一种无机械功驱动的吸收式热变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种无机械功驱动的吸收式热变换器包括依次连接的发生器、提升管、第一气液分离器、冷凝器、第二气液分离器、蒸发器、第一吸收器、第一回热器和第二吸收器，所述的发生器与冷凝器之间设有提升管和第一气液分离器；所述的冷凝器与蒸发器之间设有第二气液分离器；所述的第一气液分离器与第一吸收器之间设有第一回热器。本发明专利技术的吸收式热变换器整个系统内部基本上是等压的，采用热驱动气泡泵实现吸收剂溶液和大沸程混合制冷剂的同时泵送，无需使用机械式溶液泵和制冷剂泵，完全不消耗电能，提高了运行的可靠性。特别适用于中低温热资源丰富，电力紧张，同时又需要使用高温热的场合，有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸收式热泵以及低品位能源利用领域，尤其涉及一种无机械功驱动的吸收式热变换器。
技术介绍
吸收式热变换器，也称吸收式升温型热泵，可以充分利用在石油化工、冶金、动力等工业用能中产生的大量工业低温废热，使之品位升高后重新被生产工艺过程所直接利用。能有效利用工业余热、地热、太阳能等低品位能源。此外，吸收式热变换器可避免使用对大气臭氧层有破坏作用的制冷工质，故对节能和环保均具有重要的意义。已经投入商业应用的传统吸收式热变换器主要以H2CVLiBr为工质，由于机械式溶液泵运行的温度较高且密封性要求较高，H2CVLiBr溶液的强腐蚀性严重影响溶液系统的可靠性，限制了传统吸收式热变换器的广泛应用。扩散吸收式制冷机是通过制冷剂向扩散气体中扩散获得降温的效果，系统内部基本上没有压差，所以利用热驱动的气泡泵就可以推动吸收剂和制冷剂在系统中流动，无需使用机械功驱动的高温溶液泵和制冷剂泵。
技术实现思路
本专利技术提供了一种无机械功驱动的吸收式热变换器，该热变换器无需使用传统吸收式热变换器中的机械式高温溶液泵和制冷剂泵，不仅可以避免消耗宝贵的电能工作，而且提高了运行的可靠性；特别适用于中低温热资源丰富，电力紧张，同时又需要使用高温热的场合，有良好的应用前景。一种无机械功驱动的吸收式热变换器，包括发生器、冷凝器、蒸发器、第一吸收器和第二吸收器，所述的发生器与冷凝器之间设有提升管和第一气液分离器；所述的冷凝器与蒸发器之间设有第二气液分离器；所述的第一气液分离器与第一吸收器之间设有第一回热器；所述的冷凝器的出口端高于第二气液分离器内的进料口 ；所述的第二气液分离器内液体段的液位高于蒸发器的进口端；所述的第一吸收器的吸收剂进口端低于第一气液分离器内液体段的液位，第一吸收器的吸收剂液位高于第二吸收器的吸收剂进口端；所述的第二吸收器的吸收剂液位高于发生器顶端的出料口；所述的提升管底部进料口与发生器顶端的出料口连通，顶端穿过并高出第一气液分离器底部并与其内腔连通，顶部外壁与第一气液分离器底部进口端边缘密封固定；所述的冷凝器进口端与第一气液分离器内气体段的出气口连通，出口端与第二气液分离器的进料口连通；所述的第一气液分离器内液体段的出液口与第一回热器内冷工质管道进口端连通；所述的第二气液分离器内气体段的出气口与第二吸收器的进气口连通，液体段的出液口与蒸发器的进口端连通；所述的第一吸收器的出气口与冷凝器的进口端连通，进气口与蒸发器的出口端连通，吸收剂进口端与第一回热器内冷工质管道出口端连通，吸收剂出口端与第一回热器内热工质管道进口端连通；所述的第二吸收器的吸收剂进口端与第一回热器内热工质管道出口端连通，吸收剂出口端与发生器底部进料口连通；所述的制冷剂为由两种或两种以上组分组成的混合制冷剂。冷凝器、第二气液分离器、蒸发器、第一气液分离器和发生器之间高度差的设置， 实现了系统内吸收剂和制冷剂在重力作用下的自动循环，系统内基本上保持等压，保证了热交换器运行的稳定性，同时避免了使用机械能，降低了能量消耗和成本。第一回热器的设置，进一步提高了热交换器的制热量和制热温度，可满足不同场合的需要。由第一气液分离器分离出来的气体中会携带的少量的吸收剂，为避免携带的吸收剂经冷凝器冷凝后进入蒸发器内，影响吸收放热量，优选的技术方案中，可在所述的第一气液分离器与冷凝器之间设置一个用于去除少量吸收剂的精馏装置；为便于第一气液分离器分离得到的气体顺利进入精馏装置中，可选择将精馏装置设置的高度高于第一气液分离器的高度，此时，精馏装置的进料口与第一气液分离器内气体段的出气口连通，出料口与冷凝器的进口端相连。换热器可选用喷淋式、沉浸式或套管式换热器，其换热管可以是普通管也可以是强化管。为保证整个热变换器运行过程中的稳定性，第一吸收器和第二吸收器内需要保证一定的液体量；作为进一步优选，可在所述的第一吸收器与第一回热器之间设置一个第一储液器，第一储液器进口端与第一吸收器的吸收剂出口端连通，出口端与第一回热器内热工质管道进口端相连，第一储液器的液位高于第二吸收器的吸收剂进口端，以满足第一储液器内收集的液体在重力作用下顺利流入到第二吸收器内。