CN1153277A - 螺旋板式溴化锂吸收式制冷机 - Google Patents

Abstract

一种螺旋板式溴化锂吸收式制冷机，机组内设置有高压发生器、低压发生——冷凝器、蒸发——吸收器、高温溶液热交换器、低温溶液热交换器、凝结水热交换器，它的特点是机组内热交换器均为螺旋板式换热器，且高压发生器、低压发生器、蒸发器和吸收器的螺旋板传热面上均采用了降膜型传热方式，实现了溴冷机发生、蒸发、吸收降膜型传热需要，结构紧凑，传热系数高，成本低，寿命长。

Description

螺旋板式溴化锂吸收式制冷机

本发明涉及到制冷机技术，特别是有关于其中的溴化锂吸收式制冷机。

目前，溴化锂制冷机作为能够充分利用余热资源，不对大气臭氧层产生破坏作用，不在夏季用电高峰争耗电力的制冷方式已经并将继续得到广泛应用。但现有传统溴化锂制冷机采用管壳式换热器结构，并且大多使用铜管作传热面，成本较高，再有，传统溴化锂中小功率制冷机组的单位功率比价格比大机组制冷机高得多，故通常采用单效流程以降低成本，而其能量消耗则增大了许多。

本发明之目的在于给出一种具有螺旋板式换热器结构的溴化锂吸收式制冷机，特别是该制冷机换热器所特有的金属丝网结构，将其具有的传输液体、分布液膜和强化传热等作用充分发挥应用在降膜型传热场合(如发生、蒸发、吸收)。

为实现上述目的，本发明仍设有高压发生器、低压发生——冷凝器、蒸发——吸收器、高温溶液热交换器、低温溶液热交换器、凝结水热交换器、发生泵、蒸发泵、吸收泵等，其中，低压发生——冷凝器组合在一个换热器筒体内，蒸发——吸收器亦然，而高温溶液、低温溶液、凝结水这三个热交换器也组合在一个热交换器内；低压发生——冷凝器、高压发生器、热交换器这三个换热器筒体呈上、中、下立式布置，与蒸发——吸收器这个换热器筒体并列摆放，发生泵、蒸发泵、吸收泵均布置在蒸发——吸收器筒体下方，其特征在于机组内的热交换器均为螺旋板式换热器；对于高压发生器、低压发生器、蒸发器、吸收器而言，是由两块钢板外侧分别与两块或一块金属丝网叠置后，与中心隔板连接卷制成一具有两个半圆中心腔的螺旋体，两钢板内侧、螺旋体侧边沿封闭，形成外侧边沿为凸肩、内为空通道的螺旋体；对于低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器而言，沿螺旋体轴向设置有若干轴向分隔条，在螺旋体中间形成一圈空通道隔热层，使低压发生器与冷凝器合卷成一换热器，蒸发器与吸收器合卷成一换热器；其次，在高压发生器、低压发生器、蒸发器、吸收器这些发生、蒸发、吸收之类的降膜型换热器上还设置有液体分配与布膜装置；另外，对于高温溶液热交换器、低温溶液热交换器、凝结水热交换器而言，是由两块钢板与中心隔板连接卷制成一具有两个半圆中心腔的螺旋体，螺旋体中间，沿轴向设置有若干轴向分隔条，形成一个具有高温溶液热交换段、低温溶液热交换段和凝结水热交换段换热器整体。以双效流程串联溶液循环方式为例：冷剂液通过蒸发泵以足够的喷淋密度在轴向贯通的传热面上布膜蒸发，吸收冷媒水的热量使之降温，蒸发出的蒸汽从换热器的两个轴向端面流出，进入卷制在蒸发器外面的吸收器的传热通道内，被布膜在传热面上的浓溶液所吸收，热量传给冷却水带走，以此维持换热器容器内很低的压力，所生成的稀溶液经发生泵升压后，在热交换器中被凝水、低发浓溶液、高发中间溶液加热升温，进入高压发生器内布膜在传热面上，吸收加热蒸汽的汽化潜热，发送出一效冷剂蒸汽，这股冷剂蒸汽的温度较高，流入低压发生器内加热由高压发生器流出经高温热交换器冷却后，在传热面上布成液膜的中间溶液，使之再次发出二效冷剂蒸汽；溶液浓度则进一步提高，成为浓溶液，经低温热交换器冷却后，再经吸收泵升压后流入吸收器；二效冷剂蒸汽则在冷凝器中被冷却水所凝结，与在低压发生器中凝结成液体的一效冷剂液体一起流往蒸发器；如此循环。

