CN201322470Y - 一种单效吸收式制冷机 - Google Patents

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CN201322470Y CNU2008201235767U CN200820123576U CN201322470Y CN 201322470 Y CN201322470 Y CN 201322470Y CN U2008201235767 U CNU2008201235767 U CN U2008201235767U CN 200820123576 U CN200820123576 U CN 200820123576U CN 201322470 Y CN201322470 Y CN 201322470Y
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赵杰
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Abstract

一种单效吸收式制冷机，由两个相互独立的吸收室和蒸发室组成，吸收室为一密闭的空间，内部分为上下两个相通连的空间，下部空间用于盛放液态制冷剂；上部空间为蒸汽吸收空间，空间内布置有盘管，该盘管的结构是在金属管上复合有疏水微孔薄膜；发生室是由蒸汽发生器和蒸汽冷凝器相互连通的密闭空间，蒸汽发生器为一盘管，该盘管的结构是在金属管上复合有疏水微孔薄膜，金属管与薄膜管之间的夹层通道为独立闭合通路；金属管内流动的是加热用的蒸汽或热水，夹层内流动的是吸收剂稀溶液；吸收室和发生室之间通过换热器连接。

Description

一种单效吸收式制冷机
技术领域
本实用新型涉及一种制冷机，具体地涉及一种单效吸收式制冷机。
背景技术
在一定条件下，微孔疏水膜能够实现选择性地透过蒸气而阻止液体透过，这一特点已被广泛应用于渗透蒸发、膜蒸馏等分离工艺。液体与微孔疏水膜的交界面有蒸气存在，当膜两侧蒸气压有较大差异时，就会驱动蒸气从高压侧向低压侧迁移。
现有吸收式制冷机以溴化锂制冷机为主。机组内部工作时处于负压状态，因而在将稀溶液由吸收室泵送到发生室时，易发生气蚀，需要采用气蚀余量较高的专用屏蔽泵，这是造成机组成本上升的一个重要因素。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种单效吸收式制冷机，利用选择性透过膜，将吸收液与负压空间隔离开而独立构成闭合回路，可取得降低泵功率、强化传热以及防腐蚀等一系列有益效果。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
1)制冷剂与吸收剂之间的传质界面不是自由界面，而是微孔疏水薄膜，二者之间只能通过蒸气进行物质的传递。
2)吸收剂处于由微孔疏水膜和连接管道构成的闭合回路之中，由一台普通的管道增压泵驱动进行循环流动。
3)微孔疏水膜套在吸收器换热器和蒸发器换热器盘管外侧形成与盘管同心的环形通路，构成吸收剂的流动通道。
4)吸收器与发生器之间设有回热器，用于回收发生器出口高温浓溶液的热能，使稀溶液在进入发生器之前被预热。
具体地说，本实用新型提供的单效吸收式制冷机，主要由两个相互独立的吸收室和发生室组成，其中：
吸收室为一密闭的空间，内部分为上下两个相通连的空间，下部空间用于盛放液态制冷剂，液态制冷剂的液面以下布置有换热盘管，盘管与外界连通，其内部流动的液体为载冷介质，用于将制冷剂蒸发产生的冷量输送到用冷终端；上部空间为蒸气吸收空间，工作状态下充满制冷剂蒸气，空间内布置有盘管，该盘管的结构是在金属管外侧环绕有由疏水微孔薄膜及其支撑管网构成的复合管壁，金属管与薄膜管之间的夹层通道为独立闭合通路；金属管及其外侧夹套的两端均紧固在吸收室壁面上，并各自与外界相连通；夹层内流动的是吸收剂浓溶液，金属管内流动的是冷却水；吸收室底部设有一个制冷剂液体回流入口，与外部的毛细管节流器相连；
发生室是由蒸气发生器和蒸气冷凝器两个相互连通的功能区组成的密闭空间，蒸气发生器为一盘管，该盘管的结构是在金属管外侧环绕有疏水微孔薄膜及其支撑管网构成的复合管壁，金属管与薄膜管之间的夹层通道为独立闭合通路；金属管内流动的是加热用的蒸汽或热水，夹层内流动的是吸收剂稀溶液；金属管及其外侧夹套的两端均紧固在发生室壁面上，并各自与外界相连通；蒸气冷凝器内设置有冷却水管道，管道与外界连通；
吸收室和发生室之间通过换热器连接；其中，换热器的两侧各设有进口和出口，其中一侧的出口与发生室盘管的夹层通道的进口相连接，进口与发生室盘管的夹层通道的出口相连接；换热器另一侧的出口与吸收室盘管的夹层通道的进口相连接，进口与吸收室盘管的夹层通道的出口通过一个管道增压泵相连接，该增压泵的出口侧朝向换热器进口。
本实用新型采用的疏水微孔薄膜为孔隙率超过50％，孔径为微米级，厚度不超过1毫米的强疏水性高分子薄膜。
本实用新型的有益效果是：
