專利名稱：一種利用尾氣余熱的氨水吸收式制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及吸收式制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種利用尾氣余熱的氨水吸收式制冷裝置。
背景技術(shù)：
氨水吸收式制冷是一種以熱能為動力的制冷方式，在蒸汽壓縮制冷的出現(xiàn)以前曾被廣泛應(yīng)用。氨水吸收式制冷的特點是直接以熱能為動力，只需消耗少量的輔助電能，便可實現(xiàn)制冷。另外，氨水吸收式制冷的制冷溫度范圍大，不僅可在空調(diào)工況下運行，而且能在制冷溫度在攝氏零下的各種工業(yè)制冷中得到應(yīng)用。因此，在有余熱的條件下，可利用氨水吸收式制冷裝置實現(xiàn)多數(shù)的制冷要求，使廢熱得到再利用，達到節(jié)能的目的。
然而，由于氨水吸收式制冷的制冷系數(shù)低，導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備體積龐大，投資成本高，所以在使用場合上受到了很大的限制。例如對于汽車、漁船這類的運輸設(shè)備來說，它們自身都有制冷的需求，如果能把它們發(fā)動機尾氣的余熱利用起來制冷，便是一種節(jié)能的理想選擇。但是，對于汽車、漁船這類運輸設(shè)備來說，由于自身的結(jié)構(gòu)相對比較緊湊，沒有太多多余的空間，因此要將氨水吸收式制冷設(shè)備安裝在上面，就要求提高吸收式制冷的制冷系數(shù)，才能降低安裝體積和重量，并且盡量利用發(fā)動機尾氣余熱的能量，實現(xiàn)最高的制冷功率。
現(xiàn)有的氨水吸收式制冷裝置，如圖1所示，包括發(fā)生器1、吸收器2、溶液泵3、溶液節(jié)流閥4、回?zé)崞?、精餾器6、冷凝器7、節(jié)流閥8、蒸發(fā)器9等。來自發(fā)生器1的高溫氨水稀溶液進入回?zé)崞?，經(jīng)過換熱降溫后再經(jīng)溶液節(jié)流閥4進入吸收器2，稀氨水溶液在吸收器2內(nèi)吸收氨氣并放出熱量，吸收氨氣后的濃氨水溶液從吸收器2底部進入溶液泵3，然后被溶液泵3送至回?zé)崞?，經(jīng)過換熱升溫后進入發(fā)生器1被加熱。由此構(gòu)成氨水溶液的循環(huán)回路。
來自發(fā)生器1的氨水混合蒸汽上升至頂部的精餾器6，經(jīng)分凝精餾后的高純度氨氣進入冷凝器7被冷凝成液氨，液氨經(jīng)節(jié)流閥8進入蒸發(fā)器9進行蒸發(fā)制冷，蒸發(fā)后的氨氣進入吸收器2被稀氨水溶液吸收成濃氨水溶液，再由吸收器2底部進入溶液泵3，被溶液泵3送至回?zé)崞?，經(jīng)過回?zé)嵘郎睾笤龠M入發(fā)生器1被加熱。由此構(gòu)成氨的循環(huán)回路。
上述的氨水吸收式制冷裝置的制冷系數(shù)較低，原因是(1)、氨水混合蒸汽在精餾器6被分餾時放出的熱量沒有得到利用；(2)、在吸收器2內(nèi)氨水溶液吸收氨氣時放出的熱量沒有得到利用；(3)、從蒸發(fā)器9出來的低溫氨氣的冷量沒有得到回收利用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種利用發(fā)動機尾氣直接加熱的、制冷系數(shù)高的、利用尾氣余熱的氨水吸收式制冷裝置。
