本發(fā)明涉及一種吸收式制冷機，具體地說就是一種采用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管綜合強化的吸收式制冷機和制冷方法。

背景技術(shù)：

近年來，以清潔能源作為驅(qū)動的吸收式制冷機越來越受到廣泛的關(guān)注，因為相比傳統(tǒng)壓縮式空調(diào)，吸收式制冷機可以用低品位的熱水或其他工業(yè)余熱能源驅(qū)動，且采用溴化鋰水溶液作為制冷工質(zhì)，具有節(jié)約能源和保護環(huán)境的優(yōu)勢。

目前吸收式制冷機的主要問題是其發(fā)生器的冷劑水蒸發(fā)能力比較差，且其他器件如冷凝器的冷劑水吸收能力也稍微不足，使得整個制冷機組的換熱效率比較低下，嚴(yán)重影響了機組的制冷能力。

在機組中發(fā)生器冷凝器一般位于同一高壓腔體內(nèi)，發(fā)生器冷劑水蒸發(fā)后由冷凝器直接吸收，如果能加速溴化鋰水溶液的傳熱傳質(zhì)過程，同時提高冷劑水的蒸發(fā)冷凝速率，將對機組的整體制冷效率有著明顯的改善；同樣的，機組低壓腔體內(nèi)的蒸發(fā)器和吸收器如果能同時提高熱管表面溴化鋰水溶液的傳熱傳質(zhì)過程，也是對機組的性能提升很有幫助的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有吸收式制冷機存在的上述缺陷，提供一種采用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管綜合強化的吸收式制冷機和制冷方法，有效提高機組工作過程中的冷劑水的蒸發(fā)冷凝速率，強化制冷效果。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種采用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管綜合強化的吸收式制冷機，包括冷凝器、發(fā)生器、蒸發(fā)器、吸收器、高壓腔體、低壓腔體；冷凝器和發(fā)生器位于高壓腔體，蒸發(fā)器和吸收器位于低壓腔體；冷凝器、發(fā)生器、蒸發(fā)器、吸收器均安裝有熱管；還包括緊貼高壓腔體安裝的超聲換能器；熱管為具有內(nèi)外溝槽表面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)熱管。高壓腔體可以為圓筒形或者方形或其他形狀；低壓腔體可以為圓筒形或者方形或其他形狀。

作為一種優(yōu)選，超聲換能器安裝在高壓腔體的外壁上。

作為一種優(yōu)選，超聲換能器安裝在高壓腔體的底部和/或側(cè)壁。

作為一種優(yōu)選，超聲換能器的安裝方式為高粘膠粘合、螺絲安裝或磁鐵吸附。

作為一種優(yōu)選，超聲換能器的數(shù)量為一個以上；超聲換能器的超聲發(fā)生頻率為20kHz以上，超聲換能器的超聲發(fā)生功率為100w以上。

作為一種優(yōu)選，結(jié)構(gòu)熱管的內(nèi)溝槽形狀為三角形、U形、矩形或螺紋狀。

作為一種優(yōu)選，結(jié)構(gòu)熱管的外溝槽形狀為三角形、波浪形、U形、矩形、螺紋狀或翅片狀。

作為一種優(yōu)選，一種采用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管綜合強化的吸收式制冷機還包括冷卻塔，該冷卻塔為濕式冷卻塔，可以是開放點滴式、塔式、鼓風(fēng)式、抽風(fēng)式或其他。

作為一種優(yōu)選，采用的工作介質(zhì)為溴化鋰溶液，質(zhì)量濃度為40％～60％。

一種采用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管綜合強化的吸收式制冷方法，采用一種采用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管綜合強化的吸收式制冷機，高壓腔體利用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管束綜合強化發(fā)生冷凝效果，低壓腔體利用結(jié)構(gòu)熱管束強化蒸發(fā)吸收效果。

本發(fā)明的原理是：在現(xiàn)有的吸收式制冷劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，用結(jié)構(gòu)熱管替代普通熱管，并對高壓腔體安裝含有超聲換能器的超聲發(fā)生裝置，兩者疊加使用后，大大提高了吸收式制冷機的換熱效率，且兩者使用的綜合強化傳熱傳質(zhì)效果超過這兩者各單獨使用的增強率之和。

總的說來，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

(1)高壓腔體和低壓腔體內(nèi)采用由結(jié)構(gòu)熱管組成的結(jié)構(gòu)熱管束作為吸收式制冷機的工作熱管，結(jié)構(gòu)熱管的內(nèi)外溝槽結(jié)構(gòu)不僅增大了換熱接觸面積，同時也具有毛細(xì)力作用，可以使熱管表面的液體迅速擴散，均勻的分布熱管表面并使其換熱液層變薄，有效提高蒸發(fā)吸收效果，從而提高了吸收式制冷機的換熱效率。

(2)高壓腔體進(jìn)一步安裝有含有超聲換能器的超聲發(fā)生裝置，其超聲可以在高壓腔體內(nèi)的汽液界面產(chǎn)生霧化效應(yīng)，有效的降低了溴化鋰水溶液在該汽液界面的粘度，使得傳質(zhì)層的液膜厚度下降，減少了傳質(zhì)阻力，從而加速了冷劑水的蒸發(fā)冷凝進(jìn)程。

(3)超聲的空化作用和聲流作用還可以進(jìn)一步強化結(jié)構(gòu)熱管表面的對流傳熱過程，以及增強了換熱表面的沸騰傳熱效果，提高冷劑水從溴化鋰溶液分離的效率并降低吸收式機組的熱源溫度要求。

