氨水吸收式製冷系統的溶液循環迴路的製作方法

2023-10-24 14:32:02

專利名稱：氨水吸收式製冷系統的溶液循環迴路的製作方法
技術領域：
氨水吸收式製冷系統的溶液循環迴路技術領域[0001]本實用新型涉及一種採用在吸收式溶液循環過程中加入細微顆粒和分散劑的氨水吸收式製冷循環，在系統溶液循環中，利用某些細微顆粒在濃溶液發生過程和在稀溶液吸收過程中的擾動，增強傳熱傳質的特性，強化系統發生器和吸收器傳熱傳質效率，減小設備體積，對於氨水吸收式製冷設備的小型高效化應用具有重要意義。
背景技術：
[0002]近年來，由於能源危機及世界環境問題的日益嚴重，自然工質製冷劑重新受到人們的重視。氨作為一種重要的自然工質製冷劑，在製冷系統中的應用越來越廣泛，同時吸收式製冷系統具有可利用低品位餘熱資源(如低壓蒸汽、熱水以及其它如太陽能、廢熱、廢氣等)、系統運行平穩可靠、噪聲小等優點，在製冷空調系統中具有較好的應用前景。但是氨水吸收式製冷系統的設備多、體積大，鋼材消耗量大，製冷循環的性能係數較低，應用受到了一定的限制。因此提高系統的吸收和發生的傳熱傳質的效率，減少設備尺寸，是其研究和應用的關鍵問題所在。發明內容[0003]技術問題為了提高氨水吸收式製冷系統的傳熱傳質效率，減小吸收器和發生器等裝置的設備體積，本實用新型根據固體顆粒增強氣液傳質的機理，提出了在氨水吸收式製冷系統的溶液循環迴路中加入某種細微顆粒及分散劑方法，使氨水溶液循環迴路中的發生過程與吸收過程的溶液構成液固兩相，細微固體顆粒增強了發生與吸收過程的內部擾動，強化了發生過程與吸收過程的熱質傳遞，減少設備體積。[0004]技術方案本實用新型在氨水吸收式製冷溶液循環迴路系統中加入活性炭細微顆粒，使的氨水吸收式製冷循環系統性能係數有所提高。[0005]一種微細顆粒強化氨水吸收式製冷溶液循環的方法，在氨水吸收式製冷溶液循環迴路的作為冷卻劑的氨水中加入納米級細微顆粒，來提高氨水吸收式製冷循環系統性能係數；加入的細微顆粒只參與溶液循環過程，而不參與製冷劑循環過程；所述細微顆粒包括活性炭粉或金屬氧化物顆粒。[0006]所述金屬氧化物顆粒是Al2O3顆粒、Fe2O3顆粒或S^e2O4顆粒。[0007]氨水中還加入分散劑辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚0P-10或十二烷基苯磺酸鈉SDBS， 分散劑的種類與加入的納米級細微顆粒種類對應，具體如下[0008]活性炭粉對應0P-10 ；金屬氧化物顆粒對應SDBS。[0009]所述細微顆粒的粒徑20nm 30nm;細微顆粒的添加量質量分數為0. 1 % 0. 25%，即每100克氨水中的微細納米顆粒質量。[0010]對於加入所述細微顆粒和相應分散劑的氨水，先採用磁力攪拌儀進行剪切攪拌， 再利用超聲水浴強空化作用，使細微顆粒穩定分散。[0011]應用本方法的循環系統包括吸收器、溶液泵、精餾塔、發生器、蒸發器、冷凝器、節流閥，加入細微顆粒使氨水溶液循環迴路中的發生過程與吸收過程的溶液構成液固兩相混合物。