CN110173924B - 一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，属制冷设备技术领域。该机组包括蒸汽发生器I、冷凝器I、蒸汽发生器II、低压发生器、冷凝器II、蒸发器、吸收器、热交换器I、热交换器II、溶液泵I、溶液泵II、冷剂泵、截止阀A、截止阀B、冷剂蒸汽连通管和低压发生器冷剂水管。本发明所述的一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，通过阀门切换，冬季运行制热工况时，机组按二个并联单效热泵原理运行；夏季运行制冷工况时，机组按蒸汽双效型溶液并联制冷原理运行。因为是双效制冷，所以制冷性能系数得以大大提高，节省了蒸汽消耗，一机两用，减小设备初投资，节省设备占地空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，属制冷设备技术领域。
背景技术
在生产工艺和生活中需要热源，同时又有低温余热的区域，采用第一类溴化锂吸收式热泵机组提取低温余热热量，制取出比低温热源高40℃以上的中温热源，可节省大量（40%以上）的中压蒸汽消耗，实现能源的综合利用，取得较好的经济和社会效益，近年来得到了大量的应用。而有一些场合不仅冬季需供热，夏季也需制冷，为了能够一机两用，节省初投资，近两年出现了带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组（如图1），该机组制热性能系数在1.7左右，由于是单效机组制冷性能系数只能在0.75左右。而蒸汽双效型溴化锂吸收式冷水机组的制冷性能系数在1.45左右，很明显，单效机组比双效机组单位冷量消耗的蒸汽量高很多，如何在单效热泵上实现双效制冷，使制冷性能系数提高，节省蒸汽，操作简单，成为目前研究的重要课题之一。
发明内容
本发明的目的是解决上述背景问题，提供一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，它冬季单效热泵回收余热供热、夏季运行双效制冷，提高制冷性能系数、节省能源、减少初投资的一机两用、结构紧凑、操作简单。
本发明目的是这样实现的：一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，所述机组包括蒸汽发生器I、冷凝器I、蒸汽发生器II、冷凝器II、蒸发器、吸收器、热交换器I、热交换器II、溶液泵I、溶液泵II和冷剂泵；
所述机组的发生器冷凝器壳体包括腔体A和腔体B；
所述蒸汽发生器I和冷凝器I均设置在腔体A内；
所述蒸汽发生器II和冷凝器II设置在腔体B内；
所述腔体B内还增设有低压发生器；
所述蒸汽发生器I的侧气相区与低压发生器的管程入口之间设置有冷剂蒸汽连通管；
所述低压发生器管程出口与U型管I冷剂水入口之间设置低压发生器冷剂水管；
所述出冷凝器II进冷凝器I的热水管路上设置截止阀B；
所述出冷凝器II与截止阀B之间的热水管路上设一冷却水出管，并在该冷却水出管上设置截止阀A。
所述低压发生器设置在蒸汽发生器II的上方。
所述腔体A的第二蒸汽进口上还安装有蒸汽电动调节阀A；所述腔体B的第一蒸汽进口上还安装有蒸汽电动调节阀B。
所述冷凝器II和蒸发器之间还设置有U型管II，低压发生器浓缩稀溶液产生的冷剂蒸汽进入冷凝器II冷凝后冷凝的冷剂水进入U型管II内进而进入蒸发器内闪发。
在上述机组的基础上，在腔体B内，低压发生器还可以设置在蒸汽发生器II的下方。
冬季热泵供热工况时，低压发生器停止工作，截止阀A关闭，截止阀B打开，机组内部溶液冷剂循环为二个并联单效热泵循环，一个单效热泵循环由蒸汽发生器I、冷凝器I、蒸发器、吸收器、热交换器I、溶液泵I、冷剂泵构成；另一个单效热泵循环由蒸汽发生器II、冷凝器II、蒸发器、吸收器、热交换器II、溶液泵II、冷剂泵构成。其中，蒸发器、吸收器和冷剂泵为二个循环的公用部分。由于低压发生器管程内冷剂蒸汽温度低所以不浓缩溶液，相当于停止工作。外部***的蒸汽通过蒸汽电动调节阀A和B分别进入蒸汽发生器I和蒸汽发生器II管程浓缩稀溶液后凝结为水流出机组，余热水进入蒸发器管程降温热量被利用后流出机组，热水串联先进入吸收器升温后进入冷凝器II升温再进入冷凝器I管程升温后对用户供热；
夏季运行双效制冷工况时，截止阀A打开，截止阀B关闭，蒸汽电动调节阀B关闭，冷凝器I和蒸汽发生器II停止工作，蒸汽发生器I变为双效制冷机组的高压发生器，由高压发生器、低压发生器、冷凝器II、蒸发器、吸收器、热交换器I、热交换器II、溶液泵II、溶液泵I、冷剂泵构成蒸汽双效制冷机组，该机组按蒸汽双效型溶液并联制冷流程运行。外部***的蒸汽通过蒸汽电动调节阀A进入蒸汽发生器I管程浓缩稀溶液凝结为水流出机组；冷却水串联先进入吸收器再进入冷凝器II管程将热量带出机组；冷水进入蒸发器管程降温成为制取的冷水供给用冷用户。
