無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統的製作方法

2024-01-23 07:36:15

專利名稱：無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統，屬於工程熱物理與能源利用學科領域。
背景技術：
節能與環保是世界範圍內現代科學技術發展中的兩大熱點。在製冷、空調和熱泵系統中，傳統的CFCs一類的製冷工質，由於其對大氣臭氧層及人們的生存環境產生了嚴重的破壞和影響，正在被各種混合工質及自然工質所替代。氨-水及溴化鋰-水工質就是其中典型的替代製冷工質，但它們各有優、缺點。例如，以氨-水為工質的吸收式製冷系統，其優點是以氨-水作為製冷劑可製取較低的溫度(0℃以下)，但其缺點是氨與水的沸點較為接近，為了提高氨氣的濃度，系統中必須設置精餾設備和分凝設備。這樣不僅將增加系統的經費投入，還將增加系統的運動部件發生故障的可能性。同時，由於提高了氨氣濃度，必將使系統處於較高的工作壓力狀態，在進行系統設計時就必須考慮容器具有足夠的耐高壓強度，這將會使系統的體積變得較為龐大。而以溴化鋰-水為製冷工質的製冷系統將無須設置精餾部件，系統的結構緊湊。但其主要的缺陷是當以溴化鋰-水作為製冷劑時，其製冷溫度達不到人們所要求的低溫(0℃以下)，一般只能在5℃左右；另外，溴化鋰-水製冷系統運行時必須始終處於負壓(即真空)工作狀態，這對系統的密閉性提出了很高的要求，不僅增加了實現系統的難度，也增加了系統的經費投入，不利於推廣應用。

發明內容
本發明旨在克服上述現有技術的缺陷，提出一種無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統。本發明的研究證明NH3-H2O-LiBr混合工質在壓力-溫度特性上不僅能夠有效地克服氨-水製冷系統、溴化鋰-水製冷系統各自原有的缺點，並能保留它們各自的優點，完全符合全球範圍內對製冷工質的節能與綠色環保的迫切需求。至於在製冷系統的管路中因加入溴化鋰之後所出現的金屬管路的腐蝕問題，現代技術已得到圓滿解決。該空調系統具有無溶液泵、無氨氣洩漏、無運動部件、無噪聲幹擾、體積小、重量輕、製造成本低、運行壽命長等獨特優勢，可進入千家萬戶的普通百姓家庭，為人們改善生活質量，應用前景廣闊。
本發明利用氨-水工質對具有很好的熱力性質及傳熱特性，並利用溴化鋰具有很強的吸水性的特點，在氨-水溶液中添加一定比例的溴化鋰，使其溶液的配比為LiBr為3～50％，NH3為10～85％，餘量為水，所形成的氨-水-溴化鋰三元混合工質溶液具有下列優越的特性(1)與氨水二元溶液相比，加入溴化鋰後形成的新型三元混合工質，最顯著的變化特點是使氨的蒸氣壓力明顯降低，有利於設備小型化，節約成本。
(2)與氨水二元溶液相比，加入溴化鋰後形成的新型三元混合工質，在相同溫度下，氣相中水的濃度下降，即氨的純度得到明顯提高。因此，在相同的發生器溫度下，氨-水-溴化鋰三元混合工質在發生器側可以產生更高純度的氨蒸汽，精餾部分就可以減小或省去。
本發明可適用於具有工業性廢熱、太陽能集熱器及各種具有低品位熱能的場所，可利用這些低品位熱能產生熱水，其熱水溫度只要達到50℃～60℃就能夠驅動本發明的製冷與空調系統。


圖1是本發明第一個實施例結構示意圖；圖2是本發明第二個實施例結構示意圖。
下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作詳細說明。
具體實施例方式
參見圖1，為本發明的第一個實施例。
