CN205137983U - 双效第二类吸收式热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双效第二类吸收式热泵机组，该热泵机组的吸收器/蒸发器为两段式结构。溶液循环可以是两个独立的溶液循环：也可以是高、低压发生器与高、低压吸收器及高、低温溶液热交换器间形成的串联、并联、串并联、反串联回路。当外界余热温度较高时，该热泵机组的高温发生器产生的冷剂蒸汽再次作为热源对低温发生器的溶液进行加热、浓缩，从而实现溶液的双效循环过程，大大提高中温余热热量的利用率，并且外界中温余热与高温发生器、高压蒸发器、低压蒸发器内部介质换热，在高、低压蒸发器内形成不同的蒸发压力，进一步提高了换热效率，增强了制取高温热源的能力，提高了机组性能(COP)，同时可以降低热泵对外界冷却水的消耗。

Description

双效第二类吸收式热泵机组

技术领域

本实用新型涉及热泵技术领域，特别涉及一种双效第二类吸收式热泵机组。

背景技术

第二类吸收式热泵为升温型热泵，其利用大量中间品位的废热和低温冷却水的热势差制取温度高于中间品位废热的热源，从而满足用户高品位的用热需求。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的单级升温第二类吸收式热泵的工作原理图。

目前，第二类吸收式热泵主要形式为单级升温第二类吸收式热泵(以下简称单级吸收式热泵)，单级吸收式热泵主要包括发生器G、冷凝器C、吸收器A、蒸发器E、热交换器，浓溶液自发生器G的出口泵送至吸收器A的入口，在吸收器A内吸收冷剂蒸汽并散发热量，然后回至发生器G，在发生器G内部进行喷淋，并被中温余热加热浓缩。单级升温第二类吸收式热泵，制取的高品位热媒与低品位热源的温升幅度比较小，但热效率高。

现有技术为了进一步提高高品位热媒的温度，在吸收式热泵的基础上提出了两级升温第二类吸收式热泵(以下简称两级升温热泵)。

请参考图2，图2为现有技术中一种典型的两级升温第二类吸收式热泵的工作原理图。

与单级吸收式热泵结构相比，两级升温热泵还进一步包括高压吸收器AH、高压蒸发器EH、高低温热交换器，相应地单级吸收式热泵中的吸收器为低压吸收器AL，蒸发器为低压蒸发器EL，单级吸收式热泵制取的高温热媒提供给高压蒸发器EH，产生的冷剂蒸汽被由高压吸收器AH吸收，制取更高品位的热媒。两级升温第二类吸收式热泵的高品位热媒与低品位热源的温升幅度高，但热效率较低。

请参考图3，图3为现有技术中一种典型的双效第二类吸收式热泵的工作原理图。

双效第二类吸收式热泵在单级第二类吸收式热泵的基础上增加高温发生器GH和高温热交换器，中温余热源通入高温发生器GH和蒸发器E，在高温发生器GH中，中温余热浓缩加热管外稀溶液，产生的冷剂蒸汽再次作为加热源进入低温发生器GL，继续加热浓缩管外的稀溶液，同时自身冷凝为液态并进入冷凝器。低温发生器GL产生的冷剂蒸汽被冷凝器C冷凝成液态后，两股液态冷剂一起输送到蒸发器E，用于制取高温热源。

目前，上述结构的单级吸收式热泵的理论COP一般为0.5，二两级升温热泵的理论COP一般为0.33，制取高温热源的量比较少，需要的冷却水量比较大。而双效第二类吸收式热泵提取中温余热源热量的效率也仍然有进一步提升的空间。

因此，如何提供一种第二类吸收式热泵，进一步提高中间品位废热热量的利用率，以制取更多高品位的热源，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种双效第二类吸收式热泵机组，该机组可提高中温余热热源的利用率，机组性能比较高。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种双效第二类吸收式热泵机组，包括以下部件：高温发生器、低温发生器、高压吸收器、高压蒸发器、低压吸收器、低压蒸发器、冷凝器；所述高温发生器、所述低温发生器其中一者与所述高压吸收器形成溶液循环回路，另一者与所述低压吸收器形成溶液循环回路；并且外界中温余热与所述高温发生器、所述高压蒸发器、所述低压蒸发器内部介质换热。

