專利名稱：氨水吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)系統(tǒng)及制冷循環(huán)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)的循環(huán)方法，特別是以氨水為工質(zhì)，利用中低品位熱能與少量電能的復(fù)合制冷循環(huán)方法。
背景技術(shù)：
氨水吸收式制冷是一種以熱能驅(qū)動的制冷方式，在蒸汽壓縮式制冷方法問世以前曾被廣泛應(yīng)用。其特點是直接以熱能為動力，只需消耗少量的輔助電能，便可以實現(xiàn)制冷循環(huán)。氨水吸收式制冷機的制冷溫度范圍很寬，不僅可以在空調(diào)工況下運行，而且能在-60℃以上各種工業(yè)制冷中應(yīng)用。氨水吸收式制冷機性能隨著制冷溫度的降低而下降，隨冷凝溫度降低而提高；在熱源溫度比較低、制冷溫度也要求比較低的條件下，往往單級已不能實現(xiàn)制冷循環(huán)，此時必須采用雙級等其他輔助循環(huán)方式。
吸收式系統(tǒng)與壓縮式系統(tǒng)各有自身的特點，實用的場合也有所不同。在以氨這一環(huán)保制冷劑為工質(zhì)的制冷系統(tǒng)中，對制冷溫度比較低的場合，無論是吸收式還是壓縮式，往往都采用雙級循環(huán)。對雙級吸收式循環(huán)來說，為了保證運行的安全，高壓部分設(shè)備(主要是容器)比較笨重，另外在高壓條件下，氨水采用精餾分離過程能耗比較大；而對雙級壓縮式制冷循環(huán)來說，隨著制冷溫度的降低，氨氣比容增加很快，在滿足制冷量的要求下，低壓級壓縮機的體積和功耗都將隨之增加。也就是說雙級氨水吸收式循環(huán)，高壓級部分有多種不利因素，而雙級壓縮式循環(huán)，低壓部分有多種不利因素。因此將吸收與壓縮進行耦合，形成吸收與壓縮式復(fù)合制冷循環(huán)就顯得非常有價值。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種氨水吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)制冷的循環(huán)方法，實現(xiàn)氨水吸收式制冷在低熱源溫度、低制冷溫度條件下的制冷循環(huán)，并達到節(jié)約熱能資源的目的。
技術(shù)方案本發(fā)明的氨水吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)系統(tǒng)中，發(fā)生器、吸收器、溶液泵和溶液換熱器構(gòu)成了該制冷循環(huán)系統(tǒng)的低壓級部分，壓縮機構(gòu)成了該制冷循環(huán)系統(tǒng)的高壓級部分；其中，發(fā)生器、精餾器、分凝器串聯(lián)連接；分凝器的氨氣輸出端通過氨氣管線與氨壓縮機的輸入端相連，氨壓縮機的輸出端通過氨油分離器與冷凝器的氨氣輸入端相連，冷凝器的氨液輸出端通過氨液管線與過冷器的氨液輸入端相連，過冷器的氨液輸出端通過氨節(jié)流閥與蒸發(fā)器的氨液輸入端相連，蒸發(fā)器的氨氣輸出端通過過冷器和氨氣管線與吸收器的氨氣輸入端相連，吸收器的濃氨水輸出端通過氨水系統(tǒng)管線和氨水溶液泵與溶液換熱器的濃氨水輸入端相連，溶液換熱器的稀氨水輸入端通過氨水系統(tǒng)管線與發(fā)生器的稀氨水輸出端相連，溶液換熱器的濃氨水輸出端通過氨水系統(tǒng)管線與精餾器的中部相連，溶液換熱器的稀氨水輸出端通過氨水系統(tǒng)管線和溶液節(jié)流閥與吸收器的稀氨水輸入端相連；加熱蒸汽管線由發(fā)生器的蒸汽進口引入，從發(fā)生器的凝結(jié)水出口引出；冷卻水管線分別由分凝器冷卻水進口、吸收器冷卻水進口、冷凝器冷卻水進口，并聯(lián)引入，分別從分凝器冷卻水出口、吸收器冷卻水出口、冷凝器冷卻水出口，并聯(lián)引出；載冷劑管線由蒸發(fā)器的載冷劑進口引入，從蒸發(fā)器的載冷劑出口引出。
