CN116379634A - 一种闭式吸收式热泵***及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闭式吸收式热泵***及运行方法，包括：第一腔体，用以蒸发制冷剂和将第一腔体内的浓溶液稀释为稀溶液；与第一腔体连接的第一溶液换热器，用以加热稀溶液；第一溶液换热器连接第二腔体和第三腔体；第一腔体包括蒸发器和吸收器，第二腔体包括发生器和冷凝器，第三腔体包括辅助发生器和辅助冷凝器；第二腔体和第三腔体并联；辅助冷凝器用以在稀溶液进入发生器前，对稀溶液进行预热；稀溶液预热后，通过发生器提浓成浓溶液，浓溶液进入第一溶液换热器进行降温后，再次回到第一腔体内；浓度调节箱，设置在第二腔体下方，通过调节浓度调节箱箱内的制冷剂体积，从而调节***中溶液浓度。

Description

一种闭式吸收式热泵***及运行方法

技术领域

本发明涉及闭式吸收式热泵领域，具体涉及一种闭式吸收式热泵***及运行方法。

背景技术

现有的闭式吸收式热泵，普遍采用水作为制冷剂，溴化锂溶液作为吸收液，并且机组运行时浓溶液与稀溶液之间的浓度差大约在5％左右，溶液的浓度差较大，使内部溶液的整体循环量较小，从而可以使得溶液热交换器换热效果更好，不需要耗费过多的驱动热源来将进入发生器前的溶液加热到饱和，从而提高能效比。但是这样的设计存在以下缺陷：

1、沸点温升高，对于驱动热源的要求更高，否则发生器就需要做大，增加成本；循环量小后，对于外界参数的变化将会变得敏感，只能适应设计工况附近的工况，当实际工况与设计工况偏离较大时运行效率地甚至无法运行。

2、目前的闭式吸收式热泵出于密闭性的考虑，一般不能随意变更溶液浓度，因此也加剧了其变工况适应性差的情况。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种闭式吸收式热泵***及运行方法，包括：第一腔体，用以蒸发制冷剂和将所述第一腔体内的浓溶液稀释为稀溶液；与所述第一腔体连接的第一溶液换热器，用以加热所述稀溶液；所述第一溶液换热器连接第二腔体和第三腔体；所述第二腔体包括发生器和冷凝器，所述第三腔体包括辅助发生器和辅助冷凝器；所述第二腔体和所述第三腔体并联；所述辅助冷凝器用以在所述稀溶液进入所述发生器前，对所述稀溶液进行预热；所述稀溶液预热后，通过所述发生器提浓成所述浓溶液，所述浓溶液进入所述第一溶液换热器进行降温后，再次回到所述第一腔体内；浓度调节箱，设置在所述第二腔体下方，通过调节所述浓度调节箱箱内的制冷剂体积，从而调节***中所述溶液浓度；所述第一腔体还连接有冷剂冷却器，用以加热所述第一腔体流出的所述稀溶液，同时使所述制冷剂进入所述第一腔体的温度降低；第二溶液换热器，与所述第三腔体、所述冷剂冷却器和所述第一腔体连接，用以换热。