1)吸收剂循环管道增压泵背压高，可避免气蚀，从而不必采用气蚀余量很高的屏蔽泵，用普通管道增压泵即可；
2)吸收剂与蒸气接触的比表面积大大提高，可提高吸收效率和蒸发效率；
3)吸收剂溶液均匀分布在换热器表面形成薄层，换热效率显著提高
4)吸收剂溶液处于闭合环路中，氧气渗入几率减少，可减轻腐蚀，也可减少防腐蚀金属材料的用量。
5)本实用新型适用于水/溴化锂、甲醇/溴化锂和甲醇/离子液体等多种真空条件下使用的吸收式制冷工质对。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图所示，本实用新型所述吸收式制冷机主要由两个相互独立的密闭容器组成，即吸收室①和发生室②。
吸收室①：
吸收室内空间分为上下两个相通连的部分，上部空间约为下部空间2～3倍。下部空间用于盛放液态制冷剂，液面以下布置有换热盘管，盘管内流动的液体为载冷介质，用于将制冷剂蒸发产生的冷量输送到用冷终端。上部空间为蒸气吸收空间，工作状态充满制冷剂蒸气，空间内布置有比表面积较大的蛇形盘管，该盘管是带有夹套的复合管，从中心开始分别是金属管，疏水微孔薄膜管，用于加固薄膜的尼龙编织网管或不锈钢丝编织网管。金属管紧固于吸收室壁面，并与外界通连，内部流体为常温冷却水。金属管与薄膜管之间的夹层厚度约2～8毫米，夹层构成独立闭合通路，两端紧固在吸收室壁面上，对外留有进口和出口，夹层内流动的为吸收剂溶液，溶液充满管道，使得薄膜扩张，最外层的编织网管起到束缚薄膜，防止薄膜破裂的作用。吸收室底部有一个制冷剂液体回流入口，与毛细管节流器相连，除了此入口开放之外，吸收室整体是一个密封良好的密闭空间。
发生室②：
发生室可以有多种形式，任何形式均包括两个基本功能区。一个是用于产生蒸气，通常位于下部，空间内布置有表面积较大的蛇形盘管，该盘管与吸收室内的复合盘管的结构一样。中心金属管流动的是加热用的蒸汽或热水，夹层内流动的是吸收剂稀溶液，二者各行其道，在发生室壁面上分别有进口和出口。另一个空间用于将蒸气冷凝，通常位于发生室上部，空间内密布冷却水管道，设计时考虑凝结液要避免淋到蛇形复合管道上，凝结液底部有一个出口，与毛细管节流器④相连，用于将凝结液返回吸收室的蒸发端。发生室同样是独立的密闭空间。
连接：
吸收室和发生室之间除了通过节流器有液态制冷剂的单向传递之外，没有其他直接的物质交换。气态物质交换是这样间接完成的：在吸收室，蒸气通过疏水微孔膜渗透进入复合管道夹层，即进入吸收剂溶液。该复合管道夹层通道的出口端通过普通管道与一个管道增压泵③的进口相连，泵的出口连接着紧凑式板式换热器的进口之一(板式换热器内部有两个独立的通道，流体不发生混合)，换热器对应的出口与发生室复合夹层通道的进口相连接。通过泵的作用，吸收剂稀溶液将吸收室内的蒸气送到发生室内的夹层通道里，在高温下蒸发并通过疏水微孔膜进入到发生室，从而实现蒸气的物质交换。浓缩的吸收剂溶液从发生室复合夹层通道出口出来，首先流经板式换热器的另一个独立通道，将部分热量传递给稀溶液，最后与吸收室复合夹层通道的入口相连通。
以甲醇/1，3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐(一种离子液体，简写作[mmim]DMP)工质对为例，如图1所示，1为纯度为99.7％以上的无水甲醇；2为压力为6.284kPa左右的低压甲醇饱和蒸气(对应的蒸发温度约为7℃)；3为孔隙率60％、平均孔径1微米、厚度0.1毫米的聚四氟乙烯多孔薄膜；4为压力为35.8kPa的高压甲醇蒸气(对应的冷凝温度约为40℃)；5为温度低于40℃的甲醇液体；6为质量分数81.5％～84.5％的[mmim]DMP甲醇稀溶液，90℃时对应的甲醇饱和蒸气压超过36kPa；7为质量分数84.5％～81.5％的[mmim]DMP甲醇浓溶液，40℃时对应的低压甲醇饱和蒸气压低于5.5kPa；A为冷水，用于吸收和承载蒸发产生的冷量；B为40℃以下的冷却水；C为90℃以上的热水或蒸汽，D为40℃以下的冷却水。因为低压甲醇饱和蒸气2的压力比[mmim]DMP甲醇浓溶液7高0.7kPa以上，所以低压甲醇饱和蒸气2将在聚四氟乙烯多孔薄膜3两侧压差的驱动下穿过聚四氟乙烯多孔薄膜3而被[mmim]DMP甲醇浓溶液7吸收，低压甲醇饱和蒸气2的压力损失将由无水甲醇1的蒸发弥补，同时[mmim]DMP甲醇浓溶液7的浓度下降直至饱和蒸气压与低压甲醇饱和蒸气2平衡；此时启动管道增压泵③，将[mmim]DMP甲醇稀溶液6送到回热器8预热，然后进入发生室上部盘管的夹层管道内被加热至90℃以上，此时[mmim]DMP甲醇稀溶液溶液6的压力比高压甲醇蒸气4高0.2KPa以上，因而[mmim]DMP甲醇稀溶液溶液6中的甲醇会持续蒸出，并有足够压差穿过聚四氟乙烯多孔薄膜3，从而使浓溶液得以再生，即由[mmim]DMP甲醇稀溶液溶液6变为[mmim]DMP甲醇浓溶液溶液7，而4则被冷凝为液体，经节流装置返回吸收室底部，从而构成一个可往复循环的制冷系统，主要适用于制冷空调。