与现有技术中单效单级升温型和两级升温型的理论COP(0.5和0.33)相比，本实用新型中所提供的双效第二类吸收式热泵机组低压蒸发器、高压蒸发器、高温发生器均可以与中温余热进行热交换，尤其对于中温余热依次流经高温发生器、高压蒸发器、低压蒸发器时，使高压蒸发器、低压蒸发器二者具有不同的蒸发压力，大大提高中温余热热量的利用率，机组性能系数COP接近0.66，进而提高了制取高温热源的能力，提高了机组性能，并可大幅减少循环冷却水的消耗。

可选的，还包括第一泵送部件和第二泵送部件，所述高压蒸发器的内部换热液体介质通过所述第一泵送部件泵送至其内部的换热管路表面，部分液体形成用于所述高压吸收器的蒸汽；

所述低压蒸发器的内部换热液体介质通过所述第二泵送部件泵送至其内部的换热管路表面，部分液体形成用于所述低压吸收器的蒸汽。

可选的，还包括高热交换器和低温热交换器，流出所述高温发生器和返回所述高温发生器的两路溶液在所述高温热交换器内部进行热量交换；用于流出所述低温发生器和返回所述低温发生器两路溶液在所述低热交换器内部进行热量交换。

另外，本实用新型还提供了一种双效第二类吸收式热泵机组，包括以下部件：高温发生器、低温发生器、高压吸收器、高压蒸发器、低压吸收器、低压蒸发器、冷凝器；来自所述低压吸收器的稀溶液经高温热交换器后，一路进入高温发生器，另一路经低温热交换器进入低温发生器，高温发生器内的溶液被中温余热源加热浓缩产生冷剂蒸汽，冷剂蒸汽再次作为热源进入低温发生器管程，加热浓缩低温发生器内的溶液，低温发生器的浓溶液经低温热交换器后，与高温发生器的浓溶液合流，经高温热交换器后，先后进入高、低压吸收器，用于吸收来自高、低压蒸发器的冷剂蒸汽。高、低温发生器产生的冷剂凝水均进入冷凝器，然后被泵送至高、低压蒸发器，用于蒸发出冷剂蒸汽，然后被高、低压吸收器吸收放热后，制取高品位的热源供给用户。

并且外界中温余热与所述高温发生器、所述高压蒸发器、所述低压蒸发器内部介质换热，中温余热先后进入高、低温蒸发器，使二者形成不同的蒸发压力，可进一步提高机组性能。可选的，以上所述溶液循环回路为并联形式，也可以为串联、串并联、反串联的形式。

可选的，所述高压蒸发器的换热液体介质出口和所述低压蒸发器的换热液体介质出口连通，并且通过同一泵送部件泵送至所述高压蒸发器和所述低压蒸发器内部与相应内部的中温余热管路换热，换热后部分液体分别形成用于所述高压吸收器和所述低压吸收器的蒸汽。

可选的，所述高压蒸发器、所述低压蒸发器二者的内部换热管路串联。

可选的，所述高压吸收器、所述低压吸收器的内部高温介质换热管均与外界热源进口管路、出口管路构成循环回路；或者，

高压吸收器与低压吸收器的进口/出口并联后，再与外界进口管路相连。

可选的，还进一步包括汽水分离器，所述汽水分离器具有汽液入口、蒸汽出口、补水进口、液态出口，所述补水进口连通所述外界补水口，所述汽液入口连通所述高压吸收器、所述低压吸收器两者的内部换热管出口，所述液态出口连通所述高压吸收器、所述低压吸收器两者的内部换热管入口，所述蒸汽出口连通外界管路。

可选的，所述高压吸收器与所述高压蒸发器位于同一腔室内部或者两者分设不同的腔体；所述低压吸收器与所述低压蒸发器位于同一腔室内部或者分设不同的腔体。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的单级升温第二类吸收式热泵的工作原理图；

图2为现有技术中一种典型的两级升温第二类吸收式热泵的工作原理图；

图3为现有技术中一种典型的双效第二类吸收式热泵的工作原理图；

图4为本实用新型一种具体实施方式中双效第二类吸收式热泵机组的工作原理图

图5为本实用新型第二种具体实施方式中双效第二类吸收式热泵机组的工作原理图；

图6为本实用新型第三种具体实施方式中双效第二类吸收式热泵机组的工作原理图。

其中，图1至图3中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：

发生器G、冷凝器C、吸收器A、蒸发器E、高压吸收器AH、高压蒸发器EH、低压吸收器AL、低压蒸发器EL；高温发生器GH、低温发生器GL；

其中，图4至图6中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：

高温发生器1、低温热交换器2、高压吸收器3、高压蒸发器4、汽水分离器5、低压吸收器6、低压蒸发器7、高温热交换器8、低温发生器9、冷凝器10、第一泵送部件11、第二泵送部件12。

