CN101000180A - 两级与多级吸收式制冷机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了两级与多级吸收式制冷机，属制冷技术领域。它主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收－蒸发器、吸收器、节流阀、溶液泵和溶液热交换器等所组成。来自发生器的冷剂蒸汽进入冷凝器被冷凝，其或是经节流进入蒸发器和吸收－蒸发器，或是先经节流进入蒸发器吸取冷负荷后部分汽化，未汽化的冷剂液再经泵打入吸收－蒸发器；蒸发器内汽化的冷剂蒸汽进入一级吸收－蒸发器被溶液吸收、放热，加热另一路进入一级吸收－蒸发器的冷剂液，后者汽化成温度较高的冷剂蒸汽后进入吸收器或下一级吸收－蒸发器；来自一级吸收－蒸发器的稀溶液经泵打入发生器，被加热释放冷剂蒸汽后反顺序依次进、出吸收器和各级吸收－蒸发器吸收冷剂蒸汽；冷却介质进、出吸收器和冷凝器吸热。吸收－蒸发器实现对冷负荷温度的提升，可降低制冷机对驱动热源温度的要求。
Description
技术领域：
本发明属于制冷技术领域。
背景技术：
吸收式制冷机是在民用和工业生产中常用的制取低温的主要设备，它以高品位热为机组的驱动动力，属于耗能的设备。为了提高制冷机的性能指数(COP)的数值，降低其能耗，在单效制冷机的基础上有了双效及多效吸收式制冷机。双效或多效技术的采用是将驱动热进行了两次或多次利用，比较单效制冷机，双效及多效吸收式制冷机的性能指数得到提高，制冷机的能耗得到一定程度的降低。受环境温度的限制，对单级吸收式制冷机来说，单效的要求一般在85℃以上，双效要求在150℃以上；这样，当热源温度较低时，无法采用单级的单效或双效制冷。对于采用两对吸收器和发生器的两级制冷来说，虽然对热源的温度要求大幅度降低，但比较对应的单级制冷机，其性能指数同样大幅降低，导致制冷机的运行能耗成本高。
从冷却介质的角度看，降低制冷机对其参数、尤其是温度的要求，也有利于降低冷却系统的造价和能耗；从制冷机发生器溶液温度高低看，降低发生器内溶液的温度，可以提高设备运行的安全性。
因此，采用新技术，以合理的结构和流程使制冷机降低对热源和冷却介质温度的要求，实现更好的节能、环保和经济效益。
发明内容：
本发明的目的是要提供两级与多级吸收式制冷机，它采用合理的结构和流程实现对冷凝器中冷凝液中热能一定程度的利用，提高制冷机的性能指数和降低制冷机对驱动热源温度的要求。
本发明提供的两级与多级吸收式制冷机，从效数上分为单效、双效和多效三大类。本发明的目的是这样实现的，它主要由发生器(或精馏塔)、冷凝器、蒸发器、吸收-蒸发器、吸收器、节流阀、溶液泵和溶液热交换器等所组成；根据工艺流程，从冷凝液进入蒸发器和一级吸收-蒸发器之间的流程上看，分为两种基本结构——一种是冷凝液分别经节流程度不同的节流阀进行连通，另一种是节流阀加提压泵进行连通。
图1所示的冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机，它主要由发生器、冷凝器、蒸发器、一级吸收-蒸发器、吸收器、节流阀、溶液泵、溶液热交换器和冷剂液再循环泵所组成；冷凝器有冷剂液管线分别通过节流阀与蒸发器和一级吸收-蒸发器相连，还有蒸汽通道与发生器相连；蒸发器还有冷剂蒸汽通道与一级吸收-蒸发器相连，有管道连通被制冷介质；一级吸收-蒸发器还分别有冷剂蒸汽管路和溶液管路与吸收器连通，有溶液管路经溶液泵与发生器相连；吸收器还有溶液管路与发生器相连；发生器还有管道连通驱动热源；吸收器与冷凝器之间有冷却介质管线相连，其特征在于：①冷凝器内的冷剂液一部分经深度节流降压、降温后进入蒸发器，节流后的冷剂介质的温度很低，吸收被制冷介质中的热实现制冷、被汽化，另一部分冷剂液经浅度节流进入一级吸收-蒸发器，将溶液吸收来自收蒸发器的冷剂蒸汽过程中释放出的热、汽化为比来自蒸发器的冷剂蒸汽温度要高的冷剂蒸汽进入吸收器，一级吸收-蒸发器实现了对制冷热负荷温度的第一次提升；②一级吸收-蒸发器内溶液吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽后溶液变稀，稀溶液经溶液泵打入发生器，在驱动热源的作用下释放出冷剂蒸汽溶液变浓，然后进入吸收器吸收来自一级吸收-蒸发器的冷剂蒸汽；吸收器内溶液吸收冷剂蒸汽浓度降低，进入吸收-蒸发器完成溶液循环；③冷却介质首先进入吸收器吸取吸收过程中的放热，然后进入冷凝器吸收冷剂蒸汽的放热、使冷剂蒸汽冷却和冷凝。
