本實用新型涉及一種二段復疊式單效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組。屬于空調設備技術領域。

背景技術：

現(xiàn)有的二段復疊式單效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組（以下簡稱復疊式單效機組，或機組）如圖1所示，由第一冷凝器1、第一發(fā)生器2、第二冷凝器3、第二發(fā)生器4、第一熱交換器5、第二熱交換器6、第一吸收器7、第一蒸發(fā)器8、第二吸收器9、第二蒸發(fā)器10、第一冷劑泵11、第一溶液泵12、第二溶液泵13、第二冷劑泵14、循環(huán)水水泵15和控制系統(tǒng)（圖中未示出）及連接各部件的管路、閥所構成。其中第一冷凝器1、第一發(fā)生器2、第一熱交換器5、第一吸收器7、第一蒸發(fā)器8、第一冷劑泵11和第一溶液泵12構成第一單效制冷循環(huán)；而第二冷凝器3、第二發(fā)生器4、第二熱交換器6、第二吸收器9、第二蒸發(fā)器10、第二冷劑泵14和第二溶液泵13構成第二單效制冷循環(huán)。低溫水（制冷機組的冷水或熱泵機組的余熱水，下同）流經第一蒸發(fā)器8降溫；中溫水（制冷機組的冷卻水或熱泵機組的熱水，下同）流經第二吸收器9和第二冷凝器3、第一冷凝器1升溫；高溫驅動熱源流經第一發(fā)生器2和第二發(fā)生器4，釋放放熱量驅動整個機組運行；另外還有一路循環(huán)水由循環(huán)水水泵15驅動，在第一吸收器7和第二蒸發(fā)器10之間閉式循環(huán)。機組運行時，第一制冷循環(huán)在流經第一發(fā)生器2的高溫熱源驅動下對流經第一蒸發(fā)器8的低溫水進行制冷，熱量進入流經第一冷凝器1的中溫水和流經第一吸收器7的循環(huán)水；而第二制冷循環(huán)則在流經第二發(fā)生器4的高溫熱源驅動下對流經第二蒸發(fā)器10的循環(huán)水進行制冷，熱量進入流經第二冷凝器3和第二吸收器9的中溫水。

在復疊式單效機組中，從流經第一蒸發(fā)器8的低溫水中提取出的熱量是先進入流經第一吸收器7的閉式循環(huán)水中，然后在第二蒸發(fā)器10中再將該閉式循環(huán)水中的熱量提取出來后才能進入流經第二吸收器9的中溫水中。也就是說，復疊式單效機組為了將低溫水中的熱量提取出來進入中溫水中，除了需要消耗高溫驅動熱能、利用溴化鋰吸收式單效制冷原理對流經第一蒸發(fā)器8的低溫水制冷（即提取出其中的熱量，下同）外，還同樣需要消耗高溫驅動熱能、利用溴化鋰吸收式單效制冷原理對流經第二蒸發(fā)器10的閉式循環(huán)水制冷。閉式循環(huán)水在第二蒸發(fā)器10中釋放的熱量（也稱制冷量）就是其在第一吸收器7中吸收的熱量，對于溴化鋰吸收式機組來說，吸收器中的換熱量大約是對應蒸發(fā)器制冷量的1.2倍。因此，復疊式單效機組為了將低溫水中的熱量提取出來進入中溫水中，需要消耗高溫驅動熱能、利用溴化鋰吸收式單效制冷原理同時對低溫水和循環(huán)水進行制冷，制冷量約是低溫水熱量的2.2倍，假設溴化鋰吸收式單效制冷機組的COP是0.8，則復疊式單效機組的COP約是0.8÷2.2=0.364。如果要提高復疊式單效機組的COP，一種途徑是盡可能提升單效制冷循環(huán)的效率（即COP），如增大換熱面積來降低熱交換器的換熱端差等，還有一種途徑就是減少第二蒸發(fā)器10的制冷需求。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是通過減少第二蒸發(fā)器10的制冷需求，來提高復疊式單效機組的COP。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：一種二段復疊式單效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組，包括：第一冷凝器、第一發(fā)生器、第二冷凝器、第二發(fā)生器、第一熱交換器、第二熱交換器、第一吸收器、第一蒸發(fā)器、第二吸收器、第二蒸發(fā)器、第一冷劑泵、第一溶液泵、第二溶液泵和第二冷劑泵，第一冷凝器、第一發(fā)生器、第一熱交換器、第一吸收器、第一蒸發(fā)器、第一冷劑泵和第一溶液泵構成第一單效制冷循環(huán)，第二冷凝器、第二發(fā)生器、第二熱交換器、第二吸收器、第二蒸發(fā)器、第二冷劑泵和第二溶液泵構成第二單效制冷循環(huán)。高溫驅動熱源流經第一發(fā)生器和第二發(fā)生器，釋放放熱量驅動整個機組運行；低溫水流經第一蒸發(fā)器降溫；中溫水是先串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器和第一吸收器先降溫后升溫，然后再任意順序串聯(lián)、串并聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器、第一冷凝器和第二冷凝器；其也可以是分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器和第一吸收器，另一路任意順序串聯(lián)、串并聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器、第一冷凝器和第二冷凝器；其還可以是分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器和第一吸收器后，再流經第二吸收器、第一冷凝器和第二冷凝器中的任意一個，另一路則任意順序串聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器、第一冷凝器和第二冷凝器中其余的兩個；其還可以是分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器和第一吸收器后，再任意順序串聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器、第一冷凝器和第二冷凝器中的任意兩個，另一路則流經第二吸收器、第一冷凝器和第二冷凝器中剩余的那個；其還可以是分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器和第一吸收器，另一路流經第二吸收器、第一冷凝器和第二冷凝器中的任意一個后，兩路水匯合，再任意順序串聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器、第一冷凝器和第二冷凝器中其余的兩個；還可以是分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器和第一吸收器，另一路任意順序串聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器、第一冷凝器和第二冷凝器中的任意兩個后，兩路水匯合，再流經第二吸收器、第一冷凝器和第二冷凝器中剩余的那個。

