)，它们都彼此相连从而形成用于挥发性流体成分和其吸收液体的流体流动路径。所述热泵还包括向所述蒸汽发生器(2)传热的装置，该传热装置包括布置在所述旋转装置(1)中的热交换单元(6)，热流体流经该热交换单元。所述传热装置还包括用于将所述热流体从静态环境传输到所述热交换单元(6)的转接装置。

Description

旋转吸收式热泵

技术领域

本发明涉及通过旋转吸收循环运转的热泵，包括单效泵和双效泵。

背景技术

已知以在压缩机中进行冷却蒸汽的机械再压缩原理运转的机械压缩泵。高压下压缩的蒸汽在冷凝器中散热而冷凝成液体。液体从冷凝器经过膨胀阀在低压低温下膨胀，并从膨胀阀进入蒸发器蒸发，在蒸发器中制冷，或者更准确地说，从大气中吸热。接着又开始在压缩机中的循环。

通过吸收循环运转的热泵被热起动，即，它们通过应用热源获得先冷凝(以制热)后蒸发(以制冷)的冷却蒸汽。因此，在这种热泵中，压缩机的功能通过由热源作用加热的发生器来执行。此外，膨胀阀的功能由吸收器执行。

在通过旋转吸收循环运转的热泵中，整个循环是转动的，从而热传递过程更加剧烈。另外，当在热泵的腔室之间泵送溶液时，该转动被逆转。

ES 2 103 258 T3描述了一种通过由气体燃烧起动的旋转吸收循环运转的热泵。所述热泵包括旋转单元，该旋转单元包括被传有热量的蒸汽发生器。由气体燃烧产生的热量从热源向蒸汽发生器的传递是通过辐射进行的，因此在所述热源和所述蒸汽发生器之间没有物理接触。结果，尽管蒸汽发生器与旋转单元一起转动，但热源可保持固定。

EP 0 855 008 B1公开了一种通过旋转吸热循环运转的双效热泵，该循环也由气体燃烧起动。在双效系统中，通过引入中间冷凝器和中间发生器而获得附加冷却效果。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种可由任何热源起动的旋转吸收式热泵。

本发明的热泵包括一旋转单元，该旋转单元包括蒸汽发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，它们彼此相连从而构成挥发性流体成分和吸收该流体成分的液体的流体流动路径(trajectory)，并且所述热泵还包括向蒸汽发生器传热的传热装置。所述传热装置包括布置在旋转单元中的热交换器，热流体流经该热交换器。

流经该热交换器的热流体由外部热源加热。因此，本发明热泵的传热装置还包括将所述热流体从在旋转单元自身的外部的静态环境(static environment)传输到热交换器的转接装置(adaptor means)。

本发明的热泵既可以是单效的，也可以是双效的。

对于本发明的热泵，假设通过热流体向热发生器传热，那么为了产生热量，可以使用能够将流体加热到所需温度的任何热源，例如可以使用太阳能板、机器和发动机冷却系统等。

根据附图及其详细描述，将明白本发明的这些和其它优点和特征。

附图说明

图1是本发明实施例的剖视图。

图2是图1的实施例的传热装置和蒸汽发生器的剖视图。

图3是用于将热流体从静态环境传输到本发明热泵的旋转单元的转接装置的实施例的剖视图。

图4是本发明实施例的剖视图，其中冷凝器与外界直接接触。

具体实施方式

图1的本发明实施例对应于通过旋转吸收循环运转的单效热泵。所述实施例的热泵包括旋转单元1，该旋转单元包括：

蒸汽发生器2，

冷凝器3，

吸收器5，和

蒸发器4。

本发明的热泵还可以是双效泵，在这种情况下它还可以包括第二冷凝器和第二发生器。

本发明的热泵包括用于向蒸汽发生器2传热的传热装置，所述传热装置包括布置在旋转单元1中的热交换器6。通过流经热交换器6的热流体进行传热。通过使用在旋转吸收循环中循环的溶液在外部冲洗热交换器6，这样在热交换器6内部循环的热流体的热量通过对流和传导进行传递，从而使所述溶液的挥发性部分蒸发。

热交换器6包括螺旋管，所述螺旋管在内部和外部成波纹状。通过所述波纹表面，增加了热交换面并促进水蒸汽的成核作用。在热交换器6的波纹表面上的溶液膜的转动有助于增加蒸汽发生器2的效率，从而获得传热系数高的蒸汽发生器2。

所述螺旋管可以由铜、镀镍铜或铜镍合金制成。在优选实施例中，所述螺旋管由镀镍铜或铜镍合金制成，因为在超过90℃的温度下，当溶液与铜接触时存在侵蚀的危险。镍保护铜不受侵蚀。

假设热流体必须从静态环境传输到旋转单元1，则传热装置包括使所述热流体传输可行的转接装置。

图2和图3中更详细示出的传热装置还包括布置在静态环境中的用于热流体的入口管8和出口管9，以及同轴布置在旋转单元1的旋转轴12上的入口管10和出口管11。所述入口管10和出口管11将静态环境的入口管8和出口管9与热交换器6连接。所述转接装置包括旋转密封件7，该旋转密封件使静态环境与旋转单元1的旋转轴12接合。

