CN103277283A - 一种气泡泵及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气泡泵，所述气泡泵由竖直提升管、高位储液器、低位储液器和加热装置组成，所述加热装置为平板型的加热器或平板型的加热器与强化换热的翅片装置的联合；所述平板型的加热器水平放置在低位储液器内靠近底部；强化换热的翅片装置垂直于平板型的加热器安装，该强化换热的翅片装置的底部表面与平板型的加热器上表面通过焊接的方式紧密连接。本发明的气泡泵结构简单紧凑，传热效率高，缩短气泡泵启动时间，气泡产生均匀稳定，通过增加传热面积，提升了气泡产生率，减少热量的流失，提升热能利用率，可用于溴化锂吸收式制冷装置中，以提高其制冷量。

Description

一种气泡泵及其应用

技术领域

本发明涉及一种气泡泵及其在溴化锂吸收式制冷装置中的应用。

背景技术

目前，气泡泵作为一种特殊形式的溶液泵，其结构示意图如图1所示，由竖直提升管4、高位储液器5、低位储液器1和加热装置组成，所述的加热装置为加热管15；所述的加热管15的下端通过螺纹与低位储液器1底部连接，并采取相应的密封措施；

低位储液器1靠近底部的侧面设有补液口8，顶部设有液体流出口，该液体流出口通过竖直提升管4与设在高位储液器5底部的液体流入口相连；

所述的高位储液器5靠近底部的侧面设有液体排出口7，靠近顶部的侧面设有气体排出口6。

其工作原理为通过对低位储液器1中的加热管15输入热量以加热低位储液器1中的工质，使其沸腾产生大量的气泡，形成的气泡在竖直提升管4内上升并推动其中的液体工质流向上部的高位储液器5，在高位储液器5中，液体从下方的液体排出口排出，气体从上方的气体排出口排出；同时，竖直提升管4中的气液两相混合物的密度要比向气泡泵输入的混合工质的密度要小，因此它们之间存在一定的压力差便形成向上的推动力，能把竖直提升管4中两相流即气体和液体提升到一定高度。

目前竖直提升管4内的两相流的流型处于弹状流或由弹状流向块状流过渡的流型时，气泡泵能够达到最高的输送效率，即提升液体的速率与输入的热量之比最大。

上述气泡泵，由于加热管的原因使得液体工质的加热存在不均匀性，会导致不能稳定的生成气泡，从而不能保证气泡泵一直处在弹状流下工作，气泡泵的效率不能维持在最佳状态；因此其应用的范围受到限制。

特别是在采用低品位热源时，由于低品位热源本身的能量限制，再加上上述的气泡泵对热量利用率不高，导致在利用低品位热源时，热源利用率低。

综上所述，目前气泡泵在气泡的生成方面存在气泡生成不均匀，在热量利用方面存在热量利用率较低，特别是在利用低品位热源时，效率很低等技术问题。因此，急需研发一种气泡稳定产生、加热过程稳定、加热效率高的气泡泵。

发明内容

本发明的目的之一是为了解决上述的气泡泵在热量利用方面存在热量利用率较低，在气泡的生成方面存在气泡生成不均匀等技术问题而提供一种气泡泵，该气泡泵能均匀稳定地产生气泡，在热量利用方面存在热量利用率较高，特别是在利用低品位热源上，热源利用率高。

本发明的目的之二是将上述的气泡泵应用于溴化锂吸收式制冷装置中。

本发明的技术方案

一种气泡泵，包括竖直提升管、高位储液器、低位储液器和加热装置组成；

所述的加热装置为平板型的加热器；

所述的平板型的加热器水平放置在低位储液器内靠近底部的位置；

所述的平板型的加热器与外界热源相连；所述的外界热源为地热、工厂的余热废热、太阳能等低品位不稳定的热源；

进一步在低位储液器内的平板型的加热器的正上方优选设有强化换热的翅片装置，该强化换热翅片装置底部表面与平板型加热器上表面通过焊接的方式紧密连接；强化换热的翅片装置的热量由平板型加热器通过热传导的方式获得；

所述的低位储液器靠近底部的侧面设有补液口，顶部设有液体流出口，该液体流出口通过竖直提升管与设在高位储液器底部的液体流入口垂直相连；

所述的高位储液器靠近底部的侧面设有液体排出口，靠近顶部的侧面设有气体排出口。

上述的一种气泡泵的工作路线如下：

采用放置在低位储液器底部的平板型的加热器对低位储液器中液体均匀地加热，进一步可通过安装在平板型的加热器正上方的强化换热的翅片装置提升加热效率，通过加热使低位储液器内的液体沸腾，并大量均匀地产生气泡，产生的气泡和低位储液器内液体一同进入竖直提升管，在压差的驱动下，气液两相流被提升到高位储液器中，最终气体通过高位储液器上设有的气体排出口排出，而液体则存在于高位储液器中，通过高位储液器上设有的液体排出口排出；

