CN213178901U - 一种低闪蒸量的吸收式热泵机组 - Google Patents
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Abstract
一种低闪蒸量的吸收式热泵机组，包括相串联组成循环系统的溶液浓缩系统、冷凝器和蒸发器，蒸发器、溶液浓缩系统和冷凝器依次串联的一侧为溶液浓缩侧，冷凝器和蒸发器依次串联的一侧为冷却侧，冷凝器到蒸发器冷剂通道上设置有节流元件，在节流元件的上游和/或下游设有对冷凝器出来的冷剂进行冷却的冷却组件。本结构简单且更加高效，机组能够极大程度上消除节流后的冷剂闪蒸量，提高冷剂在蒸发器中的吸热能力，提升机组性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及热泵技术领域，具体说的是一种低闪蒸量的吸收式热泵机组。
背景技术
以现有的成熟技术，吸收式热泵机组通常包括发生器、吸收器、蒸发器、冷凝器、溶液热交换器、节流元件以及泵阀等组件。以常用的溴化锂—水工质对为例，其工作原理是从吸收器进入发生器的稀溴化锂溶液在高温热源的驱动下被加热浓缩，同时产生冷剂蒸气。冷剂蒸气进入冷凝器中冷凝放热后进入蒸发器，液态的冷剂在蒸发器中蒸发吸热，回收热源水中的低温余热，起到有效利用低品位热源的目的。继而蒸发器中的冷剂蒸气进入吸收器中被浓溶液吸收并放出大量的热量。吸收式热泵机组循环系统使低温热源水在蒸发器中充分放热，尽可能以较低的出口温度流出机组，同时热水分别在吸收器和冷凝器中吸热升温后供给用户，完成低温余热的有效回收，实现从低温热源向高温热源输送热量。低温热源水的出口温度在20℃左右，同时用户端的用水温度在65℃左右甚至更高。根据水的饱和压力与饱和温度的对应关系，冷凝器与蒸发器之间存在压力和温度梯度，当冷凝器中的冷剂要进入蒸发器吸热时，需要经过节流元件减压。压力的降低会导致部分饱和冷剂闪蒸成蒸气。在典型的吸收式热泵机组中，冷剂闪蒸质量比高达7~8%。闪蒸后的冷剂蒸气参与冷剂循环，但进入蒸发器后不能蒸发吸热为降低低温热源水温度出力。若有效地利用冷剂的显热和潜热，使冷剂在蒸发器中吸收更多的热量，将提高机组性能，使吸收式热泵机组更加节能和高效。
专利CN107014105 A提出了一种节能型吸收式制冷剂（热泵），通过添加节能器使用吸收器中的部分稀溶液完成对冷剂闪蒸蒸气的回收和利用，但需对溶液循环回路进行改造，结构相对复杂。同时专利CN203375765 U中提出在蒸发器和冷凝器中间设置冷凝水热回收装置，利用机组的循环水回路对冷剂进行降温冷却，该方案存在机组内循环水温度较高，冷却效果不显著的可能。
如何使用较为简单的结构，运用易得高效的冷源对冷凝器中的冷剂进行冷却，减少冷剂闪蒸量，提高冷剂在蒸发器中的吸热能力，成为相关技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种低闪蒸量的吸收式热泵机组，结构简单且更加高效，机组能够极大程度上消除节流后的冷剂闪蒸量，提高冷剂在蒸发器中的吸热能力，提升机组性能。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种低闪蒸量的吸收式热泵机组，包括相串联组成循环系统的溶液浓缩系统、冷凝器和蒸发器，蒸发器、溶液浓缩系统和冷凝器依次串联的一侧为溶液浓缩侧，冷凝器和蒸发器依次串联的一侧为冷却侧，冷凝器到蒸发器冷剂通道上设置有节流元件，在节流元件的上游和/或下游设有对冷凝器出来的冷剂进行冷却的冷却组件。
