CN206207783U - 吸收式制冷单元及吸收式制冷矩阵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及吸收式制冷机，具体公开了一种吸收式制冷单元。吸收式制冷单元的再生器、吸收器、冷凝器和蒸发器为管壳式换热器，包括由管壳式换热器壳体构成的壳程，以及由在管壳式换热器壳体内的换热管所构成的管程；换热管由塑料制成；吸收式制冷单元的溶液热交换器为板式换热器，板式换热器具备板式换热器壳体以及换热壁板；换热壁板固定在板式换热器壳体内，换热壁板由塑料制成。本实用新型整机重量能够大大降低。同时，塑料的抗腐蚀性能更强，能够避免被溶液腐蚀而产生不凝气体，增加了吸收式制冷机的工作效率。塑料易于密封，能够有效降低密封难度。既适用于大功率应用场合，又适用于家庭及所需功率较小的商业场合。本实用新型还公开了一种吸收式制冷矩阵。

Description

吸收式制冷单元及吸收式制冷矩阵

技术领域

本实用新型涉及制冷设备技术领域，尤其涉及吸收式制冷机。

背景技术

吸收式制冷机，其利用二元溶液作为工质，其中低沸点组分用作冷媒，即利用它的蒸发来制冷；高沸点组分用作吸收剂，即利用它对冷媒蒸汽的吸收作用来完成工作循环。例如溴化锂吸收式制冷机，其以纯水为冷媒，即依靠纯水在高真空环境下蒸发吸热实现制冷功能。吸热蒸发后的冷媒蒸汽被溴化锂溶液吸收、搬运、加热再生、冷凝，重新变回液态后，再次吸热蒸发，源源不断的进行制冷循环。

受纯水的物理化学性质所限，蒸发器的蒸发温度一般设置在5℃左右，饱和压力为872Pa左右。这种高真空环境对制冷机的气密性要求很高。传统上吸收式制冷机内部的换热器使用直径为16mm以上的铜管作为阵列，使用铜板作为换热壁板，因而面临与其他部件之间的复杂的密封问题，且生产效率受到制约。同时，这还导致吸收式制冷机整体重量大，难以实现吸收式制冷机的轻量化。金属容易被溶液腐蚀，并产生氢气等不凝气体，降低吸收式制冷机的工作效率。

由于采用有色金属材料和机械加工方式，传统的吸收式制冷机一般体大身沉，耐腐蚀性差，且需要专业维护，一般不能应用于家庭及所需功率较小的商业场合。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种吸收式制冷单元，其换热管和换热壁板采用塑料制成，从而在满足换热性能的前提下，使得吸收式制冷单元能够实现轻量化和小型化。同时塑料制作的换热管和换热壁板，密封容易，提高了生产效率。塑料抗腐蚀性能强，能够避免不凝气体，增加了吸收式制冷机的工作效率。这样的吸收式制冷单元，既适用于大功率应用场合，又适用于家庭及所需功率较小的商业场合。

本实用新型的第二个目的在于提供一种吸收式制冷矩阵，其由若干个上述的吸收式制冷单元构成。

本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：

吸收式制冷单元，吸收式制冷单元是一台吸收式制冷机。

吸收式制冷单元的再生器、吸收器、冷凝器和蒸发器为管壳式换热器，包括由管壳式换热器壳体构成的壳程，以及由在管壳式换热器壳体内的换热管所构成的管程；换热管由塑料制成。

吸收式制冷单元的溶液热交换器为板式换热器，板式换热器具备板式换热器壳体以及换热壁板；换热壁板固定在板式换热器壳体内，换热壁板由塑料制成。

发明人经过研究发现，在吸收式制冷机中，为了提高传热性能，冷凝器、蒸发器、吸收器和再生器中的换热管利用传热系数比较高金属材料制成。溶液热交换器的换热壁板也由金属材料制成。然而金属材料密度大，导致吸收式制冷机整体重量大。另外，金属换热管和换热壁板还存在被溶液腐蚀产生不凝气体影响吸收式制冷机工作效率，以及密封工艺要求高、密封代价大的问题。相比金属材料，塑料的密度低。相同体积下塑料的重量远低于金属材料(例如黄铜)。为此，发明人将在吸收式制冷机中的换热管和换热壁板由塑料制成。本实用新型实施例提供的吸收式制冷单元，其整机重量能够大大降低。塑料制作的换热管和换热壁板密封容易。塑料的抗腐蚀性能更强，能够避免被溶液腐蚀而产生不凝气体，增加了吸收式制冷机的工作效率。这样的吸收式制冷单元，适用于家庭及所需功率较小的商业场合。

在本实用新型的一种实施例中，换热管的管壁厚度为0.1～0.5mm。

在本实用新型的一种实施例中，换热管的管壁厚度为0.15mm。

在本实用新型的一种实施例中，若干排换热管呈上下层排列；相邻两排换热管之间间隔设置有多个支撑条；支撑条用于支撑相邻两排换热管。

在本实用新型的一种实施例中，支撑条由塑料制成。

在本实用新型的一种实施例中，支撑条和换热管由同种塑料制成。

在本实用新型的一种实施例中，若干排换热管呈上下层排列；换热管的外径为3mm～5mm。位于同一排的相邻的换热管的中心距为4mm～6mm。上下相邻的换热管的中心距为5mm～8mm。