如图2所示的冷凝液采用全节流、一次冷剂泵提压的两级单效吸收式制冷机中，主体结构和工艺流程与冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机基本一致，所不同的是：在结构上，蒸发器和一级吸收-蒸发器之间通过冷剂液泵连通冷剂液管道；在工艺流程上，出自冷凝器的冷剂液经节流阀深度节流进入蒸发器，其中一部分吸收冷负荷后成为低温冷剂蒸汽，然后进入一级吸收-蒸发器，没有汽化的另外一部分经提压泵适当提升压力进入一级吸收-蒸发器，吸热后在较高温度下汽化，然后进入吸收器。
如图3所示，冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机，与图1所示不同的地方在于，它以精馏塔取代了发生器，适用于以氨水溶液为代表作工质的制冷；另外一点不同的地方在于，它的蒸发器采用冷剂介质在管内吸热蒸发的模式。
如图4所示的冷凝液采用三路节流的三级单效吸收式制冷机中，冷凝器有冷剂液管线分别通过节流阀与蒸发器、一级吸收-蒸发器和二级吸收-蒸发器相连，蒸发器还有冷剂蒸汽通道与一级吸收-蒸发器相连，一级吸收-蒸发器与二级吸收-蒸发器之间分别有冷剂蒸汽管路和溶液管路相连，一级吸收-蒸发器与发生器之间通过溶液泵连通溶液管路，发生器通过溶液管路与吸收器相连，发生器有冷剂蒸汽通道与冷凝器相连，吸收器通过溶液管路与二级吸收-蒸发器相连，二级吸收-蒸发器与一级吸收-蒸发器之间分别有溶液管路和冷剂蒸汽管路相连，吸收器与冷凝器之间有被冷却介质管线相连，被制冷介质流经蒸发器得到降温，其特征在于：①出自冷凝器的冷剂液分为三部分，一部分通过连通冷凝器和蒸发器之间的冷剂液管线经节流阀深度节流进入蒸发器、吸收被制冷介质的热后蒸发、进入一级吸收-蒸发器被来自二级吸收-蒸发器的溶液吸收并放出热量，另一部分通过连通冷凝器和一级吸收-蒸发器的冷剂液管线经节流阀浅度节流进入一级吸收-蒸发器、吸热后成为温度较高的冷剂蒸汽进入二级吸收-蒸发器被来自吸收器的溶液所吸收并放出热量，再一部分经节流阀更低程度的节流进入二级吸收-蒸发器，吸热后成为温度更高一些的冷剂蒸汽，然后进入吸收器被来自发生器的浓溶液吸收并放出热量；②进入一级吸收-蒸发器的溶液吸收来自蒸发器的低压蒸气成为稀溶液，经溶液泵打入发生器，稀溶液在发生器内被外部驱动热源加热后释放出高温蒸汽进入冷凝器，浓度增大后的浓溶液进入吸收器吸收来自二级吸收-蒸发器的较高温度的冷剂蒸汽、放出热量，浓度降低后的溶液再进入二级吸收-蒸发器吸收来自一级吸收-蒸发器的冷剂蒸汽、放出热量并使进入二级吸收-蒸发器的冷剂液汽化，浓度再降低后的溶液进入一级吸收-蒸发器吸收来自蒸发器的低温冷剂蒸汽、放出热量，并使进入一级吸收-蒸发器的冷剂液汽化；③冷却介质首先进入吸收器吸热，然后再进入冷凝器吸热、并使进入冷凝器的高温冷剂蒸汽冷凝成液体。
如图5所示的冷凝液采用两路节流、一路冷剂泵再提压方式的三级单效吸收式制冷机中，主体结构和工艺与图4所示的基本一致，所不同的是：在结构上，蒸发器和一级吸收-蒸发器之间通过冷剂液泵连通冷剂液管道；在工艺流程上，出自冷凝器的冷剂液一路经节流阀深度节流进入蒸发器，其中一部分吸收冷负荷后成为低温冷剂蒸汽进入一级吸收-蒸发器，没有汽化的部分经提压泵适当提升压力进入一级吸收-蒸发器，吸热后在较高温度下汽化进入二级吸收-蒸发器；另一路通过节流阀进行较低程度的节流后进入二级吸收-蒸发器，吸热后成为较高温度的蒸汽进入吸收器。
如图6所示的冷凝液采用全节流、冷剂泵再提压后一路节流的三级单效吸收式制冷机中，主体结构和工艺与图5所示的基本一致，所不同的是：在结构上，蒸发器和一级吸收-蒸发器之间通过冷剂液泵、节流阀连通冷剂液管道，蒸发器经提压泵有冷剂液管道连通二级吸收-蒸发器；工艺流程上，出自冷凝器的冷剂液全部经节流阀深度节流进入蒸发器，其中一部分吸收冷负荷后成为低温冷剂蒸汽进入一级吸收-蒸发器，没有汽化的部分经提压泵提升压力后分为两路：一路经节流阀节流后进入一级吸收-蒸发器，吸热后在较高温度下汽化进入吸收-蒸发器，另一路直接进入二级吸收-蒸发器，吸热后成为较高温度的蒸汽进入吸收器。