具体实施方式

针对背景技术中所描述的现有技术的弊端，本文进行了深入研究，并提出了一种能够克服现有技术中温余热利用率低的技术方案。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图4，图4为本实用新型一种具体实施方式中双效第二类吸收式热泵机组的工作原理图。

本实用新型提供了一种双效第二类吸收式热泵机组，主要包括以下部件：高温发生器1、低温发生器9、高压吸收器3、高压蒸发器4、低压吸收器6、低压蒸发器7，高温发生器1、低温发生器9的主要作用是将***循环的稀溶液中的部分水分蒸发，从而将稀溶液浓缩形成浓溶液。通常，高温发生器1内部设置有换热管路，中温余热在换热管路内加热浓缩管外的稀溶液，稀溶液中部分水分蒸发形成蒸汽，蒸汽通入低温发生器9内部的换热管路中，该蒸汽进一步与流入低温发生器9的溶液进行换热，从而对低温发生器9内部的溶液进行加热浓缩，产生的冷剂蒸汽被冷凝器10中的冷却水冷凝为液态，低温发生器9中换热管内冷剂蒸汽冷凝成液体后也进入冷凝器10，冷凝器10内的液态介质可以通过介质泵输送至高压蒸发器4、低压蒸发器7，进而作为蒸发器形成蒸汽的换热源。

高压蒸发器4、低压蒸发器7分别为高压吸收器3、低压吸收器6提供稀释溶液的蒸汽。高压蒸发器4、高压吸收器3可以设置于同一腔体内部，当然，高压蒸发器4与高压吸收器3可以分别置于两腔体中，两腔体通过管路连通以便于高压蒸发器4中的蒸汽进入高压吸收器3内部。低压蒸发器7和低压吸收器6的设置可以参考以上高压蒸发器4和高压吸收器3的设置。

本实用新型所提供的高温发生器1、低温发生器9其中一者与高压吸收器3形成溶液循环回路，另一者与低压吸收器6形成溶液循环回路；并且外界中温余热与高温发生器1、高压蒸发器4、低压蒸发器7内部介质换热。

也就是说，高温发生器1可以与高压吸收器3形成溶液循环回路，也可与低压吸收器6形成溶液循环回路；相应地，低温发生器9与低压吸收器6形成溶液循环回路，或低温发生器9与高压吸收器3形成溶液循环回路。具体介绍如下所示。

请再次参考图4，在第一种具体实施方式中，高温发生器1与高压吸收器3形成溶液循环回路，低温发生器9与低压吸收器6形成溶液循环回路，即高温发生器1中的浓溶液经出口被泵送至高压吸收器3的内部，在高压吸收器3内部吸收冷剂蒸汽，同时放出热量，加热高压吸收器3内部的换热管路中的高温介质，高温介质升温后流至外部管路供外界使用。

请参考图5，图5为本实用新型第二种具体实施方式中双效第二类吸收式热泵机组的工作原理图。

在第二种具体实施方式中，高温发生器1与低压吸收器6构成溶液循环回路，即高温发生器1中的浓溶液经出口被泵送至低压吸收器6的内部，与低压吸收器6内部的高温介质进行换热。同理，低温发生器9与高压吸收器3构成溶液循环回路。

在上述各具体实施方式的基础上，热泵机组中还设置高温热交换器2和低温热交换器8，流出所述高温发生器1和返回所述高温发生器1的两路溶液在所述高温热交换器2内部进行热量交换；用于流出所述低温发生器9和返回所述低温发生器9两路溶液在所述低温热交换器8内部进行热量交换。这样可以降低能量的损失，提高机组工作性能。

另外，上述各实施例中，双效热泵机组还包括可以包括第一泵送部件11和第二泵送部件12，高压蒸发器4的内部换热液体介质通过第一泵送部件11泵送至其内部的换热管路表面，部分液体形成用于高压吸收器3的蒸汽；同理，低压蒸发器7的内部换热液体介质通过第二泵送部件12泵送至其内部的换热管路表面，部分液体形成用于所述低压吸收器6的蒸汽。

