專利名稱：一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及制冷、太陽能及其它廢熱利用領(lǐng)域，更準確地是一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機。
背景技術(shù)：
制冷機械是目前常用的一種機械，無論是工業(yè)還是民用，均需要大量該類機械。目前常用的制冷機械是壓縮制冷機，但壓縮制冷需要消耗電能，且制冷劑中有可能產(chǎn)生溫室效應氣體及破壞大氣臭氧層的氣體。另一方面隨著生產(chǎn)的發(fā)展及人民生活水平的提高，空調(diào)制冷及其它各種制冷所消耗的電力越來越多，由此造成了電力緊張、能源短缺及環(huán)境污染等一系列問題。人們對清潔能源及可再生能源的使用越來越重視，迫切希望開發(fā)各種無需消耗電力，無溫室效應氣體及破壞大氣臭氧層氣體的制冷方法和制冷機械。
擴散吸收制冷系統(tǒng)是一種利用太陽能及其它廢熱就能獲得冷量的一種環(huán)保型制冷方法，它無壓縮機，不產(chǎn)生溫室效應氣體，也不破壞大氣臭氧層，因此得到廣泛重視。但目前仍然存在熱利用率較低、關(guān)鍵的部件熱虹吸泵系統(tǒng)性能不佳、提升管高度過高、單位體積設備的制冷量偏小等問題，以上問題嚴重制約了擴散制冷系統(tǒng)的商業(yè)化應用。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種熱利用率高，單位體積設備的制冷量高的環(huán)保擴散吸收制冷設備。
本實用新型的有益效果是通過下列方案實現(xiàn)的
本實用新型包括熱虹吸泵、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、儲液罐，熱虹吸泵通過制冷劑氣體出口管連接冷凝器的入口端，冷凝器的出口端連接至蒸發(fā)器，其特點是冷凝器出口端分為兩根小管，一根連接到蒸發(fā)器的前端，另一根與蒸發(fā)器的氣體出口相連并一同連接至儲液罐的入口端，所述儲液罐設有兩側(cè)出口，第一側(cè)出口與濃溶液進口管的入口相連，第二側(cè)出口與吸收器入口端相連，吸收器的出口端有一小管進入至蒸發(fā)器前端，吸收器上端的側(cè)向與稀溶液出口管相連，濃溶液進口管和稀溶液出口管的出口端分別連接至熱虹吸泵。
這樣，在蒸發(fā)器前端由于擴散氣體的分壓作用，使得盡管冷凝器的總壓和蒸發(fā)器的總壓基本相等，但冷凝的制冷劑還是被不斷地蒸發(fā)，達到制冷的目的。
上述熱虹吸泵為變環(huán)隙三重套管式熱虹吸泵，是以無縫內(nèi)管為基礎(chǔ)，由內(nèi)管、分隔管及外管組成，其中，分隔管下端與內(nèi)管焊接，上端開口，并在下端與濃溶液進口管相連；外管焊接于分隔管的外側(cè)，上端接制冷劑氣體出口管，下端接稀溶液出口管。
為了進一步改善熱虹吸泵中提升管的性能，使提升管環(huán)隙橫截面產(chǎn)生徑向不對稱，由于徑向不對稱，使其在環(huán)型通道的短軸方向的最大速度和在長軸方向的最大速度不相等，此速度差所引成的推力可將流體由短軸方向推向長軸方向，由此產(chǎn)生的二次流可減少層流低層的厚度，強化傳熱效果，促進溶液蒸發(fā)沸騰，進而提高提升管的提升性能變環(huán)隙三重套管式熱虹吸泵的內(nèi)管為橢圓形。
為了強化熱虹吸泵外界熱源的傳熱效果，內(nèi)管的內(nèi)側(cè)設有翅片，厚度從中心內(nèi)至外由薄漸厚，這樣一方面可以較少金屬用量，另一方面保證翅片單位橫截面上的熱通量保持基本相等，有利于熱量的傳遞。
為了增強熱虹吸泵內(nèi)管外側(cè)的沸騰傳熱效果，內(nèi)管外側(cè)采用了多孔表面處理，該多孔表面是通過無切屑機械加工技術(shù)加工而成，采用多孔管的結(jié)構(gòu)，一方面可以增加傳熱面積，并使流體在流過多孔的粗糙表面時產(chǎn)生各種二次流，另一個更重要的原因是由于多孔表面的毛細管作用，可降低沸騰發(fā)生溫度。
