一種氨制冷機節能系統的製作方法
2023-10-11 19:01:19
專利名稱：一種氨制冷機節能系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用氨制冷機餘熱產生熱水的節能系統，通過板式換熱器、
熱管換熱器、管殼式換熱器、水源熱泵對氨制冷機進入冷凝器的高溫氨氣顯熱和潛熱進行 熱能回收，得到熱水供生產或生活用，同時減少氨制冷機和冷凝器運行負荷，起到節約能源 的效果，屬於節能環保技術領域。
背景技術：
氨是一種常見的廉價無機化合物，同時也是一種天然製冷劑(R717)。由於其具有 良好的熱力學性能和對大氣層無任何不良效應，在製冷技術的發展過程中一直起到重要的 作用。 氨壓縮制冷機大量應用於飲料生產、 食品冷凍加工貯藏、大型製冰、化工領域、建 築領域、水利建設、遠洋捕撈及特種實驗場所，如化工廠原料生產用冷、空調系統、建築物空 調、大壩混凝土澆筑前的冷卻水或製冰用冷、船用製冷、啤酒飲料生產、製藥等，這些生產或 生活過程中通常伴隨大量用熱。製冷和加熱分別耗能。 在氨壓縮式制冷機工作循環過程中，從壓縮機排出的高溫高壓氨氣需要通過水冷 式冷卻塔或蒸髮式冷凝器進行冷凝，這部分熱能被散發到環境中，如果採用氨制冷機節能 系統可以減少能源損失，提供大量的生產或生活用熱水，同時減少制冷機和冷凝器的運行 負荷。但目前市面上未出現這類節能系統。
發明內容本實用新型涉及一種氨制冷機的熱能回收系統，通過顯熱和潛熱的方式回收氨制 冷機餘熱，降低制冷機運行負荷和減少冷凝器的運行負荷，達到節能和減少運行費用的目 的。 為達到上述目的，本實用新型採取了以下的技術方案 —種氨制冷機節能系統，包括由壓縮機、油分離器、冷凝器、液氨貯罐、蒸發器、氣 液分離器依次管路連接構成的氨循環迴路，特別地，在油分離器和冷凝器之間管路連接有 熱回收系統。 所述熱回收系統由換熱裝置、第一氨閥門、第二氨閥門、水泵、第一水閥門、第二
水閥門、水箱、第一感溫探頭、第二感溫探頭和控制裝置構成顯熱回收系統。 換熱裝置上設有氨管路和水管路。通過控制裝置打開第一氨閥門、關閉第二案閥
門，從而將換熱裝置上的氨管路引入氨循環迴路中，高溫高壓的氨氣在氨管路中與水管路
中的水發生換熱，從而實現氨的顯熱回收的功能。水管路是與水泵、水箱管路連接在一起
的，水泵使得水在三者之間循環流動，因而水在換熱裝置處能被循環加熱後被利用。 第一感溫探頭設在氨管路的出口，第二溫度探頭設在水箱的循環水出口。該兩感
溫探頭將對應位置的溫度值反饋至控制裝置。如果水箱中水的溫度達到設定值，則控制裝
置將關閉水泵；如果氨管路中的氨氣達到完全冷凝的溫度，則控制裝置將關閉冷凝器，讓液態氨直接流經冷凝器並進入液氨貯罐。控制裝置還控制第一氨閥門、第二氨閥門、第一水閥 門、第二水閥門的啟閉狀態，這樣，熱回收系統的運作可完全處在自動控制的狀態，減少人 工的幹預。 在顯熱回收系統的基礎上，還可以作進一步的改進，令其變成顯熱和潛熱回收系 統把原來的換熱裝置作為第一換熱裝置，再增加一個第二換熱裝置，將第二換熱裝置的其 中一個管路與第一換熱裝置接駁在一起，通過水泵構成第一水循環；第二換熱裝置的另一 個管路與熱泵的輸入管路、第二水泵構成第二水循環；熱泵的輸出管路與第三水泵、水箱構 成第三水循環；通過設在氨管路的出口和水箱的循環水出口等感溫探頭向控制裝置反饋的 溫度值，控制裝置將根據水箱的水溫、氨管路中氨的溫度自動控制熱泵、冷凝器以及各個水 泵和閥門，實現自動控制以及提高氨氣的冷凝效率的目的。 在顯熱回收系統或顯熱和潛熱回收系統中，可在第一換熱裝置的氨管路的出口處
設置一個U型液氨收集器，以便於利用重力將冷凝的液氨回流到液氨貯罐。另外，所述的第
一換熱裝置可以是板式換熱器、熱管換熱器或管殼式換熱器；所述的第二換熱裝置可以
是板式換熱器、熱管換熱器或管殼式換熱器。
另外，可考慮為該節能系統增加一個氨報警系統 氨報警系統依據電化學原理_電解質溶液導電的性質而設計的，包括依次連接的
探頭、發送器、轉換器和報警器，一般安裝在熱回收系統的水循環管路上。當循環水中的氨