本发明具有如下优点：

1.强化传热，提高装置的热力系数。

流体在螺旋通道内流动时受到离心力作用使附面层减薄，并在定距柱的扰动下使得螺旋板式换热器的传热系数远高于管壳式换热器；在涉及发生、蒸发、吸收的过程中，在壁面上覆盖了金属丝网，通过布膜装置在传热面上垂直分布液膜。不仅由于丝网的毛细现象使液膜分布均匀，消除了干涸的无效传热表面，而且人为地造成了凹凸不平的表面，扩展了传热面积，对于沸腾过程，能使气泡产生比较容易，因而可显著提高传热系数。

2.成本低、寿命长

本发明的螺旋板式换热器，其传热面是由不锈钢板卷制而成，其耐腐蚀性强于铜管数倍，且单位价格也只有60％左右，故成本比传统溴化锂吸收式制冷机低得多，而寿命则可延长。

3.结构紧凑

螺旋板式换热器属一种高效紧凑型换热器，虽然组成溴冷机的换热器比较多，但由于采取了将两种换热器合并在一起卷制的手段，故而本发明仍保持了紧凑的特点，其重量和占地面积都比传统机型减少。

附图1为本发明双效循环流程图。

附图2为本发明低压发生——冷凝器的横截面示意图。

12——外壳钢板

13——冷却水通道

14——冷剂蒸汽通道

15——溶液侧通道

16——效冷剂蒸汽侧通道

17——中心腔

18——浓溶液出口接管

19——中心隔板

20——轴向分隔条

21——轴向分隔条

22——冷却水进、出口接管

23——绝热过渡通道

附图3为本发明液体分配和布膜装置结构示意图。

下面结合附图进一步详细描述本发明的实施例；

本发明由下列部分组成：高压发生器1、低压发生器2、冷凝器3、蒸发器4、吸收器5、高温溶液热交换器6、低温溶液热交换器7、凝结水热交换器8、发生泵9、蒸发泵10、吸收泵11，其中，低压发生器又与冷凝器3合卷在一个换热器筒体内；蒸发器4与吸收器5合卷在另一换热器筒体内；高温溶液热交换器6、低温溶液热交换器7、凝结水热交换器8这三个热交换器共组一个热交换器，形成相应地高温溶液热交换段与低温溶液热交换段及凝结水热交换段传热面；低压发生器2——冷凝器3、高压发生器1、热交换器这三个换热器筒体呈上、中、下立式布置，与蒸发器4——吸收器5这个换热器筒体并列摆放；其余发生泵9、蒸发泵10、吸收泵11均布置在蒸发器4——吸收器5筒体下方空间。

上述换热器均为螺旋板式换热器，对于高压发生器1、低压发生器2、蒸发器4、吸收器5而言，是由两块钢板29外侧分别与两块或一块金属丝网30叠置，与中心隔板19连接卷制成一具有两个半圆中心腔17的螺旋体，两钢板29内侧、螺旋体侧边沿封闭，形成外侧边沿为凸肩、内为空通道的螺旋体；对于低压发生器2、冷凝器3、蒸发器4、吸收器5而言，在螺旋体中间，沿螺旋体轴向设置有轴向分隔条20、21，在螺旋体中间形成一圈空通道隔热层，使蒸发器4与吸收器5合卷成一换热器，低压发生器2与冷凝器3合卷成一换热器，只是后者的金属丝网30仅覆盖低压发生器2。