优选的：所述浓度调节箱通过隔板与所述第二腔体隔开，并且通过上水管和下水管连通所述第二腔体。

优选的：所述上水管设置在所述浓度调节箱内的一端连接有凝水泵；所述下水管设置在所述浓度调节箱内的一端连接有凝水阀。

优选的：所述第一腔体包括蒸发器和吸收器，通过余热水或冷媒水进入所述蒸发器，将热量传递给所述制冷剂。

优选的：所述蒸发器、所述吸收器、所述发生器和所述辅助发生器都安装有发生自循环泵，所述浓度调节箱与所述第二腔体之间连接有压力平衡管。

优选的：所述发生器连接有驱动热源入口和驱动热源出口，所述驱动热源出口连接所述辅助发生器。

优选的：还包括多个阀门和多个水泵。

一种闭式吸收式热泵***的运行方法，所述方法包括：

S1、余热水或冷媒水进入蒸发器，将热量传递给制冷剂；

S2、所述制冷剂受热蒸发成蒸汽，所述余热水或冷媒水流出所述蒸发；

S3、吸收器内浓溶液吸收所述蒸汽，稀释成稀溶液；

S4、所述稀溶液在第一溶液换热器中被加热，再通过辅助冷凝器进行预热，最后进入发生器提浓成所述浓溶液；

S5、所述浓溶液进入所述第一溶液换热器，与所述稀溶液进行换热后回到所述吸收器。

优选的：所述方法还包括：

S6、所述吸收器内的所述稀溶液通过冷剂冷却器进行加热后，经过第二溶液换热器再次加热，最后进入辅助发生器提浓成所述浓溶液；

S7、所述浓溶液经过所述第二溶液换热器与所述稀溶液进行换热后，回到所述吸收器；

S8、所述发生器和所述辅助发生器产生所述制冷剂，所述制冷剂分别进入冷凝器和辅助冷凝器中进行冷凝后，进入到所述冷剂冷却器降温后进入所述蒸发器，进入S1步骤。

优选的：所述方法包括溶液浓度调节方法：

在稳定运行的情况下，关闭凝水阀和凝水泵；

在溶液浓度需要升高的情况下，开启所述凝水阀，保持所述凝水泵关闭，所述冷凝器底部的制冷剂会沿下水管进入浓度调节箱，使所述浓度调节箱液位升高，液位升高到指定值后，即关闭所述凝水阀；

在溶液浓度需要降低的情况下，关闭所述凝水阀，开启所述凝水泵，所述制冷剂随上水管进入所述冷凝器，待所述浓度调节箱液位降低至指定值时，则关闭所述凝水泵。

本发明的技术效果和优点：

1、增大溶液循环量，溶液循环量增加则可以使***在不同工况下的性能保持能力大大增强，常规闭式热泵的浓溶液与稀溶液的浓度差在4％～5％左右，而本发明在2％以下。在增大溶液循环量的同时增设辅助发生器与冷凝器，与原发生器、冷凝器呈并联，利用辅助冷凝器的热量来预热进原发生器前的溶液，这样就弥补了循环量增大造成的能效比降低的问题。

2、在发生器、冷凝器下方增设浓度调节箱，通过控制浓度调节箱中的制冷剂的体积，使整体浓度可调，可以适应更多的工况。

附图说明

图1是本申请实施例提供的***结构示意图；

图2是本申请实施例提供的浓度调节箱结构示意图。

图中：

101、余热源或冷媒水入口；102、余热源或冷媒水出口；103、第一热产水或冷却水入口；104、第一热产水或冷却水出口；105、驱动热源入口；106、第一驱动热源出口；107、第二热产水或冷却水入口；108、第二热产水或冷却水出口；109、第二驱动热源出口；110、稀溶液入口；111、浓溶液出口；112、凝水出口；2、蒸发器；3、吸收器；401、第一溶液换热器；402、第二溶液换热器；501、发生器；502、辅助发生器；601、冷凝器；602、辅助冷凝器；7、浓度调节箱；8、冷剂冷却器；901、阀门；902、凝水阀；1001、水泵；1002、凝水泵；1003、发生自循环泵；11、隔板；12、挡液板；1301、上水管；1302、下水管；14、压力平衡管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

请参阅图1，在本实施例中提供一种闭式吸收式热泵***，包括：第一腔体，用以蒸发制冷剂和将第一腔体内的浓溶液稀释为稀溶液，在本实施例中，第一腔体包括蒸发器2和吸收器3，蒸发器2连接有余热源或冷媒水入口101和余热源或冷媒水出口102，吸收器3连接有第一热产水或冷却水入口103和第一热产水或冷却水出口107；