本发明的有益效果是：
通过上述全新的二个单效热泵循环和双效制冷循环及阀门切换调节，使单效制热、双效制冷这两个完全不同的热场和流场在同一台机组上得以实现。因为是双效制冷，所以制冷性能系数得以大大提高，节省了蒸汽消耗，一机两用，减小设备初投资，节省设备占地空间。所以，本发明的热泵机组冬季供热时能节能减排实现能源综合利用、夏季又能双效制冷满足空调和生产工艺使用，提高了机组的年运行使用率，具有非常好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为以往带制冷功能的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组工作流程图；
图2为本发明一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组工作流程图；
图3为本发明一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组另一种实施方式工作流程图。
其中：
发生器1、冷凝器2、蒸发器4、吸收器5、热交换器3、溶液泵6、冷剂泵7、蒸汽电动调节阀8、冷却水旁通阀9、U型管10；
截止阀A11、蒸汽电动调节阀A12、腔体A13、冷凝器I14、截止阀B15、蒸汽发生器I16、冷剂蒸汽连通管17、低压发生器18、蒸汽发生器II19、冷凝器II20、腔体B21、蒸汽电动调节阀B22、热交换器II23、U型管II24、溶液泵II25、溶液泵I26、U型管I27、低压发生器冷剂水管28、热交换器I29；
第一蒸汽进口30、第一凝水出口31、冷却水出口32、采暖热水出口33、冷水出口34、余热水出口35、冷水进口36、余热水进口37、冷却水进口38、采暖热水进口39、第二蒸汽进口40、第二凝水出口41。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图2所示，一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，所述机组包括蒸汽发生器I16、冷凝器I14、蒸汽发生器II19、冷凝器II20、蒸发器4、吸收器5、热交换器I29、热交换器II23、溶液泵I26、溶液泵II25和冷剂泵7；
所述机组的发生器冷凝器壳体包括腔体A13和腔体B21；
所述蒸汽发生器I16和冷凝器I14均设置在腔体A13内；
所述蒸汽发生器II19和冷凝器II20设置在腔体B21内；
所述腔体B21内还增设有低压发生器18；
所述低压发生器18设置在蒸汽发生器II19的上方；
所述蒸汽发生器I16的侧气相区与低压发生器18的管程入口之间设置有冷剂蒸汽连通管17；
所述低压发生器18管程出口与U型管I27冷剂水入口之间设置低压发生器冷剂水管28；
所述出冷凝器II20进冷凝器I14的热水管路上设置截止阀B15；
所述出冷凝器II20与截止阀B15之间的热水管路上设一冷却水出管，并在该冷却水出管上设置截止阀A11。
所述腔体A13的第二蒸汽进口40管路上还安装有蒸汽电动调节阀A12；所述腔体B21的第一蒸汽进口30管路上还安装有蒸汽电动调节阀B22。
所述冷凝器II20和蒸发器4之间还设置有U型管II24。
冬季热泵供热工况时，低压发生器18停止工作，截止阀A11关闭，截止阀B15打开，机组内部溶液冷剂循环为二个并联单效热泵循环，一个单效热泵循环由蒸汽发生器I16、冷凝器I14、蒸发器4、吸收器5、热交换器I29、溶液泵I26、冷剂泵7构成；另一个单效热泵循环由蒸汽发生器II19、冷凝器II20、蒸发器4、吸收器5、热交换器II23、溶液泵II25、冷剂泵7构成。其中，蒸发器4、吸收器5和冷剂泵7为二个循环的公用部分。由于低压发生器18管程内冷剂蒸汽温度低所以不浓缩溶液，相当于停止工作。外部***的蒸汽通过蒸汽电动调节阀A12和蒸汽电动调节阀B22分别进入蒸汽发生器I16和蒸汽发生器II19管程浓缩稀溶液后凝结为水流出机组，余热水进入蒸发器4管程降温热量被利用后流出机组，热水串联先进入吸收器5升温后进入冷凝器II20升温再进入冷凝器I14管程升温后对用户供热。
夏季运行双效制冷工况时，截止阀A11打开，截止阀B15关闭，蒸汽电动调节阀B22关闭，冷凝器I14和蒸汽发生器II19停止工作，蒸汽发生器I16变为双效制冷机组的高压发生器，由高压发生器、低压发生器18、冷凝器II20、蒸发器4、吸收器5、热交换器I29、热交换器II23、溶液泵II25、溶液泵I26、冷剂泵7构成蒸汽双效制冷机组，该机组按蒸汽双效型溶液并联制冷流程运行。外部***的蒸汽通过蒸汽电动调节阀A12进入高压发生器管程浓缩稀溶液凝结为水流出机组；冷却水串联先进入吸收器5再进入冷凝器II20管程将热量带出机组；冷水进入蒸发器4管程降温成为要制取的冷水供给用冷用户。