如图7所示的冷凝液采用两路节流的两级双效吸收式制冷机中，比较图1所示的冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机，其主体结构多了一个低压发生器，另增加了参与双效流程的节流阀，以及起到对改善机组性能有一定帮助的溶液热交换器和凝水换热器等；流程上，来自一级吸收-蒸发器的稀溶液，分别进入高压发生器和低压发生器，进入高压发生器的稀溶液在高温热源作用下释放出较高温度的冷剂蒸汽，该冷剂蒸汽进入低压发生器作为其驱动热源加热进入其内的稀溶液释放出较低温度的冷剂蒸汽，前者成为冷凝液经节流减压、降温后进入冷凝器，后者进入冷凝器被冷却介质冷凝成液体；凝水换热器实现对进入高压发生器的稀溶液的适当加热，以回收部分凝水中的热能。
如图8所示的冷凝液采用全节流、一次冷剂泵再提压的两级双效吸收式制冷机中，结构上基本与图7所示基本一致，所不同的是：在结构上，蒸发器和一级吸收-蒸发器之间通过冷剂液泵连通冷剂液管道；在工艺流程上，出自冷凝器的冷剂液经节流阀深度节流进入蒸发器，其中一部分吸收冷负荷后成为低温冷剂蒸汽，然后进入一级吸收-蒸发器，没有汽化的另外一部分经提压泵适当提升压力进入一级吸收一蒸发器，吸热后在较高温度下汽化，然后进入吸收器。
如图9所示的冷凝液采用三路节流的三级双效吸收式制冷机中，比较图4所示的冷凝液采用三路节流的三级单效吸收式制冷机，其主体结构多了一个低压发生器，另增加了参与双效流程的节流阀，以及起到对改善机组性能有一定帮助的溶液热交换器和凝水换热器等；流程上，来自一级吸收-蒸发器的稀溶液，分别进入高压发生器和低压发生器，进入高压发生器的稀溶液在高温热源作用下释放出较高温度的冷剂蒸汽，该冷剂蒸汽进入低压发生器作为其驱动热源加热进入其内的稀溶液释放出较低温度的冷剂蒸汽，前者成为冷凝液经节流减压、降温后进入冷凝器，后者进入冷凝器被冷却介质冷凝成液体。
如图10所示的冷凝液采用两路节流、一路冷剂泵再提压方式的三级双效吸收式制冷机中，它与图9所示的基本一致，所不同的是：在结构上，蒸发器和一级吸收-蒸发器之间通过冷剂液泵连通冷剂液管道；在工艺流程上，出自冷凝器的冷剂液一路经节流阀深度节流进入蒸发器，其中一部分吸收冷负荷后成为低温冷剂蒸汽进入一级吸收-蒸发器，没有汽化的部分经提压泵适当提升压力进入一级吸收-蒸发器，吸热后在较高温度下汽化进入二级吸收-蒸发器；另一路通过节流阀进行较低程度的节流后进入二级吸收-蒸发器，吸热后成为较高温度的蒸汽进入吸收器。
如图11所示的冷凝液采用两路节流的两级三效吸收式制冷机，是图7所示的两级双效基础上的两级三效吸收式制冷机，来自吸收-蒸发器的稀溶液分三路进入高压发生器、低压发生器和次低压发生器，高压发生器产生的冷剂蒸汽作为低压发生器的驱动热，低压发生器产生的冷剂蒸汽进入此低压发生器作为其驱动热；作为驱动热的冷剂蒸汽成为凝水后经节流进入冷凝器，次低压发生器释放的冷剂蒸汽进入冷凝器被冷却介质冷凝。
如图12所示的冷凝液采用三路节流的三级三效吸收式制冷机，它与图4所示的主体是一致的，不同的是它采用三效模式，采用蒸发器3B而不是3A。
图13所示的是增设了控制阀实现热流体供应的一种供冷/供热两用机组，比较图1所示的冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机，结构上，它增设了控制阀F1、F2和F3；流程上，当控制阀F1、F6关闭、F2、F3、F4和F5打开时，机组按制冷方式运行；当控制阀F1、F6打开、F2、F3、F4和F5关闭时，冷凝器中的冷剂液进入吸收器与来自发生器的溶液汇合并放热，溶液泵将稀溶液打入发生器，在驱动热源加热下释放出较高温度的冷剂蒸汽进入冷凝器；热流体依次进出吸收器和冷凝器实现升温。