為了提高熱虹吸泵熱利用率，將濃溶液進口管和稀溶液出口管做成套管式換熱器，使整個熱虹吸泵的熱利用率進一步提高。
上述冷凝器采用機械加工的高翅片管直接加工而成，相對與常規(guī)的光管外扦套翅片而言，一方面減少加工工序，同時由于光管上直接加工而成的翅片和管子本身是一體的無接觸熱阻，提高傳熱效果，可減少冷凝器所需管子的長度。
上述吸收器采用強化吸收管，內(nèi)具有月牙三維凸體，按一定傾斜度彎管而成，安裝在液體儲罐和蒸發(fā)器之間。強化吸收管是利用不同無縫管，通過無切屑機械加工而成。管內(nèi)利用排列的月牙三維體，使流體流過時產(chǎn)生復雜的分流、混合、邊界層分離流等各種二次流，促進傳熱傳質(zhì)進程；管外利用翅片增加傳熱系數(shù)及傳熱面積，整個吸收器利用這種強化傳質(zhì)管加工而成；整個吸收器所需的管子長度和光滑管相比可較少40％左右。
上述冷劑氣體出口管焊接有蒸餾管，蒸餾管的另一端連接冷凝器。
為了便于灌裝及抽真空，儲液罐上設有真空罐裝閥，用于系統(tǒng)檢漏、抽真空、灌裝制冷介質(zhì)包括擴散氣體，它將復雜的閥門管路系統(tǒng)安排在設備之外，使設備易于密封，消除了設備管路上的閥門。
上述真空罐裝閥是由閥門基體、閥桿、密封體、彈簧、彈簧調(diào)節(jié)螺栓、密封墊圈組成，閥門基體為一內(nèi)部中空的管體，中部有一擋板，擋板上設有第一組入氣孔，閥桿位于閥門基體內(nèi)，兩者接觸部分為密封體的外周面，起機械密封作用；密封墊圈套在閥桿上，隨閥桿一起移動；彈簧位于密封體的底部，另一端與彈簧調(diào)節(jié)螺栓連接，調(diào)節(jié)螺栓用于調(diào)節(jié)彈簧的張力，可根據(jù)灌裝系統(tǒng)的壓力加以調(diào)整，調(diào)整后，將調(diào)節(jié)螺栓和閥門基體焊死固定，以免調(diào)節(jié)螺栓在系統(tǒng)運行中由于各種原因引起的震動而松脫，從而影響系統(tǒng)的密封性能。當灌裝完成后，彈簧張力將閥桿上頂，密封墊圈也隨之上移與閥門基體部分緊密接觸，起到雙重密封作用。閥門基體對應于密封體底部的位置上設有第二組入氣孔。閥門基體的充氣口外邊沿上設有螺紋。
該閥門的加工較為簡單，首先選擇和系統(tǒng)工作介質(zhì)及安裝該閥門的容器相容的材料，利用鑄造加工閥門基體、閥桿及彈簧螺栓的母體，然后再通過各種機械加工的方法，使其達到精度要求；也可以不通過鑄造，直接利用材料，通過機械加工的方法，得到符合精度要求的閥門基體、閥桿及彈簧螺栓。加工完上述零件后，先將密封墊圈套在閥桿上，然后將閥桿從閥門基體的后部向上推，再將彈簧從閥門基體后部裝上，然后，將調(diào)節(jié)螺栓裝上，并調(diào)節(jié)到一定張力后將其和閥門基體焊死，最后焊接在儲液罐上。
本實用新型中所涉及的所有無縫管可以是鋼管、銅管或鋁管。
本設備制造時，先利用各種大小不等的無縫管，按前面提及的要求，利用無切屑機械加工方法，加工成多孔管、高翅片管及強化吸收管；然后，利用常規(guī)的機械加工方法加工好儲液罐、熱虹吸泵、吸收器、冷凝器及蒸發(fā)器；最后將前面加工的各種零件和管件利用焊接的方法加以連接。整體設備加工完成后，通過真空灌裝閥進行試壓及檢漏，試壓檢漏合格后，就可以灌裝工作介質(zhì)，灌裝完成后，設備就可以投入使用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是1、采用變環(huán)隙三重套管式熱虹吸泵，解決了吸收擴散制冷中關(guān)鍵部件熱虹吸泵加工復雜、熱利用率低、提升管高度過高等問題，為這種可利用各種低品位熱能(太陽能、煙道廢氣及其它各種余熱)進行制冷的新穎環(huán)保制冷方法進入商業(yè)實際應用提供技術(shù)支持；
2、采用真空灌裝閥進行設備的抽真空及灌裝，避免了在設備管路上安裝其它閥門，簡化了設備的加工，提高了系統(tǒng)的密封性能，消除了可能存在的泄露點，方便進行二次灌裝，延長了設備的使用壽命。