在本实用新型的一种实施例中，换热管的外径为3mm。位于同一排的相邻的换热管的中心距为4mm。上下相邻的换热管的中心距为7mm。

在本实用新型的一种实施例中，管壳式换热器壳体由塑料制成。

在本实用新型的一种实施例中，管壳式换热器壳体和换热管由同种塑料制成。

在本实用新型的一种实施例中，换热壁板的厚度为0.1mm～0.5mm。

在本实用新型的一种实施例中，换热壁板的厚度为0.15mm。

在本实用新型的一种实施例中，换热壁板上分布有织纹状凸条，用于支撑换热壁板，并使流过凸条的流体产生紊流以提高传热系数。

在本实用新型的一种实施例中，凸条由塑料制成。

在本实用新型的一种实施例中，凸条和换热壁板由同种塑料制成。

在本实用新型的一种实施例中，换热壁板呈多层排列。相邻两层的换热壁板的板壁间距为0.5mm～3mm。

在本实用新型的一种实施例中，相邻两层的换热壁板的板壁间距为1mm。

在本实用新型的一种实施例中，板式换热器壳体由塑料制成。

在本实用新型的一种实施例中，板式换热器壳体和换热壁板由同种塑料制成。

在本实用新型的一种实施例中，吸收式制冷单元的机身壳体由塑料制成。

在本实用新型的一种实施例中，吸收式制冷单元具有若干水流接口，用以导入和导出冷水、热水和冷却水；水流接口由塑料制成。

在本实用新型的一种实施例中，吸收式制冷单元的元器件全部由塑料制成。

在本实用新型的一种实施例中，吸收式制冷单元设有至少两组水流接口群，每组水流接口群至少包括作为热水的入口和出口的水流接口、作为冷水的入口和出口的水流接口、作为冷却水的入口和出口的水流接口。相邻的吸收式制冷单元能够通过水流接口相互连接，使得任意数量的吸收式制冷单元能够通过水流接口彼此插接构成吸收式制冷矩阵。

在本实用新型的一种实施例中，吸收式制冷单元具备至少两个组合面；各组水流接口群分布在组合面上。

在本实用新型的一种实施例中，吸收式制冷单元的机身壳体为长方体，组合面为机身壳体的6个表面。每个组合面上设有一组水流接口群。相邻的吸收式制冷单元能够通过水流接口相互连接，使得任意数量的吸收式制冷单元能够通过水流接口彼此插接构成矩阵式的吸收式制冷矩阵。

在本实用新型的一种实施例中，吸收式制冷单元的组合面用于与相邻的吸收式制冷单元的组合面相互紧密贴合，以构成矩阵式的吸收式制冷矩阵。

在本实用新型的一种实施例中，至少一组相对的组合面上的水流接口相互镜像对称。

在本实用新型的一种实施例中，吸收式制冷单元的的机身壳体内设置有水流管道系统，水流管道系统将不同水流接口群里的相同作用的水流接口相互连通；水流管道系统还与管壳式换热器的管程连接，使得吸收式制冷单元通过任何一个水流接口群均可同时或分别引入引出热水、冷水和冷却水。

在本实用新型的一种实施例中，水流管道系统与机身壳体形成一体式结构。

在本实用新型的一种实施例中，水流管道系统包括热水进水管道、热水出水管道、冷水进水管道、冷水出水管道、冷却水进水管道、冷却水出水管道。

热水进水管道连接热水入口以及再生器的管程的入口。

热水出水管道连接热水出口以及再生器的管程的出口。

冷水进水管道连接冷水入口以及蒸发器的管程的入口。

冷水出水管道连接冷水出口以及蒸发器的管程的出口。

冷却水进水管道连接冷却水入口以及吸收器和冷凝器的管程的入口。

冷却水出水管道连接冷却水出口以及吸收器和冷凝器的管程的出口。

在本实用新型的一种实施例中，再生器和冷凝器位于吸收式制冷单元的机身壳体内的上部，其中，

再生器用于将稀溶液中所吸收的冷媒水加热蒸发，获得冷媒蒸汽；蒸发过程所吸收的热量由再生器的管程的热水提供。

冷凝器用于将再生器中获得的冷媒蒸汽冷却凝结成冷媒水，冷媒水经过节流后流动到蒸发器的壳程。

在本实用新型的一种实施例中，蒸发器和吸收器位于吸收式制冷单元的机身壳体内的下部，其中，

蒸发器用于通过壳程冷媒水的蒸发吸热，使管程的冷水降温；

吸收器用于将蒸发器壳程产生的冷媒蒸气吸收到浓溶液中，吸收过程中放出的热由管程的冷却水带走。

在本实用新型的一种实施例中，吸收式制冷单元还包括溶液箱；溶液箱用于回收吸收器中产生的稀溶液，并为再生器提供所需要的稀溶液。

在本实用新型的一种实施例中，溶液箱由塑料制成。

吸收式制冷矩阵，包括若干上述任意一种吸收式制冷单元。

本实用新型的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本实用新型实施例提供的吸收式制冷单元，换热管和换热壁板由塑料制成。其整机重量能够大大降低。塑料制作的换热管和换热壁板密封容易。塑料的抗腐蚀性能更强，能够避免被溶液腐蚀而产生不凝气体，增加了吸收式制冷机的工作效率。这样的吸收式制冷单元，适用于家庭及所需功率较小的商业场合。

进一步的，本实用新型实施例提供的吸收式制冷矩阵，由于具备上述的吸收式制冷单元，因此也具有重量低、密封容易、抗腐蚀性能更强、工作效率高的有益效果。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施方式，不应被看作是对本实用新型范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。

图1是本实用新型实施例中吸收式制冷单元的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中吸收式制冷单元的装配爆炸示意图；

图3A是本实用新型实施例中冷凝器与一侧再生器的立体结构示意图；

图3B是本实用新型实施例中冷凝器与一侧再生器的横截面结构示意图；

图4A是本实用新型实施例中溶液热交换器的立体安装结构示意图；

图4B是本实用新型实施例中溶液热交换器拆除了部分部件后裸露的换热壁板的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中六个吸收式制冷单元的直接拼接形成吸收式制冷矩阵的示意图。