图14所示的是同时制冷和供热的供冷/供热两用机组，比较图1所示的冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机，结构上，它增加了热流体换热器和热流体泵；流程上，发生器中产生的一部分高温冷剂蒸汽进入热流体换热器加热热流体，热流体泵完成热流体的输送。
在两级与多级吸收式制冷机及供冷/供热两用机组中，吸收-蒸发器实现了对低温制冷热负荷(低温热)温度的一次提升，根据制冷机中吸收-蒸发器的数量，可分为两级与多级(两级以上)；同时，在热源温度高时，可以采用双效或多效。比较采用吸收器和发生器作为提升热负荷温度的制冷剂来说，利用吸收-蒸发器提升温度，此环节不需要驱动热源，这使得本发明的两级与多级吸收式制冷机的性能指数要高于前者。
以本发明两级吸收式制冷机为例，在冷却介质的进/出口温度为32℃/42℃时，制取7℃的冷水，采用由发生器、冷凝器、节流阀、蒸发器和吸收器组成的单级制冷机，其发生器浓溶液出口的温度约90℃；而采用加上吸收-蒸发器的本发明两级吸收式制冷机，其发生器浓溶液出口的温度约70℃，这样，在同样条件下本发明的两级吸收式制冷机需要的驱动热源温度比现有单级吸收式制冷机需要的驱动热源温度低20℃左右。本发明两级单效吸收式制冷机采用双效时，发生器浓溶液出口的温度约100℃；显然可以采用更低温度的驱动热源。虽然性能指数比较现有单级制冷机的要低，但以同样的热源温度为前提，在某些温度区间，如75℃～84℃内本发明的制冷机可以运行；在110℃～150℃内可以采用本发明的两级双效制冷机，制冷系数要高于现有的单级单效制冷机。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。
图2是依据本发明所提供的，冷凝液采用全节流、一次冷剂泵再提压的两级单效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。
图3是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。与图1所示不同的地方在于，它以精馏塔取代了发生器，适用于以氨水溶液为代表作工质的制冷；另外一点不同的地方在于，它的蒸发器采用冷剂介质在管内吸热蒸发的模式。
图4是依据本发明所提供的，冷凝液采用三路节流的三级单效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。比较图1所示两级制冷，三级制冷系统中吸收-蒸发器的数目为2。
图5是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流、一路冷剂泵再提压方式的三级单效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。
图6是依据本发明所提供的，冷凝液采用全节流、冷剂泵再提压后一路节流的三级单效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。
图7是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流的两级双效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。
图8是依据本发明所提供的，冷凝液采用全节流、一次冷剂泵再提压的两级双效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。
图9是依据本发明所提供的，冷凝液采用三路节流的三级双效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。
图10是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流、一路冷剂泵再提压方式的三级双效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。
图11是依据本发明所提供的，冷凝液采用两路节流的两级三效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。
