專利名稱：船用尾氣余熱吸收式制冷機(jī)用的熱源控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尾氣余熱吸收式制冷機(jī)熱源控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種船用尾氣余熱吸收式制冷機(jī)用的熱源控制裝置。
背景技術(shù)：
吸收式制冷是一種以熱能為動(dòng)力的制冷方式。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱的利用通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫?zé)煔鈸Q熱轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能進(jìn)而推動(dòng)制冷機(jī)工作系統(tǒng)的吸收制冷循 環(huán)。為確保制冷機(jī)正常工作，作為熱源的蒸汽的溫度必須穩(wěn)定保持在適當(dāng)?shù)姆秶Ｊ紫?，蒸汽溫度必須達(dá)到吸收制冷循環(huán)的最低工作溫度，在通常的利用尾氣余熱的場(chǎng)合，該溫度值視不同的工況條件約為100 120°C，一般發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱都可以達(dá)到。但吸收式制冷機(jī)要穩(wěn)定正常工作且達(dá)到最佳的制冷效率，蒸汽溫度應(yīng)保持在170 180°C之間的范圍內(nèi)(同樣按制冷機(jī)的不同工況條件)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)即尾氣余熱的熱量具有不穩(wěn)定性，當(dāng)熱量過(guò)大時(shí)，必須將過(guò)多的熱量排走，蒸汽溫度才不會(huì)過(guò)高，才能保證制冷機(jī)正常工作。因此，必須對(duì)所利用的發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的余熱進(jìn)行控制。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱的利用，目前采用的方式是使尾氣通過(guò)尾氣換熱器將水加熱成高溫蒸汽。所述尾氣換熱器為圓筒形管殼式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行并等距以圓環(huán)形排布，尾氣換熱器其底部為尾氣入口，頂部為尾氣出口，在尾氣換熱器上部、下部分別設(shè)有蒸汽出口、冷凝水回流入口，所述蒸汽出口和冷凝水回流入口均與尾氣換熱器的殼程連通。工作時(shí)，尾氣走管程，水-蒸汽走殼程，尾器由尾氣入口通入尾氣換熱器，通過(guò)換熱管，從尾氣出口排走。為對(duì)所利用的發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的余熱進(jìn)行控制，通常較簡(jiǎn)單和直接的方式是在尾氣通道設(shè)置帶有控制系統(tǒng)的三通閥。制冷機(jī)工作時(shí)，三通閥打開，讓尾氣直接通入尾氣換熱器；當(dāng)尾氣熱量過(guò)多使蒸汽溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，制冷機(jī)的蒸汽溫度控制器發(fā)出信號(hào)，三通閥動(dòng)作，將尾氣從旁通管排走，不使尾氣進(jìn)入換熱器；當(dāng)設(shè)備需要熱量(蒸汽溫度低于設(shè)定溫度)時(shí)，溫度控制器控制三通閥再動(dòng)作，將尾氣引入換熱器。如此通過(guò)三通閥的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)所利用的尾氣余熱進(jìn)行控制。但是，這種方式的明顯缺陷是三通閥一直處于高溫尾氣(高達(dá)400 600°C)的環(huán)境下，閥門板常常處于高溫狀態(tài)而容易變形，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在高溫環(huán)境下也容易損壞而無(wú)法正常使用，此時(shí)就必須停機(jī)檢修或更換相關(guān)部件，這種現(xiàn)象比較嚴(yán)重時(shí)，制冷機(jī)連續(xù)工作十天八天就要進(jìn)行維護(hù)處理，造成設(shè)備停工、材料的大量耗用和運(yùn)行成本的增高。而更嚴(yán)重的問題是由于閥門板變形和電動(dòng)部件損壞，造成系統(tǒng)控制失效、執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作失靈，導(dǎo)致設(shè)備故障甚至發(fā)生事故。