CN203190713U - 一种增压型三相吸收式蓄能装置 - Google Patents

一种增压型三相吸收式蓄能装置 Download PDF

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Abstract

一种增压型三相吸收式蓄能装置，属于制冷、制热及蓄能领域。增压型三相吸收式蓄能装置的制冷剂蒸气管路上设置了隔离阀、增压器、换向阀和旁通支路；旁通支路上设置了旁通阀；该装置在增压蓄能时，制冷剂罐通过制冷剂蒸气管路和换向阀与增压器的出气口连接，溶液罐通过制冷剂蒸气管路和换向阀与增压器的进气口连接；该装置在增压释能时，制冷剂罐通过制冷剂蒸气管路和换向阀与增压器的进气口连接，溶液罐通过制冷剂蒸气管路和换向阀与增压器的出气口连接。该装置强化了蓄能过程的发生效果，降低了蓄能机组所需的发生温度；强化了释能过程的吸收效果，供热时可提高供热温度，制冷时可提高蓄能密度；并可通过变频调节实现不同制冷量或供热量的输出。

Description

一种增压型三相吸收式蓄能装置
技术领域
本实用新型为一种增压型三相吸收式蓄能装置，属于制冷、制热及蓄能领域，特别适用于太阳能、地热能等可再生能源利用，余热回收，冷热电三联供系统等领域。
背景技术
蓄能技术是用于解决能源供给和需求之间在时间、空间和强度上的不匹配矛盾，以提高能源利用率的一种手段，也是一种重要的节能方式。太阳能等可再生能源在未来有巨大的发展潜力，由于其具有周期性、随机性、低密度、低品位的供能特点，蓄能技术在其利用过程中将发挥至关重要的作用。在各种热能蓄存技术中，显热和潜热（相变）蓄能技术是最为广泛研究和应用的蓄能技术，其发展也较为成熟，而热化学蓄能技术目前尚处于理论探索和实验研究阶段。作为热化学蓄能技术之一的基于吸收式制冷原理的溶液蓄能技术具有蓄能密度高、热损失小、可以利用低品位热能驱动（如太阳能、工业余热、冷热电联供系统排烟余热等），采用如溴化锂溶液、氨水等环保型工质对等优点，对提高能源效率和保护环境都具有重要意义。
目前国内外研究的吸收式蓄能技术中较为成熟的是欧洲专利文献（公开号EP1149263B1）提出的三相吸收式蓄能技术，结合利用了固体吸收式蓄能密度高和液体吸收式蓄能传热效率高的优点，该技术的结构原理图如图1所示。然而该技术方案仍存在以下不足：①发生器与冷凝器，吸收器与蒸发器采用管路连接，制冷剂蒸气在真空条件下密度很低，管道阻力引起的压力损失较大，尤其在吸收过程中，压力的损失将严重影响吸收效果，甚至导致无法吸收；②在蓄能或释能过程中，自然的蒸气分压差常常无法满足蓄能或释能的要求，或者为了实现一定的蒸气分压差常常需要较高的发生温度，而对于太阳能集热器来说，其供热温度越高效率越低，因此，给太阳能的热利用带来很大的局限性；③该装置的制冷量或供热量受限于换热器和溶液与外界流体的温差，不方便调节和控制。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提出一种增压型三相吸收式蓄能装置，在现有的三相吸收式蓄能装置中连接了可变频调节的增压器和换向阀，以强化水蒸气在溶液罐和制冷剂罐之间的流动。
本实用新型的技术方案如下：
一种增压型三相吸收式蓄能装置，含有制冷剂罐、溶液罐、第一换热器、第二换热器、制冷剂泵、溶液泵、制冷剂喷淋装置、溶液喷淋装置、制冷剂蒸气管路、制冷剂喷淋回路和溶液喷淋回路；所述的第一换热器设置在制冷剂罐内并置于制冷剂喷淋装置的下方，第二换热器设置在溶液罐内；并置于溶液喷淋装置的下方；所述的制冷剂泵设置在制冷剂喷淋回路上，所述的溶液泵设置在溶液喷淋回路上；所述制冷剂蒸气管路的两端分别与连接制冷剂罐和溶液罐的顶部连接；所述溶液罐内设有滤网；其特征在于：所述制冷剂蒸气管路上设置了隔离阀、增压器、换向阀和旁通支路；所述旁通支路上设置了旁通阀；该装置在增压蓄能时，制冷剂罐通过制冷剂蒸气管路和换向阀与增压器的出气口连接，溶液罐通过制冷剂蒸气管路和换向阀与增压器的进气口连接；该装置在增压释能时，制冷剂罐通过制冷剂蒸气管路和换向阀与增压器的进气口连接，溶液罐通过制冷剂蒸气管路和换向阀与增压器的出气口连接。
