專利名稱：：高效的兩級吸收式制冷裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于制冷
技術領域：
，尤其涉及一種高效的兩級吸收式制冷裝置。
背景技術：
：吸收式制冷技術是一種熱能驅動的制冷技術，和壓縮式制冷技術相比其主要優(yōu)點是只需要消耗很少的電能，能夠利用品位較低的熱能。自從1860年法國人卡爾發(fā)明連續(xù)性吸收制冷機以來，吸收式制冷機就一直在市場中占據(jù)著重要的地位。近年來隨著節(jié)能與環(huán)保的呼聲越來越高，吸收式制冷機受到更大的青睞，研究者在2000年的時候就預測2008年吸收式制冷機的銷售量會達到6870萬臺。一般的單級吸收式制冷裝置的主要缺點是在制取較低的蒸發(fā)溫度的冷量的時候需要較高的發(fā)生溫度。有研究者提出兩吸收器吸收式制冷裝置的系統(tǒng)，其思想就是用將一部分制冷劑制取的冷量用來冷卻吸收器，使得吸收器能夠達到較低的溫度，從而讓另外一部分制冷劑能夠制取更高品位的冷量，但是這樣會大幅度降低系統(tǒng)的性能系數(shù)。此外也有研究者通過將噴射器和吸收式制冷裝置結合來提高系統(tǒng)的性能，制取更低溫度的冷量，但是性能改進也不大，而且還可能導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。目前利用低品位熱能制取更低溫度的冷量的實用制冷技術主要是兩級吸收式制冷，但存在系統(tǒng)性能系數(shù)較低的缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的不足和缺陷，為了提高傳統(tǒng)二級吸收式制冷技術的性能，提供一種高效的兩級吸收式制冷裝置。高效的兩級吸收式制冷裝置中的高壓發(fā)生器氣體出口與冷凝器、中間換熱部件、第一節(jié)流閥、蒸發(fā)器、低壓吸收器、低壓溶液泵、低壓溶液換熱器、低壓發(fā)生器、高壓吸收器、高壓溶液泵、高壓溶液換熱器、高壓發(fā)生器的低溫溶液入口依次連接，中間換熱部件氣體出口與高壓吸收器的氣體入口連接，高壓發(fā)生器的溶液出口與高壓溶液換熱器、第三節(jié)流閥與高壓吸收器的溶液入口連接，低壓發(fā)生器的溶液出口與低壓溶液換熱器、第二節(jié)流閥與低壓吸收器的溶液入口連接。所述的中間換熱部件包括第四節(jié)流閥和氣液分離器，第四節(jié)流閥的入口與冷凝器連接，第四節(jié)流閥的出口與氣液分離器的入口連接，氣液分離器的液體出口與第一節(jié)流閥的入口連接，氣液分離器的氣體出口與高壓吸收器氣體入口連接。所述的中間換熱部件包括第五節(jié)流閥與過冷器，第五節(jié)流閥的入口與冷凝器的一個出口連接，第五節(jié)流閥的出口與過冷器的低壓側入口連接，過冷器的高壓側入口與冷凝器的另一個出口連接，過冷器的低壓側出口與高壓吸收器的氣體入口相連接，過冷器的高壓側出口與第一節(jié)流閥的入口連接。本發(fā)明的兩級吸收式制冷新裝置相比傳統(tǒng)兩級吸收式制冷裝置性能得到大幅度提高。相比傳統(tǒng)兩級吸收式制冷裝置，由于有一部分制冷劑不需要被低壓吸收器吸收，也不需要在低壓發(fā)生器發(fā)生，因此減少了低壓發(fā)生器和低壓吸吸收器的負荷，從而大幅度提高了裝置的性能，而且性能系數(shù)的提高幅度隨著蒸發(fā)溫度的降低以及發(fā)生終了溫度的降低而增加。