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CN111156731B - 吸收式冷热水机组 - Google Patents

吸收式冷热水机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种吸收式冷热水机组，其包括依次连接的发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中所述发生器的冷剂蒸汽出口与冷凝器间通过倾斜管道连接，所述倾斜管道靠近冷凝器一端高于靠近发生器一端，所述倾斜管道内设置有气液分离装置，以使分离液体沿倾斜管道回流至发生器内。本发明能够对吸收式冷热水机组发生器出口冷剂蒸汽夹带的高温、高浓度吸收溶液液滴进行分离，并对这部分溶液分离利用，从而提升机组性能、预防结晶。

Description

吸收式冷热水机组
技术领域
本发明涉及吸收式热泵领域。更具体地说，本发明涉及一种吸收式冷热水机组。
背景技术
吸收式冷热水机组发生器的工况较为苛刻，发生器内的溶液浓缩成浓溶液后产生大量冷剂蒸汽，冷剂蒸汽的高流速会夹带部分浓溶液液滴，故需要对发生器产生的冷剂蒸汽进行气液分离。CN101373115 B的发明专利中公开的一种气液分离器和具有该气液分离器的高温再生器，其具有独立的分离液体储存室和回流流路将分离液体重新导回吸收式冷热水机组的循环工质中，但该专利中公开的气液分离器和具有该气液分离器的高温再生器结构复杂，体积庞大。为了克服上述问题，因此提出一种新的吸收式冷热水机组结构。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种吸收式冷热水机组，能够对吸收式冷热水机组发生器出口冷剂蒸汽夹带的高温、高浓度吸收溶液液滴进行分离，并对这部分溶液分离利用，从而提升机组性能、预防结晶。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种吸收式冷热水机组，其包括依次连接的发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，所述发生器的冷剂蒸汽出口与冷凝器间通过倾斜管道连接，所述倾斜管道靠近冷凝器一端高于靠近发生器一端，所述倾斜管道内设置有气液分离装置，以使分离液体沿倾斜管道回流至发生器内。
优选的是，所述发生器的溶液出口与一第一热交换器的热媒入口连接，第一热交换器的热媒出口通过一节流阀与吸收器的溶液入口连接，吸收器的溶液出口通过一溶液泵与一第二热交换器的冷媒入口连接，第二热交换器的冷媒出口与第一热交换器的冷媒入口连接，第一热交换器的冷媒出口与发生器的溶液入口连接，其中，所述倾斜管道位于发生器与气液分离装置间的部分的管壁最低处连接有旁路管道，所述旁路管道与第二热交换器的热媒入口连接，第二热交换器的热媒出口并连在第一热交换器的热媒出口处。
优选的是，所述第二热交换器的换热流程为顺流换热流程。
优选的是，所述气液分离装置包括：
挡圈，其为环形且同轴固接在所述倾斜管道的内壁；
分离叶片，其为螺旋桨状且同轴设置于所述挡圈中，所述分离叶片的每片扇叶末端均与所述挡圈内壁连接，所述分离叶片相邻两片扇叶在倾斜管道横截面上的投影部分重叠，所述分离叶片靠近发生器的中心处设置有前导流锥，所述前导流锥的端部圆滑，所述分离叶片靠近冷凝器的中心处设置有后导流锥，所述后导流锥的端部尖锐。
优选的是，所述后导流锥的长度大于所述前导流锥的长度。