其中，附图标记对应的零部件名称如下：

吸收式制冷单元 100；

上组合面 110；

下组合面 130；

左组合面 120；

右组合面 140；

热水入口 111、121；

热水出口 112、122；

冷水入口 113、123；

冷水出口 114、124；

冷却水入口 115、125；

冷却水出口 116、126；

溶液热交换器 135；

再生器 201；

冷凝器 202；

吸收器 203；

蒸发器 204；

热水进水管道 211、221；

热水出水管道 212、222；

冷水进水管道 213、223；

冷水出水管道 214、224；

冷却水进水管道 215、225；

冷却水出水管道 216、226；

溶液泵 231；

溶液箱232；

管壳式换热器 300；

支撑条 301

换热管 310；

溶液分配器 321、

管壳式换热器壳体 322；

泄流孔 340；

稀溶液入口 401；

浓溶液出口 402；

浓溶液前往吸收器壳程的通道 404；

浓溶液入口 406；

稀溶液出口 408；

稀溶液前往再生器的通道 409；

稀溶液通道 412；

浓溶液通道 414；

换热壁板 420；

凸条 422；

板式换热器壳体 424；

吸收式制冷矩阵 500；

吸收式制冷单元 501、502、503、504、505、506；

热水入口 511；

热水出口 512；

冷水入口 513；

冷水出口 514；

冷却水入口 515；

冷却水出口 516。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的部分实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例：

传统的吸收式制冷机内部的换热器使用直径为16mm以上的铜管作为阵列，因而面临与其他部件之间的复杂的密封问题，且生产效率受到制约。同时，这还导致吸收式制冷机整体重量大，难以实现吸收式制冷机的轻量化。金属容易被溶液腐蚀，并产生氢气等不凝气体，降低吸收式制冷机的工作效率。

由于采用有色金属材料和机械加工方式，传统的吸收式制冷机一般体大身沉，耐腐蚀性差，且需要专业维护，一般不能应用在家庭及所需功率较小的商业场合。

为此本实施例提供一种吸收式制冷单元，该吸收式制冷单元为吸收式制冷机，其换热管和换热壁板由塑料制成。换热管为薄壁管件，换热壁板为薄壁板件，从而在满足换热性能的前提下，使得吸收式制冷单元能够实现轻量化和小型化。同时塑料制作的换热管和换热壁板，密封容易，能够与其他塑料部件采用精密注塑工艺一体成型，提高了生产效率。塑料抗腐蚀性能强，能够避免不凝气体，增加了吸收式制冷单元的工作效率，降低了维护频率。这样的吸收式制冷单元，由于其轻量化、小型化、维护频率的特点，适用于家庭及所需功率较小的商业场合。

本实施例提供的吸收式制冷单元还能够通过水流接口群组成大型的吸收式制冷矩阵，其扩展性强。进而只需要生产标准化的吸收式制冷单元，在使用时根据需要将多个吸收式制冷单元组合即可，大大提高了生产效率、降低了制造成本和生产周期。

在本实施例中，所谓塑料是指工程塑料(engineering-plastics)，例如聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚酰胺(尼龙,Polyamide,PA)、聚甲醛(Polyacetal,PolyoxyMethylene,POM)、聚苯醚(Polyphenylene Oxide,PPO)、聚酯(PET，PBT)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,PPS)、聚芳基酯等。

本实施例以采用溴化锂溶液和冷媒水为工质的吸收式制冷单元为例进行说明。

参照图1，图1为本实施例提供的吸收式制冷单元100的立体结构示意图，吸收式制冷单元100为一台吸收式制冷机，其外形为长方体。作为一个实施例，吸收式制冷单元100的制冷功率为3RT(约11kW)，主机体积只有840×400×200(mm3)，不足0.1立方米，采用精密注塑工艺加工而成。内部设有再生器、蒸发器、吸收器、冷凝器等热交换部件。

吸收式制冷单元100以溴化锂溶液+冷媒水为工质，依靠冷媒水在高真空环境下蒸发吸热实现制冷。冷媒水吸热后蒸发变成冷媒蒸气。冷媒蒸气不再具有相变吸热能力，因此，要被溴化锂溶液吸收，然后再与溴化锂溶液一起加热再生，产生冷媒蒸气，冷媒蒸气被冷凝而重新变回液态冷媒水，从而再次吸热蒸发。冷媒水吸热蒸发—吸收—再生—冷凝—再吸热蒸发，如此源源不断进行制冷循环。其中冷水、热水和冷却水在蒸发器、再生器、吸收器、冷凝器各个部件之间进行热交换以完成制冷流程。吸收式制冷单元100分别通过热水、冷却水和冷水管道从外界获得能量，并向外界释放热量和向外界供给冷量。

如图1所示的吸收式制冷单元100还具有水流管道系统、溶液热交换及循环系统，从而构成一台独立完整的制冷机。单独安装运行时，其制冷功率称为单元功率。同时，多个吸收式制冷单元100又具备通过组合而构成大型的吸收式制冷矩阵的能力，使总功率成为多个吸收式制冷单元100功率的总和。

为适应这种组合，本实施例在吸收式制冷单元100的四个组合面：上组合面110、左组合面120、下组合面130和右组合面140上分别设置有一组水流接口群。每组水流接口群包括热水入口、热水出口、冷水入口、冷水出口、冷却水出口和冷却水入口。以图1能看见的上组合面110和右组合面140为例：在上组合面110上分别设有热水入口111、热水出口112、冷水入口113、冷水出口114、冷却水入口115和冷却水出口116；右侧表面140分别设有热水入口121、热水出口122、冷水入口123、冷水出口124、冷却水入口125和冷却水出口126。事实上，在与上组合面110相对的下组合面130设有与上组合面110呈镜像对称的6个相同的水流接口，在与右组合面相对的左组合面120(背面)设有与右组合面140呈镜像对称的6个相同的水流接口。这种上下左右相对称的设计，使得当两个吸收式制冷单元100在上下组合或是左右组合时，相应的水流接口能对准并连接成一个整体。