3、用強化吸收管，促進傳熱傳質(zhì)進程；管外利用翅片增加傳熱系數(shù)及傳熱面積，使整個吸收器的傳熱傳質(zhì)性能提高，從而使整個吸收器所需的管子長度和光滑管相比可較少40％左右，為減小本實用新型的設備體積，提高單位體積設備的制冷量提供了條件。
4、用高翅片管直接加工本實用新型中的冷凝器，提高傳熱效果，減少冷凝器所需管子的長度。
5、由于采用了多種強化傳熱及傳質(zhì)技術(shù)，并在熱虹吸泵方面改變了結(jié)構(gòu)，采用了內(nèi)部供熱形式，減少了熱量損失，提高了整個設備的熱量利用，為本設備的商業(yè)推廣應用提供了基礎(chǔ)。
說明書附圖


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為強化吸收管的剖視圖；圖3為強化吸收管內(nèi)月牙三維凸體的示意圖；圖4真空罐裝閥的剖視圖。
圖中1-內(nèi)管；2-分隔管；3-外管；4-稀溶液出口管；5-濃溶液進口管；6-制冷劑氣體出口管；7-稀溶液出口接管；8-加熱通道翅片；9-冷凝器；10-小管；11-小管；12-蒸發(fā)器；13-小管；14-吸收器；15-管道；16-儲液罐；17-真空罐裝閥；18-加熱流體入口；19-加熱流體出口；20-閥門基體；21-閥桿；22-密封體；23-彈簧；24-彈簧調(diào)節(jié)螺栓；25-密封墊圈；26-灌裝氣體第一組入口孔；27-灌裝氣體第二組入口孔。
具體實施方式
本實用新型的擴散吸收制冷機，如
圖1所示，包括熱虹吸泵、冷凝器9、蒸發(fā)器12、吸收器14、儲液罐16，熱虹吸泵通過制冷劑氣體出口管6連接冷凝器9的入口端，冷凝器9的出口端連接至蒸發(fā)器12，冷凝器9出口端分為兩根小管，一根連接到蒸發(fā)器12的前端，另一根與蒸發(fā)器12的氣體出口相連并一同連接至儲液罐16的入口端，所述儲液罐16設有兩側(cè)出口，第一側(cè)出口與濃溶液進口管5的入口相連，第二側(cè)出口與吸收器14入口端相連，吸收器14的出口端有一小管13進入至蒸發(fā)器12前端，吸收器14上端的側(cè)向與稀溶液出口管4相連，濃溶液進口管5和稀溶液出口管4的出口端分別連接至熱虹吸泵。
濃溶液進口管5和稀溶液出口管4做成套管式換熱器。冷凝器9為高翅片管直接加工而成。吸收器14采用強化吸收管，如圖2、3所示，內(nèi)具有月牙三維凸體，傾斜彎管而成，安裝在儲液罐16和蒸發(fā)器12之間。冷劑氣體出口管6焊接有蒸餾管，蒸餾管的另一端連接冷凝器9。儲液罐16上設有真空罐裝閥17。
熱虹吸泵為變環(huán)隙三重套管式熱虹吸泵，如
圖1所示，由內(nèi)管1、分隔管2及外管3組成，其中，分隔管2下端與內(nèi)管1焊接，上端開口，并在下端與濃溶液進口管5相連；外管3焊接于分隔管2的外側(cè)，上端接制冷劑氣體出口管6，下端接稀溶液出口管4。內(nèi)管1為橢圓形，內(nèi)側(cè)設有翅片，外側(cè)采用了多孔表面處理，厚度從中心內(nèi)至外由薄漸厚。
真空罐裝閥17是由閥門基體20、閥桿21、密封體22、彈簧23、彈簧調(diào)節(jié)螺栓24、密封墊圈25組成，閥門基體20為一內(nèi)部中空的管體，中部有一擋板，擋板上設有第一組入氣孔26，閥桿位于閥門基體20內(nèi)，兩者接觸部分為密封體22的外周面，密封墊圈25套在閥桿上，彈簧23位于密封體22的底部，另一端與彈簧調(diào)節(jié)螺栓24連接，閥門基體20對應于密封體22底部的位置上設有第二組入氣孔27。閥門基體20的充氣口外邊沿上設有螺紋。