本發(fā)明的氨水吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)系統(tǒng)的制冷循環(huán)方法為出蒸發(fā)器的氨蒸汽經(jīng)過冷器后進入吸收器，在吸收器里被來自發(fā)生器并經(jīng)溶液換熱器和溶液節(jié)流閥節(jié)流后進入吸收器的稀氨水溶液所吸收，吸收熱被冷卻水帶走；吸收終了的濃氨水經(jīng)氨水溶液泵及溶液換熱器進入精餾器，通過發(fā)生器、精餾器、分凝器產(chǎn)生高純度的中壓氨蒸汽以及稀氨水溶液，分凝器分凝熱由冷卻水帶走；發(fā)生的中壓氨蒸汽經(jīng)氨壓縮機升高壓力后進入冷凝器，在冷凝器中冷凝為液體氨，冷凝熱由冷卻水帶走；液氨經(jīng)過冷器及氨節(jié)流閥進入蒸發(fā)器，蒸發(fā)制冷后的氨蒸汽經(jīng)過冷器后再進入吸收器，由此構(gòu)成吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)。
利用工業(yè)余熱或太陽能來作為該制冷循環(huán)系統(tǒng)中所述低壓級部分吸收式循環(huán)的驅(qū)動能源。利用電能作為該制冷循環(huán)系統(tǒng)中所述高壓級部分壓縮機的驅(qū)動能源。發(fā)生器發(fā)生的熱由工業(yè)余然或太陽能提供。
有益效果由于本發(fā)明采用發(fā)生器、吸收器、溶液泵及溶液換熱器替代了電能驅(qū)動的雙級壓縮制冷系統(tǒng)的低壓級部分，從而使雙級壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)的低壓級部分可以利用工業(yè)余熱及太陽能來驅(qū)動；以壓縮機替代了以熱能驅(qū)動的雙級吸收式制冷系統(tǒng)的高壓部分，從而克服了雙級吸收式制冷系統(tǒng)的高壓級部分設(shè)備笨重以及精餾能耗過大等弊端。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，利用工業(yè)余熱或太陽能來作為該制冷循環(huán)系統(tǒng)中所述低壓級部分吸收式循環(huán)的驅(qū)動能源，利用電能作為該制冷循環(huán)系統(tǒng)中所述高壓級部分壓縮機的驅(qū)動能源，所以使得吸收式和壓縮式在利用工業(yè)余熱或太陽能實現(xiàn)較低溫度的制冷過程中優(yōu)勢互補，循環(huán)具有較高的能源利用效率和較高的熱力學(xué)完善度，從而達到能源合理利用和節(jié)約能源的目的。


下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明做進一步說明。
圖1是氨水吸收與壓縮復(fù)合循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中有發(fā)生器1，精餾器2，分凝器3，氨壓縮機4，氨油分離器5，冷凝器6，過冷器7，氨節(jié)流閥8，蒸發(fā)器9，吸收器10，溶液節(jié)流閥11，氨水溶液泵12，溶液換熱器13，水蒸汽進口1a，凝結(jié)水出口1b，分凝器冷卻水進口3a、吸收器冷卻水進口10a、冷凝器冷卻水進口6a，分凝器冷卻水出口3b、吸收器冷卻水出口10b、冷凝器冷卻水出口6b，載冷劑進口9a，載冷劑出口9b。
具體實施例方式
如圖1所示，氨水吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)生器1、吸收器10、溶液泵12和溶液換熱器13構(gòu)成了該制冷循環(huán)系統(tǒng)的低壓級部分，壓縮機4構(gòu)成了該制冷循環(huán)系統(tǒng)的高壓級部分；其中，發(fā)生器1、精餾器2、分凝器3串聯(lián)連接；分凝器3的氨氣輸出端通過氨氣管線與氨壓縮機4的輸入端相連，氨壓縮機4的輸出端通過氨油分離器5與冷凝器6的氨氣輸入端相連，冷凝器6的氨液輸出端通過氨液管線與過冷器7的氨液輸入端相連，過冷器7的氨液輸出端通過氨節(jié)流閥8與蒸發(fā)器9的氨液輸入端相連，蒸發(fā)器9的氨氣輸出端通過過冷器7和氨氣管線與吸收器10的氨氣輸入端相連，吸收器10的濃氨水輸出端通過氨水系統(tǒng)管線和氨水溶液泵12與溶液換熱器13的濃氨水輸入