特別當(dāng)帶有渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)中冷有異常時(shí)，使尾氣溫度大幅上升(這種情況并非少見)，三通閥不能立即關(guān)閉(或完全關(guān)閉)換熱器的尾氣進(jìn)口并將發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣從旁通管排走，此時(shí)，大量的高溫?zé)煔庥咳霌Q熱管，熱量迅速積聚，使蒸汽溫度突然升高，壓力增大，直至蒸汽安全閥啟動(dòng)排汽減壓；或過(guò)高溫蒸汽加熱氨-水溶液，氨氣壓力升高，直至氨-水循環(huán)系統(tǒng)安全閥啟動(dòng)噴氨。這種事故的發(fā)生嚴(yán)重影響了制冷機(jī)設(shè)備的正常工作和安全生產(chǎn)。
此外，三通閥和旁通管的安裝占用非常大的空間，這對(duì)在船上(特別是中小型漁船)的使用環(huán)境更是很不適合。而且，使用三通閥開關(guān)將尾氣旁通或引入換熱器來(lái)控制提供制冷機(jī)的熱量，從響應(yīng)速度和準(zhǔn)確性上不容易做到使提供制冷機(jī)的蒸汽控制在最佳的工作溫度。而這一問題的解決正是要求體積小、重量輕、制冷效率高的船用制冷機(jī)所非常需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種船用尾氣余熱吸收式制冷機(jī)用的熱源控制裝置，該裝置采用水冷型的冷卻方式控制蒸汽的溫度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)吸收式制冷機(jī)熱源的控制，使船用吸收式制冷機(jī)能連續(xù)正常工作并獲得最佳的工作效率。本發(fā)明所提出的技術(shù)解決方案是這樣的一種船用尾氣余熱吸收式制冷機(jī)用的熱源控制裝置，包括尾氣換熱器I和吸收式制冷機(jī)主機(jī)8，該尾氣換熱器I上部設(shè)有第I蒸汽 出口 3，其下部設(shè)有冷凝水回流入口 12，吸收式制冷機(jī)主機(jī)8設(shè)有第2蒸汽入口 9和冷凝水出口 10，其特征在于還設(shè)有水冷式換熱器2，設(shè)在水冷式換熱器2頂部的第I蒸汽入口 5通過(guò)輸汽管4與所述第I蒸汽出口 3貫通連接，設(shè)在水冷式換熱器2底部的第2蒸汽出口6通過(guò)送汽管7與所述第2蒸汽入口 9貫通連接，所述冷凝水出口 10通過(guò)回流管11與冷凝水回流入口 12貫通連接，位于水冷式換熱器2下部的冷卻水入口 15通過(guò)水管與冷卻水泵連接，水冷式換熱器2上部設(shè)有冷卻水出口 16，冷卻水泵工作電源與吸收式制冷機(jī)主機(jī)8的蒸汽溫度控制器電氣連接。所述尾氣換熱器I為圓筒形管殼式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行并等距以圓環(huán)形排布，尾氣換熱器I底部設(shè)有尾氣入口 13，尾氣換熱器I頂部設(shè)有尾氣出口 14，尾氣換熱器I上部、下部分別設(shè)有第I蒸汽出口 3、冷凝水回流入口 12，第I蒸汽出口 3和冷凝水回流入口 12均與尾氣換熱器I的殼程連通。所述水冷式換熱器2為圓筒形管殼式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行并等距以圓環(huán)形排布，水冷式換熱器2的第I蒸汽入口 5和第2蒸汽出口 6均與水冷式換熱器2的管程連通，所述冷卻水入口 15和冷卻水出口 16均與水冷式換熱器2的殼程連通。所述尾氣換熱器I和水冷式換熱器2采用直立式安裝，所述水冷式換熱器2的第2蒸汽出口 6高于吸收式制冷機(jī)主機(jī)8的第2蒸汽入口 9，吸收式制冷機(jī)主機(jī)8的冷凝水出口 10高于尾氣換熱器I殼體的頂部。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著效果
(I)本發(fā)明船用尾氣余熱吸收式制冷機(jī)用的熱源控制裝置，將常規(guī)采用的對(duì)尾氣通道的尾氣流量進(jìn)行控制變換為對(duì)吸收式制冷機(jī)主機(jī)內(nèi)蒸汽溫度進(jìn)行控制，通過(guò)控制制冷機(jī)主機(jī)的熱源使蒸汽溫度的控制機(jī)構(gòu)避開高溫?zé)煔獾膼毫迎h(huán)境，提高了整個(gè)制冷控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和有效性。(2)去除了尾氣管道的三通閥、旁通管等，因而大量節(jié)省了耐高溫金屬材料和降低了成本；同時(shí)又顯著減少了為安裝這些設(shè)備而占用的空間，這對(duì)于重量、體積和安裝要求都倍受制約的船用設(shè)備是一重大進(jìn)步。(3)采用水冷冷卻方式，可直接用海水冷卻，就地取材，節(jié)省運(yùn)行成本。
