CN202521940U - 一种太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置 - Google Patents

一种太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，包括主发生器、中压发生器、冷凝器、蒸发器、低压吸收器、低压发生器、主吸收器、高温溶液热交换器、中温溶液热交换器、低温溶液热交换器和太阳能集热器。本实用新型充分利用单/双效以及二级吸收式制冷的特点和优点，根据太阳光强弱通过阀门控制循环流程来高效率地利用太阳能，其循环总的热力系数COP较传统循环高，还具有较稳定的制冷量和较高的能源利用率，达到节能减排的目的。本实用新型采用中空纤维膜溶液换热器，换热效率高，体积紧凑。新装置改进了传统循环在热源工况不稳定时将导致***工作不稳定甚至不能工作的缺点，而且还具有较高COP值。

Description

一种太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置。
背景技术
近年来随着社会的发展，不可再生能源消耗加速，禁用含氟氯烃化合物的制冷剂，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力，人们愈加重视新能源和可再生能源的开发利用和节能技术。吸收式制冷机是利用太阳能、地热或余热等低品位热源的一种有效环保技术手段。溴化锂吸收式制冷机组作为空调的主机，用户总是希望在满足制冷性能的条件下，体积和重量越小越好，以减少机房的面积和建筑费用。对于商业楼房更是希望空调机组能够安装在楼房的顶层、地下室或中间层，这就对机组的高效紧凑性提出了新的要求。在竞争激烈的溴化锂制冷机销售市场，紧凑性和高效性已成为反映厂家技术水平高低的主要指标，成为厂家间相互竞争、争夺市场份额的主要手段之一。溴化锂吸收式制冷机是热交换器的集合体，换热器传热性能直接关系到整机的性能，传统的溴化锂吸收式制冷机的各个换热器大多采用卧式布置的管壳式换热器结构，但是，管壳式换热器固有的结构特点决定了在目前已经采用了强化传热管的基础上很难再有重大突破以获得令用户满意的机组，且在所有的研究中，都是围绕着换热器传热的强化，而没有考虑溶液间的传质现象。中空纤维膜溶液热交换器中排列了由高分子疏水性材料制成的膜管，增加了溶液与膜材料的接触面积。直接接触式中空纤维膜溶液热交换器中有水蒸气从高温侧向低温侧的传热和传质发生。因此将中空纤维膜溶液换热器应用于吸收式制冷中将提高换热效率以及减小换热器的体积。此外由于传统吸收式制冷循环存在着一些难以克服的缺点，例如，性能系数低，对热源的质和量有很强的依赖性等等。如用太阳能作为热源，太阳能***的性能受季节、地理位置、时间、天气等的影响，则当太阳能***不能满足制冷***的要求时，制冷***的性能发生严重的恶化。上述矛盾严重影响了太阳能吸收式制冷应用的广泛推广，所以研究高效紧凑的溶液热交换器构成的太阳能吸收式制冷装置以达到稳定高效的制冷，可实现更好的节能减排，环保和经济效益。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够稳定高效地进行制冷的中空纤维膜溶液换热器构成的太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，包括主发生器、中压发生器、冷凝器、蒸发器、低压吸收器、低压发生器、主吸收器、高温溶液热交换器、中温溶液热交换器、低温溶液热交换器和太阳能集热器；所述的主吸收器、低压吸收器以及冷凝器的冷却水管路依次连接；所述的主发生器的热源管路连接低压发生器的热源管路，低压发生器的热源管路连接太阳能集热器，太阳能集热器连接主发生器的热源管路；