第一种具体实施方式和第二中种具体实施方式中，外界中温余热可以依次经过高温发生器1、高压蒸发器4、低压蒸发器7内部的换热管路，即高温发生器1、高压蒸发器4、低压蒸发器7内部换热管路串联；外界中温余热也可以先经过高压蒸发器4、低压蒸发器7内部换热管路，再进入高温发生器1；中温余热也可以并联分别进入高温发生器1和高压蒸发器4-低压蒸发器7。

本文还提供了双效第二类吸收式热泵机组的第三种具体实施方式，与第一种实施方式和第二种实施方式不同的是，第三种具体实施方式中高温发生器1和低温发生器9并联与高压吸收器3、低压吸收器6形成溶液循环回路。

请参考图6，图6为本实用新型第三种具体实施方式中双效第二类吸收式热泵机组的工作原理图。

在第三种具体实施方式中，来自所述低压吸收器6的稀溶液经高温热交换器8后，一路进入高温发生器1，另一路经低温热交换器2进入低温发生器9，高温发生器1内的溶液被中温余热源加热浓缩产生冷剂蒸汽，冷剂蒸汽再次作为热源进入低温发生器9管程，加热浓缩低温发生器9内的溶液，低温发生器9的浓溶液经低温热交换器2后，与高温发生器1的浓溶液合流，经高温热交换器8后，先后进入高、低压吸收器3、6，用于吸收来自高、低压蒸发器4、7的冷剂蒸汽。高、低温发生器3、6产生的冷剂凝水均进入冷凝器10，然后被泵送至高、低压蒸发器4、7，用于蒸发出冷剂蒸汽，然后被高、低压吸收器3、6吸收放热后，制取高品位的热源供给用户。并且外界中温余热与所述高温发生器1、所述高压蒸发器4、所述低压蒸发器7内部介质换热，中温余热先后进入高、低温蒸发器4、7，使二者形成不同的蒸发压力，可进一步提高机组性能。

上述溶液循环为并联循环，即来自高压吸收器3的稀溶液经高温热交换器8后，分别进入高温发生器1和低温发生器9；当然溶液循环也可以为串联、串并联和反串联等多种形式。

并且，该实施例中外界中温余热依次与高温发生器1、高压蒸发器4、低压蒸发器7内部介质换热。

在第三种具体实施方式的基础上，高压蒸发器4和低压蒸发器7的连接管路可以设置为：高压蒸发器4的换热液体介质出口和低压蒸发器7的换热液体介质出口连通，并且通过同一泵送部件泵送至高压蒸发器4和低压蒸发器7内部与相应内部的中温余热管路换热，换热后部分液体分别形成用于高压吸收器3和低压吸收器6的蒸汽。

上述各实施方式中，外界中温余热管路与高温发生器1、高压蒸发器4、低压蒸发器7之间的连接管路可以由多种形式。外界中温余热可以依次经过高温发生器1、高压蒸发器4、低压蒸发器7内部的换热管路，即高温发生器1、高压蒸发器4、低压蒸发器7内部换热管路串联；外界中温余热也可以先经过高压蒸发器4、低压蒸发器7内部换热管路，再进入高温发生器1；中温余热也可以并联分别进入高温发生器1和高压蒸发器4-低压蒸发器7。

另外，上述各实施例中，高压吸收器3、低压吸收器6的内部高温介质换热管均与外界热源进出口管路构成循环回路，即高压吸收器3的内部高温介质换热管的进出口分别连接外接热源进出口管路，同理低压吸收器6的内部高温介质换热管的进出口分别连接外接热源进出口管路；当然，高压吸收器3与低压吸收器6的高温介质进出口可以并联后，再连接外界热源进出口。

对于外界需要蒸汽的应用环境，上述各实施例中还可以进一步设置汽水分离器5，汽水分离器5具有汽液入口、蒸汽出口、补水进口、液态出口，补水进口连通外界热源，汽液入口连通高压吸收器3、低压吸收器6两者的内部换热管出口，液态出口连通高压吸收器3、低压吸收器6两者的内部换热管入口，蒸汽出口连通外界管路。图4和图5中示出了设置汽水分离器5的情形，图6中未示出。

上述各实施例中高压吸收器3与高压蒸发器4可以位于同一腔室内部，也可以分设两个腔体；低压吸收器6与低压蒸发器7可以位于同一腔室内部，也可以分设两个腔体。尤其对于第三种实施方式，高压蒸发器4、低压蒸发器7可以临近设置，这样便于两蒸发器公用一套喷淋设备。