所述的压差是由于竖直提升管中的气液两相混合物的密度要比气泡泵要输送的液体即通过低位储液器的补液口进入的液体的密度要小，因此它们之间存在一定的压力差。

上述的一种气泡泵应用于溴化锂吸收式制冷装置中，由于气泡泵的加热装置是平板型的加热器或平板型的加热器和强化换热的翅片装置联合使用，从而增大了传热面积，使液体受热更加均匀，气泡泵启动时间更加短暂，热量流失较小，因此提高了热能的利用效率，提升了气泡泵的提升率，也就是相应的提高了溴化锂吸收式制冷装置制冷量。

本发明的有益效果

本发明的一种气泡泵，由于该气泡泵的低位储液器底部设有的平板型的加热器，区别于目前采用安装在气泡泵中部的单一加热管形式，相同功率下单位时间内低位储液器中的液体温度提升较快，加快了气泡泵的启动发生时间，同时能够均匀大量的产生气泡，从而提高液体的提升率，即不像加热管从上到下少量不均匀的产生气泡。

进一步，本发明的一种气泡泵，在优选的实施例中，由于该气泡泵的低位储液器的平板型的加热器上设有的强化换热的翅片装置，区别于目前仅采用安装在气泡泵中部的单一加热管形式，能够均匀的给低位储液器内的溶液加热，具有加热过程中热传递稳定，传热效率高，气泡产生稳定，减少了热量的流失等特点。

进一步，本发明的一种气泡泵相对于目前的气泡泵装置，在结构方面仅是将现有技术中的加热管更换成平板型的加热器或更换成平板型的加热器与强化换热的翅片装置组合使用的加热装置，因此结构紧凑简单，造价低且效率高，方便市场推广应用。

综上所述，本发明的一种气泡泵加热过程中热传递稳定，传热效率高，缩短气泡泵启动时间，气泡产生均匀稳定，通过增加强化换热的翅片装置增加了传热面积，提升了气泡产生率，减少热量的流失，提升热能利用率。特别在利用低品位能源方面具有较大优势。能够更好更稳定的利用地热、工厂的余热废热、太阳能等低品位不稳定的热源，扩大了热源利用的范围，节约能源并且降低了设备运行费用。

附图说明

图1、现有技术中的气泡泵的结构示意图，其中1为低位储液器，4为竖直提升管，5为高位储液器，6为气体排出口，7为液体排出口，8为补液口，15为加热管；

图2、一种气泡泵的结构示意图，其中1为低位储液器，2为强化换热的翅片装置，3为平板型的加热器，4为竖直提升管，5为高位储液器、6为气体排出口，7为液体排出口，8为补液口；

图3、含有气泡泵的溴化锂吸收式制冷装置的结构示意图，其中1为低位储液器，2为强化换热的翅片装置，3为平板型的加热器，4为竖直提升管，5为高位储液器、6为气体排出口，7为液体排出口，8为补液口，9为发生器，10为吸收器，11为蒸发器，12为冷凝器，13为膨胀阀，14为喷淋装置。

具体实施方式

以下通过实施例并结合附图对本发明作进一步详细描述，但并不限制本发明。

实施例1

一种气泡泵，其结构示意图如图2所示，由竖直提升管4、高位储液器5，低位储液器1和加热装置组成，所述的加热装置为平板型的加热器3和强化换热的翅片装置2；

平板型的加热器3水平放置在低位储液器1的内部的底部，该强化换热的翅片装置2也置于低位储液器1的内部并垂直于平板型的加热器3安装，该强化换热的翅片装置2底部表面与平板型的加热器3上表面通过焊接的方式紧密连接；