事实上，长方体的吸收式制冷单元100的6个面中至少有2个面可以设置成组合面，每个组合面设置有一组水流接口群，用于与相邻的吸收式制冷单元(或外界能量媒介)相连接。每组水流接口群包括有6个水流接口。实际使用中，根据实际情况，用其中4个水流接口或其他个数的水流接口作为一个水流接口群设置在一个组合面上亦可。

长方体的吸收式制冷单元，使得相邻的吸收式制冷单元能够通过组合面相互紧密贴合，以构成吸收式制冷矩阵，从而获得更加紧凑的结构。可以理解的，在其他具体实施方式中，吸收式制冷单元可以不采用长方体结构。

图2是本实用新型实施例中吸收式制冷单元100的装配爆炸示意图。

在图2中，再生器201和冷凝器202位于吸收式制冷单元100的机身壳体内的上部。再生器201用于将稀溶液中所吸收的冷媒水加热蒸发，获得冷媒蒸汽，蒸发过程所吸收的热量由再生器201的管程的热水提供。冷凝器202用于将再生器201中获得的冷媒蒸汽冷却凝结成冷媒水，冷媒水经过节流后流动到蒸发器204的壳程。蒸发器204和吸收器203位于吸收式制冷单元100的机身壳体内的下部。蒸发器204用于通过壳程冷媒水的蒸发吸热，使管程的冷水降温。吸收器203用于将蒸发器204壳程产生的冷媒蒸气吸收到浓溶液中，吸收过程中放出的热由管程的冷却水带走。

在图2中，吸收式制冷单元的上组合面110内暗设有壳体壁板相互配合形成的多条水流管道；分别为热水进水管道211、热水出水管道212、冷水进水管道213、冷水出水管道214、冷却水进水管道215和冷却水出水管道216，且分别与热水入口111、热水出口112、冷水入口113、冷水出口114、冷却水入口115和冷却水出口116相连接。

同理，在图2中，吸收式制冷单元的右组合面140内暗设有机身壳体的壁板相互配合形成的多条水流管道；分别为热水进水管道221、热水出水管道222、冷水进水管道223、冷水出水管道224、冷却水进水管道225和冷却水出水管道226。上述的各个管道分别与热水入口121、热水出口122、冷水入口123、冷水出口124、冷却水入口125和冷却水出口126相连接。

通过水流管道将各个组合面上的水流出入口相互连通，使得吸收式制冷单元100从任何一个组合面均可同时或分别引入引出热水、冷水和冷却水。

吸收式制冷单元100通过四个组合面上的水流接口与外界的热源、冷源、冷却水源或相邻的吸收式制冷单元100相连通而进行水流的供给或引出，并将热水、冷水和冷却水与吸收式制冷单元100内部的各个管壳式换热器(再生器201、冷凝器202、蒸发器204和吸收器203)的管程相连。热水的四个热水入口111、121等通过四个壁板内置的热水进水管道211、221与再生器201的管程入口相连，为吸收式制冷单元100提供热能。冷水的四个冷水入口113、213等通过冷水进水管道213、223等与蒸发器204的管程入口相连。冷却水的四个冷却水入口115、125等通过冷却水进水管道215、225等与冷凝器202及吸收器203的管程入口相连。同理，热水的四个热水出口112、122等通过四个壁板内置的热水出水管道212、222等与再生器201的管程出口相连。冷水的四个冷水出口114、124等通过四个壁板内置的冷水出水管道214、224等与蒸发器204的管程出口相连。冷却水的四个冷却水出口116、126等通过四个壁板内置的冷却水出水管道216、226等与冷凝器202及吸收器203的管程出口相连。如此，形成完整的水流管道系统，水流管道系统与吸收式制冷单元100的机身壳体形成一体式结构。

水流管道系统将不同水流接口群里的相同作用的水流接口相互连通；使得吸收式制冷单元100通过任何一个水流接口群均可同时或分别引入引出热水、冷水和冷却水。在本实施例中，水流管道系统使得吸收式制冷单元100从任何一个组合面均可同时或分别引入引出热水、冷水和冷却水。

图4A是本实用新型实施例中溶液热交换器135的立体安装结构示意图。

溶液热交换器135为板式换热器。结合图1所示，溶液热交换器135设置在吸收式制冷单元100的机身壳体侧壁内陷区域内，与制冷单元形成一体。结合图2所示，溶液箱232大致为方形，与吸收式制冷单元100机身壳体下部的内部结构相配合，使整个溶液箱232完全匹配的镶嵌在吸收式制冷单元100的机身壳体内部，使吸收式制冷单元100的体积更加紧凑。溶液箱232用于回收吸收器203中产生的溴化锂稀溶液，并为再生器201提供所需要的溴化锂稀溶液。

图4B是本实用新型实施例中溶液热交换器135拆除了部分部件后裸露的换热壁板420的结构示意图。

溶液热交换器135中，多块换热壁板420呈多层排列，其中板式换热器壳体424内部用多块换热壁板420均匀隔开，形成冷热溶液流通的通道：即相互隔开的稀溶液通道412和浓溶液通道414。低温的溴化锂稀溶液和高温的溴化锂浓溶液同时与换热壁板420接触，换热壁板420即成为低温的溴化锂稀溶液和高温的溴化锂浓溶液热交换的媒介。溶液热交换器135的四个角上还分别设有溶液通道的出入口，分别是：左上角的浓溶液入口406、左下角的浓溶液出口402、右下角的稀溶液入口401、左上角的稀溶液出口408。