优选的是，所述气液分离装置为致密丝网，所述致密丝网沿倾斜管道横截面设置于所述倾斜管道内且完全覆盖所述倾斜管道的横截面。
优选的是，所述气液分离装置为挡液板，所述挡液板设置于所述倾斜管道内且不完全覆盖所述倾斜管道的横截面，多个所述挡液板沿所述倾斜管道轴线交错布置于所述倾斜管道内。
本发明至少包括以下有益效果：
1、通过将气液分离装置直接安装在连通发生器和冷凝器的倾斜管道内，使得分离液体能直接沿倾斜管道回流至发生器内，减省了现有气液分离器设置的独立的分离液体储存室和回流流路，精简了气液分离装置结构。
2、从气液分离装置分离出来的液体通过第二热交换器换热后，与第一热交换器热媒出口流出的溶液混合进入吸收器，并参与完整的溶液循环，增加了有效的溶液循环量，从而提升机组性能。
3、第二热交换器采用顺流换热流程，溶液泵泵出的低温稀溶液与气液分离装置分离出的高温浓溶液同侧进出，高温浓溶液入口(第二热交换器热媒入口)的高温对应低温稀溶液入口(第二热交换器冷媒入口)的低温，第二热交换器换热温差大可避免分离的浓溶液结晶，并对低温稀溶液进行适当升温，从而进一步避免第一热交换器浓溶液出口(第一热交换器热媒出口)的结晶。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明其中一实施例所述吸收式冷热水机组的结构示意图；
图2为本发明另一实施例所述吸收式冷热水机组的结构示意图；
图3为本发明其中一实施例所述气液分离装置的侧视图；
图4为本发明其中一实施例所述气液分离装置的主视图；
图5为本发明其中一实施例所述气液分离装置的斜视图；
图6为本发明另一实施例所述气液分离装置的剖面俯视图；
图7为本发明又一实施例所述气液分离装置的剖面俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供一种吸收式冷热水机组，其包括依次连接的发生器1、冷凝器2、蒸发器3和吸收器4，当然还可以包括热交换器5、节流阀6、溶液泵7等元件，由于发生器1、冷凝器2、蒸发器3和吸收器4及其他元件，以及元件相互之间的连接方式均为现有技术，故不再赘述。所述发生器1的冷剂蒸汽出口与冷凝器2间通过倾斜管道8连接，所述倾斜管道8靠近冷凝器2一端高于靠近发生器1一端，所述倾斜管道8内设置有气液分离装置9，以使分离液体沿倾斜管道8回流至发生器1内。这里气液分离装置9可以采用如下面实施例所述的几种，只需将从发生器1中涌出的冷剂蒸汽中的液滴分离即可，所述倾斜管道8的截面形状可以为圆形或者矩形，当然倾斜管道8的截面形状还需要和使用的气液分离装置9相适配。
在本实施例中，通过将气液分离装置9直接安装在连通发生器1和冷凝器2的倾斜管道8内，使得分离液体能直接沿倾斜管道8回流至发生器1内，减省了现有气液分离器设置的独立的分离液体储存室和回流流路，精简了气液分离装置结构。
如图2所示，在另一实施例中，所述发生器1的溶液出口与一第一热交换器5的热媒入口连接，第一热交换器5的热媒出口通过一节流阀6与吸收器4的溶液入口连接，吸收器4的溶液出口通过一溶液泵7与一第二热交换器10的冷媒入口连接，第二热交换器10的冷媒出口与第一热交换器5的冷媒入口连接，第一热交换器5的冷媒出口与发生器1的溶液入口连接，其中，所述倾斜管道8位于发生器1与气液分离装置9间的部分的管壁最低处连接有旁路管道11，所述旁路管道11与第二热交换器10的热媒入口连接，第二热交换器10的热媒出口并连在第一热交换器5的热媒出口处。
这里第一热交换器5和第二热交换器10可以使用现有的管式换热器或者板式换热器等。
