專利名稱：硫氰酸鈉－氨擴(kuò)散吸收式制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
屬制冷技術(shù)行業(yè)，應(yīng)用于遠(yuǎn)洋漁船、貨輪以及一切需要制冷的場(chǎng)合?？稍跐O船制冰機(jī)、汽車空調(diào)、冷庫、冷藏車和軍事上使用。
背景技術(shù)：
人工制冷誕生100多年來，熱能制冷主要是吸收式制冷。目前常見的吸收式制冷方式有三種溴化鋰水吸收式、氨水吸收式、氨氫水吸收擴(kuò)散式。
溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)是研究較多的一種，不過因其只能制取零度以上的溫度，因此使用范圍常局限于空調(diào)上，而且腐蝕性較強(qiáng)。
氨水吸收式制冷是人工制冷的鼻祖，人工制冷領(lǐng)域是先有氨水吸收制冷才有壓縮制冷的，但是由于該系統(tǒng)的工質(zhì)對(duì)是水和氨，在加熱時(shí)水蒸發(fā)，氨也蒸發(fā)，降低了熱效率，同時(shí)需要精餾裝置，增加了設(shè)備投資和能耗，同時(shí)也限制了制冷效率的提高。此外它還需要增壓泵，耗電量較大，因此已不適應(yīng)目前節(jié)能、制冷形勢(shì)的需求。
氨氫水?dāng)U散吸收式制冷在氨水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入了擴(kuò)散劑-氫，它的基本流程如圖2所示，進(jìn)入發(fā)生器1的濃溶液經(jīng)過加熱，其中氣態(tài)進(jìn)入到精餾器10，液態(tài)回流入發(fā)生器1。從精餾器10出來的氣態(tài)氨經(jīng)冷凝器3冷凝，經(jīng)氣體熱交換器11再冷，進(jìn)入蒸發(fā)器7。在蒸發(fā)器7中由于氫的影響，促成了氨迅速蒸發(fā)制冷。由蒸發(fā)器7出來的氨氫水混合氣經(jīng)氣體熱交換器11加熱后，進(jìn)入吸收器5。從發(fā)生器1出來的稀溶液在溶液熱交換器9被冷卻后也進(jìn)入吸收器5，在吸收器5中稀氨溶液吸收氨氣后經(jīng)溶液熱交換器9預(yù)熱后，又流入發(fā)生器1。如此構(gòu)成循環(huán)。此系統(tǒng)工質(zhì)對(duì)仍采用氨和水，因此必須設(shè)有精餾裝置，同時(shí)由于利用虹吸泵進(jìn)行循環(huán)，制冷量一般較小，制冷效率(COP)一般為0.4～0.5，難以用于制冷量需求大的場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的擴(kuò)散吸收式制冷裝置，它以硫氰酸鈉-氨作為制冷工質(zhì)對(duì)，可以制取零度以下的溫度同時(shí)省去了精餾裝置，它有較低的熱源溫度就可以滿足驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求并可達(dá)到較高的制冷效率(COP)，除了可以應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)以外，在冷庫、制冰設(shè)備等方面也可以得到應(yīng)用。得到應(yīng)用。對(duì)有地?zé)嵩?、廢熱源的地方，可以直接利用這些熱量來達(dá)到制冷的目的。
硫氰酸鈉-氨溶液具有高的溶解度、較低的蒸汽壓、高的熱導(dǎo)率、較低的粘度和比熱，且對(duì)鋼材無腐蝕，是一種較為理想的吸收制冷工質(zhì)對(duì)。將硫氰酸鈉-氨用于擴(kuò)散吸收制冷系統(tǒng)，由于氨與硫氰化鈉的沸點(diǎn)相差很大，溶液的氣相可認(rèn)為是100％的氨氣，則可免去精餾裝置。而且理論分析表明，硫氰酸鈉-氨擴(kuò)散吸收系統(tǒng)的性能優(yōu)于傳統(tǒng)的氨氫水系統(tǒng)。