(4)本裝置可利用船體結(jié)構(gòu)的多層性，便于尾氣換熱器和水冷式換熱器都采用豎式安裝，使本裝置的有關(guān)部分處于不同的水平高度，令水-汽回路的冷凝水可依靠重力回流，從而實(shí)現(xiàn)水-汽閉路循環(huán)而不會(huì)發(fā)生傳熱介質(zhì)的損失，提高了熱能的利用率和運(yùn)行的可靠性，并有助于制冷循環(huán)、制冷效率的提升。同時(shí)也降低了設(shè)備的安裝要求。本發(fā)明還可適用于類似船用的其他環(huán)境下工作的利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱的吸收式制冷設(shè)備，配套適用的制冷終端，可應(yīng)用于制冰、冷凍、空調(diào)、工藝?yán)鋮s等領(lǐng)域。


圖I是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種船用尾氣余熱吸收式制冷機(jī)用的熱源控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記說(shuō)明如下
I，尾氣換熱器；2,水冷式換熱器；3,第I蒸汽出口； 4,輸汽管；
5，第I蒸汽入口； 6，第2蒸汽出口； 7，送汽管；8，吸收式制冷機(jī)主機(jī)；
9，第2蒸汽入口； 10，冷凝水出口； 11，回流管；12，冷凝水回流入口；
13，尾氣入口； 14，尾氣出口； 15，冷卻水入口； 16，冷卻水出口。
具體實(shí)施例方式通過(guò)下面實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。參見圖I所示，一種船用尾氣余熱吸收式制冷機(jī)用的熱源控制裝置由尾氣換熱器I和水冷式換熱器2組成。尾氣換熱器I上部設(shè)有第I蒸汽出口 3，其下部設(shè)有冷凝水回流入口 12 ;水冷式換熱器2的頂部設(shè)有第I蒸汽入口 5，其底部設(shè)有第2蒸汽出口 6 ;吸收式制冷機(jī)主機(jī)8設(shè)有第2蒸汽入口 9和冷凝水出口 10。所述尾氣換熱器I的第I蒸汽出口 3通過(guò)輸汽管4與所述水冷式換熱器2的第I蒸汽入口 5貫通連接，水冷式換熱器2的第2蒸汽出口 6通過(guò)送汽管7與吸收式制冷機(jī)主機(jī)8的第2蒸汽入口 9貫通連接，吸收式制冷機(jī)主機(jī)8上的冷凝水出口 10通過(guò)回流管11與尾氣換熱器I的冷凝水回流入口 12貫通連接，如此構(gòu)成了閉合的水-汽循環(huán)回路。水冷式換熱器2的下部設(shè)有冷卻水入口 15，上部設(shè)有冷卻水出口 16，該冷卻水入口 15通過(guò)水管與冷卻水泵連接，冷卻水泵工作電源與吸收式制冷機(jī)主機(jī)8的蒸汽溫度控制器(圖中未示出)電氣連接。尾氣換熱器I為圓筒形管殼式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行并等距以圓環(huán)形排布，有利于增大換熱面積和水蒸汽受熱均勻。尾氣換熱器I底部設(shè)有尾氣入口 13，尾氣換熱器I頂部設(shè)有尾氣出口 14，尾氣換熱器I上部的第I蒸汽出口 3和下部的冷凝水回流入口 12均與尾氣換熱器I的殼程連通。水冷式換熱器2亦為圓筒形管殼式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行并等距以圓環(huán)形排布，有利于冷卻水對(duì)蒸汽均勻冷卻。水冷式換熱器2的第I蒸汽入口 5和第2蒸汽出口 6均與水冷式換熱器2的管程連通，冷卻水入口 15和冷卻水出口 16均與水冷式換熱器2的殼程連通。尾氣換熱器I和水冷式換熱器2采用直立式安裝，水冷式換熱器2的第2蒸汽出口 6高于吸收式制冷機(jī)主機(jī)8的第2蒸汽入口 9，吸收式制冷機(jī)主機(jī)8的冷凝水出口 10高于尾氣換熱器I殼體的頂部，確保冷凝水可依靠自身重力回流到尾氣換熱器I殼程的底部。