第一溶液换热器401与第一腔体连接，用以加热稀溶液，在本实施例中，第一溶液换热器401的左上和右下为同一股流体，左下和右上为同一股流体；

第一溶液换热器401连接第二腔体和第三腔体，第二腔体和第三腔体并联，在本实施例中，第二腔体包括发生器501和冷凝器601，第三腔体包括辅助发生器502和辅助冷凝器602，用以增大***循环量，发生器501连接有驱动热源入口105和驱动热源出口106，驱动热源出口106连接辅助发生器502，冷凝器601连接有第二热产水或冷却水入口107和第二热产水或冷却水出口108；

辅助冷凝器602用以在稀溶液进入发生器501前，对稀溶液进行预热，弥补了循环量增大造成的能效比降低的问题；

稀溶液预热后，通过发生器501提浓成浓溶液，浓溶液进入第一溶液换热器401进行降温后，再次回到第一腔体内；

第一腔体还连接有冷剂冷却器8，用以加热第一腔体流出的稀溶液，同时使制冷剂进入蒸发器的温度降低，增加整体效率；第二溶液换热器402，与第三腔体、冷剂冷却器8和第一腔体连接，用以换热，第二溶液换热器402与冷剂冷却器8之间管路设置有旁通管路，用以增加循环量；在本实施例中，第二溶液换热器402的左上和右下为同一股流体，左下和右上为同一股流体；蒸发器2、吸收器3、发生器501和辅助发生器502都安装有发生自循环泵1003，从设备底部抽出溶液从顶部喷淋下来，浓度调节箱7与第二腔体之间连接有压力平衡管14。

浓度调节箱7，设置在第二腔体下方，通过隔板与第二腔体隔开，并且通过上水管1301和下水管1302连通第二腔体，上水管1301设置在浓度调节箱7内的一端连接有凝水泵1002；下水管1302设置在浓度调节箱7内的一端连接有凝水阀902，通过调节浓度调节箱7箱内的制冷剂体积，从而调节***中溶液浓度，具体为：

稳定运行的情况下，凝水阀902和凝水泵1002都处于关闭状态；

在溶液浓度需要升高的情况下，开启凝水阀902，保持凝水泵1002关闭，由于浓度调节箱7顶部与冷凝器601顶部有压力平衡管14连通，因此上下压力基本一致，在重力的作用下，冷凝器601底部的制冷剂会沿下水管1302进入浓度调节箱7，使浓度调节箱7液位升高，液位升高到指定值后，即关闭凝水阀902，此时由于浓度调节箱7中的制冷剂体积增大，则外部循环的吸收液的溶剂减少，浓度即会增加；

在溶液浓度需要降低的情况下，保持凝水阀902关闭，开启凝水泵1002，制冷剂随上水管1301进入冷凝器601，待浓度调节箱7液位降低至指定值时，则关闭凝水泵1002，此时浓度调节箱7内的制冷剂体积减少，则外部循环溶液的溶剂增多，浓度下降。

***包括多个阀门901和多个水泵1001，用以控制流体的流向，在需要降低***的循环量以适应更多使用场景的情况下，通过控制多个阀门901和多个水泵1001，将第三腔体和第二溶液换热器402的通道关闭，辅助发生回路仅经过冷剂冷却器8便回到了吸收器3，发生器501、冷凝器601、溶液换热器2均不再使用。