图12是依据本发明所提供的，冷凝液采用三路节流的三级三效吸收式制冷机的系统结构和流程示意图。
图13所示的是增设了控制阀实现供冷/供热交替供应的一种供冷/供热两用机组的系统结构和流程示意图。
图14所示的是同时制冷和供热的供冷/供热两用机组的系统结构和流程示意图。
图1～图12展示了两级与多级、双效与多效吸收式制冷机的不同结构和流程，图13～图14代表了两级与多级吸收式制冷机作为供冷/供热两用机组时的流程。
图中，1-发生器/高压发生器，2-冷凝器，3A-蒸发器，3B-蒸发器，4-一级吸收-蒸发器，5-吸收器，6-节流阀，7-节流阀，8-溶液泵，9-溶液热交换器，10-溶液热交换器，11-冷剂液泵，12-精馏塔，13-冷剂液再循环泵，14-二级吸收-蒸发器，15-溶液热交换器，16-节流阀，17-节流阀，18-低压发生器，19-节流阀，20-溶液热交换器，21-凝水换热器，22-次低压发生器，23-节流阀，24-热流体加热器，25-热流体泵，F1、F2、F3-控制阀。
其中，溶液热交换器属于可选项，前者用以改善机组性能；冷剂液再循环泵用以改善冷剂液吸收冷负荷的效果，也属于可选项。
具体实施方式：
下面结合附图和实例来详细描述本发明。
以本发明所提供的，冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机为例，如图1所示，本发明的目的是这样实现的，①结构上该两级单效吸收式制冷机由发生器1、冷凝器2、蒸发器3A、一级吸收-蒸发器4、吸收器5、节流阀6、节流阀7、溶液泵8、溶液热交换器9与10和冷剂液再循环泵13所组成，辅之于必要的泵、阀、管件等辅助零部件和相应的控制系统；②来自冷凝器2的冷剂液分两路分别经节流阀节流后进入蒸发器3A和一级吸收-蒸发器4——其中一路经节流阀6进行深度节流降压、降温后进入蒸发器3A，吸收被制冷介质的冷负荷成为低温冷剂蒸汽，然后再进入一级吸收-蒸发器4被来自吸收器的溶液吸收并放出热量；另一路冷剂液经节流阀7进行浅度节流后进入一级吸收-蒸发器4，吸热后成为较高温度的蒸汽进入吸收器5被来自发生器1的溶液吸收并放出热量；③来自一级吸收-蒸发器4的稀溶液，通过溶液泵8提压、经溶液热交换器9进入发生器1，在外部驱动热加热下释放出高温冷剂蒸汽进入冷凝器2；浓溶液经溶液热交换器10进入吸收器5，吸收来自一级吸收-蒸发器4的较高温度的蒸汽并放出热量；中间浓度的溶液经溶液热交换器9进入一级吸收-蒸发器4，吸收来自蒸发器3A的低温蒸汽并放出热量；④冷却介质首先进入吸收器5吸热，然后再进入冷凝器2吸热并使来自发生器1的高温冷剂蒸汽冷凝成液体。
从流程来看，各流体的具体工作流程如下：
①被制冷介质流程——被制冷介质进入蒸发器3A放热于经节流阀6进行深度节流的冷剂介质、使其汽化成低温冷剂蒸汽；低温冷剂蒸汽进入一级吸收-蒸发器4被溶液吸收放出较高温度的热使进入一级吸收-蒸发器4的另一路冷剂介质得到汽化形成温度较高的蒸汽，实现了制冷负荷温度的第一级提升；随着吸收-蒸发器的增加，制冷负荷温度得到逐级提升，直至排放到环境中。当然，制冷负荷温度的提升还主要由吸收器和发生器来完成。
②驱动热流程——高温驱动热进入发生器1，完成对来自吸收-蒸发器4的稀溶液的加热，产生高温的冷剂蒸汽进入冷凝器2。
③冷却介质流程——冷却介质首先进入吸收器5，吸取浓溶液吸收来自一级吸收-蒸发器4的冷剂蒸汽过程中放出的热量，而后进入冷凝器2，吸取来自发生器1的高温冷剂蒸汽的放热后进入外部冷却系统。
④冷剂蒸汽流程——来自发生器1的高温冷剂蒸汽在冷凝器2中加热流体，冷凝成为液体，分两路分别经节流阀6和节流阀7进行不同程度的节流后进入蒸发器3A和吸收-蒸发器4；进入蒸发器3A的冷剂介质被加热汽化成低温冷剂蒸汽，进入一级吸收-蒸发器4，被来自吸收器5的较高浓度的溶液所吸收，放出热量；进入一级吸收-蒸发器4的冷剂介质，吸取吸收过程中放出的热量后成为较高温度的冷剂蒸汽，进入吸收器5被来自发生器1的浓溶液所吸收，放出热量加热进入的冷却介质。