为实现溴冷机所具有的发生、蒸发、吸收这些降膜型传热方式，在传热面上形成均匀的液膜是关键，因此，高压发生器1、低压发生器2、蒸发器4、吸收器5上端均设置有液体分配与布膜装置，该装置主要有环管24、注液头25、软管26、注液头27、盘香管28，其中，盘香管28上设有一条豁口，卡在螺旋板换热器传热通道的凸肩上，盘香管28上豁口对面间隔地布列若干孔，与带喇叭口的注液头27连接，软管26一端与注液头27连接，一端由注液头25与环管24连接，液体由环管24流经软管26后流向盘香管28内，均匀地分布在螺旋板换热器传热板两侧丝网上形成液膜。

下面对各主要换热器作进一步详细说明：

高压发生器：加热蒸汽侧通道为上下端均封闭的螺旋通道，溶液侧通道为上下贯通的螺旋通道。加热蒸汽由蒸汽进口①输入，稀溶液穿过半圆中心腔进入环管24，经布膜装置在传热面上布膜，吸收加热蒸汽的热量，发生出冷剂蒸汽，冷剂蒸汽在通道中央向上流出，经水分离器，流至低压发生器2；溶液沿通道壁面的金属丝网30随重力流下，成为中间溶液流至高温溶液热交换器6。

低压发生——冷凝器：低压发生器2与冷凝器3卷制在同一换热器筒体内，沿螺旋体轴向设有分隔条，在螺旋体中间形成一圈空通道隔热层，向内为低压发生器2，向外为冷凝器3；低压发生器2中传热面为上下交替式传热通道。一效冷剂蒸汽从换热体筒体下方沿轴向进入传热面，凝结液则沿壁面随重力流至下方的液池，再通过疏水器引至冷凝器3；中间溶液从上封头进入，经液体分配和布膜装置在换热器另一侧上端凸肩上布膜，液体吸收一效冷剂蒸汽热量后，发送出二效冷剂蒸汽，后者从通道中央流到上封头形成的空间中，再进入卷制在低压发生器2外面的冷凝器3中；溶液变浓成为浓溶液，经中心腔17下方的接管排至低温热交换器7。冷凝器3中冷剂通道是轴向贯通的，二效冷剂蒸汽和一效冷剂液在冷凝器3中被冷却水冷却后，汇集在下方的水池中，排至蒸发器4。冷凝器3中冷却水侧通道是上下封闭的螺旋通道，在螺旋体中部设有螺旋隔条，将冷却水传热通道分成上下两个螺旋通道，并在靠近空通道隔热层处相连通。冷却水进、出口③、④设在冷凝器3的外侧。

蒸发——吸收器：蒸发器4与吸收器5卷制在同一换热器筒体内，蒸发器4的冷媒水的进、出口⑤、⑥设在螺旋体一半圆中心腔上下端盖上，并引出封头和下筒体；沿螺旋体轴向设有分隔条，在螺旋体中间形成一圈空通道隔热层；在螺旋体中间心腔内，设有半圆分隔板，在螺旋通道内设有螺旋分隔条，将传热通道分成上下两个螺旋通道，并在靠近空通道隔热层端点处相连通。冷剂液从上封头引入环管24后，通过布膜装置在传热面上布膜，吸取冷媒水的热量在低压下蒸发，所产生的蒸汽从上下轴向通道端面流出后进入卷制在外圈的吸收器通道；未蒸发的液体则由下方集水盘引至蒸发泵10再循环。吸收器5的冷却水侧通道由螺旋分隔条分成上下两个流程，也在靠近空通道隔热层端点处相连通，冷却水进、出口③、④则设在吸收器5外圈。浓溶液从上封头引入环管24后，通过布膜装置在吸收器5传热面上布膜，吸收冷剂蒸汽后，生成的稀溶液汇集到封头的热井内，由发生泵9排出。

热交换器：高温溶液热交换器6、低温溶液热交换器7、凝结水热交换器8三者是由两块钢板与中心隔板连接卷制成一具有两个半圆中心腔的螺旋体，螺旋体中间沿轴向设置有若干轴向分隔条，形成一个具有高温溶液热交换段、低温溶液热交换段和凝结水热交换段的换热器，使加热蒸汽的凝结水不仅加热从低温溶液热交换段出口的稀溶液，而且还预热该段进口前的稀溶液。稀溶液温度适当提高后就钳制了浓溶液出口温度，达到防止结晶的目的。

