CN214891950U - 一种压缩与吸收联合循环制冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压缩与吸收联合循环制冷装置，包括压缩机和发生器，所述压缩机与高温冷凝器连接，所述高温冷凝器位于所述发生器内，所述高温冷凝器和低温换热器连接，所述低温换热器与一次节流阀连接，所述一次节流阀与一次蒸发器连接；所述发生器与溶液换热器连接，所述溶液换热器与吸收器连接，所述吸收器与二次蒸发器连接，所述二次蒸发器与二次节流阀连接，所述二次节流阀与二次冷凝器连接，所述二次冷凝器与发生器连接。本实用新型通过将压缩制冷的高温冷凝器嵌入吸收制冷的发生器中，完全利用压缩制冷剂排放的热量推动吸收制冷，使两大制冷循环联合运转。从而大大提高制冷能效，减少制冷热排放，降低能耗和运行成本，实现绿色制冷。

Description

一种压缩与吸收联合循环制冷装置

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其是涉及一种压缩与吸收联合循环制冷装置。

背景技术

随着我国经济的高速发展，人民生活水平不断提高，能源消耗急剧增加，目前我国的能源消耗总量已经排在世界第二。空调制冷技术在国民生产和生活中广泛应用，制冷能耗占据我国总能耗的一部分，如何提高制冷系统的效能，降低制冷能耗，是制冷技术研究的重点。目前制冷行业两大主流制冷技术是蒸汽压缩制冷和吸收式制冷。蒸汽压缩制冷机组由于体积小、运行稳定、制冷效率高被广泛使用，但是压缩制冷运行主要依靠电力，电能耗大。吸收制冷运行主要依靠热力，对电力的消耗非常低，但是吸收制冷机组体积大、运行复杂，特别是其制冷效能明显低于制冷机组，导致其只适合在具备有余热热源或者在严重缺电的情况时才被使用，所以需要一种结合两者优势的装置在满足的制冷需求的同时降低能耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压缩与吸收联合循环制冷装置，该压缩与吸收联合循环制冷装置能够利用压缩制冷剂排放的热量推动吸收制冷，使两大制冷循环联合运转。从而大大提高制冷能效，降低能耗和运行成本，实现绿色制冷。

本实用新型提供一种压缩与吸收联合循环制冷装置，包括冷却塔、压缩机和发生器，所述压缩机与高温冷凝器连接，所述高温冷凝器位于所述发生器内，所述高温冷凝器和低温换热器连接，所述低温换热器与一次节流阀连接，所述一次节流阀与一次蒸发器连接，一次冷媒管穿过所述一次蒸发器；所述发生器与溶液换热器连接，所述溶液换热器与吸收器连接，所述吸收器与二次蒸发器连接，二次冷媒管穿过所述二次蒸发器，所述二次蒸发器与二次节流阀连接，所述二次节流阀与二次冷凝器连接，所述二次冷凝器与发生器连接，所述冷却塔通过冷却管与所述吸收器和所述二次冷凝器连接。

进一步地，所述二次蒸发器的下端与二次制冷剂泵的进液端连接，所述二次制冷剂泵的出液端与所述二次蒸发器的上端的喷淋管连接。

进一步地，所述二次蒸发器的上端与所述吸收器的上端连接，

进一步地，所述二次蒸发器的上端与二次节流阀的一端连接，所述二次节流阀的另一端与所述二次冷凝器的下端连接。

进一步地，所述吸收器的下端与第二溶液泵的进液端连接，所述第二溶液泵的出液端与所述溶液换热器的下端连接。

进一步地，所述吸收器的下端与第一溶液泵的进液端连接，所述溶液换热器的下端与所述第一溶液泵的进液端连接，所述第一溶液泵的出液端与所述吸收器的上端的喷淋管连接。

进一步地，所述发生器的上端与第一调节阀连接，所述第一调节阀与所述溶液换热器的上端连接，所述发生器的下端与第二调节阀连接，所述第二调节阀与所述溶液换热器的上端连接。

进一步地，所述低温换热器的上端与所述第一调节阀连接，所述低温换热器的下端与所述第二溶液泵的出液端连接。

进一步地，所述冷却塔的下端与冷却泵的进液端连接，所述冷却泵的出液端与所述冷却管连接，所述冷却管包括第一盘管换热器、第二盘管换热器和布水管。

进一步地，所述第一盘管换热器位于所述吸收器内，所述第二盘管换热器位于所述二次冷凝器内，所述布水管位于所述冷却塔内。

本实用新型的技术方案通过将压缩制冷的高温冷凝器嵌入吸收制冷的发生器中，完全利用压缩制冷剂排放的热量推动吸收制冷，使两大制冷循环联合运转。从而大大提高制冷能效，减少制冷热排放，降低能耗和运行成本，实现绿色制冷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型系统原理图；