具體來說[0012]一種氨水吸收式製冷系統的溶液循環迴路，包括吸收器、溶液升壓泵、溶液換熱器、精餾塔、發生器、膨脹閥、冷凝器、膨脹閥、蒸發器和加入細微顆粒和相應的分散劑的氨水製冷劑；氨水製冷劑在循環迴路中循環；[0013]吸收器的濃溶液輸出端通過溶液管路與溶液升壓泵的輸入端相連，溶液升壓泵的輸出端與溶液熱交換器的濃溶液輸入端相連，溶液熱交換器的濃溶液輸出端與精餾塔的溶液輸入端相連，發生器和精餾塔是一個整體的兩個部分，發生器的稀溶液輸出端和溶液熱交換器的稀溶液輸入端相連，溶液熱交換器的稀溶液輸出端與第一節流閥的輸入端相連， 第一節流閥的輸出端與吸收器的溶液輸入端相連；[0014]精餾塔製冷劑輸出端與冷凝器的製冷劑輸入端相連，冷凝器的製冷劑輸出端和第二節流閥的輸入端相連，第二節流閥的輸出端與蒸發器的製冷劑輸入端相連，蒸發器的製冷劑輸出端與吸收器的製冷劑輸入端相連。[0015]本方法可以應用在單級、雙級等其他循環形式的氨水吸收式製冷循環中。以單級氨水吸收式製冷循環為例，加入細微顆粒的氨水稀溶液在吸收器中由於細微顆粒的作用， 強化吸收來自蒸發器蒸發的製冷劑氨氣，形成帶有細微顆粒的濃溶液。該混合濃溶液經過溶液泵、溶液交換器進入發生器，在發生器由於細微顆粒的作用強化沸騰發生，得到的製冷劑氨氣進入精餾塔精餾，精餾後的氨氣進入製冷系統冷凝器冷凝。同時發生器後含有細微顆粒的稀溶液氨水經過膨脹閥降壓後進入吸收器。[0016]研究表明，隨著顆粒粒徑減小，在吸收器中氣液吸收增強作用顯著增加。為了將細微顆粒穩定分散於氨水中，選用無毒性、無腐蝕性和不易揮發的表面活性劑辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚0P-10或十二烷基苯磺酸鈉SDBS作為分散劑，具體配置方法為以當氨水濃度為10%時為例，[0017]1,0. 25%活性炭(粒徑20nm) +0. 8% 0P-10，超聲時間為2小時。[0018]2,0. 2% Al2O3(粒徑 20nm) +0. 2SDBS，超聲時間為 30 分鐘。[0019]3,0. 1% ZnFe2O4(粒徑 30nm)+l. 5% SDBS，超聲時間為 30 分鐘。[0020]4,0. 2% Fe2O3(粒徑 30nm)+l. 5% SDBS，超聲時間為 30 分鐘。[0021]對於加入所述細微顆粒和相應分散劑的氨水(例如氨水質量濃度10% )，先採用磁力攪拌儀(可選功率90W)進行剪切攪拌，再利用超聲水浴(可選頻率45kHz)強空化作用，使細微顆粒穩定分散。[0022]本實用新型在氨水吸收式製冷溶液循環迴路中加入細微顆粒和活性劑，在系統溶液循環迴路中，利用某些細微顆粒在濃溶液發生過程中和在稀溶液吸收過程中的擾動，增強傳熱傳質的特性，強化系統發生器和吸收器傳熱傳質效率，減小設備體積，對於氨水吸收式製冷設備的小型高效化應用具有重要意義。[0023]本技術方案利用細微顆粒在濃氨水溶液降膜發生過程中和稀氨水溶液在降膜吸收或鼓泡吸收過程中的無規則的擾動，以及納米顆粒和表面活性劑對溶液物性的影響(強化導熱係數、減小表面張力等)來強化濃氨水溶液在降膜發生過程和稀氨水溶液在降膜吸收或鼓泡吸收過程的傳熱傳質效率，從而提高氨水吸收式製冷系統整體效率。採用低濃度納米顆粒重量份數和表面活性劑，以便納米顆粒的穩定分散而且不至於增加流體的粘度。[0024]有益效果本實用新型的有益效果是通過加入細微顆粒，可以加強吸收器和發生器的傳熱傳質效率，減小換熱設備體積。