本實用新型為了解決上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)解決方案是這樣的一種利用尾氣余熱的氨水吸收式制冷裝置，包括余熱發(fā)生器11、精餾器15、回?zé)崞?3、溶液節(jié)流閥21、節(jié)流閥、蒸發(fā)器24、溶液泵18、冷凝器19、吸收器17，該制冷裝置由氨水溶液的循環(huán)回路和氨的循環(huán)回路組成；所述余熱發(fā)生器11的殼程溶液出口與回?zé)崞?3的輸入端連接，回?zé)崞?3的輸出端與溶液節(jié)流閥21的輸入端連接，溶液節(jié)流閥21的輸出端與發(fā)生—吸收熱交換器16的管程輸入端連接，發(fā)生—吸收熱交換器16管程底部輸出端與吸收器17的輸入端連接，吸收器17的輸出端通過溶液泵18與精餾器15的輸入端連接，精餾器15的輸出端與發(fā)生—吸收熱交換器16的殼程輸入端連接，發(fā)生—吸收熱交換器16的殼程輸出端與提餾器12、回?zé)崞?3組合體的頂部連接，提餾器12、回?zé)崞?3組合體的底部與余熱發(fā)生器11殼程的汽液進出口連接，構(gòu)成氨水溶液的循環(huán)回路；余熱發(fā)生器11殼程的汽液進出口與提餾器12、回?zé)崞?3組合體的底部連接，提餾器12、回?zé)崞?3組合體的頂部與精餾器15氨蒸汽通道的輸入端連接，精餾器15氨蒸汽通道的輸出端與冷凝器19的輸入端連接，冷凝器19的輸出端通過一次節(jié)流閥22與回冷器20液氨通道的輸入端連接，回冷器20液氨通道的輸出端通過二次節(jié)流閥23與蒸發(fā)器24的輸入端連通，蒸發(fā)器24的輸出端又與回冷器20氨蒸汽通道的輸入端連接，回冷器20氨蒸汽通道輸出端與發(fā)生—吸收熱交換器16殼程底部連接，發(fā)生—吸收熱交換器16管程底部輸出端與吸收器17的輸入端連接，吸收器17的輸出端通過溶液泵18與精餾器15的輸入端連接，精餾器15的輸出端與發(fā)生—吸收熱交換器16的殼程輸入端連接，發(fā)生—吸收熱交換器16的殼程輸出端與提餾器12回?zé)崞?3組合體的頂部連接，提餾器12、回?zé)崞?3組合體的底部與余熱發(fā)生器11殼程的汽液進出口連接，構(gòu)成氨的循環(huán)回路。所述提餾器12、回?zé)崞?3為一體化結(jié)構(gòu)。所述提餾器12由一組塔板14與外圓筒罐組成，塔板14與外圓筒罐的軸線垂直，并沿軸向以一定的間隔平行且犬齒交錯地排列，塔板14的圓周與外圓筒罐內(nèi)壁緊密接觸。所述回?zé)崞?3為一螺旋盤管，盤繞在一組塔板14的層與層之間。塔板14的形狀為圓缺形，塔板14上設(shè)有凹槽與回?zé)崞?3的螺旋盤管相匹配。余熱發(fā)生器11為一管殼式結(jié)構(gòu)，由圓筒罐體及列管組成，尾氣走管程，氨水溶液走殼程，所述的列管在內(nèi)外壁上設(shè)有螺紋槽。所述發(fā)生—吸收熱交換器16為一管殼式結(jié)構(gòu)，由圓筒罐體及列管組成，發(fā)生—吸收熱交換器16豎直放置，所述列管頂部設(shè)有布液器，來自溶液節(jié)流閥21的溶液走管程，從列管頂部經(jīng)過布液器靠自重均勻沿各列管內(nèi)壁流下，再由底部出口進入吸收器17。來自精餾器15的溶液走殼程，由下進上出后進入提餾器12。蒸發(fā)器24由管束及外殼組成，該管束由一組列管緊密相靠組成，制冷劑走管程，載冷劑走殼程，將列管及外殼沿長度方向上彎成一定的形狀，在列管表面設(shè)有凹槽?；乩淦?0為套管式結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)管的換熱面上裝有三維肋片。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，在氨水溶液循環(huán)回路中，從溶液泵18出來的冷卻后的高濃度氨水溶液，在被送回余熱發(fā)生器11進行加熱的過程中，除了對回?zé)崞?3的熱加以利用外，還有三個地方的熱量得到有效利用(1)在進入精餾器15盤管時，由于水蒸汽被分餾冷凝時會放出熱量，這些熱量被盤管內(nèi)的氨水溶液帶走；(2)在進入發(fā)生—吸收熱交換器16的殼程時，由于管程的氨水溶液吸收氨氣時會產(chǎn)生熱量，這些熱量被殼程的氨水溶液帶走；(3)氨水溶液在進入提餾器12、回?zé)崞?3一體化結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔時，吸收了來自余熱發(fā)生器11的高溫氨水混合蒸汽的熱量。因而，余熱利用率非常高。