图2为本实用新型冷却管结构示意图；

图3为本实用新型压缩制冷系统原理图；

图4为本实用新型吸收制冷系统原理图；

附图标记说明：1-压缩机、2-高温冷凝器、3-低温换热器、4-一次节流阀、5-蒸发器、6-发生器、7-第一调节阀、8-第二调节阀、9-溶液换热器、10-第一溶液泵、11-第二溶液泵、12-吸收器、13-二次制冷剂泵、14- 冷却泵、15-二次蒸发器、16-二次节流阀、17-二次冷凝器、18-冷却塔、 19-冷却管、191-第一盘管换热器、192-第二盘管换热器、193-布水管、20- 一次冷媒管、21-二次冷媒管；

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、 "长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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，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。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

如图1-图4所示：

一种压缩与吸收联合循环制冷装置，包括压缩制冷和吸收制冷两部分：

压缩制冷：

由压缩机1、高温冷凝器2、低温换热器3、一次节流阀4、蒸发器5 等设备及连接管道组成。压缩机1与高温冷凝器2连接，高温冷凝器2位于发生器6内，高温冷凝器2和低温换热器3连接，低温换热器3与一次节流阀4连接，一次节流阀4与一次蒸发器5连接，一次冷媒管20穿过一次蒸发器5。将一次冷凝器分成高温冷凝器2和低温换热器3两个部分，高温冷凝器2位于发生器6内，利用压缩制冷剂排放的热量推动吸收制冷，使两大制冷循环联合运转。从而大大提高制冷能效，降低能耗和运行成本，实现绿色制冷。

本技术阐述中的压缩制冷以R22水冷螺杆式压缩机组为设计原型，但是不影响采用其它制冷剂的压缩制冷机组在联合制冷中的应用。压缩制冷的制冷剂可以适用氨、二氧化碳、氟利昂等全系制冷剂。

工作原理：

一次制冷剂在一次蒸发器5中吸收一次冷媒的热量，蒸发成为制冷剂蒸气。该过程吸收的热量Qc1就是压缩制冷的制冷量。压缩机1吸入制冷剂蒸气并加压，成为高温高压蒸气。压缩机1消耗的电量为q,就是压缩机 1的电功率。一次压缩制冷的性能系数COP＝Qc1:q。高压蒸气在一次冷凝器中释放热量。一次冷凝器按照高、低温分为高温冷凝器2和低温换热器3，高温冷凝器2内置于吸收制冷机的发生器6里。制冷剂蒸气在高温冷凝段排放的热量用于加热发生器6内的吸收剂高温溶液，同时制冷剂温度降到 80℃左右，之后进入低温换热器3。制冷剂蒸气在低温换热器3中与吸收器 12中出来的吸收剂低温溶液进行热交换。从而最终冷却成为40℃左右的液态制冷剂。制冷剂在高、低温换热器3中排放的总热量Q3，在不考虑损耗的简化情况下Q3＝Qc1+q。液态制冷剂经过一次节流阀4降压后，在蒸发器 5内再次吸热蒸发气化。从而形成一次压缩制冷循环。

吸收制冷：

主要由二次蒸发器15、吸收器12、发生器6、低温换热器3、溶液换热器9、二次冷凝器17、二次节流阀16、冷却塔18、冷却泵14、第一溶液泵10、第二溶液泵11、二次制冷剂泵13、第一调节阀7和第二调节阀8等设备及连接管道组成。发生器6与溶液换热器9连接，溶液换热器9与吸收器12连接，吸收器12与二次蒸发器15连接，二次冷媒管21穿过二次蒸发器15，二次蒸发器15与二次节流阀16连接，二次节流阀16与二次冷凝器17连接，二次冷凝器17与冷却塔18连接。

二次蒸发器15的下端与二次制冷剂泵13的进液端连接，二次制冷剂泵13的出液端与二次蒸发器15的喷淋管连接。二次蒸发器15的上端与吸收器12的上端连接，二次蒸发器15的上端与二次节流阀16的一端连接，二次节流阀16的另一端与二次冷凝器17的下端连接。

吸收器12的下端与第二溶液泵11的进液端连接，第二溶液泵11的出液端与溶液换热器9的下端连接。吸收器12的下端与第一溶液泵10的进液端连接，溶液换热器9的下端与第一溶液泵10的进液端连接，第一溶液泵10的出液端与吸收器12的喷淋管连接。发生器6的上端与第一调节阀7 连接，第一调节阀7与溶液换热器9的上端连接，发生器6的下端与第二调节阀8连接，第二调节阀8与溶液换热器9的上端连接。低温换热器3 的上端与第一调节阀7连接，低温换热器3的下端与第二溶液泵11的出液端连接。