濃度為零時，檢測儀器指示為零，當出現氨洩露，探頭檢測出循環水中氨濃度發生變化，通
過發送器輸出信號，經轉換器進入報警器，並顯示氨的濃度。其功能在於當一級換熱系統出
現故障洩露氨時，可以檢查出洩露的氨，從而報警並給出信號控制系統停止運行。 該氨制冷機節能系統，能有效地以顯熱回收或顯熱和潛熱共同回收的方式，實現
氨的熱能回收，能使氨的冷凝效率大大提高，既節省了冷凝器運行所需的巨大電能，又能將
回收的熱能利用到熱水生產中，起到節約能源的效果。
圖1是本實用新型實施例1的結構原理圖； 圖2是本實用新型實施例2的結構原理圖； 圖3是本實用新型實施例1、實施例2中U型液氨收集器的結構示意圖； 圖4是本實用新型實施例3的結構原理圖。 附圖標記說明1-壓縮機；2_油分離器；3_冷凝器；4_液氨貯罐；5_蒸發器； 6-氣液分離器；7-板式換熱器；8-第一氨閥門；9-第二氨閥門；10-水泵；ll-第一水 閥門；12-第二水閥門；13-水箱；14-第一感溫探頭；15_第二感溫探頭；16_控制裝置； 101-壓縮機；102-油分離器；103-冷凝器；104-液氨貯罐；105_蒸發器；106_氣液分離器； 107-第一板式換熱器；108-第一氨閥門；109-第二氨閥門；110-第一水泵；111_第一水 閥門；112-第二水閥門；113-水箱；114-第一感溫探頭；115-第二感溫探頭；116-控制裝 置；117-第二板式換熱器；118-第二水泵；119-熱泵；120-第三水閥門；121_第四水閥門；
122-第三感溫探頭；123-第三水泵；124-第五水閥門；125-第六水閥門；126-第四感溫探
頭;127-探頭;128—發送器；129-轉換器;130報警器。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型內容作進一步說明。 實施例1 本實施例中，在現有技術的基礎上加入了顯熱回收系統。如圖1所示，壓縮機1、油 分離器2、冷凝器3、液氨貯罐4、蒸發器5、氣液分離器6依次管路連接構成現有技術中的氨 循環迴路。 熱回收系統連接在油分離器氨出口 A和冷凝器氨入口 B之間的管路上。本實施例 中，熱回收系統包括作為換熱裝置的板式換熱器7、第一氨閥門8、第二氨閥門9、水泵10、第 一水閥門11、第二水閥門12、水箱13、第一感溫探頭14、第二感溫探頭15和控制裝置16。 如圖1所示，第一氨閥門8的a端與第二氨閥門9的a端並聯連接在一起後，連接 在油分離器氨出口 A上；第一氨閥門8的b端連接在板式換熱器7的a端；第二氨閥門9的 b端與板式換熱器7的b端並聯連接後，連接在冷凝器氨入口 B上。板式換熱器7的a端至 板式換熱器7的b端管路相通，作為氨管路。 板式換熱器7的c端與水箱13的a端連接；板式換熱器7的d端與第一水閥門11 的a端連接；第一水閥門11的b端與水泵10的a端連接；水泵10的b端與第二水閥門12 的a端連接；第二水閥門12的b端與水箱13的b端連接。板式換熱器7的c端至板式換 熱器7的d端管路相通，作為水管路。 以上所述的連接均為管路連接；以上所述的第一氨閥門8、第二氨閥門9、第一水 閥門11、第二水閥門12均為電磁閥。 在冷凝器氨入口 B的管路上設置第一感溫探頭14 ;在水箱13的b端的管路上設 置第二感溫探頭15 ;將第一感溫探頭14、第二感溫探頭15、第一氨閥門8、第二氨閥門9、第 一水閥門11、第二水閥門12、水泵10分別電連接到控制裝置16上，構成顯熱回收系統的電 控部分。 啟用顯熱回收系統時，在控制裝置的控制下第二氨閥門9關閉，第一氨閥門8打 開；氣態氨進入板式換熱器7的a端至板式換熱器7的b端的氨管路中與板式換熱器7的c 端至板式換熱器7的d端的水管路中的流水進行換熱，這樣，高溫高壓的氣態氨的熱量在換 熱裝置處轉移到了水中，在水泵10的作用下，水箱13中的水也被漸漸加熱至設定的溫度。 通過第一感溫探頭14的測定，如果氣態氨未被冷凝至液態，則在流經冷凝器3的時候，被冷 凝器3冷凝成液態後，進入液氨貯罐4 ;如果氣態氨在板式換熱器7處即被冷凝成液態，則 液態氨仍然經冷凝器3進入液氨貯罐4，但控制裝置16此時將停止冷凝器3的運轉，以節省 電能。