專(zhuān)利名稱(chēng)：一種增壓型三相吸收式蓄能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，屬于制冷、制熱及蓄能領(lǐng)域，特別適用于太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉蠢?，余熱回收，冷熱電三?lián)供系統(tǒng)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
蓄能技術(shù)是用于解決能源供給和需求之間在時(shí)間、空間和強(qiáng)度上的不匹配矛盾，以提高能源利用率的一種手段，也是一種重要的節(jié)能方式。太陽(yáng)能等可再生能源在未來(lái)有巨大的發(fā)展?jié)摿?，由于其具有周期性、隨機(jī)性、低密度、低品位的供能特點(diǎn)，蓄能技術(shù)在其利用過(guò)程中將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。在各種熱能蓄存技術(shù)中，顯熱和潛熱(相變)蓄能技術(shù)是最為廣泛研究和應(yīng)用的蓄能技術(shù)，其發(fā)展也較為成熟，而熱化學(xué)蓄能技術(shù)目前尚處于理論探索和實(shí)驗(yàn)研究階段。作為熱化學(xué)蓄能技術(shù)之一的基于吸收式制冷原理的溶液蓄能技術(shù)具有蓄能密度高、熱損失小、可以利用低品位熱能驅(qū)動(dòng)(如太陽(yáng)能、工業(yè)余熱、冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)排煙余熱等)，采用如溴化鋰溶液、氨水等環(huán)保型工質(zhì)對(duì)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)提高能源效率和保護(hù)環(huán)境都具有重要意義。目前國(guó)內(nèi)外研究的吸收式蓄能技術(shù)中較為成熟的是歐洲專(zhuān)利文獻(xiàn)(公開(kāi)號(hào)EPl 149263B1)提出的三相吸收式蓄能技術(shù)，結(jié)合利用了固體吸收式蓄能密度高和液體吸收式蓄能傳熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。然而該技術(shù)方案仍存在以下不足:①發(fā)生器與冷凝器，吸收器與蒸發(fā)器采用管路連接，制冷劑蒸氣在真空條件下密度很低，管道阻力引起的壓力損失較大，尤其在吸收過(guò)程中，壓力的損失將嚴(yán)重影響吸收效果，甚至導(dǎo)致無(wú)法吸收；②在蓄能或釋能過(guò)程中，自然的蒸氣分壓差常常無(wú)法滿(mǎn)足蓄能或釋能的要求，或者為了實(shí)現(xiàn)一定的蒸氣分壓差常常需要較高的發(fā)生溫度，而對(duì)于太陽(yáng)能集熱器來(lái)說(shuō)，其供熱溫度越高效率越低，因此，給太陽(yáng)能的熱利用帶來(lái)很大的局限性；③該裝置的制冷量或供熱量受限于換熱器和溶液與外界流體的溫差，不方便調(diào)節(jié)和控制。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，在現(xiàn)有的三相吸收式蓄能裝置中連接了可變頻調(diào)節(jié)的增壓器和換向閥，以強(qiáng)化水蒸氣在溶液罐和制冷劑罐之間的流動(dòng)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，含有制冷劑罐、溶液罐、第一換熱器、第二換熱器、制冷劑泵、溶液泵、制冷劑噴淋裝置、溶液噴淋裝置、制冷劑蒸氣管路、制冷劑噴淋回路和溶液噴淋回路；所述的第一換熱器設(shè)置在制冷劑罐內(nèi)并置于制冷劑噴淋裝置的下方，第二換熱器設(shè)置在溶液罐內(nèi)；并置于溶液噴淋裝置的下方；所述的制冷劑泵設(shè)置在制冷劑噴淋回路上，所述的溶液泵設(shè)置在溶液噴淋回路上；所述制冷劑蒸氣管路的兩端分別與連接制冷劑te和溶液te的頂部連接；所述溶液te內(nèi)設(shè)有濾網(wǎng)；其特征在于:所述制冷劑蒸氣管路上設(shè)置了隔離閥、增壓器、換向閥和旁通支路；所述旁通支路上設(shè)置了旁通閥；該裝置在增壓蓄能時(shí)，制冷劑罐通過(guò)制冷劑蒸氣管路和換向閥與增壓器的出氣口連接，溶液罐通過(guò)制冷劑蒸氣管路和換向閥與增壓器的進(jìn)氣口連接；該裝置在增壓釋能時(shí)，制冷劑罐通過(guò)制冷劑蒸氣管路和換向閥與增壓器的進(jìn)氣口連接，溶液罐通過(guò)制冷劑蒸氣管路和換向閥與增壓器的出氣口連接。