CN2526753Y - 多段式溴化锂吸收式热泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多段式溴化锂吸收式热泵，它包括N个发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器以及连接该系统和管路、泵、阀门，驱动废热源热水管路将N个发生器串联连接，并将N个蒸发器串联连接，冷却水管路将N个冷凝器串联连接，输出热源管路将N个吸收器串联连接。经过上述优化组合，能得到较高温度的输出热源。该种热泵在实际应用中，如热泵输出热源与没有分段的相比，驱动热源废热水可减少流量30％，同时减少冷却水量35％，大大节约了热泵的运行费用。

Description

多段式溴化锂吸收式热泵

(一)技术领域：本实用新型涉及一种溴化锂吸收式热泵，尤其涉及一种以废热水作驱动热源的热泵。

(二)背景技术：溴化锂吸收式热泵以废热能为驱动热源，在采用冷却水的条件下而获得更高温度的热源，是一种有效回收废热能源的设备。该设备主要有发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器等组成，其制取热源的过程是在高真空状态下废热源加热发生器中的溴化锂水溶液，使其产生水蒸汽而浓缩。产生的水蒸汽在冷凝器中冷凝成冷剂水，冷却水从冷凝器把冷剂蒸汽热量带出机外。冷剂水流入蒸发器吸取废热源热水的热量而蒸发，发生器中的浓溶液流入吸收器吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽。吸收过程产生的热量加热吸收器管内的流体。使管内流体温度升高，供用热场所使用。该类热泵以较低温度的废热能在发生器和蒸发器作为驱动热源来制取较高温度的热源。在溴化锂溶液的浓缩过程中，由于驱动废热源温度较低，要获得具有吸收能力的溴化锂浓溶液，必须要有较低温度的冷却水才能实现。而且供给的废热源温度较低，可利用热量较小。

(三)发明内容：本实用新型的目的在于提供一种能使用较高温度冷却水，同时又能充分利用驱动废热水热能，并能获得更高温度热源的吸收式热泵。

本实用新型的目的是这样实现的：将原来在溴化锂吸收式热泵的一个发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器中完成整个升温和降温的各换热器分为N段，而使其成为由N个发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器及热交换器组成的多段式热泵。各段分别承担部分温度的升高和降低，经N段后完成整个升温和降温过程。其N分为二、三、四、五段或更多段。将单段的发生器和冷凝器组合在同一个腔体内，将单段的蒸发器和吸收器组合在同一个腔体内，和一个溶液热交换器由管路系统、泵组合成独立的溴化锂溶液和冷剂水的循环回路，在该系统中完成溴化锂溶液的浓缩吸收和冷剂蒸汽的冷凝蒸发。废热源在该系统中得到一部分利用。制取热源在该系统中得到一部分升温。冷却水在该系统中带走了部分冷凝器热量自身温度升高。驱动热源管路废热水将N个发生器串联连接，并将N个蒸发器串联连接，冷却水管路将N个冷凝器串联连接，输出热源管中路将N个吸收器串联连接，同时再进行冷却水管路系统、驱动热源水管路系统和制取热源水管路系统的优化组合。将驱动废热水进入热泵的N段中发生器段和冷却水出热泵的N段中冷凝器段组合在同一腔体内，驱动热源废热水进入热泵的N段中的蒸发器和吸制取热源出热泵的N段中的吸收器组合在同一腔体内。该一组发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和一只热交换器，由系统管路和泵组合成独立的溴化锂溶液和冷剂水的循环回路。驱动热源废热水出热泵的N段中的发生器段和冷却水进热泵的N段中的冷凝器段组合在同一腔体内，驱动热源废热水出热泵的N段中的蒸发器和制取热源进热泵的N段中的吸收器组合在同一腔体内。该一组发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和一只热交换器由系统管路和泵组合成独立的溴化锂溶液和冷剂水的循环回路。如只分为二段时，按上述二个组合组合成二段式溴化锂吸收式热泵。将其它的N段中的发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器组合成的溴化锂溶液和冷剂水循环回路的组合串联在上述二个组合之间就形成多段溴化锂吸收式热泵。