本实用新型中所提供的双效第二类吸收式热泵机组溶液循环的双效循环过程，并且外界中温余热串联经过高压蒸发器、低压蒸发器，在高、低压蒸发器内形成不同的蒸发压力，进一步提高了换热效率；大大提高中温余热热量的利用率，增强了制取高温热源的能力，提高了机组性能COP，机组性能系数COP接近0.66，同时可以降低热泵对外界冷却水的消耗。

以上对本实用新型所提供的一种双效第二类吸收式热泵机组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双效第二类吸收式热泵机组，其特征在于，包括以下部件：高温发生器(1)、低温发生器(9)、高压吸收器(3)、高压蒸发器(4)、低压吸收器(6)、低压蒸发器(7)、冷凝器(10)；所述高温发生器(1)、所述低温发生器(9)其中一者与所述高压吸收器(3)形成溶液循环回路，另一者与所述低压吸收器(6)形成溶液循环回路；并且外界中温余热与所述高温发生器(1)、所述高压蒸发器(4)、所述低压蒸发器(7)内部介质换热。

2.如权利要求1所述的双效第二类吸收式热泵机组，其特征在于，还包括第一泵送部件(11)和第二泵送部件(12)，所述高压蒸发器(4)的内部换热液体介质通过所述第一泵送部件(11)泵送至其内部的换热管路表面，部分液体形成用于所述高压吸收器(3)的蒸汽；

所述低压蒸发器(7)的内部换热液体介质通过所述第二泵送部件(12)泵送至其内部的换热管路表面，部分液体形成用于所述低压吸收器(6)的蒸汽。

3.如权利要求1所述的双效第二类吸收式热泵机组，其特征在于，还包括高温热交换器(2)和低温热交换器(8)，流出所述高温发生器(1)和返回所述高温发生器(1)的两路溶液在所述高温热交换器(2)内部进行热量交换；用于流出所述低温发生器(9)和返回所述低温发生器(9)两路溶液在所述低温热交换器(8)内部进行热量交换。

4.一种双效第二类吸收式热泵机组，其特征在于，包括以下部件：高温发生器(1)、低温发生器(9)、高压吸收器(3)、高压蒸发器(4)、低压吸收器(6)、低压蒸发器(7)；外界中温余热串联进入高压蒸发器(4)和低压蒸发器(6)。

5.如权利要求4所述的双效第二类吸收式热泵机组，其特征在于，所述高温发生器(1)与所述低温发生器(9)的溶液循环为并联、串联、反串联或串并联。

6.如权利要求4所述的双效第二类吸收式热泵机组，其特征在于，所述高压蒸发器(4)的换热液体介质出口和所述低压蒸发器(7)的换热液体介质出口连通，并且通过同一泵送部件泵送至所述高压蒸发器(4)和所述低压蒸发器(7)内部与相应内部的中温余热管路换热，换热后部分液体分别形成用于所述高压吸收器(3)和所述低压吸收器(6)的蒸汽。

7.如权利要求1至6任一项所述的双效第二类吸收式热泵机组，其特征在于，所述高压蒸发器(4)、所述低压蒸发器(7)二者的内部换热管路串联。

8.如权利要求1至6任一项所述的双效第二类吸收式热泵机组，其特征在于，所述高压吸收器(3)、所述低压吸收器(6)的内部高温介质换热管均与外界热源进口管路、出口管路构成循环回路；或者，

高压吸收器(3)与低压吸收器(6)的进口/出口并联后，再与外界进口管路相连。

9.如权利要求7所述的双效第二类吸收式热泵机组，其特征在于，还进一步包括汽水分离器(5)，所述汽水分离器(5)具有汽液入口、蒸汽出口、补水进口、液态出口，所述补水进口连通所述外界补水口，所述汽液入口连通所述高压吸收器(3)、所述低压吸收器(6)两者的内部换热管出口，所述液态出口连通所述高压吸收器(3)、所述低压吸收器(6)两者的内部换热管入口，所述蒸汽出口连通外界管路。

10.如权利要求1至6任一项所述的双效第二类吸收式热泵机组，其特征在于，所述高压吸收器(3)与所述高压蒸发器(4)位于同一腔室内部或者两者分设不同的腔体；所述低压吸收器(6)与所述低压蒸发器(7)位于同一腔室内部或者分设不同的腔体。