當系統(tǒng)需要灌裝氣體或液體時，用帶內(nèi)羅紋的管道，套上閥門基體20上的外螺紋，旋轉(zhuǎn)一定圈數(shù)，使閥桿21向下移動，在既保證第二組進氣孔27仍被密封體22所密封，而所套管道和閥門基體20達到足夠的密封程度時，將外套管道中的氣體抽去，管道另一端所裝的閥門關(guān)死，然后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)外套管道，使密封體22不斷下降，當?shù)诙M氣孔27完全打開時，可在管道另一端接上灌裝液體或氣體罐，打開連接閥門，開始灌裝。灌裝結(jié)束后，先關(guān)閉連接閥門，將輔助管道和其它所有的連接除去，然后，輔助管道從閥門基體20上旋下，在旋的過程中，密封體22首先會將第二組進氣孔27關(guān)閉密封，最后將第一組進氣孔26關(guān)閉密封，系統(tǒng)罐裝完畢。
本實用新型設備工作時，首先啟動加熱熱源，熱流體由熱虹吸泵下端的加熱流體入口18進入，上端的加熱流體出口19流出，熱流體通過內(nèi)管1內(nèi)壁將熱量傳給在內(nèi)管1和分隔管2之間環(huán)形提升通道中的濃溶液，濃溶液在此環(huán)形通道內(nèi)被加熱，濃溶液中的易揮發(fā)組分蒸發(fā)，產(chǎn)生沸騰，同時帶動濃溶液向上提升，在不斷的提升過程中，溶液的濃度不斷下降，氣液之間不斷分離，同時也不斷中熱流體中獲取熱量，當提升高度超過分隔管2的高度時，稀溶液便落入分隔管2和外管3之間的環(huán)形通道，該通道為稀溶液下降通道，稀溶液在重力及壓差作用下，一邊下降，一邊進一步進行氣液分離；在提升通道及稀溶液下降通道產(chǎn)生的氣體通過氣體出口管6，其實也起到蒸餾管作用，進入冷凝器9，制冷氣體在冷凝氣中被冷凝成液體，冷凝器末端有兩根小管，一根10直接向下，另一根11先向上，然后再彎頭向下。直接向下的小管10內(nèi)為已被冷凝成液體的制冷劑，該小管下降一端距離后，橫向轉(zhuǎn)彎，并進入蒸發(fā)器12的前端；而另一根11先向上，然后再彎頭向下，管內(nèi)為未被冷凝的制冷劑氣體和不能冷凝的擴散氣體(一般為氫氣或氦氣，不能冷凝是指在吸收制冷過程中所處的壓力和溫度而言，而不是絕對不能冷凝)，該小管11和從蒸發(fā)器12出來的混合氣體(含有制冷劑氣體和擴散氣體)出口連接，通過管道15再繼續(xù)向下，在壓差作用下進入溶液儲罐16；蒸發(fā)器12前端除了有冷凝液體進入外，在其后端有一根小管13進入蒸發(fā)器12，并和蒸發(fā)器12結(jié)構(gòu)平行，直到前端，該小管13是從吸收器14出口而來，主要是未被吸收的擴散氣體。這樣，在蒸發(fā)器12前端由于擴散氣體的分壓作用，使得盡管冷凝器9的總壓和蒸發(fā)器12的總壓基本相等，但冷凝的制冷劑還是被不斷地蒸發(fā)，達到制冷的目的。通過小管13進入儲液罐16的混合氣體，進入吸收器14的下端，并沿吸收器管一路向上，而吸收器14同時上端的側(cè)向由來自熱虹吸泵的稀溶液出口管7連接，稀溶液沿吸收器14管路一路向下流動，兩者逆相流動接觸，制冷劑氣體基本被吸收，稀溶液也就變成了濃溶液，進入儲液罐16。而混合氣體中的制冷劑氣體基本被吸收，剩下擴散氣體通過小管13進入蒸發(fā)器12，這樣擴散氣體就完成了一個循環(huán)。儲液罐16上的濃溶液，在重力及壓差作用下，通過濃溶液進口管5，進入內(nèi)管1和分隔管2之間環(huán)形提升通道中的濃溶液，在此加熱沸騰蒸發(fā)，也完成了一個循環(huán)，整個制冷過程就是不斷的循環(huán)過程。
權(quán)利要求1.一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機，包括熱虹吸泵、冷凝器(9)、蒸發(fā)器(12)、吸收器(14)、儲液罐(16)，熱虹吸泵通過制冷劑氣體出口管(6)連接冷凝器(9)的入口端，冷凝器(9)的出口端連接至蒸發(fā)器(12)，其特征在于冷凝器(9)出口端分為兩根小管，一根連接到蒸發(fā)器(12)的前端，另一根與蒸發(fā)器(12)的氣體出口相連并一同連接至儲液罐(16)的入口端，所述儲液罐(16)設有兩側(cè)出口，第一側(cè)出口與濃溶液進口管(5)的入口相