本實用新型的有益效果是：

與現(xiàn)有的復疊式單效機組相比，本實用新型取消了閉式循環(huán)水及水泵，改為從中溫水中分出一路（或全部）來替代該閉式循環(huán)水，該路中溫水先在第二蒸發(fā)器中降溫后再進入第一吸收器中升溫。對于一些工況的復疊式單效機組，經第一吸收器升溫后的這一路中溫水，其溫度可以高于中溫水進機組的溫度，也就是說這一路中溫水在第一吸收器中吸收的熱量可以大于其在第二蒸發(fā)器中釋放的熱量，換句話說就是第二蒸發(fā)器的制冷量可以小于第一吸收器的換熱量，從而減少了整個復疊式單效機組需要消耗高溫熱源、利用溴化鋰吸收式單效制冷原理來進行制冷的制冷量，從而可以提高復疊式單效機組的COP。

以低溫水進出口溫度12/7℃、中溫水進出口溫度43/53℃為例，由于溴化鋰稀溶液濃度的原因，43℃的中溫水不適合直接進入第一吸收器7。但采用本專利的復疊式單效機組將一部分43℃的中溫水在第二蒸發(fā)器10中降溫至36℃左右后，該部分中溫水可以進入第一吸收器7中，并且在第一吸收器7中其溫度可以提升到46℃左右。該部分中溫水在第一吸收器7中的溫升是10℃，而其在第二蒸發(fā)器10中的溫降是7℃，即第二蒸發(fā)器10的制冷量約只有第一吸收器7換熱量的70%，按第一吸收器7的換熱量是第一蒸發(fā)器8制冷量的1.2倍考慮，則第二蒸發(fā)器10的制冷量約只有第一蒸發(fā)器8制冷量的0.84倍。也就是說采用本專利的復疊式單效機組后，需要消耗高溫驅動熱能、利用溴化鋰吸收式單效制冷原理來制冷的總制冷量約只有第一蒸發(fā)器8低溫水制冷量的1.84倍，仍假設溴化鋰吸收式單效制冷機組的COP是0.8，則本專利復疊式單效機組的COP可達到約0.8÷1.84=0.435，與現(xiàn)有復疊式機組的0.364相比，提升了約19.4%。

附圖說明

圖1為以往二段復疊式單效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組的工作原理圖。

圖2為本實用新型二段復疊式單效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組的一種應用實例。

圖3為本實用新型二段復疊式單效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組的另一種應用實例。

圖4為本實用新型二段復疊式單效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組的第三種應用實例。

圖中附圖標記：

第一冷凝器1、第一發(fā)生器2、第二冷凝器3、第二發(fā)生器4、第一熱交換器5、第二熱交換器6、第一吸收器7、第一蒸發(fā)器8、第二吸收器9、第二蒸發(fā)器10、第一冷劑泵11、第一溶液泵12、第二溶液泵13、第二冷劑泵14、循環(huán)水水泵15。