硫氰酸鈉-氨擴(kuò)散吸收式制冷裝置包括發(fā)生器1、冷凝器3、吸收器5、蒸發(fā)器7、泵8和溶液熱交換器9，如圖1所示，發(fā)生器1一端與氣液分離器2相連，發(fā)生器1另一端與溶液熱交換器9連接，氣液分離器2頂部經(jīng)過冷凝器3與擴(kuò)散罐6相連，氣液分離器2底部通過溶液熱交換器9與泵8相連，擴(kuò)散罐6底部通過泵8與蒸發(fā)器7形成封閉的環(huán)路，而擴(kuò)散罐6與吸收器5上下端分別連通，吸收器5一端與冷卻器4形成循環(huán)的環(huán)路，吸收器5同時(shí)又經(jīng)過泵8與溶液熱交換器9連接。
此裝置流程為經(jīng)發(fā)生器1中加熱沸騰后，帶有大量氨氣的濃氨溶液在氣液分離器2中進(jìn)行分離，其中氨氣大量蒸發(fā)出來進(jìn)入冷凝器3冷凝，而分離后的濃氨溶液變?yōu)橄“比芤簭臍庖悍蛛x器2底部流出，通過溶液熱交換器9和從吸收器5底部過來的濃氨溶液混合?；旌虾蟮娜芤航?jīng)過磁力泵8后分為兩部分一部分通過冷卻器4冷凝后被送到吸收器5中，被噴淋霧化后吸收氨氣變?yōu)闈獍比芤海涣硪徊糠纸?jīng)過溶液加熱器9被加熱后重新進(jìn)入發(fā)生器1；從氣液分離器2中蒸發(fā)出來的氨氣經(jīng)過冷凝器3冷凝后變?yōu)榘币海币哼M(jìn)入擴(kuò)散罐6頂部被噴淋下來，一部分在氫的作用下擴(kuò)散，另一部分未擴(kuò)散的氨液通過溶液泵8進(jìn)入蒸發(fā)器7換熱，然后被重新送到擴(kuò)散罐6中噴淋擴(kuò)散。這樣吸收了大量氨的氫氣就變?yōu)闅浒被旌蠚怏w，然后氫氨混合氣體進(jìn)入吸收器5往上流動(dòng)和噴淋下來的稀氨溶液進(jìn)行物質(zhì)交換。氨被稀氨溶液吸收，而氫氨溶液變成氫氣重新回到擴(kuò)散罐6中吸收氨氣。這樣，系統(tǒng)完成了一個(gè)循環(huán)。
與目前的溴化鋰，氨氫水和氨水制冷系統(tǒng)相比，此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面(1)由于在蒸發(fā)階段只有制冷劑氨蒸發(fā)，硫氰酸鹽不蒸提高了制冷效率(COP)。
(2)較低的熱源溫度就可以滿足驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求，一般熱源溫度為90～110℃，在這種情況下，蒸發(fā)(制冷)溫度就可以達(dá)到-30℃。
(3)與同類裝置相比，制冷效率(COP)最高可以達(dá)到0.7，在當(dāng)今倡導(dǎo)的“節(jié)能”中邁出了一大步。
(4)在此系統(tǒng)中，泵8采用了磁力泵，大大降低了輔助輸送泵的能耗，擴(kuò)大了系統(tǒng)的制冷能力，適合于大、中、小型各種制冷系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合。


圖1硫氰酸鈉-氨擴(kuò)散吸收式制冷系統(tǒng)整體流程圖；圖中1.發(fā)生器，2.氣液分離器，3.冷凝器，4.冷卻器，5吸收器，6擴(kuò)散罐，7蒸發(fā)器，8泵，9溶液熱交換器；圖2氨氫水?dāng)U散吸收式制冷系統(tǒng)流程圖；圖中1.發(fā)生器，3.冷凝器，5吸收器，7蒸發(fā)器，9溶液熱交換器，10.精餾器，11.熱交換器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明裝置中，濃氨溶液經(jīng)過發(fā)生器1加熱沸騰后，在氣液分離器2中進(jìn)行分離，其中氨氣大量蒸發(fā)出來進(jìn)入冷凝器3冷凝，而分離后的濃氨溶液變?yōu)橄“比芤簭臍庖悍蛛x器2底部流出，通過溶液熱交換器9和從吸收器5底部過來的濃氨溶液混合?；旌虾蟮娜芤航?jīng)過磁力泵8后分為兩部分一部分通過冷卻器4冷凝后被送到吸收器5中，被噴淋霧化后吸收氨氣變?yōu)闈獍比芤?；另一部分?jīng)過溶液加熱器9被加熱后重新進(jìn)入發(fā)生器1。