图4B中还可以看到溶液泵231、浓溶液前往吸收器203壳程的通道404和稀溶液前往再生器201的通道409。溶液泵231用于给溶液热交换器135内流动的稀溶液提供动力，将其从右下角的稀溶液入口401泵送到左上角的稀溶液出口408，并通过连接管输送到再生器201的溶液分配器中(图上未画出)。

如图4B所示，换热壁板420表面上冲压形成有密集分布、纵横相间的织纹状的凸条422，这种织纹状的凸条422用于支撑换热壁板420，以承受真空所产生的压力，同时使流过凸条422的流体产生紊流，以提高传热系数。

溶液热交换器135中，换热壁板420由塑料制成，换热壁板420的厚度为0.1mm～0.5mm。在本实施例中，换热壁板420的厚度为0.15mm。相对于金属换热壁板，这样极薄的厚度弥补了塑料传热性能不足的问题，使得换热壁板420的传热性能能够达到吸收式制冷机的要求。由于换热壁板420由塑料制成，相对于采用金属换热壁板，溶液热交换器135的重量能够大幅度降低，从而实现了轻量化。由于塑料具备优良的抗腐蚀性能，从而也能够避免由于换热壁板420被腐蚀而产生不凝气体，增加了吸收式制冷机的工作效率。同时，塑料制作的换热壁板420相对于金属换热壁板，其密封更加容易。

发明人经过研究发现，传统的采用金属换热壁板的溶液热交换器，由于金属的密封难度较大，为了保证溶液热交换器的密封性能，使得其壳体只能采用厚钢板或者铸件制成，从而进一步增加了溶液热交换器的重量，且耐腐蚀性差。

为此，在本实施例中，溶液热交换器400的板式换热器壳体424也采用塑料制成，使得板式换热器壳体424和换热壁板420之间的密封能够容易的实现，板式换热器壳体424的厚度能够降低。这样，进一步减轻了溶液热交换器135的重量，溶液热交换器135的抗腐蚀性能也得到增强。作为一种实施例，板式换热器壳体424和换热壁板420可以采用相同种类的塑料制成，通过注塑工艺一体成型，从而提供优良的密封性能。

在本实施例中，凸条422由塑料制成，以保证轻量化。作为一种实施例，凸条422与换热壁板420采用同种塑料制成，以便于制造。

相邻两层的换热壁板420的板壁间距为0.5mm～3mm，在本实施例中相邻两层的换热壁板420的板壁间距为1mm。同时由于换热壁板420的厚度为0.15mm，从而使得溶液热交换器135的结构更加紧凑，并在单位体积上提供更大的换热面积，有利于溶液热交换器135的小型化。

再生器201、冷凝器202、蒸发器204和吸收器203均为管壳式换热器，它们具有相似的结构。下面以再生器201和冷凝器202为例进行说明。图3A是本实用新型实施例中冷凝器202与一侧再生器201的立体结构示意图；图3B是本实用新型实施例中冷凝器202与一侧再生器201的横截面结构示意图。图3A和图3B中，具有两个管壳式换热器300，左侧的管壳式换热器300构成冷凝器202，右侧的管壳式换热器300与图中的溶液分配器321构成再生器201。

管壳式换热器300包括换热管310和管壳式换热器壳体322。若干排换热管310呈上下层排列(图中仅示出了部分换热管310)，换热管310固定在管壳式换热器壳体322中。管壳式换热器壳体322构成管壳式换热器300的管程，换热管310构成管壳式换热器300的壳程。

管壳式换热器300中，换热管310由塑料制成，换热管310的管壁厚度为在0.1mm～0.5mm。在本实施例中，换热管310的管壁厚度为0.15mm。相对于金属换热管，这样极薄的厚度在同体积下增大了十倍以上的换热面积，弥补了塑料传热性能不足的问题，使得换热管310的传热性能能够达到吸收式制冷机的要求。由于换热管310由塑料制成，相对于采用金属散热管，管壳式换热器300的重量能够大幅度降低，从而实现了轻量化。由于塑料具备优良的抗腐蚀性能，从而也能够避免由于换热管310被腐蚀而产生不凝气体，增加了吸收式制冷机的工作效率。同时，塑料制作的换热管310相对于金属换热管，其密封更加容易。

发明人经过研究发现，传统的采用金属换热管的管壳式换热器，由于金属的密封难度较大，为了保证管壳式换热器的密封性能，使得其壳体只能采用厚钢板或者铸件制成，从而进一步增加了管壳式换热器的重量，且耐腐蚀性差。

为此，在本实施例中，管壳式换热器300的管壳式换热器壳体322也采用塑料制成，使得管壳式换热器壳体322和换热管310之间的密封能够容易的实现，管壳式换热器壳体322的厚度能够降低。这样，进一步减轻了管壳式换热器300的重量，管壳式换热器300的抗腐蚀性能也得到增强。作为一种实施例，管壳式换热器壳体322和换热管310可以采用相同种类的塑料制成，通过注塑工艺一体成型，从而提供优良的密封性能。

在相邻两排换热管310之间，等间距设置有多个支撑条301，支撑条301与换热管310交叉设置且与换热管310相互垂直。支撑条301用于支撑上下相邻的两排换热管310，并承受管壳式换热器壳体322内高真空带来的结构应力。在本实施例中，支撑条301由塑料制成，以保证轻量化。作为一种实施例，支撑条301与换热管310采用同种塑料制成，以便于制造。

