一種常壓式吸收器以及吸收式熱泵系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及吸收式熱泵技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種常壓式吸收器以及吸收式熱泵系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]日常生活和工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量場所需要通過一定的方法獲取熱流體或?qū)h(huán)境溫度升高，常見的方法是通過燃燒化石燃料獲取高溫?zé)崮芑蛑苯硬捎秒娔茯?qū)動制冷或制熱機組來獲取熱量。直接使用電能會消耗高品位能源，而燃燒化石燃料則是消耗地球上寶貴的不可再生能源，同時化石燃料燃燒后排出的煙氣也將對環(huán)境造成一定程度的破壞。因此，很多學(xué)者致力于研宄開發(fā)利用可再生能源或低溫工業(yè)廢熱直接驅(qū)動的制熱系統(tǒng)，從而減少不可再生能源或高品位能源的消耗，實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的目的。常見的方式主要有噴射式、吸附式、吸收式等。然而這些方式都存在一定的缺點，例如噴射式以水作為循環(huán)工質(zhì)時，易造成發(fā)生器溫度過高，而采用有機物作為工質(zhì)在有效降低發(fā)生溫度的同時亦降低了循環(huán)效率；而吸附式則存在循環(huán)效率低、發(fā)生器溫度高、設(shè)備占地面積大等缺點。因此，目前國內(nèi)外相對成熟，并進行工業(yè)化示范運行的制熱方案就是采用吸收式循環(huán)。
[0003]吸收式熱泵作為熱源機械，以溶液(熱媒)和制冷劑(稀釋液)為工作介質(zhì)，并由熱能驅(qū)動，通過循環(huán)實現(xiàn)將熱能從一個熱源輸送到另一個熱源的目的，是一種能有效利用可再生能源和低品位熱能的裝置，具有節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)點。吸收式熱泵可將余熱的溫度提高到滿足用戶需求的水平，而其運轉(zhuǎn)所需要的熱能可由太陽能或地?zé)崮芤约肮I(yè)廢水和廢氣余熱等廉價能源提供。
[0004]常見吸收式熱泵的主要構(gòu)件包括作為制冷劑液體蒸發(fā)場所的蒸發(fā)器、作為溶液吸收制冷劑蒸氣場所的吸收器、作為制冷劑從溶液脫離場所的發(fā)生器、作為制冷劑蒸汽凝結(jié)場所的冷凝器。在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，吸收式熱泵的發(fā)生器利用熱能加熱溶液以使溶液濃度提高，吸收器中利用濃溶液吸收來自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽而生成吸收熱來使得溶液溫度升高，并以此來加熱對象介質(zhì)。
[0005]在傳統(tǒng)的吸收式熱泵中，制冷劑和溶液都是直接接觸的，如公告號CN104236160A中國發(fā)明專利申請公開說明書提到了一種結(jié)合冷卻裝置與吸收式熱泵的混合系統(tǒng)，該混合系統(tǒng)由一吸收式熱泵以及一壓縮式冷卻裝置構(gòu)成。在該發(fā)明中，吸收式熱泵的吸收器連接在第一蒸發(fā)器與發(fā)生器之間，吸收劑與蒸發(fā)后的冷媒分別從發(fā)生器與第一蒸發(fā)器被傳送至吸收器，直接相混合后排出。由于制冷劑和溶液需要直接接觸，因此需要進行真空或者高壓處理，而且會造成二次能源浪費，能源效率低，而且制冷劑需要專門配備蒸發(fā)器和冷凝器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請的目的設(shè)計一種常壓吸收式熱泵系統(tǒng)，使該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊而簡單、能耗低、成本低及環(huán)保的優(yōu)點。