本實施例的無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統，由第一容器1(起發生器作用或吸收器作用)、第二容器2(起吸收器作用或發生器作用)、14個電動球閥、冷凝器4、毛細管5、蒸發器6、2個節流閥所組成。圖1為本發明的第一運行時段，在該運行時段中，第一容器1起發生器作用，第二容器2起吸收器作用；第一容器1處於高壓狀態，第二容器2處於低壓狀態；在第一容器1的上部設有噴淋管PL1，其下方設有第一冷水管CG1，在第一容器1的下部設有第一加熱管JR1；在第二容器2的上部設有第二噴淋管PL2，其下方設有第二冷水管CG2，在第二容器2的下部設有第二加熱管JR2；在圖1中，第一容器1頂部的高溫高壓的氨蒸氣出口端通過連接管與第一電動球閥3-1、冷凝器4、毛細管5、蒸發器6、第三電動球閥3-3以及第二容器2中部一側的低溫低壓氨蒸氣入口處依次連接，並相互連通；而第一容器1中部的低溫低壓氨蒸氣入口處，通過連接管與第二電動球閥3-2、蒸發器6的低溫低壓氨蒸氣出口處依次連接，並相互連通，同時第二電動球閥3-2還與第三電動球閥3-3相連接並相互連通；第二容器2下部的氨溶液出口處通過連接管與第六電動球閥3-6、第二節流閥7-2以及第一容器1中的噴淋管PL1的入口處依次相連接，並相互連通；第二容器2頂部的高溫高壓的氨蒸氣出口處通過連接管，與第五電動球閥3-5和冷凝器4依次連接，並相互連通，第五電動球閥3-5還與第一電動球閥3-1相連接，並相互連通；第一容器1下部的氨溶液出口處通過連接管，與第四電動球閥3-4、第一節流閥7-1及第二容器2中的第二噴淋管PL2依次連接，並相互連通；第一容器1中的第一冷水管CG1通過連接管與第七電動球閥3-7和第八電動球閥3-8及冷卻水CH2O的進出口相連接，並相互連通；容器中1的第一加熱管JR1通過連接管與第十一第一電動球閥3-11和第十二第一電動球閥3-12及加熱水WH2O的進出口相連接，並相互連通；第二容器2中的第二冷水管CG2通過連接管與第九電動球閥3-9和第十第一電動球閥3-10及冷卻水CH2O的進出口相連接，並相互連通；第二容器2中的第二加熱管JR2通過連接管與第十三第一電動球閥3-13和第十四第一電動球閥3-14及加熱水WH2O的進出口相連接，並相互連通；參見圖1，第一容器1中的與高溫高壓的氨蒸氣出口端相連接的第一電動球閥3-1、與第一加熱管JR1相連接的第十一電動球閥3-11和第十二電動球閥3-12、與第一容器1中的氨稀溶液出口端及第二容器2中的第二噴淋管PL2相連接的第四電動球閥3-4和第一節流閥7-1同時處於開啟狀態；而與第一容器1中的第一噴淋管PL1及第二容器2中的氨的稀溶液出口端相連接的第二節流閥7-2和第六電動球閥3-6、與第一冷水管CG1相連接的第七電動球閥3-7和第八電動球閥3-8，與第一容器1中部的低溫低壓的氨蒸氣入口端及蒸發器6中的氨蒸氣的出口端相連接的第二電動球閥3-2則均處於關閉狀態；第二容器2中的與第二冷水管CG2相連接的第九電動球閥3-9和第十電動球閥3-10、與第二容器2中的低溫低壓的氨蒸氣入口端及蒸發器6中的氨蒸氣出口端相連接的第三電動球閥3-3同時處於開啟狀態；而與第二加熱管JR2相連接的第十三電動球閥3-13和第十四電動球閥3-14、與第二容器2頂部的高溫高壓的氨蒸氣出口端和冷凝器4及第一電動球閥3-1同時相連接的第五電動球閥3-5則均處於關閉狀態；在圖1中，起發生器作用的第一容器1所發生的高溫高壓的氨蒸氣，從第一容器1頂部的氨蒸氣出口端流出，流經第一電動球閥3-1進入冷凝器4中被冷凝成為高壓常溫的氨液體，然後流入毛細管5內節流成為低壓低溫的氨氣、液兩相流混合物，接著流入蒸發器6內進行蒸發、製冷，成為低溫低壓的氨蒸氣，然後流經第三電動球閥3-3由氨蒸氣入口端進入起吸收器作用的第二容器2內，通過第二噴淋管PL2的噴淋，被來自第一容器1中的氨的稀溶液所吸收，成為氨的濃溶液，最後再流入起發生器作用的第一容器1中，繼續進行下一個循環；低溫低壓的氨蒸氣在被稀溶液吸收時所產生的吸收熱量，由第二冷水管CG2中的冷卻水CH2O帶走。