冷却组件的冷却方式为液冷或空冷。
节流元件上游的冷却组件的冷却方式采用液冷，节流元件上游的冷却组件包括设置在冷剂通道内的冷却水流通管路和设置在冷剂通道外的冷却水降温装置，冷却水流通管路通过冷却水循环管道与冷却水降温装置组成循环回路。
节流元件上游的冷却组件的冷却方式采用空冷，节流元件上游的冷却组件包括设置在冷剂通道表面并位于冷空气下的换热结构。
节流元件下游的冷却组件的冷却方式采用液冷，节流元件下游的冷却组件包括水平设置的冷剂通道、冷却水流通管路和冷却水降温装置，冷剂通道的上部内设有冷却水流通管路，冷却水降温装置设置在冷剂通道的外部，冷却水流通管路通过冷却水循环管道与冷却水降温装置组成循环回路。
节流元件下游的冷却组件的冷却方式采用空冷，节流元件下游的冷却组件包括水平设置的冷剂通道，冷剂通道的上部表面上设有位于冷空气下的换热结构。
本实用新型有益效果是：
1、在冷凝器到蒸发器的冷剂通道上设置冷却组件，通过节流元件上游的冷却组件对从压力稍高的冷凝器出来的冷剂进行冷却，降低冷剂温度，减少冷剂闪蒸量，提高冷剂进入蒸发器后的吸热量，提升余热回收量，整体提升机组性能。
2、通过设置冷剂节流元件后的冷却组件，对经过节流元件闪蒸出来的冷剂蒸气进行冷凝，有效消除气态冷剂，释放冷剂蒸气潜热，提高冷剂进入蒸发器后的吸热能力，提升余热回收量，整体提升机组性能。
附图说明
图1为本实用新型的流程示意图；
图2为本实用新型的节流元件上游的冷却组件液冷方式示意图；
图3为本实用新型的节流元件上游的冷却组件空冷方式示意图；
图4为本实用新型的节流元件下游的冷却组件液冷方式示意图；
图5为本实用新型的节流元件下游的冷却组件空冷方式示意图；
图中：1、发生器，2、溶液热交换器，3、溶液节流元件，4、吸收器，5、溶液泵，6、冷凝器，7、节流元件上游的冷却组件，8、节流元件，9、节流元件下游的冷却组件，10、蒸发器，11、冷剂，12、冷却水流通管路，13、冷剂通道，14、冷却水降温装置，15、冷却水循环管道，16、换热结构，17、冷空气，18、气液分离区。
具体实施方式
如图1所示，一种低闪蒸量的吸收式热泵机组，包括相串联组成循环系统的溶液浓缩系统、冷凝器6和蒸发器10，蒸发器10、溶液浓缩系统和冷凝器6依次串联的一侧为溶液浓缩侧，冷凝器6和蒸发器10依次串联的一侧为冷却侧，冷凝器6到蒸发器10冷剂通道上设置有节流元件8，在节流元件8的上游和/或下游设有对冷凝器6出来的冷剂进行冷却的冷却组件。节流元件上游的冷却组件7和节流元件下游的后冷却组件9可仅包含一种，也可两种同时使用。
冷却组件的冷却方式为液冷或空冷，冷却组件利用的冷源为冬季室外的冷却水或空气，经济高效。液冷使用的循环冷媒可以为冬季的冷却循环水、补给水、自来水等温度低于冷剂冷凝温度的液体工质。空冷使用的冷源为冬季的冷空气。
如图1所示，溶液浓缩系统包括发生器1、溶液热交换器2、溶液节流元件3、吸收器4和溶液泵5，溶液浓缩系统不限制除此之外的其它部件，可对从蒸发器10内流出的溶液进行浓缩升温。