溶液分配器321为长方体，内部具有腔体，腔体用于供溴化锂稀溶液流动。溶液分配器321设置在右侧的管壳式换热器300的上部，以共同形成再生器201。溶液分配器321上均匀设置有多个泄流孔340。作为一种实施例，泄流孔340为长条孔，在溶液分配器321的宽度方向上延伸且等间距开设三个形成一排。在溶液分配器321的长度方向上，等间距设置多排泄流孔205。泄流孔205用于将腔体中的溴化锂稀溶液均匀的喷洒至下方的换热管310。

在本实施例中，溶液分配器321也可以采用塑料制成，以达到进一步的轻量化。作为一种实施例，溶液分配器321为和管壳式换热器壳体322可以采用相同种类的塑料制成，以方便制造、装配和密封。

除了实现管壳式换热器300的轻量化，发明人还希望实现管壳式换热器300的小型化。小型化的管壳式换热器300能够使吸收式制冷机100整体体积更小，从而能够适用于家庭或其他对制冷功率要求不高的场合。

然而，发明人在管壳式换热器300小型化的过程中发现：

当管壳式换热器300作为冷凝器202时，热交换效率不高，在小型化后难以满足使用要求。发明人经过研究发现，冷凝器202的换热效率不高的原因在于：当冷媒蒸汽进入冷凝器202内与换热管310发生热交换放热液化后在换热管310表面形成水滴，并在重力的作用下汇集和自由滴落，冷凝水在下滴过程中不断滴到下方各排换热管310，在换热管310表面形成下降水膜，尤其是在换热管310的下部弧线处水膜的厚度往往很厚，增加冷媒蒸汽与换热管310之间的传热阻力，不利于冷媒蒸汽与换热管310的接触，从而导致热交换效率不高。

当管壳式换热器300作为再生器201和吸收器203的一部分时，随着制冷功率的降低，所需要的工质的循环量也随之降低，相应地出现换热管310外表面不能被溴化锂溶液充分湿润而出现“干斑”的不利现象。为了避免出现干斑，发明人尝试加大循环泵的流量，把远远多于实际要求的循环量的工质液体，不断地从再生器201和吸收器203底部的积液池中喷淋到顶部的换热管310上。然而这样增加了循环泵的流量，增加了寄生能量消耗和运行成本。悖于吸收式制冷机向小型化、家庭化发展的趋势。

当管壳式换热器300作为蒸发器204时，由于冷媒水的比热容很大，完成额定制冷量所需要蒸发的冷媒水的流量就比较少，需要设置复杂的冷媒分配器以把冷媒水精确地分配到各换热管310上，使冷媒水充分浸润换热管310并沿换热管310表面形成厚度均匀下降的水膜(简称降膜)。随着冷媒水的蒸发，冷媒水不断减少，以至于不能充分湿润换热管310而造成换热管310外表出现“干斑”的现象。干斑的出现，使蒸发器204的换热系数大大降低。因而，为了保证充分湿润，需要配置专用的冷媒泵，使用远远多于实际蒸发量的冷媒水，在冷媒泵泵送下，不断地从蒸发器204的底部把没有蒸发的冷媒水喷淋到蒸发器204的顶部。冷媒泵的存在，一方面增加制冷机的体积重量，使蒸发器204难以小型化，另一方面增加运行成本。

基于上述原因，发明人对换热管310的外径以及相邻换热管310之间的中心距进行了优化。将换热管310的外径设置为3mm～5mm，将位于同一排的相邻的换热管310的中心距设置为4mm～6mm，将上下相邻的换热管310的中心距设置为5mm～8mm。在本实施例中，换热管310的外径为3mm；位于同一排的相邻的换热管310的中心距为4mm；上下相邻的换热管310的中心距为7mm。采用上述的小管径、大密度排列的换热管310，在单位体积上获得较大的热交换面积，从而在满足高换热效率的前提下实现更小的体积。

如此，当管壳式换热器300作为冷凝器202时，同一排的相邻的换热管310之间的间隙仅为1mm，这样小的间隙能够发挥冷媒水表面张力的有益作用，使得换热管310表面冷凝的冷媒水在间隙处汇集并下滴。先冷凝的冷媒水不会滴落到下层换热管310的表面形成水膜，使悬挂在换热管310下部弧面的水膜厚度得以降低，从而提高了冷凝器202的整体工作效率。如此，使得冷凝器202得以小型化。

当管壳式换热器300作为再生器201和吸收器203的一部分时，同一排的相邻的换热管310之间的间隙仅为1mm，在该间隙处，溴化锂溶液的表面张力和重力联合作用，使得溴化锂溶液在该间隙处既有下滴流动，也有扩散和堆积，从而能够保证冷媒水始终浸没换热管310。溴化锂溶液与换热管310进行浸没式和降膜式联合换热。同时，在溴化锂溶液表面张力的作用下，溴化锂溶液无需充满整个壳体201，仅仅需要溴化锂溶液能够始终终浸没换热管310即可。因此能够根据溴化锂溶液流量的大小调节溴化锂溶液在间隙处的沉积高度，使得在制冷负荷小、溴化锂溶液流量小时，溴化锂溶液也能均匀的浸没换热管310。如此，无需多次泵送即可保证溴化锂溶液与换热管310的接触，有效杜绝了干斑现象，降低了寄生能量消耗和运行成本，使得再生器201和吸收器203得以小型化。