裝置運(yùn)行前，須將尾氣換熱器I的殼程抽真空后注入產(chǎn)生蒸汽的冷水再連接系統(tǒng)，以達(dá)到水-汽的閉路循環(huán)；冷卻水入口 15和冷卻水出口 16應(yīng)分別與海水泵和排水管連接好。裝置工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣從尾氣入口 13進(jìn)入尾氣換熱器1，尾氣走管程，通過(guò)換熱管后從尾氣出口 14排出。尾氣換熱器I殼體內(nèi)的水被加熱后產(chǎn)生的蒸汽走殼程，從第I蒸汽出口 3通過(guò)輸汽管4進(jìn)入第I蒸汽入口 5，蒸汽在水冷式換熱器2內(nèi)走管程，再經(jīng)第2蒸汽出口 6通過(guò)送汽管7進(jìn)入第2蒸汽入口 9，蒸汽經(jīng)吸收式制冷主機(jī)8換熱后產(chǎn)生的冷凝水從冷凝水出口 10經(jīng)冷凝水回流管11進(jìn)入冷凝水回流入口 12，回到尾氣換熱器I殼體的底部。當(dāng)從尾氣入口 13進(jìn)入尾氣換熱器I的發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的熱量使尾氣換熱器I產(chǎn)生的蒸汽溫度過(guò)高時(shí)，吸收式制冷主機(jī)8的蒸汽溫度控制器發(fā)出信號(hào)，海水泵啟動(dòng)，向冷卻水入口15注水，水冷式換熱器2工作，冷卻水走殼程，將多余的蒸汽熱量帶走，使蒸汽溫度降低至要求值(或降低至吸收制冷循環(huán)的最低工作溫度以下，使制冷機(jī)停止工作)。當(dāng)蒸汽溫度達(dá)到要求的數(shù)值時(shí)，蒸汽溫度控制器再次發(fā)出信號(hào)，海水泵停機(jī)，停止向水冷式換熱器2注入 冷卻水。在此過(guò)程中，蒸汽在水冷式換熱器2被冷卻產(chǎn)生的冷凝水隨蒸汽從第2蒸汽出口6進(jìn)入第2蒸汽入口 9，再由冷凝水出口 10流出，由于重力的作用，經(jīng)冷凝水回流管11進(jìn)入冷凝水回流入口 12返回尾氣換熱器I的底部重新被加熱。
權(quán)利要求
1.一種船用尾氣余熱吸收式制冷機(jī)用的熱源控制裝置，包括尾氣換熱器(I)和吸收式制冷機(jī)主機(jī)(8)，該尾氣換熱器(I)上部設(shè)有第I蒸汽出口(3)，其下部設(shè)有冷凝水回流入口(12)，吸收式制冷機(jī)主機(jī)(8)設(shè)有第2蒸汽入口(9)和冷凝水出口(10)，其特征在于還設(shè)有水冷式換熱器(2 )，設(shè)在水冷式換熱器(2 )頂部的第I蒸汽入口( 5 )通過(guò)輸汽管(4 )與所述第I蒸汽出口(3)貫通連接，設(shè)在水冷式換熱器(2)底部的第2蒸汽出口(6)通過(guò)送汽管(7)與所述第2蒸汽入口(9)貫通連接，所述冷凝水出口(10)通過(guò)回流管(11)與冷凝水回流入口(12)貫通連接，位于水冷式換熱器(2)下部的冷卻水入口(15)通過(guò)水管與冷卻水泵連接，水冷式換熱器(2)上部設(shè)有冷卻水出口(16)，冷卻水泵工作電源與吸收式制冷機(jī)主機(jī)(8)的蒸汽溫度控制器電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船用尾氣余熱吸收式制冷機(jī)用的熱源控制裝置，其特征在于所述水冷式換熱器(2)為圓筒形管殼式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行并等距以圓環(huán)形排布，水冷式換熱器(2)的第I蒸汽入口( 5)和第2蒸汽出口(6)均與水冷式換熱器(2)的管程連通，所述冷卻水入口( 15)和冷卻水出口( 16)均與水冷式換熱器(2)的殼程連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船用尾氣余熱吸收式制冷機(jī)用的熱源控制裝置，其特征在于所述尾氣換熱器(I)和水冷式換熱器(2)采用直立式安裝，所述水冷式換熱器(2)的第2蒸汽出口(6)高于吸收式制冷機(jī)主機(jī)(8)的第2蒸汽入口(9)，吸收式制冷機(jī)主機(jī)(8)的冷凝水出口(10)高于尾氣換熱器(I)殼體的頂部。
全文摘要
一種船用尾氣余熱吸收式制冷機(jī)用的熱源控制裝置，它是在尾氣換熱器和吸收式制冷機(jī)主機(jī)之間接有水冷式換熱器，尾氣換熱器頂部的第1蒸汽出口通過(guò)輸汽管與水冷式換熱器頂部的第1蒸汽入口連接，其底部第2蒸汽出口通過(guò)送汽管與制冷主機(jī)的第2蒸汽入口連接，制冷主機(jī)冷凝水出口通過(guò)回流管與尾氣換熱器下部回流入口連接，水冷式換熱器上、下部分別設(shè)有冷卻水出口和冷卻水入口，冷卻水入口通過(guò)水管與冷卻水泵連接。本裝置采用水冷型冷卻方式控制制冷主機(jī)內(nèi)蒸汽溫度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)吸收式制冷機(jī)熱源的控制，提高了整個(gè)制冷控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和有效性，使之獲得最佳的工作效率。
文檔編號(hào)F25B27/02GK102937346SQ201210519909
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者龐啟東, 張文輝 申請(qǐng)人:佛山市匯控?zé)崮苤评淇萍加邢薰?br>