CN202216448U - 扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置，其特征在于：该装置包括压缩机（1），发生器（2），第一冷凝器（3），节流阀（4），第一蒸发器（5），第二冷凝器（6），第二蒸发器（7），气体热交换器（8），吸收器（9），储液器（10），液体热交换器（11），氢气罐（12）；蒸汽压缩制冷循环侧，压缩机（1）排气口与发生器（2）中换热器入口相连，换热器出口与第一冷凝器（3）的入口相连，第一冷凝器（3）的出口管路通过第二蒸发器（7）与节流阀（4）入口相连，节流阀（4）出口与第一蒸发器（5）的入口相连，第一蒸发器（5）的出口与压缩机的吸气口相连。本实用新型可以提高制冷系统的制冷系数。

Description

扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置

技术领域

本实用新型涉及扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷循环联合装置及方法，属于制冷与低温领域。

背景技术

目前，因为能源供应短缺或是价格上涨而影响经济发展，如何能够提高能源的利用率成为了当务之急。蒸汽压缩式制冷系统广泛用于空调、食品冷冻冷藏、工业生产工艺控制等各种领域，制冷系统消耗大量的能源，因此提高蒸汽压缩式制冷系统的制冷系数有重要的意义。

增加冷凝器出口的液态制冷剂的过冷度是提高蒸汽压缩制冷循环的制冷系数的一个重要手段，在压缩机耗功相同的情况下，过冷度增加，单位制冷量必定增加，因此制冷系数也必定增加，所以过冷度的提高对于循环理论上总是有利的，而且过冷度越大，对循环越有利。在通常情况下，过冷度每增加1℃，制冷量就可能增加1%～1.5%。普遍使用的回热循环是将蒸发器出口的低温、低压制冷剂和冷凝器出口的高温、高压制冷剂换热，从而取得一定的过冷度，但是回热循环对过冷度的提高有限，对有的制冷剂（氨和R22（二氟一氯甲烷））反而造成制冷系数的下降，而压缩机吸气温度过高，输气量减小，也会造成系统性能下降，这对于整个系统的运行是不利的，而使用其它的过冷方法，需要冷却介质，并且环境温度决定这些过冷方法难以将过冷温度降低到环境温度以下，获取用于过冷的冷源也需要消耗额外能源。

在实际的蒸汽制冷循环当中，压缩机出口的制冷剂气体都带有很大的过热度，这些过热蒸汽里面的热量在冷凝器中被带走，全部释放到环境和冷却介质当中，并没有得到合理的利用，造成了此段高位能源的浪费，同时也对环境造成热污染。利用这个部分热量来提高换热器效率以及利用此过热度增加压缩机制冷循环制冷剂过冷的方法不但可以加少冷凝热量排放对环境的影响，同时可以提高整个制冷系统的效率。

氢氨扩散吸收式制冷以热能为驱动，采用氨水天然工质，不存在对臭氧层的破坏及温室效应，对环境友好且可以采用余热驱动，有效的节约了能源，已成为制冷行业的一个重要的研究方向。氢氨扩散吸收式制冷通过采用辅助气体来平衡系统的压力，与压缩式相比，扩散吸收式没有任何运动部件，运行时无震动与噪声，可以采用多种能源驱动，无CFC（氯氟烃） 替代问题。

如果将蒸汽压缩式制冷和扩散吸收式制冷两者联合，回收压缩机出口的高温过热蒸汽的热量来驱动扩散吸收式制冷系统，扩散吸收式制冷系统制取的冷量用来冷却蒸汽压缩制冷系统冷凝器出口的制冷剂，增加蒸汽压缩制冷系统中制冷剂的过冷度，这样不但避免了能源的浪费，同时也提高了蒸汽压缩式制冷系统的制冷系数。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置，提高制冷系统的制冷系数，在不提高压缩机耗功的前提下，压缩机出口的高温过热蒸汽的热量来驱动扩散吸收式制冷系统，扩散吸收式制冷系统制取的冷量用来冷却蒸汽压缩制冷系统冷凝器出口的制冷剂，增加蒸汽压缩制冷系统中制冷剂的过冷度，从而达到提高蒸汽压缩制冷系统的制冷量与制冷系数目的，同时较少系统对环境的排热。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供一种扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置， 