本發(fā)明的這些特點為低品位能源的高效利用提供了一條新的途徑。相比其他改進型兩級吸收式制冷裝置，本發(fā)明結構簡單，而且性能系數(shù)提高明顯，具有廣闊的應用前景。圖1是高效的兩級吸收式制冷裝置結構示意圖2是高效的兩級吸收式制冷裝置實施例1結構示意圖3是高效的兩級吸收式制冷裝置實施例2結構示意圖中高壓發(fā)生器l、冷凝器2、中間換熱部件3、第一節(jié)流閥4、蒸發(fā)器5、低壓吸收器6、第二節(jié)流閥7、低壓溶液泵8、低壓溶液換熱器9、低壓發(fā)生器10、高壓吸收器11、第三節(jié)流閥12、高壓溶液泵13、高壓溶液換熱器14、第四節(jié)流閥15、氣液分離器16、第五節(jié)流閥17、過冷器18。具體實施例方式如圖1所示，高效的兩級吸收式制冷裝置中的高壓發(fā)生器1氣體出口與冷凝器2、中間換熱部件3、第一節(jié)流閥4、蒸發(fā)器5、低壓吸收器6、低壓溶液泵8、低壓溶液換熱器9、低壓發(fā)生器IO、高壓吸收器ll、高壓溶液泵13、高壓溶液換熱器14、高壓發(fā)生器1的低溫溶液入口依次連接，中間換熱部件3氣體出口與高壓吸收器11的氣體入口連接，高壓發(fā)生器1的溶液出口與高壓溶液換熱器14、第三節(jié)流閥12與高壓吸收器11的溶液入口連接，低壓發(fā)生器10的溶液出口與低壓溶液換熱器9、第二節(jié)流閥7與低壓吸收器6的溶液入口連接。冷凝器出口的高壓制冷劑流到中間換熱部件，中間換熱部件的一個出口是壓力為中間壓力的制冷劑蒸汽出口，這些蒸汽流到高壓吸收器被吸收，另外一個出口流出制冷劑液體并被節(jié)流到蒸發(fā)壓力然后在蒸發(fā)器中蒸發(fā)實現(xiàn)制冷。4中間換熱部件主要起著兩個作用，第一個作用是調節(jié)中間壓力，使得裝置運行在最佳的中間壓力下，另外一個作用則是將一部分不需要經(jīng)過低壓吸收器吸收以及低壓發(fā)生器發(fā)生的制冷劑蒸汽分離，使得它們直接被高壓吸收器吸收，從而減少低壓吸收器和低壓發(fā)生器的負荷，從而大幅度的提高裝置性能。如圖2所示，高效的兩級吸收式制冷裝置實施例1中的高壓發(fā)生器1氣體出口與冷凝器2、第四節(jié)流閥15、氣液分離器16、第一節(jié)流閥4、蒸發(fā)器5、低壓吸收器6、低壓溶液泵8、低壓溶液換熱器9、低壓發(fā)生器IO、高壓吸收器ll、高壓溶液泵13、高壓溶液換熱器14、高壓發(fā)生器l的低溫溶液入口依次連接，氣液分離器16氣體出口與高壓吸收器11的氣體入口連接，高壓發(fā)生器1的溶液出口與高壓溶液換熱器14、第三節(jié)流閥12與高壓吸收器11的溶液入口連接，低壓發(fā)生器10的溶液出口與低壓溶液換熱器9、第二節(jié)流閥7與低壓吸收器6的溶液入口連接。如圖3所示，高效的兩級吸收式制冷裝置實施例2中的高壓發(fā)生器1氣體出口與冷凝器2入口連接，冷凝器2出口分成兩路，冷凝器2出口一路與過冷器18的高壓側、第一節(jié)流閥4、蒸發(fā)器5、低壓吸收器6、低壓溶液泵8、低壓溶液換熱器9、低壓發(fā)生器IO、高壓吸收器ll、高壓溶液泵13、高壓溶液換熱器14、高壓發(fā)生器1的低溫溶液入口依次連接，冷凝器2出口另一路依次與第五節(jié)流閥17、過冷器18的低壓側、高壓吸收器11的氣體入口連接，高壓發(fā)生器1的溶液出口與高壓溶液換熱器14、第三節(jié)流閥12與高壓吸收器11的溶液入口連接，低壓發(fā)生器10的溶液出口與低壓溶液換熱器9、第二節(jié)流閥7與低壓吸收器6的溶液入口連接。