用于吸收式制冷机的高压发生器的热交换器制造技术

一种采用制冷剂和吸收剂的吸收式制冷机，其包括高压发生器、吸收器、冷凝器、热交换器、蒸发器和将这些部件相互连接以形成一个封闭的吸收式冷却系统的装置。高压发生器的溶液端被隔板分隔成可流通的两个部分，因此离开具有相对较高温度的部分的气体在称为废气回收器（ＦＧＲ）的第二部分中被进一步冷却，从而提高整个燃烧室效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及一种吸收式冷却系统，更具体地涉及一种用于吸收式制冷机的高压发生器的改进的热交换器。为了使冷却过程连续进行，必须在制冷剂蒸气产生时便将其除去。为了达到此目的，采用溴化锂溶液(其具有很高的亲水性)来吸收水蒸气。随着冷却过程的持续进行，溴化锂变得更稀，其吸收能力下降。然后，溶液泵将此更淡(已稀释的)的溶液传送给发生器，在两级发生器中溶液被再浓缩，以煮沸掉先前吸收的水分。在高压发生器中，很大一部分能量在排出的废气中损失。在此领域中存在着提高吸收式制冷机的工作效率的持续需求。因此，本专利技术的一个目的是提供一种具有提高的效率的吸收式系统。本专利技术的另一目的是为吸收式制冷机提供一种改进的高压发生器。本专利技术的另一目的是提供一种系统，其可利用通过具有废气回收器的系统所排出的废气中的能量损失。根据本专利技术，在标准的液管型高压发生器中，朝向热交换器的端部设有一隔板，其将三效或双效吸收式制冷机的循环中的高压和低压发生器的高压和低压隔开。对于三效循环来说，从燃烧管到隔板的部分可将废气通道的温度降低到约650华氏度(F)，对于双效循环来说，这部分可将废气通道的温度降低到400F。在废气中还残留很大一部分能量，其可以通过在废气通道的其余部分，即被称为废气回收器(FGR)的部分中在低压下预加热或煮沸溶液来回收。FGR为浸没式热交换器。虽然所示的高压发生器和FGR部分的液管具有相同高度，然而为了减小溶液量可以使FGR的管更高一些。饱和的(或加热的)溶液或溶液蒸气混合物到达传统的低压发生器处，通过利用在高压发生器中产生的高压蒸气来产生更多蒸气，可以在低压发生器处实现提高的吸收循环效果。本专利技术的主要目的是对用于三效系统的特定吨位的双效制冷机的传统高压发生器进行改进。由于三效制冷机具有较低的气体燃烧速率(这是因为其性能系数(COP)较高)，废气通道侧的流动长度实际上没有变化，因此，净压力降更低(这是因为流量较小)。增设隔板只增加了发生器的边际成本，使得其较经济和紧凑。图2表示了采用溴化锂(LiBr)水溶液的典型的串联型吸收式冷却循环。图3表示了并联型吸收式制冷机循环的示意图。图4表示了采用LiBr水溶液的典型的并联型吸收式冷却循环。图5是显示了本专利技术的高压发生器的改进设计的剖视图。图6A是显示了在本专利技术的废气回收器中离开吸收器的加热溶液的路径的示意图，图6B是相应的温度-成分(T-X)图。图6C显示了实施例2的示意图。图7A是采用废气回收器来加热旁流的溶液的示意图，图7B是相应的T-X图。图8A是显示了对离开热交换器2的旁流稀溶液进行加热的示意图，图8B是相应的T-X图。图9是显示了采用废气回收器作为辅助发生器的剖视图。附图说明图10是采用废气回收器作为辅助发生器的循环的示意图。图11A是显示了在FGR中离开低温热交换器H2的加热溶液的路径的示意图，图11B是相应的T-X图。图12A是显示了与H2并联的FGR中离开吸收器的加热溶液的路径的示意图，图12B是相应的T-X图。下面将解释吸收循环。离开吸收器(A)的稀释的溴化锂(LiBr)水溶液在低温热交换器(H2)中从点1加热到点2，同时离开低压发生器(G2)的浓溶液从点8冷却到点9。离开H2的稀溶液在高温热交换器(H1)中利用将浓溶液从点5冷却到点6的热量而被加热到点3。离开H1的稀溶液被预加热到点4，然后产生蒸气，将G1中的溶液浓度增加到点5。在G1中产生的蒸气在G2的管中冷凝，同时在G2的壁侧产生低压蒸气，因此将溶液的浓度从点7增加到点8。从点6到点7和从点9到点10的过程为闪发过程，在此期间过热的溶液被引入到低压环境中，因此就由等焓膨胀而产生了蒸气。理想上说，H1和H2应设计成使得不会产生闪发。图2显示了在所述吸收循环中各状态点的标称温度。