另外，由蒸發(fā)器24出來的低溫氨蒸汽與冷凝器19出來的液氨在回冷器20內(nèi)進行了冷量的回收。正是對這些熱量及冷量的有效利用，使得在單位制冷量下，余熱發(fā)生器11的輸入熱負荷得到降低，因此本裝置的熱力系數(shù)得到了有效的提高，節(jié)能效果顯著。隨工作工況的不同，本裝置的制冷系數(shù)可達0.6-1.0以上。
本實用新型可廣泛應(yīng)用在有余熱的場合，如汽車、漁船、發(fā)電機等所配備的發(fā)動機所排出的尾氣，也可應(yīng)用于所有燃燒系統(tǒng)所排出的尾氣，還能應(yīng)用于非余熱場合的直接能源加熱形式。


圖1是現(xiàn)有一種氨水吸收式制冷裝置結(jié)構(gòu)流程示意圖。
圖2是本實用新型一種利用尾氣余熱的氨水吸收式制冷裝置的結(jié)構(gòu)流程示意圖。
具體實施方式
通過下面實施例對本實用新型作進一步詳細闡述。
一種利用尾氣余熱氨水吸收式制冷裝置，如圖2，其工作流程如下來自余熱發(fā)生器11殼程溶液出口的高溫氨水稀溶液進入回?zé)崞?3，與被送回余熱發(fā)生器11的較低溫度的氨水濃溶液進行換熱，溫度降低后由回?zé)崞?3出來，經(jīng)溶液節(jié)流閥21進入發(fā)生—吸收熱交換器16管程的上部，進行氨的吸收與換熱，然后由發(fā)生—吸收熱交換器16管程底部出來，進入吸收器17進一步進行氨的吸收，同時散出吸收產(chǎn)生的熱量；從吸收器17出來后的氨水濃溶液進入溶液泵18，被溶液泵18送至精餾器15的溶液通道，在此與來自余熱發(fā)生器11的氨水混合蒸汽進行換熱，精餾過程中水分在精餾器15溶液通道的外表面冷凝析出，并且放出熱量，這些熱量傳給螺旋盤管內(nèi)的溶液，吸熱后的溶液再進入發(fā)生—吸收熱交換器16的殼程，進一步吸收發(fā)生—吸收熱交換器16管程稀溶液在吸收氨氣時放出的熱量，然后進入提餾器12、回?zé)崞?3的組合體，在此再進一步吸收熱量，最后進入余熱發(fā)生器11，完成氨水溶液的循環(huán)。
來自余熱發(fā)生器11殼程的氨水混合蒸汽經(jīng)汽液進出口進入提餾器12、回?zé)崞?3組合體，出來后再進入精餾器15進行混合蒸汽中水分的分離，精餾后的高純度氨氣進入冷凝器19，經(jīng)過散熱冷凝成液氨，液氨經(jīng)一次節(jié)流閥22進入回冷器20的液氨通道進行換熱，出來后再經(jīng)二次節(jié)流閥23進入蒸發(fā)器24，由蒸發(fā)器24出來的氨蒸汽進入回冷器20的氨蒸汽通道進行換熱，換熱后再進入發(fā)生—吸收熱交換器16的殼程底部及吸收器17，被氨水溶液吸收。在此氨被并入上述的氨水溶液循環(huán)回路，最后進入余熱發(fā)生器11，由此完成氨的循環(huán)。
回冷器20采用套管式結(jié)構(gòu)，在內(nèi)管的換熱面上加工有三維肋片，進一步強化了冷量的回收利用。來自蒸發(fā)器24的低溫氨蒸汽與來自冷凝器19的液氨在套管內(nèi)進行換熱。
回?zé)崞?3與提餾器12為一體化結(jié)構(gòu)。提餾器12由若干塔板14與外圓筒罐組成，塔板14與外圓筒罐的軸線垂直，并沿軸向以一定的間隔平行排列，塔板14的圓周與外圓筒罐內(nèi)壁緊密接觸?；?zé)崞?3為螺旋盤管，盤繞在塔板14的層與層之間。塔板14的形狀采用圓缺形，各塔板14的缺口處組成氨水混合蒸汽的上升通道。塔板14上加工有凹槽，凹槽的位置與回?zé)崞髀菪P管相配合，這有利于塔板14上的溶液流在螺旋盤管上，與螺旋盤管內(nèi)的溶液進行換熱。這樣的一體化結(jié)構(gòu)的特點是使流回余熱發(fā)生器11的溶液不僅與離開余熱發(fā)生器11的高溫溶液進行了回?zé)?，而且還與離開余熱發(fā)生器11的高溫氨水混合蒸汽進行了回?zé)幔蚨苓_到更好的回?zé)嵝Ч?，有利于本裝置熱力系數(shù)的提高。