實施例1以氨-水工質對作為工質，對新裝置以及傳統(tǒng)裝置的性能進行了模擬計算，表1是不同蒸發(fā)溫度下新舊兩級吸收制冷裝置性能的比較。表1新舊兩級制冷裝置不同蒸發(fā)溫度下性能的比較參數(shù)T丄gTkTeCOPtCOPnillQanTl2單位KKK//%WW%工況13753102380.8200.09313.5143821292810.1工況23753102400.1360.15211.99513.48720.28.33工況33753102420.1570.17511.28480.07831.07.65工況43753102440.1740.19210.37860.97317.66.91工況53753102460.1860.2049.467479.77009.76.28工況63753102480.1970.2158.737165.36753.75.74工況73753102500.2060.223譜6942.66575.65.295表1中的Tg代表的是高低壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器發(fā)生終了溫度，Tk代表的則是冷凝溫度以及高低壓吸收器吸收終了溫度，Te代表的是蒸發(fā)溫度，COPt代表的是傳統(tǒng)兩級吸收式制冷裝置在最佳中間壓力下運行的時候COP的計算結果，COPn指的新的制冷裝置在最佳中間壓力下運行的時候COP的計算結果，m代表新裝置的性能系數(shù)相對于傳統(tǒng)裝置的性能的提高幅度，Qan和Qat分別代表當蒸發(fā)器負荷為iooow時新的與傳統(tǒng)的兩級吸收式制冷裝置吸收器的負荷，Tl2代表的是在相同的制冷量的情況下新裝置的吸收器負荷相對傳統(tǒng)兩級吸收式制冷裝置吸收器負荷的減少幅度。從表l中可以看出，當發(fā)生終了溫度為375K，冷凝溫度、吸收終了溫度為310K、蒸發(fā)溫度為238K的時候，新裝置的COP相對于傳統(tǒng)裝置提高了超過130/0，同時吸收器的負荷減少了超過10%，而且從表中還可以看出，新裝置相對傳統(tǒng)裝置的COP的提高幅度隨著蒸發(fā)溫度的降低而增加。這是由于隨著蒸發(fā)溫度的降低，除了和傳統(tǒng)裝置一樣有COP減少的趨勢以外，新裝置此時還伴隨著輔助節(jié)流閥出口制冷劑干度的增加，而這一次節(jié)流后干度的增加使得COP有增加的趨勢，從而使得新裝置的下降速度比傳統(tǒng)裝置要小，使得COP的提高幅度隨著蒸發(fā)溫度的降低而增加。而且表1也顯示吸收器負荷的減少程度隨著蒸發(fā)溫度的升高而降低，這是因為隨著蒸發(fā)溫度的增加，裝置的最佳中間壓力會增加，使得一次節(jié)流后的干度降低，從而使得低壓發(fā)生器節(jié)約的吸收器負荷減少，使得吸收器的負荷的減少幅度隨著蒸發(fā)溫度的升高而降低。表2不同發(fā)生終了溫度下新舊兩級制冷裝置性能的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2是不同發(fā)生終了溫度下新舊兩級制冷裝置性能的比較，表中的符號意義與表1相同。