所述的主发生器的蒸汽出口连接第三三通阀门的a端口，浓溶液出口连接高温溶液热交换器的第一管路入口，稀溶液入口连接高温溶液热交换器的第二管路出口；所述的中压发生器的热源管路入口连接第三三通阀门的c端口，热源管路出口连接冷凝器的第二入口，蒸汽出口连接冷凝器的蒸汽入口，稀溶液入口连接中温溶液热交换器第一管路的出口，浓溶液出口连接中温溶液热交换器第二管路的入口；冷凝器的蒸汽入口连接第三三通阀门的b端口，冷凝器的出口连接蒸发器的入口；蒸发器的出口连接低压吸收器的蒸汽入口；低压吸收器的稀溶液出口连接低温溶液热交换器的第一管路入口，浓溶液入口连接低温溶液热交换器第二管路出口；低压发生器的稀溶液入口连接低温溶液热交换器的第一管路出口，浓溶液入口连接高温溶液热交换器的第一管路出口以及第一三通阀门的a端口，浓溶液出口连接低温溶液热交换器的第二管路入口，中等浓度溶液出口连接高温溶液热交换器的第二管路入口以及第二三通阀门的a端口；主吸收器的浓溶液入口连接第一三通阀门的b端口，稀溶液出口连接第二三通阀门的b端口，低压发生器的蒸汽出口连接主吸收器的蒸汽入口；中温溶液热交换器的第一管路入口连接第二三通阀门的c端口，第二管路出口连接第一三通阀门的c端口。
优选地，所述的高温溶液热交换器、高温溶液热交换器和低温溶液热交换器均采用中空纤维膜溶液换热器。该换热器较传统换热器增加了冷热流体之间的接触面积，水蒸气由高温侧向低温侧的传质和潜热共同传递作用增强了溶液之间的热量传递，换热器热冷两侧的进出口温差都得到了提高，降低了吸收式制冷***发生器和吸收器的热负荷。因此中空纤维膜溶液换热器的换热效率要高于传统间壁式金属换热器，适合应用于太阳能等低温热源驱动的溴化锂吸收式制冷***。
优选地，所述的低压发生器的浓溶液入口处设有第一截止阀门，中等浓度溶液出口处设有第二截止阀门。
本实用新型的工作原理如下：当热源温度较高时，将第三三通阀门中a-c连通、a-b断开，第一三通阀门和第二三通阀门中b-c连通、a-b断开，第一截止阀门和第二截止阀门连通。此时循环就成为介于单效和二级之间的太阳能吸收式制冷循环。如果热源温度低于或接近临界温度，此循环将不能运行或循环效率很低，将第三三通阀门中a-c断开、a-b连通，第一三通阀门和第二三通阀门中b-c断开、a-b连通，第一截止阀门和第二截止阀门断开，此时循环就成为二级太阳能吸收式制冷循环。
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点：
本实用新型充分利用单/双效以及二级吸收式制冷的特点和优点，根据太阳光强弱通过阀门控制循环流程来高效率地利用太阳能，其循环总的热力系数COP较传统循环高，还具有较稳定的制冷量和较高的能源利用率，达到节能减排的目的。
本实用新型采用中空纤维膜溶液换热器，这样就能使溶液换热器中的流体可以有效冷却或加热，换热效率高，体积紧凑。新装置改进了传统循环在热源工况不稳定时将导致***工作不稳定甚至不能工作的缺点，而且还具有较高COP值。
附图说明
图1为太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，为太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置结构示意图，所述的太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置能够适用于热源特性经常变化的场合，尤其是用太阳能作热源的场合。该制冷装置包括主发生器1、中压发生器2、冷凝器3、节流阀4、蒸发器5、低压吸收器6、低压发生器7、主吸收器8、高温溶液热交换器9、中温溶液热交换器10、低温溶液热交换器11溶液泵12和太阳能集热器13；