***包括多条流体的流路：余热源或冷媒水流路、溶液流路、驱动热源流路和制冷剂流路，其中余热源或冷媒水流路为余热源或冷媒水通过余热源或冷媒水入口101流向蒸发器2，再通过余热源或冷媒水出口102流出；溶液流路包括正常回路和辅助回路，在正常回路中，以吸收器3为起点，吸收器3内溶液吸收了冷剂蒸汽，变稀后，一路通过第一溶液换热器401加热后，再经过辅助冷凝器602的加热，进入到发生器501去吸收驱动热源的热量来提浓，变为浓溶液，此后通过第一溶液换热器401降温，回到吸收器3；在辅助回路中，以吸收器3为起点，吸收器3内溶液吸收了冷剂蒸汽，变稀后，另一路通过冷剂冷却器8升温后，进入第二溶液换热器402进一步升温，然后进入辅助发生器502受到驱动热源的加热而发生提浓，此后经过第二溶液换热器402降温后回到吸收器3；驱动热源流路先经过发生器501再经过辅助发生器502，两次释放热量后出***；制冷剂流路，在发生器501和辅助发生器502中产生的制冷剂，分别进入冷凝器601和辅助冷凝器602进行冷凝，此后汇集到一起进入冷剂冷却器8，温度降低后进入蒸发器2，在蒸发器2中吸收热量后蒸发，变为冷剂蒸汽，进入吸收器3被溶液吸收。

本发明还提供一种闭式吸收式热泵***的运行方法，所述方法包括：

S1、余热水或冷媒水进入蒸发器2，将热量传递给制冷剂；

S2、所述制冷剂受热蒸发成蒸汽，所述余热水或冷媒水流出所述蒸发器2；

S3、吸收器3内浓溶液吸收所述蒸汽，稀释成稀溶液；

S4、所述稀溶液在第一溶液换热器401中被加热，再通过辅助冷凝器602进行预热，最后进入发生器501提浓成所述浓溶液；

S5、所述浓溶液进入所述第一溶液换热器401，与所述稀溶液进行换热后回到所述吸收器3；

S6、所述吸收器3内的所述稀溶液通过冷剂冷却器8进行加热后，经过第二溶液换热器402再次加热，最后进入辅助发生器502提浓成所述浓溶液；

S7、所述浓溶液经过所述第二溶液换热器402与所述稀溶液进行换热后，回到所述吸收器3；

S8、所述发生器501和所述辅助发生器502产生所述制冷剂，所述制冷剂分别进入冷凝器601和辅助冷凝器602中进行冷凝后，进入到所述冷剂冷却器8降温后进入所述蒸发器2，进入S1步骤。

还包括溶液浓度调节方法：

在稳定运行的情况下，关闭凝水阀902和凝水泵1002；

在溶液浓度需要升高的情况下，开启所述凝水阀902，保持所述凝水泵1002关闭，所述冷凝器601底部的制冷剂会沿下水管1302进入浓度调节箱7，使所述浓度调节箱7液位升高，液位升高到指定值后，即关闭所述凝水阀902；

在溶液浓度需要降低的情况下，关闭所述凝水阀902，开启所述凝水泵1002，所述制冷剂随上水管1301进入所述冷凝器601，待所述浓度调节箱7液位降低至指定值时，则关闭所述凝水泵1002。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种闭式吸收式热泵***，其特征在于，包括：

第一腔体，用以蒸发制冷剂和将所述第一腔体内的浓溶液稀释为稀溶液；

与所述第一腔体连接的第一溶液换热器(401)，用以加热所述稀溶液；

所述第一溶液换热器(401)连接第二腔体和第三腔体；

所述第二腔体包括发生器(501)和冷凝器(601)，所述第三腔体包括辅助发生器(502)和辅助冷凝器(602)；

所述第二腔体和所述第三腔体并联；

所述辅助冷凝器(602)用以在所述稀溶液进入所述发生器(501)前，对所述稀溶液进行预热；

所述稀溶液预热后，通过所述发生器(501)提浓成所述浓溶液，所述浓溶液进入所述第一溶液换热器(401)进行降温后，再次回到所述第一腔体内；

浓度调节箱(7)，设置在所述第二腔体下方，通过调节所述浓度调节箱(7)箱内的制冷剂体积，从而调节***中所述溶液浓度；

所述第一腔体还连接有冷剂冷却器(8)，用以加热所述第一腔体流出的所述稀溶液，同时使所述制冷剂进入所述第一腔体的温度降低；

第二溶液换热器(402)，与所述第三腔体、所述冷剂冷却器(8)和所述第一腔体连接，用以换热；

所述稀溶液与所述浓溶液的溶质的质量浓度差在2％以下。

2.根据权利要求1所述的一种闭式吸收式热泵***，其特征在于，所述浓度调节箱(7)通过隔板与所述第二腔体隔开，并且通过上水管(1301)和下水管(1302)连通所述第二腔体。