⑤溶液流程——出自发生器1的浓溶液经溶液热交换器10进入吸收器5，吸收来自一级吸收-蒸发器4的较高温度的冷剂蒸汽后浓度降低，经溶液热交换器9进入一级吸收-蒸发器4，吸收来自蒸发器3A的低温冷剂蒸汽后成为稀溶液，通过溶液泵8、经溶液热交换器9、10后打入发生器1，在驱动热的加热下释放出高温冷剂蒸汽，而后重新成为高浓度的溶液。
如图2所示，冷凝液采用一次节流、一次冷剂泵提压方式的两级单效吸收式制冷机，与前者的不同就在于它的冷凝器2与一级吸收-蒸发器4之间没有管路相连，冷剂液先是全部通过节流阀6进行深度节流进入蒸发器3A，其中一部分吸收被制冷介质中的热蒸发成低温冷剂蒸汽，冷剂蒸汽进入一级吸收-蒸发器4被来自吸收器5的溶液吸收并放出热量；另一部分未被汽化的冷剂液经提压泵11提升压力后进入一级吸收-蒸发器4，在适当的较高压力下吸热蒸发(相应地有较高的温度)成较高温度的冷剂蒸汽，该部分冷剂蒸汽进入吸收器5被来自发生器1的溶液吸收并放出热量；在其它流程上二者没有区别。
如图3所示，冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机，与图1所示不同的地方在于，它以精馏塔12取代了发生器1，适用于以氨水溶液为代表作工质的制冷；另外一点不同的地方在于，它的蒸发器3B采用冷剂介质在管内吸热蒸发的模式。
如图4所示，冷凝液采用三路节流的三级单效吸收式制冷机，①结构上，该三级单效吸收式制冷机由发生器1、冷凝器2、蒸发器3A、一级吸收-蒸发器4、二级吸收-蒸发器14、吸收器5、节流阀6、7与16、溶液泵8、溶液热交换器9、10与15和冷剂液再循环泵13所组成，辅之于必要的泵、阀、管件等辅助零部件和相应的控制系统；①出自冷凝器2的冷剂液分为三部分，一部分通过连通冷凝器2和蒸发器3A之间的冷剂液管线经节流阀6进行深度节流进入蒸发器3A、吸收被制冷介质的热后蒸发、进入一级吸收-蒸发器4被来自二级吸收-蒸发器14的溶液吸收并放出热量，另一部分通过连通冷凝器2和一级吸收-蒸发器4的冷剂液管线经节流阀7进行浅度节流进入一级吸收-蒸发器4、吸热后成为温度较高的冷剂蒸汽进入二级吸收-蒸发器14被来自吸收器5的溶液所吸收并放出热量，再一部分经节流阀16进行更低程度的节流进入二级吸收-蒸发器14，吸热后成为温度更高一些的冷剂蒸汽，然后进入吸收器5被来自发生器1的浓溶液吸收并放出热量；②进入一级吸收-蒸发器4的溶液吸收来自蒸发器3A的低压蒸气成为稀溶液，经溶液泵8打入发生器1，稀溶液在发生器1内被外部驱动热源加热后释放出高温蒸汽进入冷凝器2，浓度增大后的浓溶液进入吸收器5吸收来自二级吸收-蒸发器14的较高温度的冷剂蒸汽、放出热量，浓度降低后的溶液再进入二级吸收-蒸发器14吸收来自一级吸收-蒸发器4的冷剂蒸汽、放出热量并使进入二级吸收-蒸发器14的冷剂液汽化，浓度再降低后的溶液进入一级吸收-蒸发器4吸收来自蒸发器3A的低温冷剂蒸汽、放出热量，并使进入一级吸收-蒸发器4的冷剂液汽化；③冷却介质首先进入吸收器5吸热，然后再进入冷凝器2吸热、并使进入冷凝器2的高温冷剂蒸汽冷凝。
图5所示的冷凝液采用两路节流、一路冷剂泵再提压方式的三级单效吸收式制冷机，主体结构和工艺与图4所示的基本一致，不同的是：在结构上，它少了节流阀7，多了冷剂液泵11，蒸发器3A和一级吸收-蒸发器4之间通过冷剂液泵连通冷剂液管道；工艺流程上，出自冷凝器2的冷剂液一路经节流阀6深度节流进入蒸发器3A，其中一部分吸收冷负荷后成为低温冷剂蒸汽进入一级吸收-蒸发器4，没有汽化的部分经提压泵11适当提升压力进入一级吸收-蒸发器4，吸热后在较高温度下汽化进入吸收-蒸发器14；另一路通过节流阀16进行较低程度的节流后进入二级吸收-蒸发器14，吸热后成为较高温度的蒸汽进入吸收器5。
图6所示的冷凝液采用全节流、冷剂泵再提压后一路节流的三级单效吸收式制冷机，主体结构和工艺与图5所示的基本一致，不同的是：在结构上，它少了节流阀16，多了节流阀17，蒸发器3A和一级吸收-蒸发器4之间通过冷剂液泵11、节流阀17连通冷剂液管道，蒸发器3A经提压泵11有冷剂液管道连通二级吸收-蒸发器14；工艺流程上，出自冷凝器2的冷剂液全部经节流阀6深度节流进入蒸发器3A，其中一部分吸收冷负荷后成为低温冷剂蒸汽进入一级吸收-蒸发器4，没有汽化的部分经提压泵11提升压力后分为两路：一路经节流阀17节流后进入一级吸收-蒸发器4，吸热后在较高温度下汽化进入吸收-蒸发器14，另一路直接进入二级吸收-蒸发器14，吸热后成为较高温度的蒸汽进入吸收器5。