上述溶液并联双效制冷循环工作原理为：由溶液泵I26将稀溶液打入高压发生器浓缩为浓溶液，产生的高温冷剂蒸汽经冷剂蒸汽连通管17进入低压发生器18传热管内，加热由溶液泵II25打入低压发生器18内的稀溶液，使之成为浓溶液，低压发生器18传热管内冷剂蒸汽凝结为冷剂水，经低压发生器冷剂水管28进入U型管I内进而进入蒸发器4内闪发，低压发生器18浓缩稀溶液产生的冷剂蒸汽进入冷凝器II20冷凝，冷凝的冷剂水进入U型管II24内进而进入蒸发器4内闪发，未闪发的冷剂水全部进入蒸发器4底部，由冷剂泵7打入蒸发器4传热管表面吸热蒸发，蒸发的冷剂蒸汽进入吸收器5内，被来自高压发生器和低压发生器18并喷淋在吸收器5传热管表面的浓溶液吸收，浓溶液变为稀溶液进入吸收器5底部，热量由冷却水带出机组。如此不断的循环制取出所需的冷水供用户使用。
如图3所示，在另一种实施方式中，一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，是在如图2的基础上，在腔体B21内，低压发生器18设置在蒸汽发生器II19的下方。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，所述机组包括蒸汽发生器I（16）、冷凝器I（14）、蒸汽发生器II（19）、冷凝器II（20）、蒸发器（4）、吸收器（5）、热交换器I（29）、热交换器II（23）、溶液泵I（26）、溶液泵II（25）和冷剂泵（7），其特征在于：
所述机组的发生器冷凝器壳体包括腔体A（13）和腔体B（21）；
所述蒸汽发生器I（16）和冷凝器I（14）均设置在腔体A（13）内；
所述蒸汽发生器II（19）和冷凝器II（20）设置在腔体B（21）内；
所述腔体B（21）内还增设有低压发生器（18）；
所述蒸汽发生器I（16）侧气相区与低压发生器（18）管程入口之间设置有冷剂蒸汽连通管（17）；
所述低压发生器（18）管程出口与U型管I（27）冷剂水入口之间设置低压发生器冷剂水管（28）；
所述冷凝器II（20）进冷凝器I（14）的热水管路上设置截止阀B（15）；
所述冷凝器II（20）与截止阀B（15）之间的热水管路上设一冷却水出管，并在该冷却水出管上设置截止阀A（11）。
2.根据权利要求1所述的一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：所述低压发生器（18）设置在蒸汽发生器II（19）的上方。
3.根据权利要求1所述的一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：所述低压发生器（18）在腔体B内还设置于蒸汽发生器II（19）的下方。
4.根据权利要求1所述的一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：所述腔体A（13）的第二蒸汽进口（40）管路上还安装有蒸汽电动调节阀A（12）；所述腔体B（21）的第一蒸汽进口（30）管路上还安装有蒸汽电动调节阀B（22）。
5.根据权利要求1所述的一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：所述冷凝器II（20）和蒸发器（4）之间设置有U型管II（24）。
6.根据权利要求1所述的一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：冬季热泵供热工况时，低压发生器（18）停止工作，截止阀A（11）关闭，截止阀B（15）打开，机组内部溶液冷剂循环为二个并联单效热泵循环，一个单效热泵循环由蒸汽发生器I（16）、冷凝器I（14）、蒸发器（4）、吸收器（5）、热交换器I（29）、溶液泵I（26）、冷剂泵（7）构成；另一个单效热泵循环由蒸汽发生器II（19）、冷凝器II（20）、蒸发器（4）、吸收器（5）、热交换器II（23）、溶液泵II（25）、冷剂泵（7）构成其中，蒸发器（4）、吸收器（5）和冷剂泵（7）为二个循环的公用部分。
7.根据权利要求4所述的一种单效制热双效制冷的蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组，其特征在于：夏季运行双效制冷工况时，截止阀A（11）打开，截止阀B（15）关闭，蒸汽电动调节阀B（22）关闭，冷凝器I（14）和蒸汽发生器II（19）停止工作，蒸汽发生器I（16）变为双效制冷机组的高压发生器，由高压发生器、低压发生器（18）、冷凝器II（20）、蒸发器（4）、吸收器（5）、热交换器I（29）、热交换器II（23）、溶液泵II（25）、溶液泵I（26）、冷剂泵（7）构成蒸汽双效制冷机组，该机组按蒸汽双效型溶液并联制冷流程运行。
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