本实施例中，发生器1内的高温浓溶液从溶液出口进入第一热交换器5的热媒入口，再从第一热交换器5的热媒出口经节流后进入到吸收器4内，与此同时，吸收器4内的低温稀溶液经溶液泵7进入第二热交换器10，再从第二热交换器10的冷媒出口进入第一热交换器5，在第一热交换器5内高温浓溶液与低温稀溶液实现了主要的换热过程。但是第一热交换器5中一般采用的是逆流换热流程，当吸收器4内的稀溶液温度过低时，冷媒入口端换热温差小，会使得第一热交换器5的热媒出口端温度过低，从而引起第一热交换器5的内部结晶问题。故本实施例还设置了第二热交换器10和旁路管道11，所述旁路管道11将气液分离装置9分离出的高温浓溶液导入第二热交换器10的热媒入口，在第二热交换器10内气液分离装置9分离出的高温浓溶液与溶液泵7泵出的低温稀溶液先进行一次热交换，以稍微提高低温稀溶液的温度，升温后的低温稀溶液进入第一热交换器5后，可以避免第一热交换器5内的高温浓溶液迅速失热降温形成结晶，同时从气液分离装置9分离出来的高温浓溶液通过第二热交换器10换热后，与第一热交换器5热媒出口流出的溶液混合进入吸收器4，并参与完整的溶液循环，增加了有效的溶液循环量，从而提升机组性能。
在另一实施例中，所述第二热交换器10的换热流程为顺流换热流程，溶液泵7泵出的低温稀溶液与气液分离装置9分离出的高温浓溶液同侧进出，高温浓溶液入口(第二热交换器10热媒入口)的高温对应低温稀溶液入口(第二热交换器10冷媒入口)的低温，第二热交换器10换热温差大可避免分离的浓溶液结晶，并对低温稀溶液进行适当升温，从而进一步避免第一热交换器5浓溶液出口(第一热交换器热媒出口)的结晶。
如图3～5所示，在另一实施例中，所述气液分离装置包括：
挡圈12，其为环形且同轴固接在所述倾斜管道的内壁，这里挡圈12在轴向上有一定长度，最好为薄环形零件，用以固定分离叶片13，密闭倾斜管道内壁面与分离叶片13末端之间缝隙的作用；
分离叶片13，其为螺旋桨状且同轴设置于所述挡圈12中，这里的螺旋桨状是指分离叶片13的每片扇叶与中心轴线呈一定倾角，所述分离叶片13的每片扇叶末端均与所述挡圈12内壁连接，所述分离叶片13相邻两片扇叶在倾斜管道横截面上的投影部分重叠，所述分离叶片13靠近发生器的中心处设置有前导流锥14，所述前导流锥14的端部圆滑，所述分离叶片13靠近冷凝器的中心处设置有后导流锥15，所述后导流锥15的端部尖锐。
这里将本实施例中的气液分离装置设置于倾斜管道内主要是考虑密封性问题，若气液分离装置同轴串接在倾斜管道中间，气液分离装置与倾斜管道的连接处有缝隙容易引起分离液体渗漏。
在本实施例中，前导流锥14可对进入离心分离叶片13的气流起到整流及加速作用，提升惯性及离心分离效果，并减小压力损失。后导流锥15用以整流及维持离心分离效果、减小冷剂蒸汽出分离叶片13后的尾部涡流，从而减小压力损失。分离叶片13与中心轴线呈一定倾角，相邻两叶片在中心轴线方向具有一定重叠，当冷剂蒸汽沿中心轴向刚进入分离叶片13时，大直径液滴因其较大的惯性力，则将直接被分离叶片13阻拦，从而起到惯性分离的效果。气流夹带中小直径液滴继续沿着分离叶片13形成切向运动，从而产生离心力，夹带的吸收溶液液滴离心力较大，离开分离叶片13后中小直径液滴被甩到倾斜管道内壁面，起到离心分离的效果。本气液分离装置具有惯性力分离占优的惯性分离区，和离心力分离占优的离心分离区，惯性分离区主要在分离叶片13区域，离心分离区主要在分离叶片13后的管道区域。
在另一实施例中，所述后导流锥15的长度大于所述前导流锥14的长度，这是因为前导流锥14面对的气流尚未形成涡旋，因此主要是导流的作用，只需短小圆滑即可，而经过分离叶片13后的气流已形成涡旋，为了保持涡旋以提高离心分离效果，故需要适当延长后导流锥15。