3.根据权利要求2所述的一种闭式吸收式热泵***，其特征在于，所述上水管(1301)设置在所述浓度调节箱(7)内的一端连接有凝水泵(1002)；所述下水管(1302)设置在所述浓度调节箱(7)内的一端连接有凝水阀(902)。

4.根据权利要求1所述的一种闭式吸收式热泵***，其特征在于，所述第一腔体包括蒸发器(2)和吸收器(3)，通过余热水或冷媒水进入所述蒸发器(2)，将热量传递给所述制冷剂。

5.根据权利要求4所述的一种闭式吸收式热泵***，其特征在于，所述蒸发器(2)、所述吸收器(3)、所述发生器(501)和所述辅助发生器(502)都安装有发生自循环泵(1003)，所述浓度调节箱(7)与所述第二腔体之间连接有压力平衡管(14)。

6.根据权利要求1所述的一种闭式吸收式热泵***，其特征在于，所述发生器(501)连接有驱动热源入口(105)和驱动热源出口(106)，所述驱动热源出口(106)连接所述辅助发生器(502)。

7.根据权利要求1所述的一种闭式吸收式热泵***，其特征在于，还包括多个阀门(901)和多个水泵(1001)。

8.一种闭式吸收式热泵***的运行方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、余热水或冷媒水进入蒸发器(2)，将热量传递给制冷剂；

S2、所述制冷剂受热蒸发成蒸汽，所述余热水或冷媒水流出所述蒸发器(2)；

S3、吸收器(3)内浓溶液吸收所述蒸汽，稀释成稀溶液；

S4、所述稀溶液在第一溶液换热器(401)中被加热，再通过辅助冷凝器(602)进行预热，最后进入发生器(501)提浓成所述浓溶液；

S5、所述浓溶液进入所述第一溶液换热器(401)，与所述稀溶液进行换热后回到所述吸收器(3)。

9.根据权利要求8所述的一种闭式吸收式热泵***的运行方法，其特征在于，所述方法还包括：

S6、所述吸收器(3)内的所述稀溶液通过冷剂冷却器(8)进行加热后，经过第二溶液换热器(402)再次加热，最后进入辅助发生器(502)提浓成所述浓溶液；

S7、所述浓溶液经过所述第二溶液换热器(402)与所述稀溶液进行换热后，回到所述吸收器(3)；

S8、所述发生器(501)和所述辅助发生器(502)产生所述制冷剂，所述制冷剂分别进入冷凝器(601)和辅助冷凝器(602)中进行冷凝后，进入到所述冷剂冷却器(8)降温后进入所述蒸发器(2)，进入S1步骤。

10.根据权利要求9所述的一种闭式吸收式热泵***的运行方法，其特征在于，所述方法包括溶液浓度调节方法：

在稳定运行的情况下，关闭凝水阀(902)和凝水泵(1002)；

在溶液浓度需要升高的情况下，开启所述凝水阀(902)，保持所述凝水泵(1002)关闭，所述冷凝器(601)底部的制冷剂会沿下水管(1302)进入浓度调节箱(7)，使所述浓度调节箱(7)液位升高，液位升高到指定值后，即关闭所述凝水阀(902)；

在溶液浓度需要降低的情况下，关闭所述凝水阀(902)，开启所述凝水泵(1002)，所述制冷剂随上水管(1301)进入所述冷凝器(601)，待所述浓度调节箱(7)液位降低至指定值时，则关闭所述凝水泵(1002)。

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