從表2中可以看出，在蒸發(fā)^^度相同的情況下，新裝置相對傳統(tǒng)裝置的COP提高幅度隨著發(fā)生溫度的降低而增加，這是因為隨著發(fā)生終了溫度的降低，新裝置和傳統(tǒng)裝置的最佳COP對應的中間壓力不斷減少，因此新裝置除了和傳統(tǒng)裝置都有相同的因為發(fā)生終了溫度的減少而帶來的COP的相同的變化趨勢以外，還伴隨著中間壓力降低導致輔助節(jié)流閥出口制冷劑干度增加的情況，從而COP有增加的趨勢，因此當COP減少時，新裝置COP的減少速度比傳統(tǒng)裝置慢，當COP增加的時候，新裝置COP的增加速度比傳統(tǒng)裝置快，也就使得COP提高幅度的值隨著發(fā)生終了溫度的降低而增加。實施例1的工作過程是制冷劑蒸汽在高壓發(fā)生器中發(fā)生以后，流到冷凝器里面被冷凝到液態(tài)，接著這些制冷劑液體被第四節(jié)流閥節(jié)流到裝置的中間壓力，然后流到氣液分離器并被分為氣液兩相，液相繼續(xù)被第一節(jié)流閥節(jié)流到蒸發(fā)壓力然后在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，氣相制冷劑蒸汽則流到高壓吸收器里面被吸收，蒸發(fā)器出來的氣相制冷劑蒸汽流到低壓吸收器并被吸收，吸收終了的濃溶液經(jīng)低壓溶液泵加壓后通過低壓溶液換熱器流到低壓發(fā)生器，在低壓發(fā)生器中發(fā)生產(chǎn)生的蒸汽流到高壓吸收器吸收，吸收終了的濃溶液經(jīng)過高壓溶液泵加壓以后通過高壓溶液換熱器流到高壓發(fā)生器，從而完成制冷裝置回路。從工作過程可以看出，除節(jié)流過程外，不考慮其他阻力損失，則整個裝置中存在3個不同的壓力，即冷凝壓力、蒸發(fā)壓力和中間壓力；其中冷凝壓力和蒸發(fā)壓力由裝置的工況決定；中間壓力是可以調節(jié)的參數(shù)，通過優(yōu)化中間壓力可以實現(xiàn)最佳工況。在同樣的裝置工況下，本發(fā)明相較于傳統(tǒng)的兩級吸收式制冷技術有如下優(yōu)點新技術相比傳統(tǒng)技術只增加了一個第四節(jié)流閥和一個氣液分離器，因此結構并不復雜，而且增加的第四節(jié)流閥有利于中間壓力的調節(jié)；由于從氣液分離器出來的蒸汽直接在高壓吸收器里面被吸收，不需要在被低壓吸收器吸收后被低壓發(fā)生器發(fā)生，同時這股蒸汽的潛熱都用來冷卻一次節(jié)流后的液體了，因此整個裝置的制冷量不變，而裝置所需要的發(fā)生熱卻比原來少，使得系統(tǒng)的性能系數(shù)得到提高。實施例2以氨-水工質對作為，在假設過冷器冷端傳熱溫差為5t的情況下，對新裝置以及傳統(tǒng)裝置的性能進行了模擬計算，表3是不同蒸發(fā)溫度下新舊兩級制冷裝置性能的比較。表3新舊兩級制冷裝置不同蒸發(fā)溫度下性能的比較參數(shù)TkTeCOPtCOPnQan"2單位KKK//%WW%工況l3753102380.08200.091912.114382130639.16工況23753102400.1360.14510.69513.58798.17.51工況33753102420.1570.1739.918480.07901,16.83工況43753102440.1740.1898.997860.97381.76.09工況53753102460.1860.2018.157479.77069.75.48工況63753102480.1970.2127.437165.36810.94.95工況73753102500.2060.2206.796942.66630.54.50表中的符號意義與表l相同。