所述的主吸收器8、低压吸收器6以及冷凝器3的冷却水管路依次连接；冷却介质首先由冷却水入口F依次进入主吸收器8、低压吸收器6吸热，然后再进入冷凝器3吸热并使来自主发生器1的冷剂蒸汽冷凝成液体，最后从冷却水出口G排出。
所述的主发生器1的热源管路连接低压发生器7的热源管路，低压发生器7的热源管路连接太阳能集热器13，太阳能集热器13连接主发生器1的热源管路；低压发生器7的热源管路与太阳能集热器13之间的管路上设有溶液泵12。
所述的主发生器1的蒸汽出口连接第三三通阀门E的a端口，浓溶液出口连接高温溶液热交换器9的第一管路入口，稀溶液入口连接高温溶液热交换器9的第二管路出口；所述的中压发生器2的热源管路入口连接第三三通阀门E的c端口，热源管路出口连接冷凝器3的第二入口，蒸汽出口连接冷凝器3的蒸汽入口，稀溶液入口连接中温溶液热交换器10第一管路的出口，浓溶液出口连接中温溶液热交换器10第二管路的入口；冷凝器3的蒸汽入口连接第三三通阀门E的b端口，冷凝器3的出口连接蒸发器5的入口，冷凝器3与蒸发器5之间的管路上设有节流阀4；蒸发器5的出口连接低压吸收器6的蒸汽入口；低压吸收器6的稀溶液出口连接低温溶液热交换器11的第一管路入口，浓溶液入口连接低温溶液热交换器11第二管路出口；低压发生器7的稀溶液入口连接低温溶液热交换器11的第一管路出口，浓溶液入口连接高温溶液热交换器9的第一管路出口以及第一三通阀门C的a端口，浓溶液出口连接低温溶液热交换器11的第二管路入口，中等浓度溶液出口连接高温溶液热交换器9的第二管路入口以及第二三通阀门的a端口；主吸收器8的浓溶液入口连接第一三通阀门C的b端口，稀溶液出口连接第二三通阀门D的b端口，低压发生器7的蒸汽出口连接主吸收器8的蒸汽入口；中温溶液热交换器10的第一管路入口连接第二三通阀门D的c端口，第二管路出口连接第一三通阀门C的c端口。
所述的高温溶液热交换器9、高温溶液热交换器10和低温溶液热交换器11均采用中空纤维膜溶液换热器。
所述的低压发生器7的浓溶液入口处设有第一截止阀门A，中等浓度溶液出口处设有第二截止阀门B。
本实用新型在工作时，当太阳能充足时，将第三三通阀门E中a-c连通、a-b断开，第一三通阀门C和第二三通阀门D中b-c连通、a-b断开，第一截止阀门A和第二截止阀门B连通，来自低压吸收器6的稀溶液由溶液泵提压，经低温溶液热交换器11进入低压发生器7，在由低压发生器7来的低温热源加热后的中等浓度溶液由溶液泵提高压力经高温溶液交换器9进入主发生器1，来自主吸收器8的稀溶液由溶液泵提压，经中温溶液热交换器10进入中压发生器2，当太阳能集热器13提供驱动热时，驱动热加热主发生器1中溶液释放出高温冷剂蒸汽依次进入中压发生器2加热其中的稀溶液和冷凝器3；浓溶液经高温溶液热交换器9进入低压发生器7，主吸收器8吸收来自低压发生器7的冷剂蒸汽并放出热量，低压吸收器6吸收来自蒸发器5的冷剂蒸汽，此时循环就成为介于单效和二级之间的太阳能吸收式制冷循环。当太阳能不足时，第三三通阀门E中a-c断开、a-b连通，第一三通阀门C和第二三通阀门D中b-c断开、a-b连通，第一截止阀门A和第二截止阀门B断开。驱动热加热主发生器1中稀溶液释放出高温冷剂蒸汽进入冷凝器3；主发生器1的浓溶液分别经高温溶液热交换器9进入主吸收器8，主吸收器8吸收来自低压发生器7的冷剂蒸汽并放出热量，稀释成稀溶液，完成了一个溶液循环。低压发生器7的浓溶液进入低压吸收器6中，吸收来自蒸发器5的水蒸气放出的热量后由溶液泵进入低压发生器7，完成另一个溶液循环。来自主发生器1的水蒸气进入冷凝器3，在冷凝器3中向冷却水管放出热量，而凝结成水，经节流阀4节流降压、降温后进入蒸发器5，吸收被制冷介质的热量成为低温冷剂蒸汽，实现了制冷效果，最后进入低压吸收器6被来自低压发生器7的浓溶液吸收并放出热量，生产了稀溶液，完成了一个制冷剂循环。