Claims (5)

1.一种螺旋板式溴化锂吸收式制冷机，设置有高压发生器(1)、低压发生器(2)、冷凝器(3)、蒸发器(4)、吸收器(5)、高温溶液热交换器(6)、低温溶液热交换器(7)、凝结水热交换器(8)、发生泵(9)、蒸发泵(10)、吸收泵(11)等，其中，低压发生——冷凝器组合在一个换热器筒体内，蒸发——吸收器亦然，而高温溶液、低温溶液、凝结水这三个热交换器也组合在一个热交换器内，低压发生——冷凝器、高压发生器、热交换器，这三个换热器筒体呈上、中、下立式布置，与蒸发——吸收器这个换热器筒体并列摆放，发生泵9、蒸发泵10、吸收泵11均布置在蒸发——吸收器筒体下方，其特征在于机组内的热交换器均为螺旋板式换热器，对于高压发生器(1)、低压发生器(2)、蒸发器(4)、吸收器(5)而言，是由两块钢板(29)外侧分别与两块或一块金属丝网(30)叠置，与中心隔板(19)连接卷制成一具有两个半圆中心腔(17)的螺旋体，两钢板(29)内侧、螺旋体侧边沿封闭，形成外侧边沿为凸肩、内为空通道的螺旋体；对于低压发生器(2)、冷凝器(3)、蒸发器(4)、吸收器(5)而言，沿螺旋体轴向设置有轴向分隔条(20)、(21)，在螺旋体中间形成一圈空通道隔热层，使低压发生器(2)与冷凝器(3)合卷成一换热器，蒸发器(4)与吸收器(5)合卷成一换热器；其次，在高压发生器(1)、低压发生器(2)、蒸发器(4)、吸收器(5)这些发生、蒸发、吸收之类的降膜型换热器上还设置有液体分配与布膜装置；另外，对于高温溶液热交换器(6)、低温溶液热交换器(7)、凝结水热交换器(8)而言，是由两块钢板与中心隔板连接卷制成一具有两个半圆中心腔的螺旋体，螺旋体中间，沿轴向设置有若干轴条分隔条，形成一个具有高温溶液热交换段、低温溶液热交换段和凝结水热交换段的换热器整体。

2.根据权利要求1所述的螺旋板式溴化锂吸收式制冷机，其特征在于液体分配与布膜装置，设置有环管(24)、注液头(25)、软管(26)、注液头(27)、盘香管(28)，其中，盘香管(28)上设有一条豁口，卡在螺旋板换热器传热通道的凸肩上，盘香管(28)上豁口对面间隔地布列若干孔，与带喇叭口的注液头(27)连接，软管(26)一端与注液头(27)连接，一端由注液头(25)与环管(24)连接。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋板式溴化锂吸收式制冷机，其特征在于高压发生器(1)，加热蒸汽侧通道为上下端均封闭的螺旋通道，溶液侧通道为上下贯通的螺旋通道。

4.根据权利要求1或2所述的螺旋板式溴化锂吸收式制冷机，其特征在于低压发生——冷凝器，沿螺旋体轴向设有分隔条，在螺旋体中间形成一圈空通道隔热层，向内为低压发生器(2)，向外为冷凝器(3)；低压发生器(2)中传热面为上下交替式封闭通道；冷凝器(3)冷剂侧通道是轴向贯通的，冷却水侧通道是上下封闭的螺旋通道，在螺旋体中部设有螺旋隔条，将冷凝器(3)的冷却水传热通道分成上下两个螺旋通道，并在靠近空通道隔热层端点处相连通。

5.根据权利要求1或2所述的螺旋板式溴化锂吸收式制冷机，其特征在于蒸发——吸收器，沿螺旋体轴向设有分隔条，在螺旋体中间形成一圈空通道隔热层；在螺旋体中心腔内，设有半圆分隔板，在螺旋体中部设有螺旋隔板，将蒸发器(4)或吸收器(5)的冷媒水或冷却水传热通道各分成上下两个螺旋通道，并在靠近空通道隔热层端点处相连通。

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