H1和H2的热交换效率为能量交换的实际量和理论上的最大量的比值。这可以根据具有较低m·cp值(其中m为质量流量，cp为比热)的流体蒸气的温度差与浓溶液和稀溶液的进入温度差的比值来计算。例如，在此示例中，浓溶液的m·cp值小于稀溶液的m·cp值。因此，可计算出H1的效率ε＝(155-92)/(155-72)＝75.9％。H2的效率为ε＝(92-52)/(92-38)＝71.4％。这些热交换器的效率在确定吸收循环的整体COP时起了重要作用。在G1中为循环提供外部能量，此能量被用于将溶液从点3预加热到点4，然后在点4到点5中产生蒸气。如果提高H1和H2的效率，那么可以减小在将溶液从点3预加热到点4中所用的能量。然而，如果这样做的话，点9的温度下降得很多，一直下降到浓溶液可能发生结晶危险的水平。例如，64％的溶液的结晶温度为38.2℃。如果H2的效率为95％，点9的离开温度将为40.7℃。提高H2的效率也会增加H2中浓溶液发生结晶的危险。在直燃型吸收式制冷机中，离开G1的废气处于相对较高的温度(190℃左右)。如果能有效地加以利用的话，可以从此废气中回收相当大一部分能量。图5显示了可进行此类能量回收的改进的G1设计。下面将解释图3和4所示的吸收循环。离开吸收器(A)的稀溶液被分成两股。一股液流在低温热交换器(H2)中从点1加热到点2，同时离开低压发生器(G2)的浓溶液从点7冷却至点8。另一股离开吸收器的液流在高温热交换器(H1)中被加热到点3，同时离开高压发生器(G1)的浓溶液从点5冷却至点6。离开H1的稀溶液被预加热到点4，然后产生蒸气，使G1中的溶液浓度增加到点5。在G1中产生的蒸气在G2的管中冷凝，同时在G2的壁侧产生低压蒸气，因此将溶液的浓度从点2增加到点7。图4显示了在所述吸收循环中各状态点的标称温度。在G1中为循环提供外部能量，此能量被用于将溶液从点3预加热到点4，然后在点4到点5中产生蒸气。如果提高H1和H2的效率，那么可以减小在将溶液从点3预加热到点4中所用的能量。然而，如果这样做的话，点8的温度下降得很多，一直下降到浓溶液可能发生结晶危险的水平。例如，64％的溶液的结晶温度为38.2℃。如果H2的效率为95％，点9的离开温度将为40.7℃。提高H2的效率也会增加H2中浓溶液发生结晶的危险。图5是本专利技术的高压发生器G1的侧剖视图，其中发生器的溶液端被隔板16分隔成二个部分12和14。燃烧器18将火焰引入燃烧部分20，而标号22表示排烟部分。图5中隔板左侧的部分为G1的典型结构。离开G1的废气处于高温(190℃)。可以依靠低温溶液源将其进一步冷却到更低的温度。此部分在下文中将称为废气回收器(FGR)。典型的G1具有80-82％的燃烧室效率，这就意味着燃料中有18-20％的可用能量以热的废气形式被浪费掉了。如果在循环中利用了一半的这种浪费能量，循环的COP就可以显著地提高。本专利技术的下述实施例显示了这种改进设计的使用。实施例1离开吸收器的热溶液(点1)在图6A和6B中表示了此实施例。溶液在38℃下离开吸收器。从图6A中可看出，这是循环中的最冷点。如果在循环中一半的浪费能量被利用，那么FRG中的溶液温度将从38℃升高到48℃。这就可以在很高的效率下使用H2，而不会有结晶的危险。这是因为冷端的温度总是高于溶液的结晶温度。实施例2将离开吸收器的溶液分流如图7B所示，离开吸收器的全部溶液流的一部分流经FGR。如果在FGR中可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用制冷剂和吸收剂的吸收式冷却系统，其包括高压发生器、低压发生器、吸收器、冷凝器、高温或低温热交换器、蒸发器和将所述这些部件相互连接以形成一个封闭的吸收式冷却系统的装置，所述高压发生器的所述溶液端被隔板分隔成可流通的两个部分，因此离开具有相对较高温度的部分的气体在用作废气回收器（ＦＧＲ）的第二部分中被进一步冷却，从而提高了整个燃烧室效率。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：NS古普特，
申请(专利权)人：卡利尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]