冷却塔18的下端与冷却泵14的进液端连接，冷却泵14的出液端与冷却管19连接，冷却管19包括第一盘管换热器191、第二盘管换热器192和布水管193。第一盘管换热器191位于吸收器12内，第二盘管换热器192 位于二次冷凝器17内，布水管193位于冷却塔18内。

吸收制冷是由制冷剂和吸收剂形成工作对，通过加热和冷却使制冷剂形成气态-液态循环，从而实现制冷。联合制冷过程中吸收制冷可以适用全部的吸收制冷工作对。本技术阐述中的二次吸收制冷以单效溴化锂制冷机组为原型，但是不影响采用其它工作对的吸收制冷机组在联合制冷过程中应用。

工作原理：

二次制冷剂在二次蒸发器15中吸收二次冷媒水的热量，蒸发气化。该过程吸收的热量Qc2就是二次制冷的制冷量。在吸收器12中二次制冷剂蒸汽被吸收剂溶液吸收，并且被第一盘管换热器191中的冷却水将气化热带走。溶液泵将吸收剂溶液加压并分成两股，一股经过低温换热器3，吸收一次制冷剂的热量；另一股经过溶液换热器9，吸收高温吸收剂溶液的热量。最终经过调节阀流入发生器6。溶液换热器9，是浓溶液和稀溶液进行热交换，从而使流入吸收器12中的吸收剂溶液温度降低，流入发生器6中的吸收剂溶液温度升高。发生器6里的吸收剂溶液，经过内置的高温冷凝器2 加热至沸腾，产生二次制冷剂蒸气。一次制冷剂在高温冷凝器2和低温换热器3中释放的热量Q3就是推动二次吸收制冷循环的热源，COP＝Qc2:Q3。二次冷凝器17中二次制冷剂被第二盘管换热器192中的冷却水冷却，凝结成低温液态制冷剂。冷却水带走的热量Qp，就是冷却塔18的排放热量。吸收制冷中辅助机组电机功率较小，简化计算时Qp＝Q3+Qc2。低温冷剂水经过二次节流阀16减压后，在二次蒸发器15中再次吸热蒸发，形成完整的吸收制冷循环。

本实用新型性能系数推导与分析：

压缩制冷机组被广泛应用，根据GB/T19577-2015大型水冷制冷机组的 COP远高于小型风冷制冷机组。这是因为水冷却系统中的冷凝器的冷凝温度在有40℃左右，甚至更低，有利于制冷剂散热。在联合制冷过程中，一次压缩制冷剂在冷凝器中排放的热量不是直接被冷却水带走，而是用于加热吸收制冷机组中的吸收剂溶液。一次压缩制冷的冷凝器分成两段。其中高温冷凝器2冷凝温度80℃左右，最终的低温换热器3冷凝温度40℃左右，与水冷制冷循环一致。所以联合制冷循环中一次压缩制冷的性能系数COP，参照水冷式压缩制冷机COP4.2～8.1选取。目前水冷螺杆压缩机1COP＝5.5 左右，离心式压缩机COP会更高。为此本推导中一次压缩制冷性能系数 COP＝5.5，一次压缩制冷压缩机1功率q，冷量Qc1＝5.5*q，一次压缩制冷排放热量Q3＝Qc1+q＝6.5q。

二次吸收制冷是由制冷剂和吸收剂形成工作对，提高加热和冷却使制冷剂完成气态-液体循环，从而实现制冷。不同的工作对和发生器6中不同的发生温度都影响吸收制冷循环的性能系数。大多数一次制冷剂压缩后排气温度满足溴化锂吸收制冷机组发生器6的发生温度要求。所以联合制冷二次吸收制冷的性能系数COP，参照市场上溴化锂吸收机组COP选取。(根据GB/T18362-2008溴化锂吸收式制冷机组的COP≥1.10)。本次性能系数推导中二次吸收制冷COP＝1.1。由于二次吸收制冷全部利用一次压缩制冷排放热量Q3为推动的热源，所以，二次吸收制冷冷量Qc2＝1.1*Q3＝7.15q，冷却塔18排放热量Qp＝Q3+Qc2＝13.65q。

联合制冷的总制冷量Qc＝Qc1+Qc2＝12.65q，总输入功率q，总排放热量13.65q，总COP＝12.65。联合制冷的能效远高于单独使用压缩制冷或者单独使用吸收制冷的能效，具有很好的节能减排，降低能耗的作用，极大的提高了制冷系统能效比。

实施例2：

如图1-图4所示：

本实施例相比于实施例1不同之处在于，将压缩制冷的压缩机1采用大型水冷离心式压缩机，大型水冷离心式压缩机的COP可以达到8。吸收式制冷采用机组与实施例1所采用的机组相同，联合制冷COP随之提高到 17.9。