(4)上述超聲強化傳熱效應(yīng)對具有表面結(jié)構(gòu)特征的熱管作用更明顯，結(jié)合兩者使用的綜合強化傳熱傳質(zhì)效果超過這兩者各單獨使用的增強率之和，因此超聲換能器和結(jié)構(gòu)熱管的結(jié)合使用并非簡單的疊加。

(5)本發(fā)明簡便易行，效果明顯，可市場化推廣。

附圖說明

圖1是一種采用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管綜合強化的吸收式制冷機的示意圖。

圖2是超聲換能器的安裝示意圖，顯示均勻分布。

圖3是結(jié)構(gòu)熱管的剖視圖。

其中，1是超聲發(fā)生裝置，2是結(jié)構(gòu)熱管，3是高壓腔體，4是低壓腔體，5是冷卻塔，6是冷凝器，7是發(fā)生器，8是蒸發(fā)器，9是吸收器，10是熱源，11是制冷器，12是熱交換器，13是超聲換能器，14是內(nèi)溝槽，15是外溝槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，一種采用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管綜合強化的吸收式制冷機，包括冷凝器、發(fā)生器、蒸發(fā)器、吸收器、高壓腔體、低壓腔體、冷卻塔、超聲發(fā)生裝置、工作介質(zhì)和連接管路等。

冷凝器和發(fā)生器位于高壓腔體，蒸發(fā)器和吸收器位于低壓腔體。冷凝器、發(fā)生器、蒸發(fā)器、吸收器均安裝有結(jié)構(gòu)熱管。超聲發(fā)生裝置的超聲換能器通過螺絲連接的方式緊貼高壓腔體的底部安裝。

一種采用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管綜合強化的吸收式制冷機的連接結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有的，具體為：冷卻塔通過不銹鋼管道依次與吸收器熱管、蒸發(fā)器熱管形成閉環(huán)連接；熱源通過不銹鋼管道與發(fā)生器熱管形成閉環(huán)連接；制冷器通過不銹鋼管道也與蒸發(fā)器熱管形成閉環(huán)連接；熱交換器分別連接高壓腔體與低壓腔體，用以有效交換濃溶液與稀溶液的熱量。結(jié)構(gòu)熱管在冷凝器、發(fā)生器、蒸發(fā)器、吸收器內(nèi)的安裝方式也是現(xiàn)有的。

高壓腔體采用方形；超聲換能器安裝于高壓腔體的外側(cè)；高壓腔體內(nèi)的發(fā)生器和冷凝器所用熱管束為由結(jié)構(gòu)熱管組成的熱管束。低壓腔體也采用方形；低壓腔體內(nèi)的蒸發(fā)器和吸收器所用熱管束為由結(jié)構(gòu)熱管組成的熱管束。冷卻塔采用鼓風(fēng)濕式冷卻塔。工作介質(zhì)采用溴化鋰溶液，質(zhì)量濃度為50％。

如圖2所示，超聲換能器安裝在高壓腔體的下方，其數(shù)量為5個，超聲發(fā)生頻率為21kHz，超聲發(fā)生總功率為3000w，安裝方式采用螺絲安裝。

高壓腔體內(nèi)的發(fā)生器和冷凝器所用熱管束具有內(nèi)外溝槽表面結(jié)構(gòu)，如圖3所示，內(nèi)溝槽形狀(單條內(nèi)溝槽的截面形狀)為U形，外溝槽形狀為翅片狀。結(jié)構(gòu)熱管的內(nèi)外溝槽結(jié)構(gòu)不僅增大了換熱接觸面積，同時也具有毛細(xì)力作用，可以使結(jié)構(gòu)熱管表面的液體迅速擴散，均勻的分布在結(jié)構(gòu)熱管表面并使其換熱液層變薄，有效提高發(fā)生冷凝效果。

低壓腔體內(nèi)的蒸發(fā)器和吸收器所用熱管束具有內(nèi)外溝槽表面結(jié)構(gòu)，內(nèi)溝槽形狀(單條內(nèi)溝槽的截面形狀)同樣為U形，外溝槽形狀同樣為翅片狀。結(jié)構(gòu)熱管的內(nèi)外溝槽結(jié)構(gòu)不僅增大了換熱接觸面積，同時也具有毛細(xì)力作用，可以使結(jié)構(gòu)熱管表面的液體迅速擴散，均勻的分布在結(jié)構(gòu)熱管表面并使其換熱液層變薄，有效提高發(fā)生冷凝效果。

一種采用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管綜合強化的吸收式制冷方法，采用一種采用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管綜合強化的吸收式制冷機，高壓腔體利用超聲波和結(jié)構(gòu)熱管束綜合強化發(fā)生冷凝效果，低壓腔體利用結(jié)構(gòu)熱管束強化蒸發(fā)吸收效果。

使用圖1所示的吸收式制冷機，在將普通熱管替換為結(jié)構(gòu)熱管后，相比不采用超聲換能器和結(jié)構(gòu)熱管的情況，換熱效率可提升8～12％；在加入超聲換能器，但采用普通熱管的情況下，相比不采用超聲換能器和結(jié)構(gòu)熱管的情況，換熱效率可提升5～10％；在將普通熱管替換為結(jié)構(gòu)熱管，同時加入超聲換能器工作后，換熱效率可提升至15～30％。

除了本實施例提及的方式外，超聲換能器可設(shè)置五組，分別通過高粘膠粘合的方式安裝在底部和四個側(cè)壁外；結(jié)構(gòu)熱管的內(nèi)溝槽形狀可為三角形、矩形、螺紋狀或其他現(xiàn)有加大傳熱面積的內(nèi)溝槽的形狀；結(jié)構(gòu)熱管的外溝槽形狀為三角形、波浪形、U形、矩形、螺紋狀或其他現(xiàn)有加大傳熱面積的外溝槽的形狀。這些變換方式均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。