端相連，溶液換熱器13的濃氨水輸出端通過氨水系統(tǒng)管線與精餾器2中部相連，發(fā)生器1的稀氨水輸出端通過氨水系統(tǒng)管線與溶液換熱器13的稀氨水輸入端相連，溶液換熱器13的稀氨水輸出端通過氨水系統(tǒng)管線和溶液節(jié)流閥11與吸收器10的稀氨水輸入端相連；加熱蒸汽管線由發(fā)生器1的蒸汽進口1a引入，從發(fā)生器1的凝結(jié)水出口1b引出；冷卻水管線分別由分凝器冷卻水進口3a、吸收器冷卻水進口10a、冷凝器冷卻水進口6a并聯(lián)引入，分別從分凝器冷卻水出口3b、吸收器冷卻水出口10b、冷凝器冷卻水出口6b并聯(lián)引出；載冷劑管線由蒸發(fā)器9的載冷劑進口9a引入，從蒸發(fā)器9的載冷劑出口9b引出。
當制冷溫度比較低，冷卻水溫較高，冷凝壓力與蒸發(fā)壓力比值大于等于8時，對氨壓縮式制冷系統(tǒng)來說，不宜采用單級循環(huán)，應(yīng)采用雙級壓縮。對氨水吸收式制冷系統(tǒng)，在上述條件下，系統(tǒng)運行還與驅(qū)動熱源溫度有關(guān)，在熱源溫度比較低(如太陽能與工業(yè)廢熱)的情況下，一般當放氣范圍小于6％時，就需要采用雙級流程。對于一個兩級系統(tǒng)(雙級壓縮或雙級吸收)，可以一級采用吸收，另一級采用壓縮。是低壓級采用吸收式還是高壓級作為吸收式，這里應(yīng)該有兩種不同的組合。經(jīng)分析采用低壓級吸收，高壓級壓縮的組合方式可以將各自的優(yōu)勢得到很好的互補。如圖1所示，出蒸發(fā)器9的低壓氨蒸汽，首先進入低壓級吸收系統(tǒng)，出發(fā)生器的氨氣體處于中間壓力，再進入壓縮機4被壓縮至冷凝壓力，在冷凝器6冷凝為液體，再去蒸發(fā)器制冷。具體循環(huán)過程是來自蒸發(fā)器9的氨蒸汽經(jīng)過冷器7后進入吸收器10，在吸收器10里被來自發(fā)生器1并經(jīng)溶液換熱器13和溶液節(jié)流閥11進入吸收器10的稀氨水溶液所吸收，吸收熱被冷卻水帶走。吸收終了的濃氨水經(jīng)溶液泵12和溶液換熱器13進入精餾器2，在發(fā)生器1、精餾器2、分凝器3中產(chǎn)生高純度的中壓氨蒸汽以及稀氨水溶液，氨蒸汽經(jīng)壓縮機4升高壓力后進入冷凝器6，在冷凝器6中冷凝為液體氨。液氨經(jīng)過冷器7及氨節(jié)流閥8進入蒸發(fā)器9，蒸發(fā)制冷后的氨蒸汽經(jīng)過冷器7后再進入吸收器10。由此構(gòu)成吸收與壓縮復(fù)合循環(huán)制冷循環(huán)。無疑這一循環(huán)系統(tǒng)吸收了吸收式制冷系統(tǒng)和壓縮式系統(tǒng)的優(yōu)點。特別是在利用工業(yè)余熱或太陽能，要求制冷溫度比較低的場合，該發(fā)明在利用工業(yè)余熱的同時，消耗少量的電能，使制冷循環(huán)得已實現(xiàn)。與雙級氨水吸收式制冷系統(tǒng)相比，可以減少設(shè)備投資，也減小了設(shè)備的體積。與雙級壓縮式制冷循環(huán)相比，可以節(jié)省優(yōu)質(zhì)電能，使用低品位熱能，節(jié)約資源。
權(quán)利要求
1.一種氨水吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于發(fā)生器(1)、吸收器(10)、溶液泵(12)和溶液換熱器(13)構(gòu)成了該制冷循環(huán)系統(tǒng)的低壓級部分，壓縮機(4)構(gòu)成了該制冷循環(huán)系統(tǒng)的高壓級部分；其中，發(fā)生器(1)、精餾器(2)、分凝器(3)串聯(lián)連接；分凝器(3)的氨氣輸出端通過氨氣管線與氨壓縮機(4)的輸入端相連，氨壓縮機(4)的輸出端通過氨油分離器(5)與冷凝器(6)的氨氣輸入端相連，冷凝器(6)的氨液輸出端通過氨液管線與過冷器(7)的氨液輸入端相連，過冷器(7)的氨液輸出端通過氨節(jié)流閥(8)與蒸發(fā)器(9)的氨液輸入端相連，蒸發(fā)器(9)的氨氣輸出端通過過冷器(7)和氨氣管線與吸收器(10)的氨氣輸入端相連，吸收器(10)的濃氨水輸出端通過氨水系統(tǒng)管線和氨水溶液泵(12)