该装置包括压缩机，发生器，第一冷凝器， 节流阀，第一蒸发器，第二冷凝器，第二蒸发器，气体热交换器，吸收器，储液器，液体热交换器，氢气罐；

蒸汽压缩制冷循环侧，压缩机排气口与发生器中换热器入口相连，换热器出口与第一冷凝器的入口相连，第一冷凝器的出口管路通过第二蒸发器与节流阀入口相连，节流阀出口与第一蒸发器的入口相连，第一蒸发器的出口与压缩机的吸气口相连，完成循环；

在扩散吸收式制冷循环侧，发生器上方蒸汽出口与第二冷凝器的入口相连，第二冷凝器的第一出口与第二蒸发器入口相连，第二冷凝器的第二出口与氢气罐相连，第二蒸发器出口与气体热交换器的第一入口相连，气体热交换器第一出口与储液器入口相连，储液器第一出口与溶液交换器入口相连，溶液热交换器第二出口与发生器中气泡泵入口相连，储液器第二出口与吸收器下部相连，吸收器上部一端口经气体热交换器第二入口进入气体热交换器，然后从气体热交换器第二出口出来与氢气罐相连，吸收器的另一端口与溶液热交换器的第一出口相连，溶液热交换器的入口与发生器中稀溶液罐出口相连。

优选的，压缩机出口的高温过热蒸汽的管道环绕发生器中的气泡泵，加热扩散吸收式制冷系统的发生器驱动扩散吸收式制冷系统，扩散吸收式制冷系统中第二蒸发器制取的冷量通过套管式换热器来冷却蒸汽压缩制冷系统第一冷凝器出口的制冷剂，增加蒸汽压缩制冷系统中制冷剂的过冷度。

在蒸汽压缩式制冷系统侧，来自压缩机出口的高温高压的过热蒸汽在扩散式制冷系统的发生器中发出热量后，继续进入第一冷凝器中冷凝成制冷剂液体，然后再在换热器（扩散压缩式制冷系统的蒸发器）中被冷却成为过冷度较大的过冷液体后通过蒸汽压缩式制冷循环的膨胀阀节流后进入第一蒸发器中吸热蒸发，产生制冷量。

扩散吸收式制冷与蒸汽压缩式制冷联合循环中，由于对于压缩机出口的制冷剂的过热蒸汽的热量得到充分利用，可以有效降低冷凝器的冷凝负荷，增加换热器的有效面积，并且可以利用改部分过热段热量来取得过冷，可以增加蒸汽压缩式制冷系统的制冷量，提高蒸汽压缩制冷循环的能效比，这对于系统的运行十分有利，可以起到明显的节能效果。

有益效果：

1.    充分利用了压缩机出口的高温、高压制冷剂气体的过热度，降低了冷凝器的冷凝量，避免了热量直接排放给环境，没有得到充分利用，同时也提高了冷凝器的面积利用率。

2.    通过驱动扩散吸收式制冷循环制取冷量，使冷凝后的制冷剂液体进一步过冷，这样可以提高制冷剂的过冷度，提高单位制冷量，从而提高系统的制冷系数，达到节能的效果。

附图说明

图1是本实用新型的系统原理图；

其中包括如下装置：压缩机1，发生器2，第一冷凝器3， 节流阀4，第一

蒸发器5，第二冷凝器6，第二蒸发器7，气体热交换器8，吸收器9，储液器10，液体热交换器11，氢气罐12；

图2是发生器结构图；

其中包括如下装置：A-提升管，B-气泡泵，C-稀溶液罐，D-浓溶液罐。

具体实施方式   

本实用新型扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置来提高蒸汽压缩制冷系统的制冷系数。 

本实用新型的实现方式是利用压缩机出口的过热蒸汽的热量作为扩散吸收式制冷系统的驱动热源，驱动扩散吸收式制冷系统，扩散吸收式制冷系统制取的冷量用来冷却蒸汽压缩制冷系统冷凝器出口的制冷剂，增加蒸汽压缩制冷系统中制冷剂的过冷度，从而提高了蒸汽压缩制冷循环的制冷量，提高了蒸汽压缩制冷系统的制冷系数。