节流元件上游的冷却组件7的冷却方式采用液冷，节流元件上游的冷却组件包括设置在冷剂通道13内的冷却水流通管路12和设置在冷剂通道13外的冷却水降温装置14，冷却水流通管路12通过冷却水循环管道15与冷却水降温装置14组成循环回路。采用液冷方式工作时应在冷剂通道13内设置盘管或列管的冷却水流通管路12作为循环冷媒的流通通道，通过冷媒与冷剂的换热降低冷剂温度。但冷媒流通方式不局限于上述的盘管或列管这两种。
节流元件上游的冷却组件7安装在冷凝器6冷剂通道上，并置于节流元件8的上游。发生器产生的高温蒸汽在冷凝器6中冷凝放热后由冷剂通道出口中流出，经过节流元件上游的冷却组件7时可被中间设置的冷源冷却，温度降低后的冷剂通过节流元件后可减少冷剂闪蒸量。对于冷源的设置，可选用液冷和空冷两种方式。节流元件上游的冷却组件7液冷实现方式示意图如附图2所示。
液冷时需在节流元件上游的冷却组件7内设置冷却水流通管路12。冬季室外的冷却循环水、补给水、自来水等温度低于冷剂冷凝温度的工质都可作为冷却水，冷却水从冷却水流通管路12中流过同时带走冷却水流通管路12外冷剂11的热量，起到降低冷剂温度的作用。与冷剂完成热交换的冷却水从冷却水流通管路12流出后被冷却水降温装置14冷却可进行下一个吸热循环。冷却水降温装置14可以是小型的冷却塔或者小功率的换热器。
节流元件上游的冷却组件7的冷却方式采用空冷，节流元件上游的冷却组件包括设置在冷剂通道13表面并位于冷空气下的换热结构16。换热结构16可采用翅片，通过冷剂与冷空气的换热起到降低冷剂温度的作用。但提高空气侧的换热效果不应局限于采用翅片的方式。节流元件上游的冷却组件7采用空冷的实现方式示意图如附图3所示。利用冬季室外的冷空气作为冷源，通过在冷剂通管13外设置高效换热结构16如翅片等，提高管中冷剂与冷空气换热效率，同样起到降低管内冷剂11的温度的作用。
节流元件下游的冷却组件9包括气液分离区和冷剂通道13，如附图4和5所示。气液分离区18为冷剂通道13上一段向上凸起的管道空间，用来储存冷剂蒸汽。节流元件下游的冷却组件9所在的冷剂管道13应水平安装，保持气液分离区位于冷剂通道13的上方。饱和的冷剂通过附图1中节流元件8后存在闪蒸的现象，闪蒸后冷剂的气液混合物流经附图1中节游元件下游的冷却组件9时，利用冷剂蒸汽的密度比冷剂液体密度小的特点，气液分离区可对气态冷剂起到储存和收集作用。收集到的冷剂蒸汽被节流元件下游的冷却组件9中设置的冷源降温冷却，继而冷凝成液态冷剂，依靠重力作用重新汇入冷剂主流中，达到尽量消除冷剂闪蒸量的目的。节流元件下游的冷却组件9的冷却实现方式如附图4和附图5所示，分别对应液冷和空冷两种冷却方式。
节流元件下游的冷却组件9的冷却方式采用液冷，节流元件下游的冷却组件包括水平设置的冷剂通道13、冷却水流通管路12和冷却水降温装置14，冷剂通道13的上部内设有冷却水流通管路12，冷却水降温装置14设置在冷剂通道13的外部，冷却水流通管路12通过冷却水循环管道15与冷却水降温装置14组成循环回路。水平设置的冷剂通道13的上部为气液分离区，气液分离区中设置盘管或列管的冷却水流通管路12，使循环冷媒对聚集在气液分离区的冷剂蒸气进行冷却，被液化的冷剂在重力的作用下重新汇入冷剂主流中，达到尽量消除冷剂闪蒸量的目的。液冷时利用的外部冷源为冬季室外的冷却循环水、补给水、自来水等温度低于冷凝温度的工质，使其沿冷却水循环管道15分别流经气液分离区中的冷却水流通管路12和冷却水降温装置14，完成吸热和放热循环，达到带走冷剂蒸汽热量的目的，降低冷剂闪蒸量。气液分离区中的冷却水流通管路12可以设置为冷却盘管或列管，但不局限于此。
