一種中間冷卻式的兩級吸收式制冷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制冷領(lǐng)域，具體涉及一種中間冷卻式的兩級吸收式制冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源問題日益嚴(yán)峻，如何回收利用生產(chǎn)和生活中廢蒸汽、廢熱水等廢熱以及利用可再生但品味不高的熱能如太陽能、地?zé)崮艿纫殉蔀榭沙掷m(xù)發(fā)展的研宄熱點(diǎn)，而吸收式制冷系統(tǒng)可以由熱能直接驅(qū)動，是主要的余熱回收方式之一，且裝置簡單，是空調(diào)領(lǐng)域中極具潛力的應(yīng)用方式。
[0003]傳統(tǒng)的單效吸收式制冷系統(tǒng)由發(fā)生器、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、吸收器、循環(huán)泵、溶液換熱器組成，發(fā)生器內(nèi)溶液經(jīng)一定溫度的廢蒸汽、廢熱水等熱源加熱產(chǎn)生制冷劑蒸汽經(jīng)循環(huán)產(chǎn)生冷量后被較低溫度的吸收器中溶液吸收，產(chǎn)生循環(huán)動力，然而，受到冷凝溫度、吸收溫度以及蒸發(fā)溫度的制約，例如單效溴化鋰循環(huán)往往需要用到85°C以上的熱源才能達(dá)到理想的COP，適用性有限。
[0004]兩級吸收式系統(tǒng)則能改善這一點(diǎn)，文獻(xiàn)Theoretical analysis oflow-temperature hotsource driven two-stageLiBr/H20 absorpt1n refrigerat1nsystem, ff.B.Ma, S.M.Deng.Refrig.Vol.19, N0.2, pp.141-146 中公開了傳統(tǒng)兩級溴化鈕吸收式制冷裝置可以利用70°C?86°C的熱能在蒸發(fā)溫度為9°C的情況下使COP達(dá)到0.38，相比于單效吸收制冷系統(tǒng)，可利用的熱能降低10°C左右。
[0005]然而，由于傳統(tǒng)兩級系統(tǒng)的制冷劑蒸汽自高壓級發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)冷凝器、節(jié)流閥直接進(jìn)入低壓級吸收器被吸收，而低壓級發(fā)生器產(chǎn)生的制冷劑蒸汽則直接被高壓級吸收器吸收，兩級系統(tǒng)類似于串接，為保證循環(huán)性能，往往使高低壓級發(fā)生溫度保持一致，輸入的熱量及制冷劑流量也相應(yīng)地保持不變，缺乏靈活的調(diào)控手段，只能用于較為穩(wěn)定的工況，可利用熱源溫度范圍仍然有限(約70°C以上)且效率較低(COP約0.38)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是針對傳統(tǒng)兩級吸收式制冷系統(tǒng)的不足，提供了一種中間冷卻式的兩級吸收式制冷系統(tǒng)，可以有效調(diào)節(jié)高低壓級溫度和熱量輸入以及相應(yīng)的制冷劑流量分配，使高低壓級輸入熱源工況發(fā)生變化的情況下起到有效的調(diào)節(jié)作用，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，適應(yīng)于更復(fù)雜的熱源提供環(huán)境。
[0007]本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案為:
[0008]一種中間冷卻式的兩級吸收式制冷系統(tǒng)，包括高壓吸收子系統(tǒng)和低壓吸收子系統(tǒng)，其中:
[0009]所述的高壓吸收子系統(tǒng)的高壓發(fā)生器的氣體出口與冷凝器的入口相連，冷凝器的出口與第一節(jié)流裝置的進(jìn)口相連，第一節(jié)流裝置的出口與中間冷卻器的液體入口相連，高壓吸收器的液體出口與第一循環(huán)泵的進(jìn)口相連，第一循環(huán)泵的出口與第一溶液換熱器的第一通道入口相連，第一溶液換熱器的第一通道出口與高壓發(fā)生器的液體進(jìn)口相連，高壓發(fā)生器的液體出口與第一溶液換熱器的第二通道入口相連，第一溶液換熱器的第二通道出口與第二節(jié)流裝置的入口相連，第二節(jié)流裝置的出口與高壓吸收器的液體入口相連。
[0010]所述的低壓吸收子系統(tǒng)的低壓發(fā)生器的氣體出口分為兩路，一路與高壓吸收器的氣體進(jìn)口相連，另一路與中間冷卻器的氣體入口相連，中間冷卻器的液體出口與第三節(jié)流裝置的進(jìn)口相連，第三節(jié)流裝置的出口與蒸發(fā)器的入口相連，蒸發(fā)器的出口與低壓吸收器的氣體入口相連，低壓吸收器的液體出口與第二循環(huán)泵進(jìn)口相連，第二循環(huán)泵出口與第二溶液換熱器第一通道入口相連，第二溶液換熱器第一通道出口與低壓發(fā)生器液體進(jìn)口相連，低壓發(fā)生器液體出口與第二溶液換熱器的第二通道入口相連，第二溶液換熱器的第二通道出口與第四節(jié)流裝置的入口相連，第四節(jié)流裝置的出口與低壓吸收器的液體入口相連。
[0011]作為優(yōu)選，所述高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器的內(nèi)部均設(shè)有盤管，所述盤管的進(jìn)出、口與低品位熱源連通。