本实用新型将扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷循环进行耦合，提出一种联合循环方法及装置来提高制冷系统的制冷效率。现有的蒸汽压缩式制冷循环中，为了使制冷剂有一定的过冷度而采用回热循环，这种循环造成了压缩机单位功变大，单位冷凝量变大，输气量减小等问题。本实用新型提出的联合循环方法利用压缩机出口的高温过热蒸汽的热量来驱动扩散吸收式制冷系统，利用扩散吸收式制冷系统制取的冷量用来冷却蒸汽压缩制冷系统冷凝器出口的制冷剂，增加蒸汽压缩制冷系统中制冷剂的过冷度，提高了蒸汽压缩制冷系统的制冷系数。

扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置是一种将扩散吸收制冷系统与蒸汽压缩式制冷复合在一起的制冷循环，为了利用蒸汽压缩式制冷循环中压缩机出口过热蒸汽作为扩散吸收式制冷的驱动热源，在扩散吸收制冷系统的发生器中设置换热盘管，该换热盘管紧绕在发生器的气泡泵上，用于加热气泡泵中浓氨水溶液以及发生器中氨水溶液；在发生器产生的浓氨气溶液在冷凝器中冷凝成液氨后进入蒸发器吸热蒸发制冷，产生的制冷量用于冷却从蒸汽压缩式制冷系统冷凝器冷凝后制冷剂液体，从而增加蒸汽压缩式制冷系统中制冷剂的过冷度，提高蒸汽压缩式制冷系统制冷量与制冷系数。

在扩散吸收式制冷循环侧，扩散吸收式制冷系统中发生器中浓氨水溶液被蒸汽压缩式制冷系统的过热蒸汽加热，产生氨蒸汽。在发生器中产生的浓氨气进入扩散压缩式制冷系统第二冷凝器中冷凝成液氨，液氨进入扩散压缩式制冷系统的蒸发器中与来自压缩式制冷系统第一冷凝器出口的制冷剂液体进行热交换，吸收制冷剂液体热量蒸发，变成氨蒸汽后进入扩散压缩式制冷系统的吸收器中被来自发生器的稀氨水溶液吸收，成为浓氨水溶液后再进入发生器中。

在蒸汽压缩式制冷系统侧，来自压缩机出口的高温高压的过热蒸汽在扩散式制冷系统的发生器中发出热量后，继续进入第一冷凝器中冷凝成制冷剂液体，然后再在换热器（扩散压缩式制冷系统的蒸发器）中被冷却成为过冷度较大的过冷液体后通过蒸汽压缩式制冷循环的膨胀阀节流后进入第一蒸发器中吸热蒸发，产生制冷量。

扩散吸收式制冷与蒸汽压缩式制冷联合循环中，由于对于压缩机出口的制冷剂的过热蒸汽的热量得到充分利用，可以有效降低冷凝器的冷凝负荷，增加换热器的有效面积，并且可以利用改部分过热段热量来取得过冷，可以增加蒸汽压缩式制冷系统的制冷量，提高蒸汽压缩制冷循环的能效比，这对于系统的运行十分有利，可以起到明显的节能效果。

本实用新型扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置，如图1、图2所示，该装置包括压缩机1，发生器2，第一冷凝器3，节流阀4，第一蒸发器5，第二冷凝器6，第二蒸发器7，气体热交换器8，吸收器9，储液器10，液体热交换器11，氢气罐12。

蒸汽压缩制冷循环侧，压缩机1排气口与发生器2中换热器入口相连，换热器出口与第一冷凝器3的入口相连，第一冷凝器3的出口管路通过第二蒸发器7与节流阀4入口相连，节流阀4出口与第一蒸发器5的入口相连，第一蒸发器5的出口与压缩机的吸气口相连，完成循环。

在扩散吸收式制冷循环侧，发生器2上方蒸汽出口与第二冷凝器6的入口相连，第二冷凝器6的第一出口a1与第二蒸发器7入口相连，第二冷凝器6的第二出口b1与氢气罐12相连，第二蒸发器7出口与气体热交换器8的第一入口a2相连，气体热交换器8第一出口b2与储液器10入口a3相连，储液器10第一出口b3与溶液交换器11入口c4相连，溶液热交换器11第二出口d4与发生器2中气泡泵入口a5相连，储液器10第二出口c3与吸收器9下部相连，吸收器9上部一端口b6经气体热交换器8第二入口c2进入气体热交换器8，然后从气体热交换器8第二出口d2出来与氢气罐12相连，吸收器9的另一端口a6与溶液热交换器11的第一出口b4相连，溶液热交换器11的入口a4与发生器2中稀溶液罐出口b5相连。