低位储液器1在靠近底部的侧面设有补液口8，顶部设有液体流出口，该液体流出口通过竖直提升管4与设在高位储液器5底部的液体流入口垂直相连；

所述的高位储液器5在靠近底部的侧面设有液体排出口7，所述的高位储液器5在靠近顶部的侧面设有气体排出口6；

所述的平板型的加热器3与外界热源相连；强化换热的翅片装置2的热源是由平板型的加热器3通过热传导的方式获得；

所述的外界热源为地热、工厂的余热废热的水管道，太阳能集热器等低品位不稳定的热源；

应用实施例1

将上述的一种含有实施例1所述的气泡泵运用到溴化锂吸收式制冷装置中，即含有实施例1所述的气泡泵的溴化锂吸收式制冷装置，其结构示意图如图3所示，图中1为低位储液器，2为强化换热的翅片装置，3为平板型的加热器，4为竖直提升管，5为高位储液器、6为气体排出口，7为液体排出口，8为补液口，9为发生器，10为吸收器，11为蒸发器，12为冷凝器，13为膨胀阀，14为喷淋装置。

上述的一种含有实施例1所述的气泡泵的溴化锂吸收式制冷装置，其工作路线如下所述：

发生器9中的浓度为59.5%的溴化锂水溶液通过发生过程，产生的浓度为65%的溴化锂水溶液被输送到低位储液器1中，产生的水蒸气通过管道输送到冷凝器12中冷凝成液体水，通过膨胀阀13减压降温进入蒸发器11，进入蒸发器11中的液体水吸收外界的热量蒸发，形成的水蒸气被通过管道输送到吸收器10中的被吸收剂即质量百分比浓度65%的溴化锂水溶液吸收；

吸收器10中的质量百分比浓度65%的溴化锂水溶液吸收来自于蒸发器11中蒸发制冷的水蒸气后进入发生器9发生后经低位储液器1靠近底部侧面的补液口8流入低位储液器1中，经平板型的加热器3和强化换热的翅片装置2共同加热（即通过平板型的加热器3进行加热，同时将热量传给强化换热的翅片装置2，通过平板型的加热器3和强化换热的翅片装置2共同对流入到低位储液器1中的溴化锂水溶液均匀加热，整体的运行效果是通过增加翅片，增大了传热面积，使溴化锂水溶液受热更加均匀，气泡泵启动时间更加短暂，热量流失较小）后沸腾产生气泡，生成的气泡进入竖直提升管4中，气泡和低位储液器1中的溴化锂水溶液在压力推动下一起进入到高位储液器5中，溴化锂水溶液由于密度较大将聚集在高位储液器5下部，并通过液体排出口7排出后进入到吸收器10中的喷淋装置14；气体将聚集在高位储液器5的上部，并通过气体排出口6排出后进入到吸收器10中被吸收剂吸收。

上述的气泡泵通过增加强化换热的翅片装置与平板型的加热器协同加热，加热过程中热传递稳定，传热效率高，缩短气泡泵启动时间，气泡产生均匀稳定。

进一步，上述的气泡泵由于加热装置使用强化换热的翅片装置与平板型的加热器，即增加了传热面积，从而提升了气泡产生率，减少热量的流失，提升热能利用率，即强化换热的翅片装置与平板型的加热器二者协同工作在提升气泡泵性能方面的效果大于单一采用平板型的加热器或者单一采用强化换热的翅片装置时的效果，在利用低品位能源方面具有较大优势。

进一步，上述的气泡泵应用于溴化锂吸收式制冷装置后，由于气泡泵的加热装置是平板型的加热器和强化换热的翅片装置联合使用，增大了传热面积，使液体受热更加均匀，气泡泵启动时间更加短暂，热量流失较小，因此提高了热能的利用效率，提升了气泡泵的提升率，也就是相应的提高了溴化锂吸收式制冷装置制冷量。

以上实施例只是对本发明的技术方案作进一步详细的说明，不能理解为对本发明技术方案的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种气泡泵，由竖直提升管、高位储液器、低位储液器、加热装置组成，其特征在于所述的加热装置为平板型的加热器；

所述的平板型的加热器水平放置在低位储液器内靠近底部的位置；

低位储液器靠近底部的侧面设有补液口，顶部设有液体流出口，该液体流出口通过竖直提升管与设在高位储液器底部的液体流入口垂直相连；

所述的高位储液器靠近底部的侧面设有液体排出口，靠近顶部的侧面设有气体排出口；

所述的平板型的加热器与外界热源相连。

2.如权利要求1所述的一种气泡泵，其特征在于在低位储液器内的平板型的加热器的正上方设有强化换热的翅片装置，该强化换热的翅片装置垂直于平板型加热器安装，该强化换热的翅片装置的底部表面与平板型的加热器上表面通过焊接的方式紧密连接。

3.如权利要求1或2所述的一种气泡泵，其特征在于所述的外界热源为地热、工厂的余热废热或太阳能。

4.如权利要求1或2所述的一种气泡泵应用于溴化锂吸收式制冷装置中。