所述的增压器为容积型增压器或轴流型增压器；所述的换向阀采用四通阀，或采用由两组三通阀构成的阀组或由四组二通阀构成的阀组；所述第一换热器在蓄能时为冷凝器，在释能时为蒸发器；所述第二换热器在蓄能时为发生器，在释能时为吸收器；所述滤网的形状为片状、篮子状或槽状，由一层滤网或者多层滤网构成；滤网的安装高度高于蓄能结束时的最高液位；所述制冷剂罐、溶液罐、制冷剂泵、溶液泵、制冷剂蒸气管路、制冷剂喷淋回路和溶液喷淋回路的外面包裹保温材料、加热套管或夹层；所述制冷剂罐中的制冷剂和第一换热器分置于两个罐体中，并通过管路连接；所述溶液罐中的溶液和第二换热器及滤网分置于两个罐体中，并通过管路连接。
该本实用新型的技术方案与现有技术相比，由于采用了换向阀和可变频调节的增压器后，具有如下优点及突出性效果：①蓄能时，切换换向阀使发生器与增压器进气口相连，可促进发生过程制冷剂蒸气的逸出，可降低所需要的发生温度；②释能时，切换换向阀使吸收器与增压器出气口相连，促进吸收过程，可提高供热温度或提高蓄能密度；③通过增压调节作用，一方面，提高蓄释能机组的效率和蓄能密度，另一方面，又可更好地控制和调节释能过程产生的制冷量或供热量。
因此，该蓄能装置应用于太阳能利用、工业余热利用和冷热电三联供等领域中，更好地缓解了动力源侧与用户侧在空间、时间和数量上的不匹配问题，具有重大的节能减排意义。
附图说明
图1为现有技术的一种三相吸收式蓄能装置及其结构原理图。
图2为本实用新型提供的一种增压型三相吸收式蓄能装置的结构图。
图3为本实用新型不增压时蓄能或释能过程的原理图。
图4为本实用新型采用四通阀时蓄能过程实施例的原理图。
图5为本实用新型采用四通阀时释能过程实施例的原理图。
图6为本实用新型停机蓄存实施例的原理图。
图中：1-制冷剂罐，2-溶液罐，3-第一换热器，4-第二换热器，5-制冷剂，6-溶液，7-晶体，8-滤网，9-制冷剂泵，10-制冷剂回路，11-制冷剂喷淋装置，12-溶液泵，13-溶液回路，14-溶液喷淋装置，15-制冷剂蒸气管路，16-增压器，17-换向阀，18-旁通支路，19-旁通阀，20-隔离阀
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构、原理和工作过程做进一步的说明。
图2为本实用新型提供的一种增压型三相吸收式蓄能装置的结构图，一种增压型三相吸收式蓄能装置，含有制冷剂罐1、溶液罐2、第一换热器3、第二换热器4、制冷剂泵9、溶液泵12、制冷剂喷淋装置11、溶液喷淋装置14、制冷剂蒸气管路15、制冷剂喷淋回路10和溶液喷淋回路13；所述的第一换热器设置在制冷剂罐1内并置于制冷剂喷淋装置11的下方，第二换热器4设置在溶液罐2内；并置于溶液喷淋装置14的下方；所述的制冷剂泵9设置在制冷剂喷淋回路10上，所述的溶液泵12设置在溶液喷淋回路13上；所述制冷剂蒸气管路15的两端分别与连接制冷剂罐1和溶液罐2的顶部连接；所述溶液罐2内设有滤网8；其特征在于：所述制冷剂蒸气管路15上设置了隔离阀20、增压器16、换向阀17和旁通支路18；所述旁通支路上设置了旁通阀19；该装置在增压蓄能时，制冷剂罐1通过制冷剂蒸气管路15和换向阀17与增压器16的出气口连接，溶液罐2通过制冷剂蒸气管路15和换向阀17与增压器16的进气口连接；该装置在增压释能时，制冷剂罐1通过制冷剂蒸气管路15和换向阀17与增压器16的进气口连接，溶液罐2通过制冷剂蒸气管路15和换向阀17与增压器16的出气口连接。
所述的增压器16为容积型增压器或轴流型增压器；所述的换向阀17采用四通阀，或采用由两组三通阀构成的阀组或由四组二通阀构成的阀组；所述第一换热器3在蓄能时为冷凝器，在释能时为蒸发器；所述第二换热器4在蓄能时为发生器，在释能时为吸收器；所述滤网8的形状为片状、篮子状或槽状，由一层滤网或者多层滤网构成；滤网的安装高度高于蓄能结束时的最高液位；所述制冷剂罐1、溶液罐2、制冷剂泵9、溶液泵12、制冷剂蒸气管路15、制冷剂喷淋回路10和溶液喷淋回路13的外面包裹保温材料、加热套管或夹层；所述制冷剂罐1中的制冷剂5和第一换热器分置于两个罐体中，并通过管路连接；所述溶液罐2中的溶液6和第二换热器4及滤网8分置于两个罐体中，并通过管路连接。