当管壳式换热器300作为蒸发器204时，换热管310的外径只有3mm，同一排的相邻的换热管310之间的间隙仅为1mm，这样小的间隙能够发挥冷媒水表面张力的有益作用。在冷媒水表面张力和重力的联合作用下，冷媒水一部分在间隙处形成堆积、扩散并润湿该排换热管310，另一部分通过间隙滴落到下层的换热管310上。接着，在换热管310的各个间隙处，冷媒水一部分通过间隙滴落到下层，另一部分堆积扩散并润湿该换热管310。以此类推，冷媒水依次流过各层换热管310。冷媒水流经个层换热管310，全部依靠重力作用完成。在额定制冷工况下稳态工作时，冷媒水经最上排换热管310，到达最下排换热管310时，恰好被完全蒸发，毋须使用冷媒泵。冷媒水流经间隙时，在表面张力和重力的双重作用下，在间隙处既有流动，又有堆积；间隙可根据冷媒水流量的大小自动调节冷媒水在间隙处的堆积高度。当冷媒水流量大时，间隙处堆积的液体高度会淹没换热管310，同时流过间隙的流量也大。当冷媒水流量较小时，间隙处堆积的液体高度低，但由于换热管310表面的可湿润性，冷媒液体会浸润换热管310，减少换热管310表面出现“干斑”的机会，提高传热系数。如此，无需设置专用的冷媒泵和冷媒分配器，降低了运行成本，也有利于蒸发器204的小型化。

为了进一步实现吸收式制冷单元100的轻量化、小型化，并提高密封性能，吸收式制冷单元100的机身壳体、水流接口、溶液箱232都可以采用塑料制成。甚至吸收式制冷单元100的元器件全部由塑料制成。

图5是本实用新型实施例中六个吸收式制冷单元的直接拼接形成吸收式制冷矩阵500的示意图。六个吸收式制冷单元与吸收式制冷单元100的结构相同，为了更好的表达吸收式制冷单元的拼接形式，在图5中，对六个吸收式制冷单元分别编号为501、502、503、504、505、506。

六个吸收式制冷单元501、502、503、504、505、506以3×2的方式叠加组合在一起形成一个吸收式制冷矩阵500。6个制冷单元501、502、503、504、505、506各自相邻组合面上的水流接口连接在一起，例如：各个吸收式制冷单元的热水入口都与相邻制冷单元的热水入口连接在一起；从热水源(例如锅炉、太阳能热水器)等供给的热水通过吸收式制冷单元501的热水入口511接入，然后通过每个吸收式制冷单元内的热水进水管道向各自吸收式制冷单元的再生器输入热水，热水经过吸收式制冷矩阵的各个再生器换热后，再通过各自吸收式制冷单元的热水出水管道流出，最后吸收式制冷矩阵500的热水从吸收式制冷单元503的热水出口512回到热水源。同理，从冷负荷来的冷水通过吸收式制冷单元501的冷水入口513输入吸收式制冷矩阵500的蒸发器，被蒸发器中的冷媒水吸热降温后、再从吸收式制冷单元503的冷水出口514回到冷负荷。从冷却塔来的冷却水通过吸收式制冷单元501的冷却水入口515输入吸收式制冷矩阵500的冷凝器和吸收器，吸收了冷凝器/吸收器放出的热量后，冷却水从吸收式制冷单元503的冷却水出水口516回到冷却塔。相邻吸收式制冷单元的组合面紧密贴合。

如此，六个吸收式制冷单元组合在一起形成一个同时工作的整体，所组合成的制冷矩阵的制冷功率为6×3RT(约66kW)，为单个吸收式制冷单元功率的6倍，通过矩阵式组合，实现制冷功率倍增式扩展。

此外，图5中，若吸收式制冷矩阵500中任何一个吸收式制冷单元因故障停机时，不影响整个矩阵的工作。吸收式制冷矩阵500中其它单元仍能以一个整体进行制冷运行，只是制冷功率有所降低。

本实用新型实施例提供的吸收式制冷单元，其换热管由塑料制成，同时换热管的管壁厚度为0.1mm～0.5mm。这样的换热管其管壁厚度远远低于金属换热管，在同体积下增大了十倍以上的换热面积，从而弥补了塑料传热性能不足的问题，使得换热管的传热性能能够达到吸收式制冷机的要求，吸收式制冷单元能够实现轻量化和小型化。同时塑料制作的换热管，密封容易，能够与其他塑料部件采用精密注塑工艺一体成型，提高了生产效率。塑料抗腐蚀性能强，能够避免不凝气体，增加了吸收式制冷单元的工作效率，降低了维护频率。这样的吸收式制冷单元，由于其轻量化、小型化、维护频率的特点，适用于家庭及所需功率较小的商业场合。

吸收式制冷单元还能够通过水流接口群组成大型的吸收式制冷矩阵，其扩展性强。进而只需要生产标准化的吸收式制冷单元，在使用时根据需要将多个吸收式制冷单元组合即可，大大提高了生产效率、降低了制造成本和生产周期。

以上所述仅为本实用新型的部分实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (35)

1.吸收式制冷单元，其特征在于：

所述吸收式制冷单元是一台吸收式制冷机；

所述吸收式制冷单元的再生器、吸收器、冷凝器和蒸发器为管壳式换热器，包括由管壳式换热器壳体构成的壳程，以及由在所述管壳式换热器壳体内的换热管所构成的管程；所述换热管由塑料制成；

所述吸收式制冷单元的溶液热交换器为板式换热器，所述板式换热器具备板式换热器壳体以及换热壁板；所述换热壁板固定在所述板式换热器壳体内，所述换热壁板由塑料制成。

2.根据权利要求1所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述换热管的管壁厚度为0.1～0.5mm。

3.根据权利要求2所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述换热管的管壁厚度为0.15mm。

4.根据权利要求1所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

若干排所述换热管呈上下层排列；相邻两排所述换热管之间间隔设置有多个支撑条；所述支撑条用于支撑相邻两排所述换热管。

5.根据权利要求4所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述支撑条由塑料制成。

6.根据权利要求5所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述支撑条和所述换热管由同种塑料制成。