低溫水進A1，低溫水出A2，中溫水進B1，中溫水出B2，熱源進C1，熱源出C2。

具體實施方式

圖2為本實用新型所涉及的二段復疊式單效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組（以下簡稱復疊式單效機組，或機組）的一種應用實例圖，該機組由第一冷凝器1、第一發(fā)生器2、第二冷凝器3、第二發(fā)生器4、第一熱交換器5、第二熱交換器6、第一吸收器7、第一蒸發(fā)器8、第二吸收器9、第二蒸發(fā)器10、第一冷劑泵11、第一溶液泵12、第二溶液泵13和第二冷劑泵14，第一冷凝器1、第一發(fā)生器2、第一熱交換器5、第一吸收器7、第一蒸發(fā)器8、第一冷劑泵11和第一溶液泵12構成第一單效制冷循環(huán)，第二冷凝器3、第二發(fā)生器4、第二熱交換器6、第二吸收器9、第二蒸發(fā)器10、第二冷劑泵14和第二溶液泵13構成第二單效制冷循環(huán)。低溫水流經第一蒸發(fā)器8降溫；中溫水串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器10、第一吸收器7、第二吸收器9、第二冷凝器3和第一冷凝器1（先降溫后升溫）；高溫驅動熱源串聯(lián)流經第一發(fā)生器2和第二發(fā)生器4，釋放放熱量驅動整個機組運行。機組運行時，第二制冷循環(huán)對流經第二蒸發(fā)器10的中溫水進行制冷，即：流經第二蒸發(fā)器10傳熱管中的中溫水被由第二冷劑泵14抽出后從第二蒸發(fā)器10頂部噴下的冷劑水換熱降溫，而冷劑水本身則汽化成冷劑蒸汽后進入第二吸收器9，被其中的溴化鋰溶液吸收并釋放熱量加熱流經其傳熱管中的中溫水，第二吸收器9中的溴化鋰溶液在吸收冷劑蒸汽后濃度變稀，被第二溶液泵13抽出，經第二熱交換器6換熱升溫后再進入第二發(fā)生器4中被高溫熱源加熱濃縮，濃縮出來的冷劑蒸汽進入第二冷凝器3中被中溫水降溫冷凝，冷凝成的冷劑水返回到第二蒸發(fā)器10；而濃縮后的濃溶液則經第二熱交換器6換熱降溫后重新回到第二吸收器9吸收冷劑蒸汽。與此同時，在第一制冷循環(huán)中，低溫水流經第一蒸發(fā)器8，被由第一冷劑泵11抽出后從第一蒸發(fā)器8頂部噴下的冷劑水換熱降溫，冷劑水本身則汽化成冷劑蒸汽后進入第一吸收器7，被其中的溴化鋰溶液吸收并釋放熱量加熱流經其傳熱管中的中溫水，第一吸收器7中的溴化鋰溶液在吸收冷劑蒸汽后濃度變稀，被第一溶液泵12抽出，經第一熱交換器5換熱升溫后再進入第一發(fā)生器2中被高溫熱源加熱濃縮，濃縮出來的冷劑蒸汽進入第一冷凝器1中，被中溫水降溫冷凝，冷凝成的冷劑水返回到第一蒸發(fā)器8中；而濃縮后的濃溶液則經第一熱交換器5換熱降溫后重新回到第一吸收器7吸收冷劑蒸汽。

圖2所示的二段復疊式單效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組中，中溫水是串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器10、第一吸收器7、第二吸收器9、第二冷凝器3和第一冷凝器1；其也可以是先串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器10和第一吸收器7，然后再任意順序串聯(lián)、串并聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器9、第一冷凝器1和第二冷凝器3；其也可以是分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器10和第一吸收器7，另一路任意順序串聯(lián)、串并聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器9、第一冷凝器1和第二冷凝器3（如圖3）；其還可以是分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器10和第一吸收器7后，再流經第二吸收器9、第一冷凝器1和第二冷凝器3中的任意一個，另一路則任意順序串聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器9、第一冷凝器1和第二冷凝器3中其余的兩個（如圖4）；其還可以是分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器10和第一吸收器7后，再任意順序串聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器9、第一冷凝器1和第二冷凝器3中的任意兩個，另一路則流經第二吸收器9、第一冷凝器1和第二冷凝器3中剩余的那個；其還可以是分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器10和第一吸收器7，另一路流經第二吸收器9、第一冷凝器1和第二冷凝器3中的任意一個后，兩路水匯合，再任意順序串聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器9、第一冷凝器1和第二冷凝器3中其余的兩個；還可以是分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器10和第一吸收器7，另一路任意順序串聯(lián)或并聯(lián)流經第二吸收器9、第一冷凝器1和第二冷凝器3中的任意兩個后，兩路水匯合，再流經第二吸收器9、第一冷凝器1和第二冷凝器3中剩余的那個。

圖3為本實用新型所涉及的二段復疊式單效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組（以下簡稱復疊式單效機組，或機組）的另一種應用實例圖，該機組的構成以及工作流程與圖2所示機組相同，僅中溫水流程有區(qū)別：中溫水分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器10和第一吸收器7（先降溫后升溫），另一路分兩股，一股流經第二吸收器9，另一股則串聯(lián)流經第二冷凝器3和第一冷凝器1。

圖4為本實用新型所涉及的二段復疊式單效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組（以下簡稱復疊式單效機組，或機組）的第三種應用實例圖，該機組的構成以及工作流程與圖2所示機組相同，僅中溫水流程有區(qū)別：中溫水分兩路，一路串聯(lián)流經第二蒸發(fā)器10、第一吸收器7和第二吸收器9（先降溫后升溫），另一路則串聯(lián)流經第二冷凝器3和第一冷凝器1。