经过上述优化组合，该热泵在运行过程中，驱动废热水进入的一段由于其热水温度高，产生的冷剂蒸汽压力高，该段冷凝器可以用较高温度的冷却水来冷凝。同时由于该一段与热泵输出热源来组合，输出热源从该段吸收器出，该段吸收器与驱动热源的进口蒸发器段相组合，吸收的冷剂蒸汽压力高，所以能得到较高温度的输出热源。该种热泵在实际应用中，如热泵输出热源与没有分段的相比，驱动热源废热水可减少流量30％，同时减少冷却水量35％，大大节约了热泵的运行费用。

(四)附图说明：

图1为目前使用的用废热水作为驱动热源的溴化锂吸收式热泵结构流程示意图。

图2为本专利提出的二段式用废热水作为驱动热源的溴化锂吸收式热泵结构流程示意图。

图3为本专利提出的三段式用废热水作为驱动热源的溴化锂吸收式热泵结构流程示意图。

(五)具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述；

图1为目前使用的用废热水作为驱动热源在采用冷却水条件下，而获得更高温度的热源的溴化锂吸收式热泵，该结构和流程是在本专利提出前使用的技术。该热泵由发生器1、冷凝器2、蒸发器4、吸收器5、溶液热交换器3、浓溶液泵6、稀溶液泵7、第一冷剂泵8、第二冷剂泵9及连接该系统的管路、阀件等组成。发生器1和冷凝器2组合在同一腔体内，蒸发器4和吸收器5组合在同一腔体内。

该热泵的工作循环是这样进行的，在高真空状态下吸收器的稀溶液，经过溶液热交换器升温后进入发生器，被驱动热源废热水加热沸腾，产生水蒸汽而浓缩，驱动热水温度在发生器内温度降低，完成整个降温过程后排出热泵。产生的水蒸汽被同一腔室的冷凝器冷凝成冷剂水。冷却水在该冷凝器中温度升高，完成整个升温过程后排出热泵。冷却水由第一冷剂泵输送往蒸发器上部将冷剂水分布在蒸发器换热管表面。冷剂水吸取管内流动的废热水的热量蒸发成冷剂蒸汽。废热水温度在蒸发器中温度降低，完成整个降温过程后排出热泵。在发生器中浓缩的浓溶液由浓溶液泵输送，经过溶液热交换器降温后进入吸收器，吸收来自由同一腔体内蒸发器产生的冷剂蒸汽而浓度变稀。吸收过程产生的热量加热吸收器管内流动的流体，完成热泵输出热源循环，该循环连续不断进行，热泵连续输出热源。

在该种热泵运行中，废热水出热泵的温度决定发生器浓溶液的温度，冷却水出冷凝器的温度决定冷凝器压力。发生器浓溶液的温度和冷凝器压力决定了发生器中浓溶液的浓度。所以在该种热泵中发生器的浓溶液温度低，压力高，其对应的浓度就稀，进入吸收器不可能有很高的吸收效率。在吸收和蒸发过程中，废热水出热泵的温度决定蒸发器中的压力，输出热源的温度由机组的吸收溶液温度决定。而发生器来的浓溶液的浓度和蒸发器中的压力决定了吸收溶液的温度，浓度越浓、压力越高则吸收溶液温度越高。所以在该种热泵中废热水高温区的优势、冷却水低温区的优势和输出热源进入低温区的优势无法利用。