Claims (7)

1、一种单效吸收式制冷机，主要由两个相互独立的吸收室和发生室组成，其特征在于：
吸收室为一密闭的空间，内部分为上下两个相通连的空间，下部空间用于盛放液态制冷剂，液态制冷剂的液面以下布置有换热盘管，盘管与外界连通，其内部流动的液体为载冷介质；上部空间为蒸气吸收空间，工作状态下充满制冷剂蒸气，空间内布置有盘管，该盘管的结构是在金属管外侧环绕有由疏水微孔薄膜及其支撑管网构成的复合管壁，金属管与薄膜管之间的夹层通道为独立闭合通路；金属管及其外侧夹套的两端均紧固在吸收室壁面上，并各自与外界相连通；夹层内流动的是吸收剂浓溶液，金属管内流动的是冷却水；吸收室底部设有一个制冷剂液体回流入口，与外部的毛细管节流器相连；
发生室是由蒸气发生器和蒸气冷凝器两个相互连通的功能区组成的密闭空间，蒸气发生器为一盘管，该盘管的结构是在金属管外侧环绕有疏水微孔薄膜及其支撑管网构成的复合管壁，金属管与薄膜管之间的夹层通道为独立闭合通路；金属管内流动的是加热用的蒸汽或热水，夹层内流动的是吸收剂稀溶液；金属管及其外侧夹套的两端均紧固在发生室壁面上，并各自与外界相连通；蒸气冷凝器内设置有冷却水管道，管道与外界连通；
吸收室和发生室之间通过换热器连接；其中，换热器的两侧各设有进口和出口，其中一侧的出口与发生室盘管的夹层通道的进口相连接，进口与发生室盘管的夹层通道的出口相连接；换热器另一侧的出口与吸收室盘管的夹层通道的进口相连接，进口与吸收室盘管的夹层通道的出口相连接。
2、如权利要求1所述的单效吸收式制冷机，其特征在于，疏水微孔薄膜为孔隙率超过50％，孔径为微米级，厚度不超过1毫米的强疏水性高分子薄膜。
3、如权利要求1所述的单效吸收式制冷机，其特征在于，疏水微孔薄膜的外侧包覆有加固网管，该加固网管为尼龙编织网管或不锈钢丝编织网管。
4、如权利要求1所述的单效吸收式制冷机，其特征在于，吸收室盘管的夹层通道的出口连接一管道增压泵。
5、如权利要求1所述的单效吸收式制冷机，其特征在于，发生室蒸气冷凝器的底部设有一出口，该出口连接毛细管节流器。
6、如权利要求1所述的单效吸收式制冷机，其特征在于，金属管与薄膜管之间的夹层通道厚度为2-8毫米。
7、如权利要求1所述的单效吸收式制冷机，其特征在于，吸收室盘管和发生室盘管为蛇形盘管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101737994B (zh) * 2008-11-12 2011-09-14 中国科学院工程热物理研究所 一种单效吸收式制冷机
CN102563981A (zh) * 2012-01-12 2012-07-11 胡连方 吸收式机芯以碳纤维或吸水性强物料为填充物的蒸发器

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Granted publication date: 20091007

Effective date of abandoning: 20081112

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