所述的增壓器為容積型增壓器或軸流型增壓器；所述的換向閥采用四通閥，或采用由兩組三通閥構(gòu)成的閥組或由四組二通閥構(gòu)成的閥組；所述第一換熱器在蓄能時(shí)為冷凝器，在釋能時(shí)為蒸發(fā)器；所述第二換熱器在蓄能時(shí)為發(fā)生器，在釋能時(shí)為吸收器；所述濾網(wǎng)的形狀為片狀、籃子狀或槽狀，由一層濾網(wǎng)或者多層濾網(wǎng)構(gòu)成；濾網(wǎng)的安裝高度高于蓄能結(jié)束時(shí)的最高液位；所述制冷劑罐、溶液罐、制冷劑泵、溶液泵、制冷劑蒸氣管路、制冷劑噴淋回路和溶液噴淋回路的外面包裹保溫材料、加熱套管或夾層；所述制冷劑罐中的制冷劑和第一換熱器分置于兩個(gè)罐體中，并通過(guò)管路連接；所述溶液罐中的溶液和第二換熱器及濾網(wǎng)分置于兩個(gè)罐體中，并通過(guò)管路連接。該本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用了換向閥和可變頻調(diào)節(jié)的增壓器后，具有如下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果:①蓄能時(shí)，切換換向閥使發(fā)生器與增壓器進(jìn)氣口相連，可促進(jìn)發(fā)生過(guò)程制冷劑蒸氣的逸出，可降低所需要的發(fā)生溫度；②釋能時(shí)，切換換向閥使吸收器與增壓器出氣口相連，促進(jìn)吸收過(guò)程，可提高供熱溫度或提高蓄能密度通過(guò)增壓調(diào)節(jié)作用，一方面，提高蓄釋能機(jī)組的效率和蓄能密度，另一方面，又可更好地控制和調(diào)節(jié)釋能過(guò)程產(chǎn)生的制冷量或供熱量。因此，該蓄能裝置應(yīng)用于太陽(yáng)能利用、工業(yè)余熱利用和冷熱電三聯(lián)供等領(lǐng)域中，更好地緩解了動(dòng)力源側(cè)與用戶(hù)側(cè)在空間、時(shí)間和數(shù)量上的不匹配問(wèn)題，具有重大的節(jié)能減排意義。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種三相吸收式蓄能裝置及其結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為本發(fā)明提供的一種增壓型三相吸收式蓄能裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明不增壓時(shí)蓄能或釋能過(guò)程的原理圖。圖4為本發(fā)明采用四通閥時(shí)蓄能過(guò)程實(shí)施例的原理圖。圖5為本發(fā)明采用四通閥時(shí)釋能過(guò)程實(shí)施例的原理圖。圖6為本發(fā)明停機(jī)蓄存實(shí)施例的原理圖。圖中:1_制冷劑罐，2-溶液罐，3-第一換熱器，4-第二換熱器，5-制冷劑，6-溶液，7-晶體，8-濾網(wǎng)，9-制冷劑泵，10-制冷劑回路，11制冷劑噴淋裝置，12-溶液泵，13-溶液回路，14-溶液噴淋裝置，15-制冷劑蒸氣管路，16-增壓器，17-換向閥，18-旁通支路，19-旁通閥，20-隔離閥