從氣液分離器2中蒸發(fā)出來的氨氣經(jīng)過冷凝器3冷凝后變?yōu)榘币?，氨液進(jìn)入擴(kuò)散罐6頂部被噴淋下來，一部分在氫的作用下擴(kuò)散，另一部分未擴(kuò)散的氨液通過溶液泵8進(jìn)入蒸發(fā)器7換熱，然后被重新送到擴(kuò)散罐6中噴淋擴(kuò)散。這樣吸收了大量氨的氫氣就變?yōu)闅浒被旌蠚怏w，然后氫氨混合氣體進(jìn)入吸收器5往上流動(dòng)和噴淋下來的稀氨溶液進(jìn)行物質(zhì)交換。氨被稀氨溶液吸收，而氫氨溶液變成氫氣重新回到擴(kuò)散罐6中吸收氨氣。這樣，系統(tǒng)完成了一個(gè)循環(huán)。
本發(fā)明中，蒸發(fā)器7和吸收器5之間添加了擴(kuò)散罐6這一部件，在這里，擴(kuò)散罐有三個(gè)作用1)為溶液泵提供足夠的氨液以讓系統(tǒng)能夠很好的運(yùn)轉(zhuǎn)；2)儲(chǔ)存氨液的作用；3)為氨的擴(kuò)散提供一個(gè)很好的場(chǎng)所。從傳熱的角度分析，在蒸發(fā)器7中冷媒帶走的是氨液的顯熱，而在擴(kuò)散罐6中，一部分氨在其中擴(kuò)散，它的潛熱就傳給了擴(kuò)散罐6下部的氨液，然后被冷卻的氨液通過顯熱的形式和冷媒進(jìn)行熱交換。
本發(fā)明中發(fā)生器1分別與溶液熱交換器9和氣液分離器2相連。這樣設(shè)計(jì)讓濃氨溶液在溶液熱交換器9加熱，在氣液分離器2中分離，把加熱和分離在兩個(gè)容器中進(jìn)行，它的好處是氨氣在蒸發(fā)的同時(shí)，是吸收熱量的，這些熱量的來源是外部熱源，但是為了增大硫氰酸鈉溶液的吸收能力，要盡可能的降低從溶液熱交換器9中出來的硫氰酸鈉溶液的溫度。把加熱和分離在兩個(gè)容器中進(jìn)行就很好的解決了這個(gè)問題，在氨氣蒸發(fā)的同時(shí)，吸收溶液的熱量，降低了硫氰酸鈉溶液的溫度，從而提高了制冷效率(COP)。
權(quán)利要求
1.一種硫氰酸鈉-氨擴(kuò)散吸收式制冷裝置，包括發(fā)生器(1)、冷凝器(3)、吸收器(5)、蒸發(fā)器(7)、泵(8)和溶液熱交換器(9)，其特征在于發(fā)生器(1)一端與氣液分離器(2)相連，發(fā)生器(1)另一端與溶液熱交換器(9)連接，氣液分離器(2)頂部經(jīng)過冷凝器(3)與擴(kuò)散罐(6)相連，氣液分離器(2)底部通過溶液熱交換器(9)與泵(8)相連，擴(kuò)散罐(6)底部通過泵(8)與蒸發(fā)器(7)形成封閉的環(huán)路，而擴(kuò)散罐(6)與吸收器(5)上下端分別連通，吸收器(5)一端與冷卻器(4)形成循環(huán)的環(huán)路，吸收器(5)同時(shí)又經(jīng)過泵(8)與溶液熱交換器(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷裝置，其特征在于，所述的泵(8)采用磁力泵。
全文摘要
一種硫氰酸鈉—氨擴(kuò)散吸收式制冷裝置，屬制冷技術(shù)行業(yè)，應(yīng)用于漁船、冷庫、冷藏車以及一切需要制冷的場(chǎng)合?，F(xiàn)有裝置有些只能制取零度以上的溫度，使用范圍局限；有些需精餾裝置，且制冷量一般較小，難以用于制冷量需求大的場(chǎng)合。本發(fā)明包括發(fā)生器(1)、冷凝器(3)、吸收器(5)、蒸發(fā)器(7)、泵(8)和溶液熱交換器(9)，它們相互連接形成一個(gè)完整的循環(huán)回路。其中溶液在氣液分離器(2)中分離，在液熱交換器(9)加熱，擴(kuò)散罐(6)底部通過泵(8)與蒸發(fā)器(7)形成封閉的環(huán)路，擴(kuò)散罐(6)與吸收器(5)上下端分別連通，使氨溶液在氫的擴(kuò)散作用下吸放氨順利進(jìn)行。整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，可滿足不同制冷量的需求，有很好應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F25B15/06GK101029783SQ20071006541
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者劉忠寶, 劉挺, 王志敏 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)