本专利为达到充分利用废热水高温区优势，冷却水低温区的优势和输出热源进入热泵低温区的优势，但又不增加更多成本，提供了一种新技术。

图2为本专利提出的多段式溴化锂吸收式热泵中的二段式热泵结构流程示意图。在该装置由第一发生器1-1、第二发生器1-2、第一冷凝器2-1、第二冷凝器2-1、第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第一吸收器5-1、第二吸收器5-2、第一溶液热交换器3-1、第二溶液热交换器3-2、第一溶液泵6-1、第二溶液泵6-2、冷剂泵8、引射器9及管路、阀门等组成。第一发生器1-1和第一冷凝器2-1设置在同一腔体内，第一蒸发器4-1和第一吸收器5-1设置在同一腔体内，第一发生器1-1、第一冷凝器2-1、第一蒸发器4-1、第一吸收器5-1和第一溶液热交换器3-1构成独立的发生、冷凝和蒸发、吸收过程。其冷剂水和溴化锂溶液的循环方式与图1所示装置相同。但废热源温度的降低、冷却水温度的升高和输出热源温度的升高在该段中只完成其中的一部份，由此构成第一段组合。第二发生器1-2和第二冷凝器2-2设置在同一腔体内，第二蒸发器4-2和第二吸收器5-2设置在同一腔体内，第二发生器1-2、第二冷凝器2-2、第二蒸发器4-2、第二吸收器5-2和第二溶液热交换器3-2构成独立的发生、冷凝和蒸发、吸收过程。其工作原理与第一段组合是相同的。废热水管路将二个发生器串联连接，驱动热源废热水先进入第一发生器1-1，出第一发生器后再进入第二发生器1-2，废热水温度依次降低，经过该二个发生器后完成废热水在该热泵的全部降温；废热水管路将二个蒸发器串联连接，驱动热源废热水先进入第一蒸发器4-1，出第一蒸发器后再进入第二蒸发器4-2，废热水温度依次降低，经过该二个蒸发器后完成废热水在该热泵的全部降温；冷却水系统将二个冷凝器串联连接，冷却水先进入第二冷凝器2-2，出第二冷凝器后再进入第一冷凝器2-1，冷却水温度依次升高，经过该二个冷凝器后完成该热泵冷却水的全部温升；输出热源管路将二个吸收器串联连接，输出热源先进入第二吸收器5-2，出第二吸收器后再进入第一吸收器5-1，输出热源温度依次升高。经过该二个吸收器后完成热泵输出热源的全部温升。

图3为本专利提出的多段式溴化锂吸收式热泵中最具代表性的三段式热泵结构流程示意图。在该装置由第一发生器1-1、第二发生器1-2、第三发生器1-3、第一冷凝器2-1、第二冷凝器2-1、第三冷凝器2-3、第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第一吸收器5-1、第二吸收器5-2、第三吸收器5-3、第一溶液热交换器3-1、第二溶液热交换器3-2、第三溶液热交换器3-3、第一溶液泵6-1、第二溶液泵6-2、第三溶液泵6-3、冷剂泵8、引射器9及管路、阀门等组成。第一发生器1-1和第一冷凝器2-1设置在同一腔体内，第一蒸发器4-1和第一吸收器5-1设置在同一腔体内，第一发生器1-1、第一冷凝器2-1、第一蒸发器4-1、第一吸收器5-1和第一溶液热交换器3-1构成独立的发生、冷凝和蒸发、吸收过程。其冷剂水和溴化锂溶液的循环方式与图1所示装置相同。但废热源温度的降低、冷却水温度的升高和输出热源温度的升高在该段中只完成其中的一部份，由此构成第一段组合。第二发生器1-2和第二冷凝器2-2设置在同一腔体内，第二蒸发器4-2和第二吸收器5-2设置在同一腔体内，第二发生器1-2、第二冷凝器2-2、第二蒸发器4-2、第二吸收器5-2和第二溶液热交换器3-2构成独立的发生、冷凝和蒸发、吸收过程。其工作原理与第一段组合是相同的。第三发生器1-3和第三冷凝器2-3设置在同一腔体内，第三蒸发器4-3和第三吸收器5-3设置在同一腔体内，第三发生器1-3、第三冷凝器2-3、第三蒸发器4-3、第三吸收器5-3和第三溶液热交换器3-3构成独立的发生、冷凝和蒸发、吸收过程。其工作原理与第一段组合是相同的。废热水管路将三个发生器串联连接，驱动热源废热水先进入第一发生器1-1，出第一发生器后进入第二发生器1-2，出第二发生器后再进入第三发生器1-3，废热水温度依次降低，经过该三个发生器后完成废热水在该热泵的全部降温。废热水管路将三个蒸发器串联连接，驱动热源废热水先进入第一蒸发器4-1，出第一蒸发器后进入第二蒸发器4-2，出第二蒸发器后再进入第三蒸发器4-3，废热水温度依次降低，经过该三个蒸发器后完成废热水在该热泵的全部降温。冷却水系统将三个冷凝器串联连接，冷却水先进入第三冷凝器2-3，出第三冷凝器后进入第二蒸发器2-2，出第二冷凝器后再进入第一冷凝器2-1，冷却水温度依次升高，经过该三个冷凝器后完成该热泵冷却水的全部温升。输出热源管路将三个吸收器串联连接，输出热源先进入第一吸收器5-1，出第一吸收器后进入第二吸收器5-2，出第二吸收器后再进入第三吸收器5-3，输出热源温度依次升高，经过该三个吸收器后完成热泵输出热源的全部温升。