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理和工作過(guò)程做進(jìn)一步的說(shuō)明。圖2為本發(fā)明提供的一種增壓型三相吸收式蓄能裝置的結(jié)構(gòu)圖，一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，含有制冷劑罐1、溶液罐2、第一換熱器3、第二換熱器4、制冷劑泵9、溶液泵12、制冷劑噴淋裝置11、溶液噴淋裝置14、制冷劑蒸氣管路15、制冷劑噴淋回路10和溶液噴淋回路13 ;所述的第一換熱器設(shè)置在制冷劑罐I內(nèi)并置于制冷劑噴淋裝置11的下方，第二換熱器4設(shè)置在溶液罐2內(nèi)；并置于溶液噴淋裝置14的下方；所述的制冷劑泵9設(shè)置在制冷劑噴淋回路10上，所述的溶液泵12設(shè)置在溶液噴淋回路13上；所述制冷劑蒸氣管路15的兩端分別與連接制冷劑罐I和溶液罐2的頂部連接；所述溶液罐2內(nèi)設(shè)有濾網(wǎng)8 ；其特征在于:所述制冷劑蒸氣管路15上設(shè)置了隔離閥20、增壓器16、換向閥17和旁通支路18 ;所述旁通支路上設(shè)置了旁通閥19 ;該裝置在增壓蓄能時(shí)，制冷劑罐I通過(guò)制冷劑蒸氣管路15和換向閥17與增壓器16的出氣口連接，溶液罐2通過(guò)制冷劑蒸氣管路15和換向閥17與增壓器16的進(jìn)氣口連接；該裝置在增壓釋能時(shí)，制冷劑罐I通過(guò)制冷劑蒸氣管路15和換向閥17與增壓器16的進(jìn)氣口連接，溶液罐2通過(guò)制冷劑蒸氣管路15和換向閥17與增壓器16的出氣口連接。所述的增壓器16為容積型增壓器或軸流型增壓器；所述的換向閥17采用四通閥，或采用由兩組三通閥構(gòu)成的閥組或由四組二通閥構(gòu)成的閥組；所述第一換熱器3在蓄能時(shí)為冷凝器，在釋能時(shí)為蒸發(fā)器；所述第二換熱器4在蓄能時(shí)為發(fā)生器，在釋能時(shí)為吸收器；所述濾網(wǎng)8的形狀為片狀、籃子狀或槽狀，由一層濾網(wǎng)或者多層濾網(wǎng)構(gòu)成；濾網(wǎng)的安裝高度高于蓄能結(jié)束時(shí)的最高液位；所述制冷劑罐1、溶液罐2、制冷劑泵9、溶液泵12、制冷劑蒸氣管路15、制冷劑噴淋回路10和溶液噴淋回路13的外面包裹保溫材料、加熱套管或夾層；所述制冷劑罐I中的制冷劑5和第一換熱器分置于兩個(gè)罐體中，并通過(guò)管路連接；所述溶液罐2中的溶液6和第二換熱器4及濾網(wǎng)8分置于兩個(gè)罐體中，并通過(guò)管路連接。實(shí)施例1:不增壓過(guò)程如圖3所示常規(guī)的蓄能或釋能過(guò)程的原理圖如圖3所示，打開(kāi)隔離閥20和旁通閥19，將增壓器16和換向閥17短路。當(dāng)蓄能時(shí)，來(lái)自溶液罐2底部的溶液6被溶液泵12通過(guò)溶液回路13和溶液噴淋裝置14噴淋到發(fā)生器上。溶液6在外部驅(qū)動(dòng)熱源的加熱下解吸出制冷劑蒸氣，制冷劑蒸氣經(jīng)過(guò)制冷劑蒸氣管路15，進(jìn)入冷凝器中凝結(jié)，冷凝后的制冷劑以液態(tài)形式儲(chǔ)存在制冷劑罐I底部，而解吸后的濃溶液則儲(chǔ)存在溶液罐2底部。當(dāng)溶液不斷濃縮后，溶質(zhì)將以晶體7形式析出，析出的晶體在濾網(wǎng)8過(guò)濾后與剩余溶液分離，剩余的溶液繼續(xù)進(jìn)行噴淋濃縮過(guò)程，直至蓄能過(guò)程停止。當(dāng)釋能時(shí)，來(lái)自制冷劑罐I底部的制冷劑5被制冷劑泵9通過(guò)制冷劑回路10和制冷劑噴淋裝置11噴淋到蒸發(fā)器上，液體制冷劑受熱變成制冷劑蒸氣，產(chǎn)生制冷效果。該制冷劑蒸氣經(jīng)過(guò)制冷劑蒸氣管路15，通過(guò)增壓器16增壓后，進(jìn)入溶液罐2被噴淋到吸收器上的溶液吸收，同時(shí)放出大量的熱。該溶液不斷地沖刷濾網(wǎng)8上的晶體7，并將其逐漸溶解，一同進(jìn)入到溶液罐2底部，等待下一次噴淋吸收。上述過(guò)程持續(xù)循環(huán)進(jìn)行，直至釋能過(guò)程結(jié)束。在不增壓蓄能和釋能過(guò)程中，水蒸氣的傳輸靠第二換熱器4溶液表面水蒸氣分壓力與第一換熱器3水蒸氣分壓力差的大小來(lái)決定的。