不难发现，采用中空纤维膜溶液换热器的二级溴化锂吸收式制冷机，由于该换热器较传统换热器增加了冷热流体之间的接触面积，换热器高低温两侧的进出口温差都得到了提高，水蒸气由高温侧向低温侧的传质和潜热共同传递作用增强了流体之间的热量传递，降低了吸收式制冷***发生器和吸收器的热负荷，这样就能使换热部件流体有效冷却或加热、传热传质效率高、结构紧凑。本实用新型充分利用单/双效以及二级吸收式制冷的特点和优点，应用中空纤维膜溶液换热器，根据太阳光强弱通过阀门控制循环流程来高效率地利用太阳能，其循环的总的热力系数COP较传统循环高，具有稳定的制冷量和较高的能源利用率，提高溴化锂吸收式制冷装置的整体性能，达到节能减排的目的。

Claims (3)

1.一种太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，包括主发生器(1)、中压发生器(2)、冷凝器(3)、蒸发器(5)、低压吸收器(6)、低压发生器(7)、主吸收器(8)、高温溶液热交换器(9)、中温溶液热交换器(10)、低温溶液热交换器(11)和太阳能集热器(13)；所述的主吸收器(8)、低压吸收器(6)以及冷凝器(3)的冷却水管路依次连接；所述的主发生器(1)的热源管路连接低压发生器(7)的热源管路，低压发生器(7)的热源管路连接太阳能集热器(13)，太阳能集热器(13)连接主发生器(1)的热源管路；所述的主发生器(1)的蒸汽出口连接第三三通阀门(E)的a端口，浓溶液出口连接高温溶液热交换器(9)的第一管路入口，稀溶液入口连接高温溶液热交换器(9)的第二管路出口；所述的中压发生器(2)的热源管路入口连接第三三通阀门(E)的c端口，热源管路出口连接冷凝器(3)的第二入口，蒸汽出口连接冷凝器(3)的蒸汽入口，稀溶液入口连接中温溶液热交换器(10)第一管路的出口，浓溶液出口连接中温溶液热交换器(10)第二管路的入口；冷凝器(3)的蒸汽入口连接第三三通阀门(E)的b端口，冷凝器(3)的出口连接蒸发器(5)的入口；蒸发器(5)的出口连接低压吸收器(6)的蒸汽入口；低压吸收器(6)的稀溶液出口连接低温溶液热交换器(11)的第一管路入口，浓溶液入口连接低温溶液热交换器(11)第二管路出口；低压发生器(7)的稀溶液入口连接低温溶液热交换器(11)的第一管路出口，浓溶液入口连接高温溶液热交换器(9)的第一管路出口以及第一三通阀门(C)的a端口，浓溶液出口连接低温溶液热交换器(11)的第二管路入口，中等浓度溶液出口连接高温溶液热交换器(9)的第二管路入口以及第二三通阀门的a端口；主吸收器(8)的浓溶液入口连接第一三通阀门(C)的b端口，稀溶液出口连接第二三通阀门(D)的b端口，低压发生器(7)的蒸汽出口连接主吸收器(8)的蒸汽入口；中温溶液热交换器(10)的第一管路入口连接第二三通阀门(D)的c端口，第二管路出口连接第一三通阀门(C)的c端口。
2.如权利要求1所述的太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，所述的高温溶液热交换器(9)、高温溶液热交换器(10)和低温溶液热交换器(11)均采用中空纤维膜溶液换热器。
3.如权利要求1所述的太阳能二级溴化锂吸收式制冷装置，其特征在于，所述的低压发生器(7)的浓溶液入口处设有第一截止阀门(A)，中等浓度溶液出口处设有第二截止阀门(B)。
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CN112815573A (zh) * 2021-01-04 2021-05-18 中国科学院理化技术研究所 一种双热源驱动的变温型吸收式制冷***

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