實驗表明以上配置方法配置的的活性炭粉，以及金屬氧化物細微顆粒流體不僅能穩定分散，而且均能提高氨水降膜吸收速率，提高效率為 30%-70%之間。光吸收器就能減少尺寸達到30%以上。在降膜發生器過程中，由於納米流體傳熱傳質速率的強化，同樣能強化發生效果。研究表明，某些細微顆粒的吸附作用甚至可以強化精餾效果，提高的系統的COP。因此本實用新型對氨水吸收式製冷系統的應用具有重要意義。


[0025]圖1是本實用新型加入細微顆粒的氨水吸收式製冷系統示意圖。[0026]其中吸收器1，溶液泵2，溶液熱交換器3，精餾塔4，發生器5，第一節流閥6，第一節流閥8，冷凝器7，蒸發器9。[0027]吸收器溶液輸入端la，吸收器溶液輸出端lb，吸收器冷卻水進口 lc，吸收器冷卻水進口 ld，吸收器製冷劑氣體輸入端le，溶液泵輸入端加，溶液泵輸出端2b，溶液熱交換器濃溶液輸入端3a，溶液熱交換器濃溶液輸出端:3b，溶液熱交換器稀溶液輸入端3c，溶液熱交換器濃溶液輸出端3d，精餾塔溶液輸入端如，精餾塔製冷劑輸出端4b，發生器溶液輸出端5a，發生器加熱介質輸入端恥，發生器加熱介質輸出端5c，第一節流閥6輸入端6a，第一節流閥6輸出端6b，冷凝器製冷劑輸入端7a，冷凝器製冷劑輸出端7b，冷凝器冷卻水輸入端 7c，冷凝器冷卻水輸出端7d，第二節流閥8輸入端8a，第二節流閥8輸出端8b，蒸發器製冷劑輸入端9a，蒸發器製冷劑輸出端％，蒸發器載冷劑輸入端9c，蒸發器載冷劑輸出端9d。
具體實施方式
[0028]本實用新型應用於氨水吸收式製冷循環系統。加入細微顆粒的氨水稀溶液在吸收器中由於細微顆粒的作用，強化吸收蒸發器蒸發的製冷劑氨氣，形成帶有細微顆粒的濃溶液，吸收放出的熱量由冷卻水帶走；含有細微顆粒的混合濃溶液經過溶液泵升壓，溶液交換器換熱最後進入發生器；濃溶液在發生器中由於細微顆粒的作用強化沸騰發生，含有水蒸氣的製冷劑氨氣進入精餾塔精餾，得到高純濃度氨氣；該高純濃度氨氣進入冷凝器中，冷凝放出的熱量由冷卻水帶走；液氨經過節流閥降壓最後進入蒸發器蒸發，吸收載冷劑的熱量， 使載冷劑溫度降低；在溶液循環迴路中，發生器底部留下的含有細微顆粒的氨水稀溶液經過溶液熱交換器，再經節流閥降壓後進入吸收器。[0029]本例應用的裝置如圖1所示，細微顆粒只在溶液循環迴路中隨溶液流動，而不參與製冷劑循環過程。溶液循環迴路為吸收器1的濃溶液輸出端Ib通過溶液管路與溶液升壓泵2的輸入端加相連，溶液升壓泵2的輸出端2b與溶液熱交換器3的濃溶液輸入端3a 相連，溶液熱交換器3的濃溶液輸出端北與精餾塔4的溶液輸入端如相連，發生器5和精餾塔4是一個整體的兩個部分，發生器4的稀溶液輸出端fe和溶液熱交換器3的稀溶液輸入端3c相連，溶液熱交換器3的稀溶液輸出端3d與第一節流閥6的輸入端6a相連，第一節流閥6的輸出端6b與吸收器1的溶液輸入端Ia相連。[0030]製冷循環與普通單極氨水吸收製冷沒有變化，具體為精餾塔製冷劑輸出端4b與冷凝器7的製冷劑輸入端7a相連，冷凝器7的製冷劑輸出端7b和第二節流閥8的輸入端8a相連，第二節流閥8的輸出端8b與蒸發器9的製冷劑輸入端9a相連，蒸發器9的製冷劑輸出端9b與吸收器1的製冷劑輸入端Ie相連。