[0007]發(fā)明思路:本發(fā)明借鑒到膜蒸餾技術(shù)，膜蒸餾技術(shù)是利用高分子膜的固有特性和某些結(jié)構(gòu)上的功能達到蒸餾目的的技術(shù)，是集合傳統(tǒng)蒸餾方法與膜分離技術(shù)于一身的高效分離技術(shù)。在進行膜蒸餾循環(huán)時，不需要將膜組件內(nèi)溶液加熱到沸騰狀態(tài)，只需要在膜兩側(cè)營造適當(dāng)?shù)臏夭罨驖舛炔罴纯蓪崿F(xiàn)蒸餾，因此膜蒸餾過程的操作溫度相比于傳統(tǒng)的蒸餾要低得多，自然的，設(shè)備運轉(zhuǎn)過程的壓力為常壓或接近常壓，故設(shè)備簡單、操作方便。雖然膜蒸餾技術(shù)主要是用戶蒸餾(分離的過程)，與熱泵系統(tǒng)的核心過程一一熱媒和稀釋液的混合是相反的過程，但是本申請發(fā)明人注意到，膜蒸餾的傳質(zhì)推動力由膜兩側(cè)的蒸汽壓差產(chǎn)生，如果利用膜兩側(cè)的蒸汽壓差產(chǎn)生的推動力來將稀釋液蒸汽推動到熱媒中，即可有效的利用高分子膜的特性，達到簡化設(shè)備，提高熱效的目的。
[0008]本申請的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
提供了一種常壓式吸收器，所述吸收器包括膜組件，所述膜組件包括對稀釋液蒸汽具有選擇透過性的膜材，所述稀釋液流動于膜材的一側(cè)，所述熱媒流動于所述膜材另一側(cè)，所述膜材包括有氣隙，且在所述膜材一側(cè)的熱媒的平衡蒸汽壓小于另一側(cè)的稀釋液的表面的蒸氣壓，以使得稀釋液的蒸汽和熱量透過膜材傳遞至熱媒中。
[0009]其中，所述膜組件是板式膜組件或者板翅式膜組件，所述板式膜組件或者板翅式膜組件的膜材將吸收器的內(nèi)腔分割為熱媒流道和稀釋液流道，所述熱媒流道和稀釋液流道相互平行，所述熱媒流向和稀釋液流向相互交叉或者相逆。
[0010]其中，所述板翅式膜組件由多層相互平行的板翅式膜材疊加而成，所述板翅式膜材包括翅狀突起，所述翅狀突起是三角形、正弦型或矩形。
[0011]其中，所述膜組件的俯視圖形狀為四邊形或者六邊形。
[0012]其中，所述膜組件為中空纖維膜組件，所述中空纖維膜組件包括相互平行的熱媒中空纖維排布層和稀釋液中空纖維排布層，所述熱媒中空纖維排布層排布有熱媒中空纖維管，所述稀釋液中空纖維排布層排布有稀釋液中空纖維管，所述熱媒中空纖維管中熱媒的流向與稀釋液中空纖維管稀釋液的流向相交或者相逆。
[0013]還提供一種常壓吸收式熱泵系統(tǒng)，包括熱媒循環(huán)回路和稀釋液回路，所述熱媒循環(huán)回路包括吸收器、第一換熱器和再生器，所述熱媒在吸收器中稀釋升溫后輸出至第一換熱器中加熱待加熱的流體，在第一換熱器中被冷卻后傳送至再生器，在再生器中被蒸發(fā)濃縮后傳送至吸收器，所述稀釋液循環(huán)回路將稀釋液傳送至吸收器中以稀釋熱媒，所述吸收器是上述任意一種常壓式吸收器，以使得稀釋液的蒸汽和熱量透過膜材傳遞至熱媒中并對熱媒進行稀釋并升溫。
[0014]其中，還包括第三換熱器和儲液槽，所述再生器的輸出端輸出的熱媒經(jīng)第三換熱器后傳送儲液槽，所述儲液槽存儲熱媒并給吸收供給熱媒，所述稀釋液回路的稀釋液流經(jīng)所述第三換熱器以將所述熱媒冷卻。
[0015]其中，還包括第二換熱器，所述再生器的輸出端輸出的熱媒經(jīng)第三換熱器后傳送至吸收器，所述第一換熱器的熱媒輸出端輸出的熱媒流經(jīng)第二換熱器以和所述再生器的輸出端輸出的熱媒進行熱交換。
[0016]其中，還包括至少一個輔助換熱器，所述再生器中濃縮熱媒時產(chǎn)生的高溫蒸汽經(jīng)輔助換熱器來對第一換熱器流出的熱媒或者待加熱的流體進行加熱。
[0017]有益效果:本申請?zhí)峁┝艘环N常壓吸收器和采用該常壓吸收器的吸收式熱泵系統(tǒng)，該吸收器包括膜組件，所述膜組件包括對稀釋液蒸汽具有選擇透過性的膜材，所述稀釋液流動于膜材的一側(cè)，所述熱媒流動于所述膜材另一側(cè)，所述膜材包括有氣隙，且在所述膜材一側(cè)的熱媒的平衡蒸汽壓小于另一側(cè)的稀釋液的表面的蒸氣壓，因此，在吸收器中，在稀釋液和熱媒同時流經(jīng)吸收器時，稀釋液的蒸汽和熱量透過膜材傳遞至熱媒中，熱媒被稀釋并升溫，與現(xiàn)有技術(shù)相比，吸收器能夠在常壓下工作，并且稀釋液不需要被汽化后再輸入吸收器中，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大幅簡化，而且減少了稀釋液的汽化、液化過程，系統(tǒng)的能耗大幅降低，能效得到有效提尚。
【附圖說明】
[0018]圖1是依據(jù)本發(fā)明所提供的一種常壓吸收式熱泵系統(tǒng)及其應(yīng)用第I種結(jié)構(gòu)和流程示意圖。
[0019]圖2是依據(jù)本發(fā)明所提供的一種常壓吸收式熱泵系統(tǒng)及其應(yīng)用第2種結(jié)構(gòu)和流程示意圖。
[0020]圖3是依據(jù)本發(fā)明所提供的一種常壓吸收式熱泵系統(tǒng)及其應(yīng)用第3種結(jié)構(gòu)和流程示意圖。
[0021]圖4是依據(jù)本發(fā)明所提供的一種常壓吸收式