该二段或三段式热泵的结构及布置如图2、3所示，蒸发器和吸收器设置在热泵的上部，发生器和冷凝器设置在热泵的下部，且每段组合的发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器均为左右方式布置排列。驱动热源废热水在发生器、蒸发器中下进上出。输出热源在吸收器中为下进上出。冷却水在冷凝器中从靠近发生器的一侧出。

为解决热泵在工作时需二台屏蔽泵工作输送冷剂水的问题，二段或三段式热泵只用一台冷剂泵。二段或三段中的冷剂水循环由一台冷剂泵8完成，从多个冷凝器来的冷剂水管路合并后进入引射器9，冷凝器的冷剂水经引射器后进入蒸发器。为解决热泵停机冷剂水经过引射器回入冷凝器而冷剂泵起动时冷剂水过少而无法引射的问题，在冷凝器下部增设冷水液囊7，停机时冷剂水全部进入该液囊7。

Claims (7)

1、一种多段式溴化锂吸收式热泵，其特征在于它包括N个发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器以及连接该系统的管路、泵、阀门，驱动废热源热水管路将N个发生器串联连接，并将N个蒸发器串联连接，冷却水管路将N个冷凝器串联连接，输出热源管路将N个吸收器串联连接。

2、根据权利要求1所述的一种多段式溴化锂吸收式热泵，其特征在于驱动热源废热水进入热泵的N段中的发生器和冷却水出热泵的N段中的冷凝器组合在同一腔体内，驱动热源废热水进入热泵的N段中的蒸发器和制取热源出热泵的N段中的吸收器组合在同一腔体内，驱动热源废热水出热泵的N段中的发生器和冷却水进热泵的N段中的冷凝器组合在同一腔体内，驱动热源废热水出热泵的N段中的蒸发器和制取热源进入热泵的N段中的吸收器组合在同一腔体内。

3、根据权利要求1所述的一种多段式溴化锂吸收式热泵，其特征在于在冷凝器下部增设冷剂水液囊(7)，液囊(7)与冷剂泵(8)相接，从N个冷凝器来的冷剂水管路合并后经引射器(9)进入蒸发器。

4、根据权利要求1所述的一种多段式溴化锂吸收式热泵，其特征在于蒸发器和吸收器设置在热泵的上部，发生器和冷凝器设置在热泵的下部，且每段组合的发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器均为左右方式布置排列，驱动热源废热水在发生器、蒸发器中下进上出，输出热源在吸收器中为下进上出，冷却水在冷凝器中从靠近发生器的一侧出。