通過第二感溫探頭15的測定，如果水箱13中的水達到了設定溫度，則控制裝置16 將停止水泵10的運轉。 本實施例中的板式換熱器，其底部帶有U型液氨收集器，直接焊接在換熱器氨通 道的下側，如圖3所示，圖中Y1、Y2與氨管路連接；Y3、Y4與水管路連接，利用重力將冷凝的 液氨回流到液氨貯罐。 實施例2 本實施例為顯熱和潛熱回收系統。如圖2所示，壓縮機101、油分離器102、冷凝 器103、液氨貯罐104、蒸發器105、氣液分離器106依次管路連接構成現有技術中的氨循環 迴路，顯熱和潛熱回收系統也設在油分離器氨出口 A'和冷凝器氨入口 B'之間的管路上，包括作為換熱裝置的第一板式換熱器107、第一氨閥門108、第二氨閥門109、第一水泵110、第一水閥門111、第二水閥門112、水箱113、第一感溫探頭114、第二感溫探頭115和控制裝置116，另外還包括第二板式換熱器117、第二水泵118、熱泵119、第三水閥門120、第四水閥門121、第三感溫探頭122、第三水泵123、第五水閥門124、第六水閥門125、第四感溫探頭126。[0033] 如圖2所示，第一氨閥門108的a端與第二氨閥門109的a端並聯連接在一起後，連接在油分離器氨出口 A'上；第一氨閥門108的b端連接在第一板式換熱器107的a端；第二氨閥門109的b端與第一板式換熱器107的b端並聯連接後，連接在冷凝器氨入口 B'上。第一板式換熱器107的a端至第一板式換熱器107的b端管路相通，作為氨管路。[0034] 第一板式換熱器107的c端與第二板式換熱器117的a端連接；第一板式換熱器107的d端與第一水閥門111的a端連接；第一水閥門111的b端與第一水泵110的a端連接；第一水泵110的b端與第二水閥門112的a端連接；第二水閥門112的b端與第二板式換熱器117的b端連接。第二板式換熱器117的b端至第一板式換熱器107的d端，第一板式換熱器107的c端至第二板式換熱器117的a端構成第一水循環。[0035] 第二板式換熱器117的c端與熱泵119的a端連接；第二板式換熱器117的d端與第三水閥門120的a端連接；第三水閥門120的b端與第二水泵118的a端連接；第二水泵118的b端與第四水閥門121的a端連接；第四水閥門121的b端與熱泵119的b端連接。熱泵119的b端至第二板式換熱器117的d端，第二板式換熱器117的c端至熱泵119的a端構成第二水循環。 熱泵119的c端與水箱113的a端連接；熱泵119的d端與第五水閥門124的a端連接；第五水閥門124的b端與第三水泵123的a端連接；第三水泵123的b端與第六水閥門125的a端連接；第六水閥門125的b端與水箱113的b端連接。水箱113的b端至熱泵119的d端，熱泵119的c端至水箱113的a端構成第三水循環。[0037] 以上所述的連接均為管路連接；以上所述的第一氨閥門108、第二氨閥門109、第一水閥門111、第二水閥門112、第三水閥門120、第四水閥門121、第五水閥門124、第六水閥門125均為電磁閥。 在冷凝器氨入口 B'的管路上設置第一感溫探頭114 ;在第二板式換熱器117的b端的管路上設置第二感溫探頭115 ;在熱泵119的b端的管路上設置第三感溫探頭122 ;在水箱113的b端的管路上設置第四感溫探頭126。將第一感溫探頭114、第二感溫探頭115、第三感溫探頭122、第四感溫探頭126、第一氨閥門108、第二氨閥門109、第一水閥門111、第二水閥門112、第三水閥門120、第四水閥門121、第五水閥門124、第六水閥門125、第一水泵110、第二水泵118、第三水泵123分別電連接到控制裝置116上，構成顯熱和潛熱回收系統的電控部分。 啟用顯熱和潛熱回收系統時，在控制裝置116的控制下第二氨閥門109關閉，第一氨閥門108打開；氣態氨進入第一板式換熱器107的a端至第一板式換熱器107的b端的氨管路中與第一水循環的流水進行顯熱換熱；第一水循環的水在第二板式換熱器117處與第二水循環的水進行潛熱交換；第二水循環的水在熱泵119處與第三水循環的水進行顯熱交換。