从图1～图6所示本发明中的两级与多级吸收式制冷机，从结构上看，随着级数的增加，吸收-蒸发器的数量也增加，级数等于吸收-蒸发器的数目减一。
图7所示的冷凝液采用两路节流的两级双效吸收式制冷机，是图1所示两级单效吸收式制冷机的双效制冷机，其主体结构多了一个低压发生器18，另增加了参与双效流程的节流阀19，以及起到对改善机组性能有一定帮助的溶液热交换器20和凝水换热器21等；流程上，来自一级吸收-蒸发器4的稀溶液，分别进入高压发生器1和低压发生器18，进入高压发生器1的稀溶液在高温热源作用下释放出较高温度的冷剂蒸汽，该冷剂蒸汽进入低压发生器18作为其驱动热源加热进入其内的稀溶液释放出较低温度的冷剂蒸汽，前者成冷凝液经节流阀19节流减压、减温后进入冷凝器2被冷却介质冷凝成液体；凝水换热器21实现对进入高压发生器1的稀溶液的适当加热，以回收部分凝水中的热能。
图8所示的冷凝液采用两路节流的两级双效吸收式制冷机，是图2所示两级单效吸收式制冷机的双效型，其主体结构多了一个低压发生器18，另增加了参与双效流程的节流阀19，以及起到对改善机组性能有一定帮助的溶液热交换器20；其双效流程如图7所示两级双效吸收式制冷机中一致。
图9所示的冷凝液采用三路节流的三级双效吸收式制冷机，是图4所示三级单效吸收式制冷机的双效制冷机，其主体结构多了一个低压发生器18，另增加了参与双效流程的节流阀19，以及起到对改善机组性能有一定帮助的溶液热交换器20；其双效流程如图7所示两级双效吸收式制冷机中一致。
图10所示的冷凝液采用两路节流、一路冷剂泵再提压方式的三级双效吸收式制冷机，是图5所示三级单效吸收式制冷机的双效型，其主体结构多了一个低压发生器18，另增加了参与双效流程的节流阀19，以及起到对改善机组性能有一定帮助的溶液热交换器20；其双效流程如图7所示两级双效吸收式制冷机中一致。
图11所示的冷凝液采用两路节流的两级三效吸收式制冷机，是图7所示两级双效吸收式制冷机的三效型，其主体结构多了一个次低压发生器22，另增加了参与三效流程的节流阀23；其三效流程是这样实现的：来自吸收-蒸发器4的稀溶液分三路进入高压发生器1、低压发生器18和次低压发生器22，高压发生器1产生的冷剂蒸汽作为低压发生器18的驱动热，低压发生器18产生的冷剂蒸汽进入次低压发生器22作为其驱动热；作为驱动热的冷剂蒸汽成为凝水后经节流进入冷凝器2，次低压发生器22释放的冷剂蒸汽进入冷凝器2被冷却介质冷凝；在低压发生器18和次低压发生器22中分别完成加热溶液作用的冷剂蒸汽变成冷凝液，分别经节流阀19和23节流后进入冷凝器2。
图12所示的冷凝液采用三路节流的三级三效吸收式制冷机，它是图9所示的两级双效制冷机的主体机构和流程基本一致，不同的是它采用三效模式，采用蒸发器3B而不是3A，增加了次低压发生器22和另增加了参与三效流程的节流阀23；其三效流程如图11所示制冷机的三效流程一致。
图13所示的是增设了控制阀实现热流体供应的一种供冷/供热两用机组，比较图1所示的冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机，它增设了控制阀F1、F2和F3；当控制阀F1、F6关闭、F2、F3、F4和F5打开时，机组按制冷方式运行；当控制阀F1、F6打开、F2、F3、F4和F5关闭时，冷凝器2中的冷剂液进入吸收器5与来自发生器1的溶液汇合并放热，溶液泵8将稀溶液打入发生器1，在驱动热源加热下释放出较高温度的冷剂蒸汽进入冷凝器2；热流体依次进出吸收器5和冷凝器2实现升温。
图14所示的是同时制冷和供热的供冷/供热两用机组，比较图1所示的冷凝液采用两路节流的两级单效吸收式制冷机，它增加了热流体换热器24和热流体泵25，发生器1中产生的一部分高温冷剂蒸汽进入热流体换热器24加热热流体，热流体泵25完成热流体的输送。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的两级与多级吸收式制冷机具有如下的效果和优势：