5、根据权利要求1-4其中之一所述的一种多段式溴化锂吸收式热泵，其特征在于N为二个或二个以上。

6、根据权利要求5所述的一种溴化锂吸收式热泵，其特征在于该热泵为二段式，包括第一发生器(1-1)、第二发生器(1-2)、第一冷凝器(2-1)、第二冷凝器(2-1)、第一蒸发器(4-1)、第二蒸发器(4-2)、第一吸收器(5-1)、第二吸收器(5-2)、第一溶液热交换器(3-1)和第二溶液热交换器(3-2)，第一发生器(1-1)和第一冷凝器(2-1)设置在同一腔体内，第一蒸发器(4-1)和第一吸收器(5-1)设置在同一腔体内，第一发生器(1-1)、第一冷凝器(2-1)、第一蒸发器(4-1)、第一吸收器(5-1)和第一溶液热交换器(3-1)构成独立的发生、冷凝和蒸发、吸收过程，由此构成第一段组合，第二发生器(1-2)和第二冷凝器(2-2)设置在同一腔体内，第二蒸发器(4-2)和第二吸收器(5-2)设置在同一腔体内，第二发生器(1-2)、第二冷凝器(2-2)、第二蒸发器(4-2)、第二吸收器(5-2)和第二溶液热交换器(3-2)构成独立的发生、冷凝和蒸发、吸收过程，由此构成第二段组合，废热水管路将二个发生器串联连接，驱动热源废热水先进入第一发生器(1-1)，出第一发生器后再进入第二发生器(1-2)，废热水管路将二个蒸发器串联连接，驱动热源废热水先进入第一蒸发器(4-1)，出第一蒸发器后再进入第二蒸发器(4-2)，冷却水系统将二个冷凝器串联连接，冷却水先进入第二冷凝器(2-2)，出第二冷凝器后再进入第一冷凝器(2-1)，输出热源管路将二个吸收器串联连接，输出热源先进入第二吸收器(5-2)，出第二吸收器后再进入第一吸收器(5-1)。

7、根据权利要求5所述的一种溴化锂吸收式热泵，其特征在于该热泵为三段式，包括第一发生器(1-1)、第二发生器(1-2)、第三发生器(1-3)、第一冷凝器(2-1)、第二冷凝器(2-1)、第三冷凝器(2-3)、第一蒸发器(4-1)、第二蒸发器(4-2)、第三蒸发器(4-3)、第一吸收器(5-1)、第二吸收器(5-2)、第三吸收器(5-3)、第一溶液热交换器(3-1)、第二溶液热交换器(3-2)和第三溶液热交换器(3-3)，第一发生器(1-1)和第一冷凝器(2-1)设置在同一腔体内，第一蒸发器(4-1)和第一吸收器(5-1)设置在同一腔体内，第一发生器(1-1)、第一冷凝器(2-1)、第一蒸发器(4-1)、第一吸收器(5-1)和第一溶液热交换器(3-1)构成独立的发生、冷凝和蒸发、吸收过程，由此构成第一段组合，第二发生器(1-2)和第二冷凝器(2-2)设置在同一腔体内，第二蒸发器(4-2)和第二吸收器(5-2)设置在同一腔体内，第二发生器(1-2)、第二冷凝器(2-2)、第二蒸发器(4-2)、第二吸收器(5-2)和第二溶液热交换器(3-2)构成独立的发生、冷凝和蒸发、吸收过程，由此构成第二段组合，第三发生器(1-3)和第三冷凝器(2-3)设置在同一腔体内，第三蒸发器(4-3)和第三吸收器(5-3)设置在同一腔体内，第三发生器(1-3)、第三冷凝器(2-3)、第三蒸发器(4-3)、第三吸收器(5-3)和第三溶液热交换器(3-3)构成独立的发生、冷凝和蒸发、吸收过程，由此构成第三段组合，废热水管路将三个发生器串联连接，驱动热源废热水先进入第一发生器(1-1)，出第一发生器后进入第二发生器(1-2)，出第二发生器后再进入第三发生器(1-3)，废热水管路将三个蒸发器串联连接，驱动热源废热水先进入第一蒸发器(4-1)，出第一蒸发器后进入第二蒸发器(4-2)，出第二蒸发器后再进入第三蒸发器(4-3)，冷却水系统将三个冷凝器串联连接，冷却水先进入第三冷凝器(2-3)，出第三冷凝器后进入第二冷凝器(2-2)，出第二冷凝器后再进入第一冷凝器(2-1)，输出热源管路将三个吸收器串联连接，输出热源先进入第三吸收器(5-3)，出第三吸收器后进入第二吸收器(5-2)，出第二吸收器后再进入第一吸收器(5-1)。