[0031]本例中，為了將細微顆粒穩定分散於氨水中，選用無毒性、無腐蝕性和不易揮發的表面活性劑辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚0P-10或十二烷基苯磺酸鈉SDBS作為分散劑，具體配置方法為當氨水質量濃度為10%時，選用下述任一方案[0032]1)0. 25%活性炭(粒徑20nm) +0. 8% 0P-10，超聲時間為2小時。[0033]2)0. 2% Al2O3(粒徑 20nm) +0. 2SDBS，超聲時間為 30 分鐘。[0034]3)0. 1% ZnFe2O4(粒徑 30nm) +1. 5% SDBS,超聲時間為 30 分鐘。[0035]4)0. 2% Fe2O3(粒徑 30nm)+l. 5% SDBS，超聲時間為 30 分鐘。[0036]上述4條中，百分比是指氨水的質量濃度，就方案1)來說S卩100克10%氨水中含有0. 25克微細納米顆粒和0. 8克分散劑。[0037]本例中，氨水質量濃度為10%，對於其它濃度的氨水，同樣適用本方法，再次不一一加以限制。
權利要求1. 一種氨水吸收式製冷系統的溶液循環迴路，其特徵在於，包括吸收器(1)、溶液升壓泵(2)、溶液換熱器(3)、精餾塔(4)、發生器(5)、膨脹閥(6)、冷凝器(7)、膨脹閥(8)、蒸發器(9)和加入細微顆粒和相應的分散劑的氨水製冷劑；氨水製冷劑在循環迴路中循環；吸收器的濃溶液輸出端(Ib)通過溶液管路與溶液升壓泵的輸入端Oa)相連，溶液升壓泵的輸出端Ob)與溶液熱交換器的濃溶液輸入端(3a)相連，溶液熱交換器的濃溶液輸出端(3b)與精餾塔的溶液輸入端Ga)相連，發生器( 和精餾塔(4)是一個整體的兩個部分，發生器的稀溶液輸出端(5a)和溶液熱交換器的稀溶液輸入端(3c)相連，溶液熱交換器的稀溶液輸出端(3d)與第一節流閥的輸入端(6a)相連，第一節流閥的輸出端(6b)與吸收器的溶液輸入端(Ia)相連；精餾塔製冷劑輸出端Gb)與冷凝器的製冷劑輸入端(7a)相連，冷凝器的製冷劑輸出端(7b)和第二節流閥的輸入端(8a)相連，第二節流閥的輸出端(8b)與蒸發器的製冷劑輸入端(9a)相連，蒸發器的製冷劑輸出端(9b)與吸收器的製冷劑輸入端(Ie)相連。
專利摘要一種氨水吸收式製冷系統的溶液循環迴路，以加入細微顆粒和相應的分散劑的氨水製冷劑；氨水製冷劑在循環迴路中循環；吸收器的濃溶液輸出端通過溶液管路與溶液升壓泵的輸入端相連，溶液升壓泵的輸出端與溶液熱交換器的濃溶液輸入端相連，溶液熱交換器的濃溶液輸出端與精餾塔的溶液輸入端相連，發生器的稀溶液輸出端和溶液熱交換器的稀溶液輸入端相連，溶液熱交換器的稀溶液輸出端與第一節流閥的輸入端相連，第一節流閥的輸出端與吸收器的溶液輸入端相連；精餾塔製冷劑輸出端與冷凝器的製冷劑輸入端相連，冷凝器的製冷劑輸出端和第二節流閥的輸入端相連，第二節流閥的輸出端與蒸發器的製冷劑輸入端相連，蒸發器的製冷劑輸出端與吸收器的製冷劑輸入端相連。
文檔編號F25B15/04GK202284865SQ201120341000
公開日2012年6月27日 申請日期2011年9月13日 優先權日2011年9月13日
發明者李彥軍, 杜塏, 楊柳, 蔡星辰 申請人:東南大學