7.根据权利要求1所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

若干排所述换热管呈上下层排列；所述换热管的外径为3mm～5mm；

位于同一排的相邻的所述换热管的中心距为4mm～6mm；

上下相邻的所述换热管的中心距为5mm～8mm。

8.根据权利要求7所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述换热管的外径为3mm；

位于同一排的相邻的所述换热管的中心距为4mm；

上下相邻的所述换热管的中心距为7mm。

9.根据权利要求1所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述管壳式换热器壳体由塑料制成。

10.根据权利要求9所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述管壳式换热器壳体和所述换热管由同种塑料制成。

11.根据权利要求1所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述换热壁板的厚度为0.1mm～0.5mm。

12.根据权利要求11所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述换热壁板的厚度为0.15mm。

13.根据权利要求1所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述换热壁板上分布有织纹状凸条，用于支撑所述换热壁板，并使流过所述凸条的流体产生紊流以提高传热系数。

14.根据权利要求13所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述凸条由塑料制成。

15.根据权利要求14所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述凸条和所述换热壁板由同种塑料制成。

16.根据权利要求1所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述换热壁板呈多层排列；

相邻两层的所述换热壁板的板壁间距为0.5mm～3mm。

17.根据权利要求16所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

相邻两层的所述换热壁板的板壁间距为1mm。

18.根据权利要求1所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述板式换热器壳体由塑料制成。

19.根据权利要求18所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述板式换热器壳体和所述换热壁板由同种塑料制成。

20.根据权利要求1所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述吸收式制冷单元的机身壳体由塑料制成。

21.根据权利要求1所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述吸收式制冷单元具有若干水流接口，用以导入和导出冷水、热水和冷却水；所述水流接口由塑料制成。

22.根据权利要求1所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述吸收式制冷单元的元器件全部由塑料制成。

23.根据权利要求1～22中任意一项所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述吸收式制冷单元设有至少两组水流接口群，每组所述水流接口群至少包括作为热水的入口和出口的水流接口、作为冷水的入口和出口的水流接口、作为冷却水的入口和出口的水流接口；

相邻的所述吸收式制冷单元能够通过所述水流接口相互连接，使得任意数量的所述吸收式制冷单元能够通过所述水流接口彼此插接构成吸收式制冷矩阵。

24.根据权利要求23所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述吸收式制冷单元具备至少两个组合面；各组所述水流接口群分布在所述组合面上。

25.根据权利要求24所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述吸收式制冷单元的机身壳体为长方体，所述组合面为所述机身壳体的6个表面；

每个所述组合面上设有一组所述水流接口群；

相邻的所述吸收式制冷单元能够通过所述水流接口相互连接，使得任意数量的所述吸收式制冷单元能够通过所述水流接口彼此插接构成矩阵式的所述吸收式制冷矩阵。

26.根据权利要求25所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述吸收式制冷单元的组合面用于与相邻的所述吸收式制冷单元的组合面相互紧密贴合，以构成矩阵式的所述吸收式制冷矩阵。

27.根据权利要求25所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

至少一组相对的所述组合面上的所述水流接口相互镜像对称。

28.根据权利要求23所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述吸收式制冷单元的机身壳体内设置有水流管道系统，所述水流管道系统将不同所述水流接口群里的相同作用的所述水流接口相互连通；所述水流管道系统还与所述管壳式换热器的管程连接，使得所述吸收式制冷单元通过任何一个所述水流接口群均可同时或分别引入引出热水、冷水和冷却水。

29.根据权利要求28所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述水流管道系统与所述机身壳体形成一体式结构。

30.根据权利要求28所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述水流管道系统包括热水进水管道、热水出水管道、冷水进水管道、冷水出水管道、冷却水进水管道、冷却水出水管道；

所述热水进水管道连接热水入口以及所述再生器的管程的入口；

所述热水出水管道连接热水出口以及所述再生器的管程的出口；

所述冷水进水管道连接冷水入口以及所述蒸发器的管程的入口；

所述冷水出水管道连接冷水出口以及所述蒸发器的管程的出口；

所述冷却水进水管道连接冷却水入口以及所述吸收器和所述冷凝器的管程的入口；

所述冷却水出水管道连接冷却水出口以及所述吸收器和所述冷凝器的管程的出口。

31.根据权利要求1～22中任意一项所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述再生器和所述冷凝器位于所述吸收式制冷单元的机身壳体内的上部，其中，

所述再生器用于将稀溶液中所吸收的冷媒水加热蒸发，获得冷媒蒸汽；蒸发过程所吸收的热量由所述再生器的管程的热水提供；

所述冷凝器用于将所述再生器中获得的冷媒蒸汽冷却凝结成冷媒水，冷媒水经过节流后流动到所述蒸发器的壳程。

32.根据权利要求1～22中任意一项所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述蒸发器和所述吸收器位于所述吸收式制冷单元的机身壳体内的下部，其中，

所述蒸发器用于通过壳程冷媒水的蒸发吸热，使管程的冷水降温；

所述吸收器用于将蒸发器壳程产生的冷媒蒸气吸收到浓溶液中，吸收过程中放出的热由管程的冷却水带走。

33.根据权利要求1～22中任意一项所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述吸收式制冷单元还包括溶液箱；所述溶液箱用于回收所述吸收器中产生的稀溶液，并为所述再生器提供所需要的稀溶液。

34.根据权利要求33所述的吸收式制冷单元，其特征在于：

所述溶液箱由塑料制成。

35.吸收式制冷矩阵，其特征在于：

包括若干个如权利要求1～34中任意一项所述的吸收式制冷单元。