實(shí)施例2:增壓蓄能過(guò)程如圖4所示增壓蓄能過(guò)程如圖4所示，打開(kāi)隔離閥20，關(guān)閉旁通閥19，第一換熱器3作為冷凝器使用，第二換熱器4作為發(fā)生器使用；換向閥17的a 口與制冷劑罐I相連，換向閥17的b 口與增壓器16的出氣口相連，換向閥17的c 口與溶液罐2相連；換向閥17的d 口與增壓器16的進(jìn)氣口相連；換向閥17的a 口與b 口連通，c 口與d 口連通。來(lái)自溶液罐2底部的溶液6被溶液泵12通過(guò)溶液回路13和溶液噴淋裝置14噴淋到發(fā)生器上。溶液6在外部驅(qū)動(dòng)熱源的加熱下解吸出制冷劑蒸氣，制冷劑蒸氣經(jīng)過(guò)制冷劑蒸氣管路15，通過(guò)增壓器16增壓后，進(jìn)入冷凝器中凝結(jié)，冷凝后的制冷劑以液態(tài)形式儲(chǔ)存在制冷劑罐I底部，而解吸后的濃溶液則儲(chǔ)存在溶液罐2底部。當(dāng)溶液不斷濃縮后，溶質(zhì)將以晶體7形式析出，析出的晶體在濾網(wǎng)8過(guò)濾后與剩余溶液分離，剩余的溶液繼續(xù)進(jìn)行噴淋濃縮過(guò)程，直至蓄能過(guò)程停止。在增壓蓄能過(guò)程中，增壓器的增壓作用，加快了水蒸氣的傳質(zhì)過(guò)程，促進(jìn)了水蒸氣從溶液罐向冷劑罐傳輸。以制冷為例，當(dāng)發(fā)生結(jié)束時(shí)的溶液濃度及冷卻水溫度不變時(shí)，通過(guò)增壓作用使得發(fā)生壓力低于冷凝壓力，從而可降低發(fā)生溫度。實(shí)施例3:增壓釋能過(guò)程如圖5所示增壓釋能過(guò)程如圖5所示，第一換熱器3作為蒸發(fā)器使用，第二換熱器4作為吸收器使用；換向閥17的a 口與制冷劑罐I相連，換向閥17的b 口與增壓器16的出氣口相連，換向閥17的c 口與溶液罐2相連；換向閥17的d 口與增壓器16的進(jìn)氣口相連；換向閥17的a 口與d 口連通，b 口與c 口連通。來(lái)自制冷劑罐I底部的制冷劑5被制冷劑泵9通過(guò)制冷劑回路10和制冷劑噴淋裝置11噴淋到蒸發(fā)器上，液體制冷劑受熱變成制冷劑蒸氣，產(chǎn)生制冷效果。該制冷劑蒸氣經(jīng)過(guò)制冷劑蒸氣管路15，通過(guò)增壓器16增壓后，進(jìn)入溶液罐2被噴淋到吸收器上的溶液吸收，同時(shí)放出大量的熱。該溶液不斷地沖刷濾網(wǎng)8上的晶體7，并將其逐漸溶解，一同進(jìn)入到溶液罐2底部，等待下一次噴淋吸收。上述過(guò)程持續(xù)循環(huán)進(jìn)行，直至釋能過(guò)程結(jié)束。在增壓釋能過(guò)程中，增壓器的增壓作用，加快了水蒸氣的傳質(zhì)過(guò)程，促進(jìn)了水蒸氣從冷劑罐向溶液罐傳輸。以制冷為例，當(dāng)冷卻水溫度不變時(shí)，通過(guò)增壓作用使得吸收壓力高于蒸發(fā)壓力，從而降低釋能結(jié)束時(shí)的溶液濃度，從而提高蓄能密度；以供熱為例，當(dāng)釋能結(jié)束時(shí)溶液濃度保持不變時(shí)，通過(guò)增壓作用使得吸收壓力高于蒸發(fā)壓力，可提高機(jī)組的供熱溫度。實(shí)施例4:停機(jī)蓄存階段如圖6所示停機(jī)蓄存階段如圖6所示，當(dāng)蓄能結(jié)束或者釋能結(jié)束需長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí)，關(guān)閉隔離閥20，斷開(kāi)溶液罐2與制冷劑罐I之間的制冷劑蒸氣管路15，等到需要釋能或者蓄能時(shí)再開(kāi)啟。
權(quán)利要求
1.一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，含有制冷劑罐(I)、溶液罐(2)、第一換熱器(3)、第二換熱器(4)、制冷劑泵(9)、溶液泵(12)、制冷劑噴淋裝置(11)、溶液噴淋裝置(14)、制冷劑蒸氣管路(15)、制冷劑噴淋回路(10)和溶液噴淋回路(13);所述的第一換熱器設(shè)置在制冷劑罐(I)內(nèi)并置于制冷劑噴淋裝置(11)的下方，第二換熱器(4 )設(shè)置在溶液罐(2 )內(nèi)；并置于溶液噴淋裝置(14)的下方；所述的制冷劑泵(9)設(shè)置在制冷劑噴淋回路(10)上，所述的溶液泵(12)設(shè)置在溶液噴淋回路(13)上；所述制冷劑蒸氣管路(15)的兩端分別與連接制冷劑罐(I)和溶液罐(2)的頂部連接；所述溶液罐(2)內(nèi)設(shè)有濾網(wǎng)(8);其特征在于:所述制冷劑蒸氣管路(15)上設(shè)置了隔離閥(20)、增壓器(16)、換向閥(17)和旁通支路(18)；所述旁通支路上設(shè)置了旁通閥(19 );該裝置在增壓蓄能時(shí)，制冷劑罐(I)通過(guò)制冷劑蒸氣管路(15 )和換向閥(17 )與增壓器(16 )的出氣口連接，溶液罐(2 )通過(guò)制冷劑蒸氣管路(15 )和換向閥(17)與增壓器(16)的進(jìn)氣口連接；該裝置在增壓釋能時(shí)，制冷劑罐(I)通過(guò)制冷劑蒸氣管路(15)和換向閥(17)與增壓器(16)的進(jìn)氣口連接，溶液罐(2)通過(guò)制冷劑蒸氣管路(15)和換向閥(17)與增壓器(16)的出氣口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，其特征在于:所述的增壓器(16)為容積型增壓器或軸流型增壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，其特征在于:所述的換向閥(17)采用四通閥，或采用由兩組三通閥構(gòu)成的閥組或由四組二通閥構(gòu)成的閥組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，其特征在于:所述第一換熱器(3)在蓄能時(shí)為冷凝器，在釋能時(shí)為蒸發(fā)器；所述第二換熱器(4)在蓄能時(shí)為發(fā)生器，在釋能時(shí)為吸收器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，其特征在于:所述濾網(wǎng)(8)的形狀為片狀、籃子狀或槽狀，由一層濾網(wǎng)或者多層濾網(wǎng)構(gòu)成；濾網(wǎng)的安裝高度高于蓄能結(jié)束時(shí)的最高液位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，其特征在于:所述制冷劑罐(I)、溶液罐(2)、制冷劑泵(9)、溶液泵(12)、制冷劑蒸氣管路(15)、制冷劑噴淋回路(10)和溶液噴淋回路(13)的外面包裹保溫材料、加熱套管或夾層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，其特征在于:所述制冷劑罐(I)中的制冷劑(5)和第一換熱器分置于兩個(gè)罐體中，并通過(guò)管路連接；所述溶液罐(2)中的溶液(6)和第二換熱器(4)及濾網(wǎng)(8)分置于兩個(gè)罐體中，并通過(guò)管路連接。
全文摘要
一種增壓型三相吸收式蓄能裝置，屬于制冷、制熱及蓄能領(lǐng)域?，F(xiàn)有的三相吸收式蓄能裝置存在所需發(fā)生溫度較高、壓力損失導(dǎo)致發(fā)生或吸收能力下降等問(wèn)題。所述增壓型三相吸收式蓄能裝置的技術(shù)特征是在現(xiàn)有的三相吸收式蓄能裝置中連接了換向閥和可變頻調(diào)節(jié)的增壓器。該裝置強(qiáng)化了蓄能過(guò)程的發(fā)生效果，降低了蓄能機(jī)組所需的發(fā)生溫度；強(qiáng)化了釋能過(guò)程的吸收效果，供熱時(shí)可提高供熱溫度，制冷時(shí)可提高蓄能密度；并可通過(guò)變頻調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)不同制冷量或供熱量的輸出。該蓄能裝置應(yīng)用于太陽(yáng)能利用、工業(yè)余熱利用和冷熱電三聯(lián)供等領(lǐng)域，大大緩解了動(dòng)力源側(cè)與用戶(hù)側(cè)在空間、時(shí)間和數(shù)量上的不匹配問(wèn)題，具有重大的節(jié)能減排意義。
文檔編號(hào)F28D20/00GK103090582SQ20131004369
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者李先庭, 張曉靈, 石文星, 李子愛(ài), 王寶龍 申請(qǐng)人:清華大學(xué)