連，第二側(cè)出口與吸收器(14)入口端相連，吸收器(14)的出口端有一小管(13)進入至蒸發(fā)器(12)前端，吸收器(14)上端的側(cè)向與稀溶液出口管(4)相連，濃溶液進口管(5)和稀溶液出口管(4)的出口端分別連接至熱虹吸泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機，其特征在于所述熱虹吸泵為變環(huán)隙三重套管式熱虹吸泵，由內(nèi)管(1)、分隔管(2)及外管(3)組成，其中，分隔管(2)下端與內(nèi)管(1)焊接，上端開口，并在下端與濃溶液進口管(5)相連；外管(3)焊接于分隔管(2)的外側(cè)，上端接制冷劑氣體出口管(6)，下端接稀溶液出口管(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機，其特征在于所述變環(huán)隙三重套管式熱虹吸泵的內(nèi)管(1)為橢圓形，內(nèi)側(cè)設有翅片，外側(cè)采用了多孔表面處理，厚度從中心內(nèi)至外由薄漸厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機，其特征在于所述濃溶液進口管(5)和稀溶液出口管(4)做成套管式換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機，其特征在于所述冷凝器(9)為高翅片管直接加工而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機，其特征在于所述吸收器(14)采用強化吸收管，內(nèi)具有月牙三維凸體，傾斜彎管而成，安裝在儲液罐(16)和蒸發(fā)器(12)之間。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機，其特征在于所述冷劑氣體出口管(6)焊接有蒸餾管，蒸餾管的另一端連接冷凝器(9)。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機，其特征在于所述儲液罐(16)上設有真空罐裝閥(17)。
9.據(jù)權(quán)利要求8所述的一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機，其特征在于所述真空罐裝閥(17)是由閥門基體、閥桿、密封體、彈簧、彈簧調(diào)節(jié)螺栓、密封墊圈組成，閥門基體為一內(nèi)部中空的管體，中部有一擋板，擋板上設有第一組入氣孔，閥桿位于閥門基體內(nèi)，兩者接觸部分為密封體的外周面，密封墊圈套在閥桿上，彈簧位于密封體的底部，另一端與彈簧調(diào)節(jié)螺栓連接，閥門基體對應于密封體底部的位置上設有第二組入氣孔。
10.據(jù)權(quán)利要求9所述的一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機，其特征在于所述閥門基體的充氣口外邊沿上設有螺紋。
專利摘要本實用新型涉及制冷、太陽能及其它廢熱利用領(lǐng)域，更準確地是一種三重環(huán)套內(nèi)熱式擴散吸收制冷機，包括有熱虹吸泵、冷凝器(9)、蒸發(fā)器(12)、吸收器(14)、儲液罐(16)，熱虹吸泵通過制冷劑氣體出口管(6)連接冷凝器(9)的入口端，冷凝器(9)的出口端連接至蒸發(fā)器(12)，冷凝器(9)出口端分為兩根小管，一根直接向下，連接到蒸發(fā)器的前端，另一根先向上然后再彎頭向下。具有熱利用率高，單位體積設備的制冷量高等優(yōu)點。
文檔編號F25B33/00GK2879053SQ20052005469
公開日2007年3月14日 申請日期2005年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月8日
發(fā)明者方利國, 陳廣懷, 高學農(nóng), 譚盈科 申請人:華南理工大學