圖2為本發明的第二個實施例。
本發明與第一個實施例的不同之處是本發明為第二運行時段，在該運行時段中，第二容器2起發生器作用，第一容器1起吸收器作用；第二容器2處於高壓狀態，第一容器1處於低壓狀態；參見圖2，第二容器2中的與高溫高壓的氨蒸氣出口處相連接的第五電動球閥3-5、與第二加熱管JR2相連接的第十三電動球閥3-13和第十四電動球閥3-14、與氨的稀溶液出口處並與第一容器1中的第一噴淋管PL1相連接的第六電動球閥3-6及第二節流閥7-2同時處於開啟狀態；而與第二容器2上部的第二噴淋管PL2及第一容器1中的氨溶液出口端相連接的第一節流閥7-1和第四電動球閥3-4、與第二冷水管CG2相連接的第九電動球閥3-9和第十電動球閥3-10、以及與第二容器2中的低溫低壓的氨蒸氣入口處相連接的第三電動球閥3-3處於關閉狀態；第一容器1中與第一冷水管CG1相連接的第七電動球閥3-7、第八電動球閥3-8、以及與第一容器1中的低溫低壓的氨蒸氣入口端相連接的第二電動球閥3-2也同時處於開啟狀態；而與第一加熱管JR1相連接的第十一電動球閥3-11和第十二電動球閥3-12、與第一容器1頂部的高溫高壓的氨蒸氣出口端相連接的第一電動球閥3-1均處於關閉狀態；在圖2中，起發生器作用的第二容器2所發生的高溫高壓的氨蒸氣，從第二容器2頂部的氨蒸氣出口端流出，流經第五電動球閥3-5進入冷凝器4中被冷凝成為高壓常溫的氨液體，然後流入毛細管5內節流成為低壓低溫的氨氣液兩相流混合物，接著流入蒸發器6內進行蒸發、製冷，成為低溫低壓的氨蒸氣，然後流經第二電動球閥3-2，由第一容器1上的氨蒸氣入口處流入起吸收器作用的第一容器1內，通過第一噴淋管PL1的噴淋，被來自第二容器2中的氨的稀溶液所吸收，成為氨的濃溶液，最後流入起發生器作用的第二容器2中，繼續進行下一個循環；低溫低壓的氨蒸氣在被稀溶液吸收時所產生的吸收熱量，由第一冷水管CG1中的冷卻水CH2O帶走。
權利要求
1.一種無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統，由第一容器(1)、第二容器(2)、14個電動球閥、冷凝器(4)、毛細管(5)、蒸發器(6)、2個節流閥(7)所組成，其特徵在於在第一容器(1)的上部設有第一噴淋管(PL1)，第一噴淋管(PL1)的下方設有第一冷水管(CG1)，在第一容器(1)的下部設有第一加熱管(JR1)；在第二容器(2)的上部設有第二噴淋管(PL2)，第二噴淋管(PL2)的下方設有第二冷水管(CG2)，在第二容器(2)的下部設有第二加熱管(JR2)；在第一容器(1)頂部的高溫高壓的氨蒸氣出口端通過連接管與第一電動球閥(3-1)、冷凝器(4)、毛細管(5)、蒸發器(6)、第三電動球閥(3-3)以及第二容器(2)中部一側的低溫低壓氨蒸氣入口端依次連接，並相互連通；而第一容器(1)中部的低溫低壓氨蒸氣入口端，通過連接管與第二電動球閥(3-2)、蒸發器(6)的低溫低壓氨蒸氣出口端依次連接，並相互連通，同時，第二電動球閥(3-2)還與第三電動球閥(3-3)相連接，並相互連通；第二容器(2)下部的氨溶液出口端通過連接管與第六電動球