在另一实施例中，所述气液分离装置为致密丝网，所述致密丝网沿倾斜管道横截面设置于所述倾斜管道内且完全覆盖所述倾斜管道的横截面，本实施例中气液分离装置以密实的丝网对气流中夹带的液滴进行捕捉，从而实现气液分离的效果，但丝网结构的气液分离装置阻力较大，并不适合用于限制了流动压降且在负压工作下的吸收式冷热水机组。
如图6～7所示，在另一实施例中，所述气液分离装置为挡液板16，所述挡液板16设置于所述倾斜管道8内且不完全覆盖所述倾斜管道8的横截面，多个所述挡液板16沿所述倾斜管道8轴线交错布置于所述倾斜管道8内，本实施例中，挡液板16可以垂直连接在倾斜管道8内壁，这样挡液板16与倾斜管道8间形成Z形气流通道，挡液板16还可以倾斜连接在倾斜管道8内壁，这样挡液板16与倾斜管道8间形成人字形气流通道，本实施例使用时，当气流中夹带液滴经过挡液板16的人字形或Z字形流道时，液滴的惯性力使得液滴向挡液板16撞击，从而被挡液板16捕获，实现气液分离的效果。但是挡液板16结构的气液分离装置往往会带来以下问题：挡液板16叶片过多，加工复杂且重量重，同时为了固定诸多挡液板16，又需要增加固定板和筋板等结构，进一步增加了机组重量和成本。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.吸收式冷热水机组，其包括依次连接的发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其特征在于，所述发生器的冷剂蒸汽出口与冷凝器间通过倾斜管道连接，所述倾斜管道靠近冷凝器一端高于靠近发生器一端，所述倾斜管道内设置有气液分离装置，以使分离液体沿倾斜管道回流至发生器内；
其中，所述发生器的溶液出口与一第一热交换器的热媒入口连接，第一热交换器的热媒出口通过一节流阀与吸收器的溶液入口连接，吸收器的溶液出口通过一溶液泵与一第二热交换器的冷媒入口连接，第二热交换器的冷媒出口与第一热交换器的冷媒入口连接，第一热交换器的冷媒出口与发生器的溶液入口连接，其中，所述倾斜管道位于发生器与气液分离装置间的部分的管壁最低处连接有旁路管道，所述旁路管道与第二热交换器的热媒入口连接，第二热交换器的热媒出口并连在第一热交换器的热媒出口处；
所述第二热交换器的换热流程为顺流换热流程。
2.如权利要求1所述的吸收式冷热水机组，其特征在于，所述气液分离装置包括：
挡圈，其为环形且同轴固接在所述倾斜管道的内壁；
分离叶片，其为螺旋桨状且同轴设置于所述挡圈中，所述分离叶片的每片扇叶末端均与所述挡圈内壁连接，所述分离叶片相邻两片扇叶在倾斜管道横截面上的投影部分重叠，所述分离叶片靠近发生器的中心处设置有前导流锥，所述前导流锥的端部圆滑，所述分离叶片靠近冷凝器的中心处设置有后导流锥，所述后导流锥的端部尖锐。
3.如权利要求2所述的吸收式冷热水机组，其特征在于，所述后导流锥的长度大于所述前导流锥的长度。
4.如权利要求1所述的吸收式冷热水机组，其特征在于，所述气液分离装置为致密丝网，所述致密丝网沿倾斜管道横截面设置于所述倾斜管道内且完全覆盖所述倾斜管道的横截面。
5.如权利要求1所述的吸收式冷热水机组，其特征在于，所述气液分离装置为挡液板，所述挡液板设置于所述倾斜管道内且不完全覆盖所述倾斜管道的横截面，多个所述挡液板沿所述倾斜管道轴线交错布置于所述倾斜管道内。
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