实施例1：不增压过程如图3所示
常规的蓄能或释能过程的原理图如图3所示，打开隔离阀20和旁通阀19，将增压器16和换向阀17短路。
当蓄能时，来自溶液罐2底部的溶液6被溶液泵12通过溶液回路13和溶液喷淋装置14喷淋到发生器上。溶液6在外部驱动热源的加热下解吸出制冷剂蒸气，制冷剂蒸气经过制冷剂蒸气管路15，进入冷凝器中凝结，冷凝后的制冷剂以液态形式储存在制冷剂罐1底部，而解吸后的浓溶液则储存在溶液罐2底部。当溶液不断浓缩后，溶质将以晶体7形式析出，析出的晶体在滤网8过滤后与剩余溶液分离，剩余的溶液继续进行喷淋浓缩过程，直至蓄能过程停止。
当释能时，来自制冷剂罐1底部的制冷剂5被制冷剂泵9通过制冷剂回路10和制冷剂喷淋装置11喷淋到蒸发器上，液体制冷剂受热变成制冷剂蒸气，产生制冷效果。该制冷剂蒸气经过制冷剂蒸气管路15，通过增压器16增压后，进入溶液罐2被喷淋到吸收器上的溶液吸收，同时放出大量的热。该溶液不断地冲刷滤网8上的晶体7，并将其逐渐溶解，一同进入到溶液罐2底部，等待下一次喷淋吸收。上述过程持续循环进行，直至释能过程结束。
在不增压蓄能和释能过程中，水蒸气的传输靠第二换热器4溶液表面水蒸气分压力与第一换热器3水蒸气分压力差的大小来决定的。
实施例2：增压蓄能过程如图4所示
增压蓄能过程如图4所示，打开隔离阀20，关闭旁通阀19，第一换热器3作为冷凝器使用，第二换热器4作为发生器使用；换向阀17的a口与制冷剂罐1相连，换向阀17的b口与增压器16的出气口相连，换向阀17的c口与溶液罐2相连；换向阀17的d口与增压器16的进气口相连；换向阀17的a口与b口连通，c口与d口连通。
来自溶液罐2底部的溶液6被溶液泵12通过溶液回路13和溶液喷淋装置14喷淋到发生器上。溶液6在外部驱动热源的加热下解吸出制冷剂蒸气，制冷剂蒸气经过制冷剂蒸气管路15，通过增压器16增压后，进入冷凝器中凝结，冷凝后的制冷剂以液态形式储存在制冷剂罐1底部，而解吸后的浓溶液则储存在溶液罐2底部。当溶液不断浓缩后，溶质将以晶体7形式析出，析出的晶体在滤网8过滤后与剩余溶液分离，剩余的溶液继续进行喷淋浓缩过程，直至蓄能过程停止。
在增压蓄能过程中，增压器的增压作用，加快了水蒸气的传质过程，促进了水蒸气从溶液罐向冷剂罐传输。以制冷为例，当发生结束时的溶液浓度及冷却水温度不变时，通过增压作用使得发生压力低于冷凝压力，从而可降低发生温度。
实施例3：增压释能过程如图5所示
增压释能过程如图5所示，第一换热器3作为蒸发器使用，第二换热器4作为吸收器使用；换向阀17的a口与制冷剂罐1相连，换向阀17的b口与增压器16的出气口相连，换向阀17的c口与溶液罐2相连；换向阀17的d口与增压器16的进气口相连；换向阀17的a口与d口连通，b口与c口连通。
来自制冷剂罐1底部的制冷剂5被制冷剂泵9通过制冷剂回路10和制冷剂喷淋装置11喷淋到蒸发器上，液体制冷剂受热变成制冷剂蒸气，产生制冷效果。该制冷剂蒸气经过制冷剂蒸气管路15，通过增压器16增压后，进入溶液罐2被喷淋到吸收器上的溶液吸收，同时放出大量的热。该溶液不断地冲刷滤网8上的晶体7，并将其逐渐溶解，一同进入到溶液罐2底部，等待下一次喷淋吸收。上述过程持续循环进行，直至释能过程结束。
在增压释能过程中，增压器的增压作用，加快了水蒸气的传质过程，促进了水蒸气从冷剂罐向溶液罐传输。以制冷为例，当冷却水温度不变时，通过增压作用使得吸收压力高于蒸发压力，从而降低释能结束时的溶液浓度，从而提高蓄能密度；以供热为例，当释能结束时溶液浓度保持不变时，通过增压作用使得吸收压力高于蒸发压力，可提高机组的供热温度。
实施例4：停机蓄存阶段如图6所示
停机蓄存阶段如图6所示，当蓄能结束或者释能结束需长时间停机时，关闭隔离阀20，断开溶液罐2与制冷剂罐1之间的制冷剂蒸气管路15，等到需要释能或者蓄能时再开启。