同样，也可在所述的第二吸收器与发生器之间设置第二储液器，第二储液器的进口端与第二吸收器的吸收剂出口端连通，出口端与发生器底端的进料口连通，第二储液器的液位高于发生器顶端出料口，以实现第二储液器内收集的液体在重力作用下顺利回流至发生器内，满足工作运行的需要。第一储液器和第二储液器的设置，进一步保证了吸收完成的吸收剂以平稳的流速回流至发生器内。为进一步提高第二吸收器的吸收效果，保证全部的低沸点制冷剂被吸收剂吸收， 优选的技术方案中，可在第二吸收器与发生器之间设置第二回热器；此时，第二回热器内冷工质管道进口端与第二吸收器的吸收剂出口端连通，冷工质管道出口端与发生器底部的进料口连通，热工质管道进口端与第一回热器内热工质管道出口端连通，热工质管道出口端与第二吸收器的吸收剂进口端连通。由第二气液分离器内分离得到的气体温度较低，被吸收剂吸收后的吸收剂温度也较低，第二回热器的设置，一方面对从第二吸收器排出的吸收剂预热，降低了发生器的蒸发能耗，另一方面也降低了进入第二吸收器的吸收剂的温度，更有利于吸收剂对低沸点制冷剂的吸收。当使用第二储液器时，优选的技术方案中，可在第二储液器与发生器之间设置第二回热器，此时，第二回热器内冷工质管道进口端与第二储液器出口端连通，冷工质管道出口端与发生器底部的进料口连通，热工质管道进口端与第一回热器内热工质管道出口端连通，热工质管道出口端与第二吸收器的吸收剂进口端连通。所述的发生器、冷凝器、蒸发器、第一吸收器、第二吸收器、第一回热器以及第二回热器均是换热器，可以采用喷淋式或沉浸式，也可以是套管式，其换热管可以是普通管也可以是强化管。5制冷剂中的两种或两种以上组分组成中的低沸点组分与高沸点组分之间需要一定的沸程，以保证较好的发生与分离效果。根据实际换热需要，同时综合考虑换热效率和降低成本，优选的技术方案中，可选用的制冷剂由组分A和组分B组成，其中组分A常温常压 (20°C，1标准大气压)下为气态物质，组分B常温常压下为液态物质。组分A和组分B的沸程较大，容易实现两者的分离，降低了能耗。进一步优选的组分A包括氢气、惰性气体、氧气、二氧化碳、氮气、丙烷、乙烷、四氟乙烷、甲烷、卤代甲烷和乙烯中的一种或多种，其中使用较为广泛的为三氟甲烷(即制冷剂R2!3)；组分B包括水、烷烃、烷烃卤化物、醇和醚中的一种或多种。其中水因其无污染和无毒害是目前最常见的高沸点制冷剂。常选用的吸收剂包括无机盐、醇、醚、酮、胺、醛和离子液体中的一种或多种。最为常见的吸收剂为四甘醇二甲醚(E181)。本专利技术根据吸收剂溶液对不同浓度的大沸程混合制冷剂气体具有不同的吸收能力，提出一种系统内部基本上是等压的吸收式热变换器，借鉴扩散吸收式制冷机的气泡泵原理，采用热驱动气泡泵实现吸收剂溶液和制冷剂的同时泵送。本专利技术与传统的吸收式热变换器相比，不再使用高温机械式溶液泵和制冷剂泵，具有以下有益效果(1)本专利技术采用热驱动气泡泵同时泵送吸收剂溶液和大沸程混合制冷剂，可完全不消耗宝贵的电能。(2)本专利技术的换热系统结构简单，没有运动部件，彻底解决了机械式溶液泵在高温下的腐蚀和密本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无机械功驱动的吸收式热变换器，包括发生器（１）、冷凝器（５）、蒸发器（７）、第一吸收器（８）和第二吸收器（１２），其特征在于，所述的发生器（１）与冷凝器（５）之间设有提升管（２）和第一气液分离器（３）；所述的冷凝器（５）与蒸发器（７）之间设有第二气液分离器（６）；所述的第一气液分离器（３）与第一吸收器（８）之间设有第一回热器（１０）；所述的冷凝器（５）的出口端高于第二气液分离器（６）的进料口；所述的第二气液分离器（６）内液体段的液位高于蒸发器（７）的进口端；所述的第一吸收器（８）的吸收剂进口端低于第一气液分离器（３）内液体段的液位，第一吸收器（８）的吸收剂液位高于第二吸收器（１２）的吸收剂进口端；所述的第二吸收器（１２）的吸收剂液位高于发生器（１）顶端的出料口；所述的提升管（２）底端的进料口与发生器（１）顶端的出料口连通，顶端穿过并高出第一气液分离器（３）底部并与其内腔连通，顶部外壁与第一气液分离器（３）底部进口端边缘密封固定；所述的冷凝器（５）进口端与第一气液分离器（３）内气体段的出气口连通，出口端与第二气液分离器（６）的进料口连通；所述的第一气液分离器（３）内液体段的出液口与第一回热器（１０）内冷工质管道进口端连通；所述的第二气液分离器（６）内气体段的出气口与第二吸收器（１２）的进气口连通，液体段的出液口与蒸发器（７）的进口端连通；所述的第一吸收器（８）的出气口与冷凝器（５）的进口端连通，进气口与蒸发器（７）的出口端连通，吸收剂进口端与第一回热器（１０）内冷工质管道出口端连通，吸收剂出口端与第一回热器（１０）内热工质管道进口端连通；所述的第二吸收器（１２）的吸收剂进口端与第一回热器（１０）内热工质管道出口端连通，吸收剂出口端与发生器（１）底部的进料口连通。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王勤，龚磊，陈光明，王江浦，孙淑飞，郝楠，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86