节流元件下游的冷却组件9的冷却方式采用空冷，节流元件下游的冷却组件包括水平设置的冷剂通道13，冷剂通道13的上部表面上设有位于冷空气下的换热结构16。水平设置的冷剂通道13的上部为气液分离区，在气液分离区外设置翅片，通过冷剂与冷空气的换热起到液化冷剂蒸气的作用，释放冷剂蒸气潜热，提高冷剂进入蒸发器中的吸热能力。但提高空气侧的换热效果的方法不应局限于采用翅片的方式。
节流元件下游的冷却组件采用空冷的实现方式示意图如附图5所示，可利用的外部冷源为冬季室外的冷空气。节流元件下游的冷却组件包括气液分离区和冷剂通道13。气液分离区为冷剂通道上一段向上凸起的管道空间，用来储存冷剂蒸汽。节流元件下游的冷却组件应在冷剂管道上应水平安装，保持气液分离区位于冷剂通道13的上方。空冷的冷却方式为管外冷却，在气液分离区段设置管外高效换热结构16，如翅片等，通过增大换热面积来提高冷剂和冷空气的换热效率。工作时源源不断的冷空气流向气液分离区，与管中冷剂进行热交换，带走冷剂蒸气热量，促进冷剂蒸气液化冷凝。冷凝后的冷剂在重力的作用下重新汇入冷剂主流中，起到释放冷剂蒸气潜热的作用，提升冷剂进入蒸发器10中的吸热能力。
本实用新型提出了一种低闪蒸量的吸收式热泵机组，可以实现以下功能：充分利用外部易得廉价的冷源对进入蒸发器10中的冷剂进行冷却，降低冷剂温度，减少冷剂闪蒸量，提高冷剂在蒸发器10中的换热量，其他条件相同时可增大余热回收量，提升机组性能。
Claims (6)
1.一种低闪蒸量的吸收式热泵机组，包括相串联组成循环系统的溶液浓缩系统、冷凝器和蒸发器，蒸发器、溶液浓缩系统和冷凝器依次串联的一侧为溶液浓缩侧，冷凝器和蒸发器依次串联的一侧为冷却侧，其特征在于：冷凝器到蒸发器的冷剂通道上设置有节流元件，在节流元件的上游和/或下游设有对冷凝器出来的冷剂进行冷却的冷却组件。
2.如权利要求1所述的一种低闪蒸量的吸收式热泵机组，其特征在于：冷却组件的冷却方式为液冷或空冷。
3.如权利要求1所述的一种低闪蒸量的吸收式热泵机组，其特征在于：节流元件上游的冷却组件的冷却方式采用液冷，节流元件上游的冷却组件包括设置在冷剂通道内的冷却水流通管路和设置在冷剂通道外的冷却水降温装置，冷却水流通管路通过冷却水循环管道与冷却水降温装置组成循环回路。
4.如权利要求1所述的一种低闪蒸量的吸收式热泵机组，其特征在于：节流元件上游的冷却组件的冷却方式采用空冷，节流元件上游的冷却组件包括设置在冷剂通道表面并位于冷空气下的换热结构。
5.如权利要求1所述的一种低闪蒸量的吸收式热泵机组，其特征在于：节流元件下游的冷却组件的冷却方式采用液冷，节流元件下游的冷却组件包括水平设置的冷剂通道、冷却水流通管路和冷却水降温装置，冷剂通道的上部内设有冷却水流通管路，冷却水降温装置设置在冷剂通道的外部，冷却水流通管路通过冷却水循环管道与冷却水降温装置组成循环回路。
6.如权利要求1所述的一种低闪蒸量的吸收式热泵机组，其特征在于：节流元件下游的冷却组件的冷却方式采用空冷，节流元件下游的冷却组件包括水平设置的冷剂通道，冷剂通道的上部表面上设有位于冷空气下的换热结构。
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