這樣，高溫高壓的氣態氨的熱量在經過顯熱和潛熱交換後，絕大部分的熱量都轉移到了水箱113的水中，水箱113中的水被漸漸加熱至設定的溫度。通過第一感溫探頭114的測定，如果氣態氨未被冷凝至液態，則在流經冷凝器103的時候，被冷凝器103冷凝成液態後，進入液氨貯罐104 ;如果氣態氨在第一板式換熱器107處即被冷凝成液態，則液態氨仍然經冷凝器103進入液氨貯罐104，但控制裝置116此時將停止冷凝器103的運轉，以節省電能。通過第四感溫探頭126的測定，如果水箱113中的水達到了設定溫度，則控制裝置116將停止第一水泵110、第二水泵118、第三水泵123和熱泵119的運轉。[0040] 本實施例中的第一板式換熱器107，其底部同樣地可帶有U型液氨收集器。[0041] 實施例3 如圖4所示，本實施例與實施例2的不同之處在於第一板式換熱器107的c端直接與熱泵119的a端連接；第二水閥門112的b端直接與熱泵119的b端連接。在第一板式換熱器107於熱泵119之間的管路上，設有氨報警系統，該系統由依次電連接的探頭127、發送器、轉換器129和報警器130構成。探頭127設置在管路上，檢測管路中的氨含量，而報警器130與控制裝置116電連接，用於在緊急情況下令控制裝置116停止工作。
權利要求一種氨制冷機節能系統，包括由壓縮機、油分離器、冷凝器、液氨貯罐、蒸發器、氣液分離器依次管路連接構成的氨循環迴路，其特徵在於在油分離器和冷凝器之間管路連接有熱回收系統。
2. 根據權利要求l所述的一種氨制冷機節能系統，其特徵在於所述熱回收系統由換 熱裝置、第一氨閥門、第二氨閥門、水泵、第一水閥門、第二水閥門、水箱、第一感溫探頭、第 二感溫探頭和控制裝置連接構成顯熱回收系統。
3. 根據權利要求2所述的一種氨制冷機節能系統，其特徵在於把換熱裝置作為第一 換熱裝置，再增加一個第二換熱裝置，將第二換熱裝置的其中一個管路與第一換熱裝置接 駁在一起，通過水泵構成水循環；第二換熱裝置的另一個管路與熱泵的輸入管路、第二水泵 構成另一水循環；熱泵的輸出管路與第三水泵、水箱構成第三水循環；通過設在氨管路的 出口和水箱的循環水出口等處的感溫探頭向控制裝置反饋的溫度值，控制裝置將根據水箱 的水溫、氨管路中氨的溫度自動控制熱泵、冷凝器以及各個水泵和閥門，構成顯熱和潛熱回 收系統。
4. 根據權利要求2所述的一種氨制冷機節能系統，其特徵在於所述換熱裝置為板式 換熱器、熱管換熱器或管殼式換熱器。
5. 根據權利要求3所述的一種氨制冷機節能系統，其特徵在於所述第一換熱裝置和 第二換熱裝置為板式換熱器、熱管換熱器或管殼式換熱器。
6. 根據權利要求2或4所述的一種氨制冷機節能系統，其特徵在於在換熱裝置的氨 出口處設有一個U型液氨收集器。
7. 根據權利要求3或5所述的一種氨制冷機節能系統，其特徵在於在第一換熱裝置的氨出口處設有一個U型液氨收集器。
8. 根據權利要求1所述的一種氨制冷機節能系統，其特徵在於在熱回收系統的水循 環管路上，設有由探頭、發送器、轉換器和報警器依次電連接而構成的氨報警系統。
專利摘要本實用新型涉及一種氨制冷機的熱能回收系統，通過顯熱和潛熱的方式回收氨制冷機餘熱，降低制冷機運行負荷和減少冷凝器的運行負荷，達到節能和減少運行費用的目的。一種氨制冷機節能系統，包括由壓縮機、油分離器、冷凝器、液氨貯罐、蒸發器、氣液分離器依次管路連接構成的氨循環迴路，特別地，在油分離器和冷凝器之間管路連接有熱回收系統。該氨制冷機節能系統，能有效地以顯熱回收或顯熱和潛熱共同回收的方式，實現氨的熱能回收，能使氨的冷凝效率大大提高，既節省了冷凝器運行所需的巨大電能，又能將回收的熱能利用到熱水生產中，起到節約能源的效果。
文檔編號F25B6/04GK201438055SQ20092005871
公開日2010年4月14日 申請日期2009年6月18日 優先權日2009年6月18日
發明者仝兆豐, 廉永旺, 彭雙峰, 陳琰, 馬偉斌 申請人:中國科學院廣州能源研究所;廣州天締能源科技有限公司