與溶液換熱器(13)的濃氨水輸入端相連，溶液換熱器(13)的濃氨水輸出端通過氨水系統(tǒng)管線與精餾器(2)中部相連，發(fā)生器(1)的稀氨水輸出端通過氨水系統(tǒng)管線與溶液換熱器(13)的稀氨水輸入端相連，溶液換熱器(13)的稀氨水輸出端通過氨水系統(tǒng)管線和溶液節(jié)流閥(11)與吸收器(10)的稀氨水輸入端相連；加熱蒸汽管線由發(fā)生器(1)的蒸汽進口(1a)引入，從發(fā)生器(1)的凝結(jié)水出口(1b)引出；冷卻水管線分別由分凝器冷卻水進口(3a)、吸收器冷卻水進口(10a)、冷凝器冷卻水進口(6a)，引入，分別從分凝器冷卻水出口(3b)、吸收器冷卻水出口(10b)、冷凝器冷卻水出口(6b)，引出；載冷劑管線由蒸發(fā)器(9)的載冷劑進口(9a)引入，從蒸發(fā)器(9)的載冷劑出口(9b)引出。
2.一種采用如權(quán)利要求1所述的氨水吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)系統(tǒng)的制冷循環(huán)方法，其特征在于，出蒸發(fā)器(9)的氨蒸汽由經(jīng)過冷器(7)后進入吸收器(10)，在吸收器(10)里被來自發(fā)生器(1)并經(jīng)溶液換熱器(13)和溶液節(jié)流閥(11)節(jié)流后進入吸收器(10)的稀氨水溶液所吸收，吸收熱被冷卻水帶走；吸收終了的濃氨水經(jīng)氨水溶液泵(12)及溶液換熱器(13)進入精餾器(2)，通過發(fā)生器(1)、精餾器(2)、分凝器(3)產(chǎn)生高純度的中壓氨蒸汽以及氨水稀溶液，發(fā)生器熱源由低位余熱蒸汽供給，分凝器(3)分凝的熱由冷卻水帶走；發(fā)生的中壓氨蒸汽經(jīng)氨壓縮機(4)升高壓力后進入冷凝器(6)，在冷凝器(6)中冷凝為液體氨，冷凝熱由冷卻水帶走；液氨經(jīng)過冷器(7)及氨節(jié)流閥(8)進入蒸發(fā)器(9)，蒸發(fā)制冷后的氨蒸汽由經(jīng)過冷器(7)后再進入吸收器(10)，吸收熱由冷卻水帶走，由此構(gòu)成吸收與壓縮復(fù)合循環(huán)制冷循環(huán)。
3.如權(quán)利要求2所述的氨水吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)系統(tǒng)的制冷循環(huán)方法，其特征在于利用工業(yè)余熱或太陽能來作為該制冷循環(huán)系統(tǒng)中所述低壓級部分吸收式循環(huán)的驅(qū)動能源。
4.如權(quán)利要求2所述的氨水吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)系統(tǒng)的制冷循環(huán)方法，其特征在于利用電能作為該制冷循環(huán)系統(tǒng)中所述高壓級部分壓縮機的驅(qū)動能源。
全文摘要
氨水吸收與壓縮復(fù)合制冷循環(huán)系統(tǒng)及制冷循環(huán)方法涉及一種以氨水為工質(zhì)，利用中低品位熱能與少量電能的復(fù)合制冷循環(huán)方法，由發(fā)生器(1)、吸收器(10)、溶液泵(12)和溶液換熱器(13)構(gòu)成了該制冷循環(huán)系統(tǒng)的低壓級部分，壓縮機(4)構(gòu)成了該制冷循環(huán)系統(tǒng)的高壓級部分；加熱蒸汽管線由發(fā)生器(1)的蒸汽進口(1a)引入，從發(fā)生器(1)的凝結(jié)水出口(1b)引出；冷卻水管線分別由分凝器冷卻水進口(3a)、吸收器冷卻水進口(10a)、冷凝器冷卻水進口(6a)引入，分別從分凝器冷卻水出口(3b)、吸收器冷卻水出口(10b)、冷凝器冷卻水出口(6b)引出；載冷劑管線由蒸發(fā)器(9)的載冷劑進口(9a)引入，從蒸發(fā)器(9)的載冷劑出口(9b)引出。
文檔編號F25B15/04GK101059291SQ20071002295
公開日2007年10月24日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者杜塏, 張小松, 蔡亮, 李舒宏 申請人:東南大學(xué)