發(fā)生—吸收熱交換器16為殼管式結(jié)構(gòu)，該發(fā)生—吸收熱交換器16豎直放置，來自溶液節(jié)流閥21的氨水溶液走管程，從列管頂部經(jīng)過布液器靠自重均勻沿各列管內(nèi)壁流下，再由底部出口進入吸收器17。來自精餾器15的溶液走殼程，由下進上出后進入提餾器12。由于管程的氮水溶液吸收氨氣時會產(chǎn)生熱量，這些熱量被殼程的氨水溶液帶走。所述的列管在內(nèi)外壁上加工有螺紋槽，用來強化管程溶液與殼程溶液之間的換熱。
為了能配合尾氣余熱的利用，本吸收式制冷裝置的余熱發(fā)生器11為一相對獨立結(jié)構(gòu)，該發(fā)生器11采用殼管式結(jié)構(gòu)，由圓筒罐體及一組列管組成。尾氣走管程，從尾氣進口27進入，從尾氣出口28排出。氨水溶液走殼程。余熱發(fā)生器11通過管道與提餾器12連接，離開余熱發(fā)生器11的氨水混合蒸汽及流回余熱發(fā)生器11的氨水溶液均通過這一連接管道流動。余熱發(fā)生器11中的列管內(nèi)外壁上均加工有螺紋槽，以利于發(fā)動機尾氣及氨水溶液之間的換熱。
蒸發(fā)器24由若干根列管緊密相靠組成的列管束及外殼組成，制冷劑走管程，載冷劑走殼程。列管及外殼沿長度方向上根據(jù)需要彎成一定的形狀，以便合理布置安裝空間。載冷劑在載冷泵25的驅(qū)動下，在蒸發(fā)器24及送冷終端26之間循環(huán)。列管表面加工有凹槽，以利于載冷劑與制冷劑之間的換熱。
權(quán)利要求1.一種利用尾氣余熱的氨水吸收式制冷裝置，包括余熱發(fā)生器(11)、精餾器(15)、回?zé)崞?13)、溶液節(jié)流閥(21)、節(jié)流閥、蒸發(fā)器(24)、溶液泵(18)、冷凝器(19)、吸收器(17)，其特征在于該制冷裝置由氨水溶液的循環(huán)回路和氨的循環(huán)回路組成；所述余熱發(fā)生器(11)的殼程溶液出口與回?zé)崞?13)的輸入端連接，回?zé)崞?13)的輸出端與溶液節(jié)流閥(21)的輸入端連接，溶液節(jié)流閥(21)的輸出端與發(fā)生一吸收熱交換器(16)的管程輸入端連接，發(fā)生一吸收熱交換器(16)管程底部輸出端與吸收器(17)的輸入端連接，吸收器(17)的輸出端通過溶液泵(18)與精餾器(15)的輸入端連接，精餾器(15)的輸出端與發(fā)生一吸收熱交換器(16)的殼程輸入端連接，發(fā)生一吸收熱交換器(16)的殼程輸出端與提餾器(12)、回?zé)崞?13)組合體的頂部連接，提餾器(12)、回?zé)崞?13)組合體的底部與余熱發(fā)生器(11)殼程的汽液進出口連接，構(gòu)成氨水溶液的循環(huán)回路；余熱發(fā)生器(11)殼程的汽液進出口與提餾器(12)、回?zé)崞?13)組合體的底部連接，提餾器(12)、回?zé)崞?13)組合體的頂部與精餾器(15)氨蒸汽通道的輸入端連接，精餾器(15)氨蒸汽通道的輸出端與冷凝器(19)的輸入端連接，冷凝器(19)的輸出端通過一次節(jié)流閥(22)與回冷器(20)液氨通道的輸入端連接，回冷器(20)液氨通道的輸出端通過二次節(jié)流閥(23)與蒸發(fā)器(24)的輸入端連通，蒸發(fā)器(24)的輸出端又與回冷器(20)氨蒸汽通道的輸入端連接，回冷器(20)氨蒸汽通道輸出端與發(fā)生一吸收熱交換器(16)殼程底部連接，發(fā)生一吸收熱交換器(16)管程底部輸出端與吸收器(17)的輸入端連接，吸收器(17)的輸出端通過溶液泵(18)與精餾器(15)的輸入端連接精餾器的輸出端與發(fā)生一吸收熱交換器(16)的殼程輸入端連接，發(fā)生一吸收熱交換器(16)的殼程輸出端與提餾器(12)回?zé)崞?13)組合體的頂部連接，提餾器(12)、回?zé)崞?13)組合體的底部與余熱發(fā)生器(11)殼程的汽液進出口連接，構(gòu)成氨的循環(huán)