其它与实施例1中所述相同，省略不再赘述。

本实用新型没有改变压缩制冷和吸收制冷各自的制冷循环，所以技术上是成熟可靠的。本实用新型通过设置高温冷凝器2和低温换热器3，即保证了一次制冷剂排放的全部热量被二次吸收制冷所利用，又能够满足一次制冷剂散热冷凝的需要。有效利用了压缩制冷过程排放的热量，去推动吸收制冷机组运行。所以如何保证压缩制冷过程排放的热量有效、且高效地被吸收制冷所利用，实现推导的COP值，是本实用新型实施的关键。本实用新型的理想状态是：一次制冷剂压缩后的饱和温度大于等于二次吸收制冷的发生温度。这样一次制冷剂高温状态下的主要热量在高温冷凝器2中加热发生器里高温吸收剂溶液。之后低温状态下的少部分热量在低温换热器中与吸收器中出来的低温吸收剂稀溶液进行热交换，完成全部的冷凝过程。如果简单地调整吸收制冷发生器6和二次冷凝器17的压力，也可以实现一次制冷剂压缩后的饱和温度大于等于二次吸收制冷的发生温度。但是发生温度降低会降低二次吸收制冷效能，从而降低联合制冷整体的COP值。只要根据一次制冷剂压缩后的排气温度、饱和温度和二次吸收制冷的发生温度、吸收温度四者之间的关系，综合匹配一次制冷剂、压缩形式、二次吸收制冷工作对和吸收制冷形式，合理设置高温冷凝器2、低温换热器3，完全可以实现联合制冷COP大于15，甚至接近20。

本实用新型的技术方案通过将压缩制冷的高温冷凝器2嵌入吸收制冷的发生器6中，完全利用压缩制冷剂排放的热量推动吸收制冷，使两大制冷循环联合运转。从而大大提高制冷能效，减少制冷热排放，降低能耗和运行成本，实现绿色制冷。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种压缩与吸收联合循环制冷装置，其特征在于，包括：冷却塔、压缩机和发生器，所述压缩机与高温冷凝器连接，所述高温冷凝器位于所述发生器内，所述高温冷凝器和低温换热器连接，所述低温换热器与一次节流阀连接，所述一次节流阀与一次蒸发器连接，一次冷媒管穿过所述一次蒸发器；所述发生器与溶液换热器连接，所述溶液换热器与吸收器连接，所述吸收器与二次蒸发器连接，二次冷媒管穿过所述二次蒸发器，所述二次蒸发器与二次节流阀连接，所述二次节流阀与二次冷凝器连接，所述二次冷凝器与发生器连接，所述冷却塔通过冷却管与所述吸收器和所述二次冷凝器连接。

2.根据权利要求1所述的一种压缩与吸收联合循环制冷装置，其特征在于，所述二次蒸发器的下端与二次制冷剂泵的进液端连接，所述二次制冷剂泵的出液端与所述二次蒸发器的上端的喷淋管连接。

3.根据权利要求1所述的一种压缩与吸收联合循环制冷装置，其特征在于，所述二次蒸发器的上端与所述吸收器的上端连接。

4.根据权利要求1所述的一种压缩与吸收联合循环制冷装置，其特征在于，所述二次蒸发器的上端与二次节流阀的一端连接，所述二次节流阀的另一端与所述二次冷凝器的下端连接。

5.根据权利要求1所述的一种压缩与吸收联合循环制冷装置，其特征在于，所述吸收器的下端与第二溶液泵的进液端连接，所述第二溶液泵的出液端与所述溶液换热器的下端连接。

6.根据权利要求1所述的一种压缩与吸收联合循环制冷装置，其特征在于，所述吸收器的下端与第一溶液泵的进液端连接，所述溶液换热器的下端与所述第一溶液泵的进液端连接，所述第一溶液泵的出液端与所述吸收器的上端的喷淋管连接。

7.根据权利要求5所述的一种压缩与吸收联合循环制冷装置，其特征在于，所述发生器的上端与第一调节阀连接，所述第一调节阀与所述溶液换热器的上端连接，所述发生器的下端与第二调节阀连接，所述第二调节阀与所述溶液换热器的上端连接。

8.根据权利要求7所述的一种压缩与吸收联合循环制冷装置，其特征在于，所述低温换热器的上端与所述第一调节阀连接，所述低温换热器的下端与所述第二溶液泵的出液端连接。

9.根据权利要求1所述的一种压缩与吸收联合循环制冷装置，其特征在于，所述冷却塔的下端与冷却泵的进液端连接，所述冷却泵的出液端与所述冷却管连接，所述冷却管包括第一盘管换热器、第二盘管换热器和布水管。

10.根据权利要求9所述的一种压缩与吸收联合循环制冷装置，其特征在于，所述第一盘管换热器位于所述吸收器内，所述第二盘管换热器位于所述二次冷凝器内，所述布水管位于所述冷却塔内。

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