從表中可以看出，當發(fā)生終了溫度為375K，冷凝溫度、吸收終了溫度為310K、蒸發(fā)溫度為238K的時候，新裝置的COP相對于傳統(tǒng)裝置提高了超過12%，同時吸收器的負荷減少了超過9%,COP提高幅度以及吸收器負荷減少幅度的變化趨勢和實施例1在相同的工況下相同，而且也可以看出在相同工況下，實施例2的性能不如實施例1，這是因為實施例二的中間換熱部件的氣液相出口需要傳熱溫差，而實施例1不需要。根據(jù)本發(fā)明，三級或更多級數(shù)的多級吸收式制冷裝置，同樣可以依據(jù)本發(fā)明提供的方法，通過增加相應的中間換熱部件以達到減少下一級吸收器和發(fā)生器的負荷，從而提高整個系統(tǒng)的性能系數(shù)。8權利要求1.一種高效的兩級吸收式制冷裝置，其特征在于高壓發(fā)生器(1)氣體出口與冷凝器(2)、中間換熱部件(3)、第一節(jié)流閥(4)、蒸發(fā)器(5)、低壓吸收器(6)、低壓溶液泵(8)、低壓溶液換熱器(9)、低壓發(fā)生器(10)、高壓吸收器(11)、高壓溶液泵(13)、高壓溶液換熱器(14)、高壓發(fā)生器(1)低溫溶液入口依次連接，中間換熱部件(3)氣體出口與高壓吸收器(11)氣體入口連接，高壓發(fā)生器(1)的溶液出口與高壓溶液換熱器(14)、第三節(jié)流閥(12)與高壓吸收器(11)的溶液入口連接，低壓發(fā)生器(10)的溶液出口與低壓溶液換熱器(9)、第二節(jié)流閥(7)與低壓吸收器(6)的溶液入口連接。2.根據(jù)權利要求1所述的一種高效的兩級吸收式制冷裝置，其特征在于所述的中間換熱部件(3)包括第四節(jié)流閥(15)和氣液分離器(16)，第四節(jié)流闊(15)的入口與冷凝器(2)連接，第四節(jié)流閥(15)的出口與氣液分離器(16)的入口連接，氣液分離器(16)的液體出口與第一節(jié)流閥(4)的入口連接，氣液分離器(16)的氣體出口與高壓吸收器(11)氣體入口連接。3.根據(jù)權利要求1所述的一種高效的兩級吸收式制冷裝置，其特征在于所述的中間換熱部件(3)包括第五節(jié)流閥(17)與過冷器(18),第五節(jié)流閥(17)的入口與冷凝器(2)的一個出口連接，第五節(jié)流閥(17)的出口與過冷器(18)的低壓側入口連接，過冷器(18)的高壓側入口與冷凝器(2)的另一個出口連接，過冷器(18)的低壓側出口與高壓吸收器(11)的氣體入口相連接，過冷器(18)的高壓側出口與第一節(jié)流闊(4)的入口連接。全文摘要本發(fā)明公開了一種高效的兩級吸收式制冷裝置。裝置中的高壓發(fā)生器氣體出口與冷凝器、中間換熱部件、第一節(jié)流閥、蒸發(fā)器、低壓吸收器、低壓溶液泵、低壓溶液換熱器、低壓發(fā)生器、高壓吸收器、高壓溶液泵、高壓溶液換熱器低溫溶液入口依次連接，中間換熱部件氣體出口與高壓吸收器的氣體入口連接，高壓發(fā)生器的溶液出口與高壓溶液換熱器、第三節(jié)流閥與高壓吸收器的溶液入口連接，低壓發(fā)生器的溶液出口與低壓溶液換熱器、第二節(jié)流閥與低壓吸收器的溶液入口連接。本發(fā)明結構簡單，而且性能系數(shù)提高明顯，因此具有廣闊的應用前景。文檔編號F25B15/04GK101520250SQ20091009697公開日2009年9月2日申請日期2009年3月26日優(yōu)先權日2009年3月26日發(fā)明者唐黎明,洪大良,陳光明申請人:浙江大學