Claims (7)

1.一种增压型三相吸收式蓄能装置，含有制冷剂罐（1）、溶液罐（2）、第一换热器（3）、第二换热器（4）、制冷剂泵（9）、溶液泵（12）、制冷剂喷淋装置（11）、溶液喷淋装置（14）、制冷剂蒸气管路（15）、制冷剂喷淋回路（10）和溶液喷淋回路（13）；所述的第一换热器设置在制冷剂罐（1）内并置于制冷剂喷淋装置（11）的下方，第二换热器（4）设置在溶液罐（2）内；并置于溶液喷淋装置（14）的下方；所述的制冷剂泵（9）设置在制冷剂喷淋回路（10）上，所述的溶液泵（12）设置在溶液喷淋回路（13）上；所述制冷剂蒸气管路（15）的两端分别与连接制冷剂罐（1）和溶液罐（2）的顶部连接；所述溶液罐（2）内设有滤网（8）；其特征在于：所述制冷剂蒸气管路（15）上设置了隔离阀（20）、增压器（16）、换向阀（17）和旁通支路（18）；所述旁通支路上设置了旁通阀（19）；该装置在增压蓄能时，制冷剂罐（1）通过制冷剂蒸气管路（15）和换向阀（17）与增压器（16）的出气口连接，溶液罐（2）通过制冷剂蒸气管路（15）和换向阀（17）与增压器（16）的进气口连接；该装置在增压释能时，制冷剂罐（1）通过制冷剂蒸气管路（15）和换向阀（17）与增压器（16）的进气口连接，溶液罐（2）通过制冷剂蒸气管路（15）和换向阀（17）与增压器（16）的出气口连接。
2.根据权利要求1所述的一种增压型三相吸收式蓄能装置，其特征在于：所述的增压器（16）为容积型增压器或轴流型增压器。
3.根据权利要求1所述的一种增压型三相吸收式蓄能装置，其特征在于：所述的换向阀（17）采用四通阀，或采用由两组三通阀构成的阀组或由四组二通阀构成的阀组。
4.根据权利要求1所述的一种增压型三相吸收式蓄能装置，其特征在于：所述第一换热器（3）在蓄能时为冷凝器，在释能时为蒸发器；所述第二换热器（4）在蓄能时为发生器，在释能时为吸收器。
5.根据权利要求1所述的一种增压型三相吸收式蓄能装置，其特征在于：所述滤网（8）的形状为片状、篮子状或槽状，由一层滤网或者多层滤网构成；滤网的安装高度高于蓄能结束时的最高液位。
6.根据权利要求1所述的一种增压型三相吸收式蓄能装置，其特征在于：所述制冷剂罐（1）、溶液罐（2）、制冷剂泵（9）、溶液泵（12）、制冷剂蒸气管路（15）、制冷剂喷淋回路（10）和溶液喷淋回路（13）的外面包裹保温材料、加热套管或夹层。
7.根据权利要求1所述的一种增压型三相吸收式蓄能装置，其特征在于：所述制冷剂罐（1）中的制冷剂（5）和第一换热器分置于两个罐体中，并通过管路连接；所述溶液罐（2）中的溶液（6）和第二换热器（4）及滤网（8）分置于两个罐体中，并通过管路连接。
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Granted publication date: 20130911

Termination date: 20160204