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨水吸收式制冷裝置，其特征在于所述提餾器(12)、回?zé)崞?13)為一體化結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氨水吸收式制冷裝置，其特征在于所述提餾器(12)由一組塔板(14)與外圓筒罐組成，塔板(14)與外圓筒罐的軸線垂直，并沿軸向以一定的間隔平行且犬齒交錯地排列，塔板14的圓周與外圓筒罐內(nèi)壁緊密接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氨水吸收式制冷裝置，其特征在于所述回?zé)崞?13)為一螺旋盤管，盤繞在一組塔板(14)的層與層之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氨水吸收式制冷裝置，其特征在于所述塔板(14)的形狀為圓缺形，塔板(14)上設(shè)有凹槽與回?zé)崞?13)的螺旋盤管相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨水吸收式制冷裝置，其特征在于所述余熱發(fā)生器(11)為一管殼式結(jié)構(gòu)，由圓筒罐體及列管組成，尾氣走管程，氨水溶液走殼程，所述的列管在內(nèi)外壁上設(shè)有螺紋槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨水吸收式制冷裝置，其特征在于所述發(fā)生一吸收熱交換器(16)為一管殼式結(jié)構(gòu)，由圓筒罐體及列管組成，發(fā)生一吸收熱交換器(16)豎直放置，所述列管頂部設(shè)有布液器，來自溶液節(jié)流閥(21)的溶液走管程，從列管頂部經(jīng)過布液器靠自重均勻沿各列管內(nèi)壁流下，再由底部出口進入吸收器(17)。來自精餾器(15)的溶液走殼程，由下進上出后進入提餾器(12)、回?zé)崞?13)組合體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨水吸收式制冷裝置，其特征在于所述蒸發(fā)器(24)由管束及外殼組成，該管束由一組列管緊密相靠組成，(制冷劑走管程，載冷劑走殼程)，所述列管及外殼沿長度方向上彎成一定的形狀，在列管表面設(shè)有凹槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨水吸收式制冷裝置，其特征在于所述回冷器(20)為套管式結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)管的換熱面上裝有三維肋片。
專利摘要一種利用尾氣余熱的氨水吸收式制冷裝置，它要解決的技術(shù)問題是利用發(fā)動機尾氣直接加熱且制冷系數(shù)高。為此，該裝置由氨水溶液的循環(huán)回路和氨的循環(huán)回路組成，在氨水溶液循環(huán)回路中從溶液泵出來的冷卻后的高濃度氨水溶液，在被送回余熱發(fā)生器進行加熱的過程中，充分利用了回?zé)崞?、精餾器盤管、發(fā)生－吸收熱交換器及提餾器、回?zé)崞鹘M合體的熱量，由蒸發(fā)器出來的低溫氨蒸汽與冷凝器出來的液氨在回冷器內(nèi)進行了冷量的回收，有效地提高了本裝置的制冷系數(shù)。本實用新型可應(yīng)用在有余熱場合，如汽車、漁船、發(fā)電機等所配備的發(fā)動機所排出的尾氣，也可應(yīng)用于所有燃燒系統(tǒng)所排出的尾氣，還能應(yīng)用于非余熱場合的直接能源加熱形式。
文檔編號F25B15/02GK2842312SQ200520067119
公開日2006年11月29日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者龐啟東, 張文輝 申請人:龐啟東, 張文輝