閥(3-6)、第二節流閥(7-2)以及第一容器(1)中的第一噴淋管(PL1)的入口端依次連接，並相互連通；第二容器(2)頂部的高溫高壓的氨蒸氣出口端通過連接管與第五電動球閥(3-5)和冷凝器(4)依次連接，並相互連通，同時，第五電動球閥(3-5)還與第一電動球閥(3-1)相連接，並相互連通；第一容器(1)下部的氨溶液出口端通過連接管，與第四電動球閥(3-4)、第一節流閥(7-1)及第二容器(2)中的第二噴淋管(PL2)依次連接，並相互連通；在第一容器(1)中的第一冷水管(CG1)通過連接管與第七電動球閥(3-7)和第八電動球閥(3-8)及冷卻水(CH2O)進出口相連接，並相互連通；容器中(1)的第一加熱管(JR1)通過連接管與第十一電動球閥(3-11)和第十二電動球閥(3-12)及加熱水(WH2O)的進出口相連接，並相互連通；第二容器(2)中的第二冷水管(CG2)通過連接管與第九電動球閥(3-9)和第十電動球閥(3-10)及冷卻水(CH2O)的進出口相連接，並相互連通；第二容器(2)中的第二加熱管(JR2)通過連接管與第十三電動球閥(3-13)和第十四電動球閥(3-14)及加熱水(WH2O)的進出口相連接，並相互連通；
2.如權利要求1所述的無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統，其特徵在於第一容器(1)中的與高溫高壓的氨蒸氣出口端相連接的第一電動球閥(3-1)、與第一加熱管(JR1)相連接的第十一電動球閥(3-11)和第十二電動球閥(3-12)、與第一容器(1)中的氨的稀溶液出口端及第二容器(2)中的第二噴淋管(PL2)相連接的第四電動球閥(3-4)和第一節流閥(7-1)同時處於開啟狀態；而與第一容器(1)中的第一噴淋管(PL1)及容器(2)中的氨的稀溶液出口端相連接的第二節流閥(7-2)和第六電動球閥(3-6)、與第一冷水管(CG1)相連接的第七電動球閥(3-7)和第八電動球閥(3-8)，與第一容器(1)中部的低溫低壓的氨蒸氣入口端及蒸發器(6)中的氨蒸氣的出口端相連接的第二電動球閥(3-2)均處於關閉狀態；第二容器(2)中的與冷水管(CG2)相連接的第九電動球閥(3-9)和第十電動球閥(3-10)、與第二容器(2)中的低溫低壓的氨蒸氣入口端及蒸發器(6)中的氨蒸氣出口端相連接的第三電動球閥(3-3)同時處於開啟狀態；而與第二加熱管(JR2)相連接的第十三電動球閥(3-13)和第十四電動球閥(3-14)、與第二容器(2)頂部的高溫高壓的氨蒸氣出口端和冷凝器(4)以及第一電動球閥(3-1)同時相互連接的第五電動球閥(3-5)則均處於關閉狀態；
3.如權利要求1所述的無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統，其特徵在於起發生器作用的第一容器(1)所發生的高溫高壓的氨蒸氣，從第一容器(1)頂部的氨蒸氣出口端流出，流經第一電動球閥(3-1)進入冷凝器(4)中被冷凝成為高壓常溫的氨液體，然後流入毛細管(5)內節流成為低壓低溫的氨氣、液兩相流混合物，接著流入蒸發器(6)內進行蒸發、製冷，成為低溫低壓的氨蒸氣，然後流經第三電動球閥(3-3)由氨蒸氣入口端進入起吸收器作用的第二容器(2)內，通過噴淋管PL2的噴淋，被來自第一容器(1)中的氨的稀溶液所吸收，成為氨的濃溶液，最後再流入起發生器作用的第一容器(1)中，繼續進行下一個循環；低溫低壓的氨蒸氣在被稀溶液吸收時所產生的吸收熱量，由冷水管(CG2)中的冷卻水CH2O帶走；