[0012]作為優(yōu)選，所述冷凝器、高壓吸收器、蒸發(fā)器和低壓吸收器的內(nèi)部均設(shè)有冷卻盤管，所述冷卻盤管的進(jìn)、出口與冷卻介質(zhì)源連通。所述冷卻盤管中充注的冷卻介質(zhì)為水、空氣或者其他介質(zhì)。
[0013]本發(fā)明的中間冷卻式的兩級吸收式制冷系統(tǒng)，其工作流程如下:
[0014]高壓發(fā)生器中的工作流體在外部低品位能的驅(qū)動下產(chǎn)生高溫高壓的制冷劑蒸汽和濃度較高的液體，一方面制冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器中冷凝降溫，然后經(jīng)過第一節(jié)流裝置節(jié)流降壓后進(jìn)入中間冷卻器，與來自低壓發(fā)生器的制冷劑蒸汽發(fā)生熱量交換。
[0015]另一方面，高壓發(fā)生器中的濃度較高的液體通過液體出口進(jìn)入第一溶液換熱器的第二通道換熱降溫后經(jīng)第二節(jié)流裝置進(jìn)入高壓吸收器，作為高壓吸收器的吸收溶液；高壓吸收器中的吸收溶液經(jīng)過第一循環(huán)泵升壓后進(jìn)入第一溶液換熱器的第一通道，吸收溶液在第一溶液換熱器的第一通道內(nèi)預(yù)熱后回到高壓發(fā)生器。
[0016]所述中間冷卻器中氣、液兩相的組成比例可調(diào)。以液相存在的制冷劑從中間冷卻器液體出口流出，經(jīng)第三節(jié)流裝置節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)，產(chǎn)生冷量。蒸發(fā)后的制冷劑蒸汽經(jīng)低壓吸收器的氣體入口進(jìn)入低壓吸收器，被其中的吸收溶液吸收。吸收制冷劑蒸汽后的吸收溶液經(jīng)第二循環(huán)泵升壓后進(jìn)入第二溶液換熱器的第一通道，在第二溶液換熱器的第一通道預(yù)熱回到低壓發(fā)生器。
[0017]低壓發(fā)生器中的工作流體在外部低品位能的驅(qū)動下產(chǎn)生高溫高壓的制冷劑蒸汽和濃溶液，低壓發(fā)生器產(chǎn)生的制冷劑蒸汽一部分進(jìn)入高壓吸收器，另一部分進(jìn)入高壓吸收器被吸收。所述低壓發(fā)生器出口蒸汽的合理分配促成中間冷卻器內(nèi)部合理的能量耦合實(shí)現(xiàn)中間溫度的變化，有效調(diào)節(jié)高低壓級發(fā)生溫度和發(fā)生器熱量輸入以及相應(yīng)的制冷劑流量分配，使低壓級可以利用極低品味熱源。
[0018]低壓發(fā)生器發(fā)生后產(chǎn)生的濃溶液進(jìn)入第二溶液熱交換器的第二通道，并經(jīng)第四節(jié)流裝置節(jié)流降壓后回到低壓吸收器。
[0019]作為優(yōu)選，所述高壓吸收子系統(tǒng)和低壓吸收子系統(tǒng)所用工作流體為制冷劑和吸收劑組成的工質(zhì)對。
[0020]吸收式制冷的工作流體為高沸點(diǎn)組分和低沸點(diǎn)組分的混合物，其中高沸點(diǎn)組分作為吸收劑，低沸點(diǎn)組分作為制冷劑，優(yōu)選地，所述高壓吸收子系統(tǒng)和低壓吸收子系統(tǒng)所用工作流體是離子液體或鹽與水組成的工質(zhì)對。鹽與水組成的工質(zhì)對有多種選擇，例如溴化鋰-水溶液，其中溴化鋰作為吸收劑，水作為制冷劑。離子液體的正離子包括:烷基季銨離子、烷基季瞵離子、1，3- 二烷基取代的咪唑離子和N-烷基取代的吡啶離子這四類；其負(fù)離子包括鹵化鹽和BF4。離子液體相較于溴化鋰水溶液可以大幅度降低對金屬部件的腐蝕性，并可根據(jù)運(yùn)行工況設(shè)計(jì)所需要的離子液體的組成，具有更好的工況適應(yīng)性。
[0021]作為另一種優(yōu)選方式，所述制冷劑為氟利昂類制冷劑。氟利昂類制冷劑較溴化鋰水工質(zhì)對可以進(jìn)一步降低對驅(qū)動熱源的溫度要求，并容易獲得0°c以下的制冷溫度，拓展兩級吸收制冷的應(yīng)用范圍。
[0022]作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述吸收劑是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或三乙二醇二甲醚或吡咯烷酮。
[0023]作為制冷系統(tǒng)的優(yōu)選，還包括分別對所述高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器的制冷劑蒸汽進(jìn)行精餾的第一精餾裝置和第二精餾裝置。
[0024]作為優(yōu)選，所述第一精餾裝置和第二精餾裝置分別設(shè)置在所述高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器內(nèi)。所述高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器的底部具有液態(tài)制冷劑，所述高壓發(fā)生器內(nèi)的液態(tài)制冷劑受熱產(chǎn)生制冷劑蒸汽后首先經(jīng)過第一精餾裝置精餾純化后再從高壓發(fā)生器的氣體出口排出。同理，所述低壓發(fā)生器內(nèi)的液態(tài)制冷劑受熱產(chǎn)生制冷劑蒸汽后首先經(jīng)過第二精餾裝置精餾純化后首先經(jīng)過第二精餾裝置精餾純化后再從高壓發(fā)生