压缩机1出口的高温过热蒸汽的管道环绕发生器2中的气泡泵，加热扩散吸收式制冷系统的发生器2驱动扩散吸收式制冷系统，扩散吸收式制冷系统中第二蒸发器7制取的冷量通过套管式换热器来冷却蒸汽压缩制冷系统第一冷凝器3出口的制冷剂，增加蒸汽压缩制冷系统中制冷剂的过冷度。

在扩散吸收式制冷和蒸汽压缩制冷联合装置中，蒸汽压缩制冷循环侧，来自压缩机1出口的高温高压的过热制冷剂蒸汽在扩散式制冷系统的发生器2中发出热量后，继续进入第一冷凝器3中冷凝成制冷剂液体，然后再在换热器7（扩散压缩式制冷系统的蒸发器）中被冷却成为过冷度较大的过冷液体后，通过蒸汽压缩式制冷循环的膨胀阀4节流后进入第一蒸发器5中吸热蒸发，产生制冷量。

在扩散吸收式制冷侧，压缩机1出口的高温过热制冷剂蒸汽通过热盘管加热扩散吸收式制冷循环中发生器2中的浓氨水溶液,浓溶液开始蒸发。在发生器2上方, 水蒸气和小部分氨气凝结成液体, 并流进稀溶液罐，稀溶液经溶液热交换器11换热，进入吸收器9当中，大部分氨气进入第二冷凝器6。在第二冷凝器6中,氨气充分冷凝,并形成液态,这一过程为放热过程（冷凝器的翅片起着散热作用）, 液态氨经过第二冷凝器6流到第二蒸发器7。在第二蒸发器充斥着来自氢气罐12的氢气。由于氨气的分压力较低,氨开始大量挥发为气体,与第一冷凝器3出来的制冷剂中进行热交换，从第二蒸发器7出来的氨氢混合气体在重力作用下经气体热交换器8进入储液器10，然后由吸收器9下部向上流动，与自上而下的稀溶液接触而被不断吸收。吸收终了，氢气因不容于水，且密度小，从吸收器9上部离开，经气体热交换器8进入氢气罐12，而浓溶液经溶液热交换器11流入发生器2，如此周而复始，构成了系统循环。

在扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置中，充分利用了压缩机出口的制冷剂过热度，可以有效避免冷热相抵的能源浪费，降低了冷凝器的冷凝负荷，增加了换热器的有效面积，并且可以利用过热来取得蒸汽压缩制冷系统过冷度的提高，增加了系统的制冷量，提高了蒸汽压缩制冷循环的能效比，可以起到明显的节能效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (1)

1.一种扩散吸收式制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置，其特征在于：

该装置包括压缩机（1），发生器（2），第一冷凝器（3）， 节流阀（4），第一蒸发器（5），第二冷凝器（6），第二蒸发器（7），气体热交换器（8），吸收器（9），储液器（10），液体热交换器（11），氢气罐（12）；

蒸汽压缩制冷循环侧，压缩机（1）排气口与发生器（2）中换热器入口相连，换热器出口与第一冷凝器（3）的入口相连，第一冷凝器（3）的出口管路通过第二蒸发器（7）与节流阀（4）入口相连，节流阀（4）出口与第一蒸发器（5）的入口相连，第一蒸发器（5）的出口与压缩机的吸气口相连，完成循环；

在扩散吸收式制冷循环侧，发生器（2）上方蒸汽出口与第二冷凝器（6）的入口相连，第二冷凝器（6）的第一出口(a1)与第二蒸发器（7）入口相连，第二冷凝器（6）的第二出口（b1）与氢气罐（12）相连，第二蒸发器（7）出口与气体热交换器（8）的第一入口（a2）相连，气体热交换器（8）第一出口（b2）与储液器（10）入口（a3）相连，储液器（10）第一出口（b3）与溶液交换器（11）入口（c4）相连，溶液热交换器（11）第二出口（d4）与发生器（2）中气泡泵入口（a5）相连，储液器（10）第二出口（c3）与吸收器（9）下部相连，吸收器（9）上部一端口（b6）经气体热交换器（8）第二入口（c2）进入气体热交换器（8），然后从气体热交换器（8）第二出口（d2）出来与氢气罐（12）相连，吸收器（9）的另一端口（a6）与溶液热交换器（11）的第一出口（b4）相连，溶液热交换器（11）的入口（a4）与发生器（2）中稀溶液罐出口（b5）相连。

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