4.如權利要求1所述的無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統，其特徵在於第二容器(2)起發生器作用時，第一容器(1)起吸收器作用，此時第二容器(2)處於高壓狀態，第一容器(1)處於低壓狀態；第二容器(2)中的與高溫高壓的氨蒸氣出口端相連接的第五電動球閥(3-5)、與第二加熱管(JR2)相連接的第十三電動球閥(3-13)和第十四電動球閥(3-14)、與氨的稀溶液出口端和第一容器(1)中的第一噴淋管(PL1)相連接的第六電動球閥(3-6)及第二節流閥(7-2)同時處於開啟狀態；而與第二容器(2)上部的第二噴淋管(PL2)及第一容器(1)中的氨的稀溶液出口端相連接的第一節流閥(7-1)和第四電動球閥(3-4)、與冷水管(CG2)相連接的第九電動球閥(3-9)和第十電動球閥(3-10)、以及與第二容器(2)中的低溫低壓的氨蒸氣入口端相連接的第三電動球閥(3-3)則均處於關閉狀態；第一容器(1)中與第一冷水管(CG1)相連接的第七電動球閥(3-7)、第八電動球閥(3-8)、以及與第一容器(1)中的低溫低壓的氨蒸氣入口端相連接的第二電動球閥(3-2)也同時處於開啟狀態；而與第一加熱管(JR1)相連接的第十一電動球閥(3-11)和第十二電動球閥(3-12)、與第一容器(1)頂部的高溫高壓的氨蒸氣出口端相連接的第一電動球閥(3-1)則均處於關閉狀態；
5.如權利要求1所述的一種無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統，其特徵在於起發生器作用的第二容器(2)所發生的高溫高壓的氨蒸氣，從第二容器(2)頂部的氨蒸氣出口端流出，流經第五電動球閥(3-5)進入冷凝器(4)中被冷凝成為高壓常溫的氨液體，然後流入毛細管(5)內節流成為低壓低溫的氨的氣液兩相流混合物，接著流入蒸發器(6)內進行蒸發、製冷，成為低溫低壓的氨蒸氣，然後流經第二電動球閥(3-2)，由位於第一容器(1)中部的氨蒸氣入口端流入起吸收器作用的第一容器(1)內，通過第一噴淋管(PL1)的噴淋，被來自第二容器(2)中的氨的稀溶液所吸收，成為氨的濃溶液，最後流入起發生器作用的第二容器(2)中，繼續進行下一個循環；低溫低壓的氨蒸氣在被稀溶液吸收時所產生的吸收熱量，由第一冷水管CG1中的冷卻水CH2O帶走；
6.如權利要求1所述的一種無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統，其特徵在於，所形成的氨-水-溴化鋰三元溶液的配比為LiBr(3～50)％，NH3(10～85)％，餘量為水。
全文摘要
本發明公開了一種無溶液泵三元溶液吸收式製冷與空調系統，由第一容器、第二容器、14個電動球閥、冷凝器、毛細管、蒸發器、2個節流閥所組成，其特徵在於在第一容器的上部設有第一噴淋管，第一噴淋管的下方設有第一冷水管，在第一容器的下部設有第一加熱管；在第二容器的上部設有第二噴淋管，第二噴淋管的下方設有第二冷水管，在第二容器的下部設有加熱管；該系統具有無運動部件、無毒害氣體、無噪聲、體積小、性能好、運行成本低、使用壽命長等顯著優點，可走入千家萬戶，造福社會。可適用於具有工業性廢熱、太陽能集熱器及各種具有低品位熱能的場所，只要利用這些低品位熱能產生50℃～60℃的熱水就能驅動該製冷空調系統。
文檔編號C09K5/02GK1844799SQ20061004276
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月30日 優先權日2006年4月30日
發明者吳裕遠, 陳流芳, 陳燕 申請人:西安交通大學