旋转单元7包括由低摩擦材料制成的轴套13。在优选实施例中，所述轴套13由石墨制成，不过它也可以由碳或各种程度的聚合物制成。轴套13布置在静态环境与旋转单元1的旋转轴12的端部之间。这样，不需要在所述旋转密封件7中使用轴承，从而本发明避免了轴承处于像热流体这样的高温(为了产生蒸汽，如果泵为单效泵则热流体温度必须超过90℃，如果泵为双效泵则热流体温度必须超过180℃)环境下寿命短产生的问题。另外，避免了在使用轴承的情况下所需的维护作业。

旋转轴12的入口管10位于出口管11的内部。所述入口管10的端部连接到静态环境的入口管8，出口管11通过布置在旋转轴12表面上的孔17连接到静态环境的出口管9。轴套13将进入入口管10的热流体与流出出口管11的热流体分开。在轴套13与旋转轴12之间产生用作润滑剂的流体膜。

如图1所示，旋转单元1通过具有相应轴承15的支承件14和具有相应轴承15′的支承件14′而固定在其旋转轴12的两侧上。如图3中详细所示，传热装置包括安装在支承件14上的壳体16，所述壳体16包括静态环境的入口管8和出口管9，将轴套13固定在所述壳体16内部。在本实施例中，所述壳体16由塑料制成。

热泵还包括防止热流体到达支承件14的轴承15的机械紧固件18。如果热流体仍然会到达轴承15，则支承件14就包括排出所述热流体的孔19。

通过转动旋转单元1，与静态热泵相比，本发明的热泵在更高的冷却温度下运行。这意味着在本发明的热泵中空气用作散热体从而可以省去冷却塔，考虑到冷却塔因其产生的健康问题而受到严重质疑这具有重要意义。在本发明的热泵中，使用通过空气冷却的外部热交换器代替冷却塔，在吸收器5和冷凝器3中产生的热量通过空气散去。

在优选实施例中，如图4所示，可通过使冷凝器3与外界直接接触而降低蒸汽发生器2的温度。这使得冷凝器3利用外界空气直接冷却，从而显著降低冷凝温度。因此，能够得到与在使用冷却塔的情况下获得的温度相近的温度。另外，由于冷凝器3直接与外界接触，因此在外部交换器中散去的热量减少。

Claims (10)

1、旋转吸收式热泵，包括旋转单元(1)，该旋转单元包括：

蒸汽发生器(2)，

冷凝器(3)，

蒸发器(4)，和

吸收器(5)，

它们彼此相连从而构成用于挥发性流体成分和吸收该流体成分的液体的流体流动路径；

所述热泵还包括向所述蒸汽发生器(2)传热的传热装置，其特征在于，所述传热装置包括布置在所述旋转单元(1)中的热交换器(6)，热流体流经该热交换器，所述传热装置还包括将所述热流体从静态环境传输到所述热交换器(6)的转接装置。

2、如权利要求1所述的热泵，其特征在于，所述传热装置还包括：

布置在静态环境中的用于所述热流体的入口管(8)和出口管(9)；以及

同轴布置在所述旋转单元的旋转轴(12)上的入口管(10)和出口管(11)，所述入口管(10)和出口管(11)将静态环境的所述入口管(8)和出口管(9)与所述热交换器(6)连接，并且所述转接装置包括旋转密封件(7)，该旋转密封件将静态环境与所述旋转单元(1)的旋转轴(12)连接。

3、如权利要求2所述的热泵，其特征在于，所述旋转密封件(7)包括由低摩擦材料制成的轴套(13)，该轴套布置在静态环境与所述旋转单元(1)的旋转轴(12)的端部之间。

4、如权利要求3所述的热泵，其特征在于，所述轴套(13)由石墨制成。

5、如权利要求3和4所述的热泵，其特征在于，所述旋转轴(12)的入口管(10)位于所述出口管(11)的内部，所述入口管(10)的端部连接至静态环境的所述入口管(8)，并且所述出口管(11)通过布置在所述旋转轴(12)表面上的孔(17)连接至静态环境的所述出口管(9)，从而所述轴套(13)将进入所述入口管(10)的热流体与流出所述出口管(11)的热流体分开。

6、如权利要求5所述的热泵，其特征在于，还包括固定所述旋转轴(12)的支承件(14)和轴承(15)，并且所述传热装置还包括安装在所述支承件(14)上的壳体(16)，所述壳体(16)包括静态环境的所述入口管(8)和所述出口管(9)，所述轴套(13)固定在所述壳体(16)的内部。

7、如权利要求6所述的热泵，其特征在于，还包括防止热流体到达所述轴承(15)的机械紧固件(18)。

8、如前述权利要求中任一项所述的热泵，其特征在于，所述热交换器(6)包括螺旋管，所述螺旋管在内部和外部成波纹状。

9、如权利要求8所述的热泵，其特征在于，所述热交换器(6)由镀镍铜制成。

10、如前述权利要求中任一项所述的热泵，其特征在于，所述冷凝器(3)与外界直接接触，以使得所述冷凝器(3)通过外界空气直接冷却。

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