①可降低驱动热源的温度，扩大了驱动热源的使用范围，尤其对利用低温废热制冷具有积极意义。
②与单级和两对吸收器和发生器的两级制冷机相比，在一定温度区间内，同样温度的驱动热源下，该类两级与多级吸收式制冷机的性能指数相对要高。
③在利用低温余热及热电冷联供等场合，两级吸收式制冷有较好的节能效益。
④必要时，可降低发生器内浓溶液的温度，避免或降低此处溶液可能对设备造成的腐蚀，提高设备安全性。
⑤可以降低冷却介质的温度要求，一定程度上降低冷却系统的能耗。
Claims (8)
1.两级与多级吸收式制冷机，分为双效和多效，主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收-蒸发器、吸收器、节流阀、低压发生器、次低压发生器、溶液泵、冷剂液泵和溶液热交换器所组成；冷凝器(2)或是有冷剂液管线经节流阀(6)、节流阀(7)和节流阀(12)分别与蒸发器(3A)或(3B)、吸收-蒸发器(4)和吸收-蒸发器(14)相连，或是有冷剂液管线经节流阀(6)与蒸发器(3A)或(3B)相连、再有冷剂液管线经冷剂液泵(11)连通吸收-蒸发器(4)；蒸发器(3A)或(3B)有冷剂蒸汽通道与吸收-蒸发器(4)相连，吸收-蒸发器(4)与发生器(1)之间通过溶液泵(8)连通溶液管路，发生器(1)与吸收器(5)之间有溶液管路连通，吸收器(5)与吸收-蒸发器(4)/(14)之间有溶液管线相连，吸收-蒸发器(4)和吸收-蒸发器(14)之间有溶液管路相连，发生器(1)有冷剂蒸汽通道与冷凝器(2)相连，其特征在于：冷凝器(2)通过节流阀(6)/(7)/(16)和节流阀(7)/(16)与泵(11)结合，分别直接或间接连通蒸发器(3A)或(3B)、吸收-蒸发器(4)和吸收-蒸发器(14)，冷剂液分别在蒸发器(3A)或(3B)、吸收-蒸发器(4)和吸收-蒸发器(14)中吸收冷负荷后汽化，向吸收-蒸发器(4)/(14)或吸收器(5)提供冷剂蒸汽；稀溶液经溶液泵(8)进入发生器(1)，受热释放出的高温冷剂蒸汽进入冷凝器(2)，浓溶液依次进入吸收器(5)、吸收-蒸发器(14)和吸收-蒸发器(4)，完成对进入的冷剂蒸汽的吸收；冷却介质依次进出吸收器(5)和冷凝器(2)完成吸热过程。
2.根据权利要求1所述的两级与多级吸收式制冷机，其特征是采用节流阀或节流阀结合冷剂液泵来实现冷剂介质由冷凝器向蒸发器、吸收-蒸发器的直接或间传递。
3.根据权利要求1所述的两级与多级吸收式制冷机，其特征是采用发生器时，可采用以溴化锂水溶液为代表的溶液作工质；用精馏塔替代发生器时，可采用以氨水为代表的溶液作工质。
4.根据权利要求1所述的两级与多级吸收式制冷机，其特征是所述的蒸发器分为被制冷介质流经换热管束内和换热管束外两种方式。
5.根据权利要求1所述的两级与多级吸收式制冷机，其特征是增加低压发生器(18)/次低压发生器(22)，节流阀(19)/(23)，发生器(1)/低压发生器(18)产生的冷剂蒸汽进入低压发生器(18)/次低压发生器(22)，可构成双效/多效机组。
6.根据权利要求1所述的两级与多级吸收式制冷机，其特征是增加控制阀F1、F2、F3、F4、F5、F6或热水换热器(24)和热水泵(25)时，为吸收式供冷/供热两用机组。
7.根据权利要求1所述的两级与多级吸收式制冷机，其特征是在两级吸收式制冷机中，提供给吸收器的冷剂蒸汽由吸收-蒸发器产生提供，蒸发器向吸收-蒸发器提供吸收过程所需要的冷剂蒸汽，吸收过程的放热加热流经换热管束的冷剂液、并使之蒸发汽化。
8.根据权利要求1所述的两级与多级吸收式制冷机，其特征是多级吸收式制冷机中，提供给吸收器的冷剂蒸汽由一级吸收-蒸发器提供，一级吸收-蒸发器逐级向上一级吸收-蒸发器提供吸收过程所需要的冷剂蒸汽，而逐个上一级吸收-蒸发器的吸收过程放出的热加热流经换热管束内的冷剂液、并使之蒸发汽化。
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| PB01 | Publication | ||
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