一种用于单效太阳能吸收式制冷系统的双室涡旋发生器技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于单效太阳能吸收式制冷系统的双室涡旋发生器，属于制冷技术领域。双室涡旋发生器包括有低压发生室和高压发生室。流体被外界热源加热到一定温度后，通过与低压发生室相切的喷嘴进入到发生器中，产生旋流运动，有效降低发生器内溶液的蒸发压力和蒸发温度，提高热源的可利用温差，增加用于制冷循环的冷凝蒸气量。本实用新型专利技术的优点在于结构简单，无运动部件，造价低，同时且有高效性、节能性和环保性，可有效利用低温位能源（如太阳能、地热、潮汐能等）作为发生器的驱动热源。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于单效太阳能吸收式制冷系统的双室涡旋发生 器，属于制冷

技术介绍
吸收式制冷因其可利用低温位的热源，近年来在太阳能利用领域取得了 突破性的进展。太阳能空调是以太阳能作为制冷能源的空调，利用太阳能制 冷可以有两条途径， 一是利用光伏技术产生电力，以电力推动常规的压縮式制冷机制冷；二是进行光-热转换，用热作为能源制冷。前者系统比较简单， 但以目前光电转换的成本价格计算，其造价为后者的3-4倍；后者除了供冷之 外，还可结合供热利用，因此目前的太阳能空调系统通常以第二种为主。目前太阳能空调主要是吸收式制冷空调，吸收式制冷技术主要有溴化锂 (LiBr)吸收式制冷和氨水(NH3-H20)吸收式制冷二种。由于溴化锂和水 的沸点相差1165"C，溶液沸腾时产生的蒸汽都是水的成分，而不会有溴化锂 的成分，系统中不需要进行精馏就可得到纯冷剂蒸汽，因此在太阳能吸收式 空调系统中，国际上一般都采用溴化锂吸收式制冷机。我国"九五"期间通过两 个项目的示范，验证了太阳能空调是可以实施的，然而却忽略了一个重要的 问题一建立太阳能空调系统的经济性和太阳能空调的运行经济性。当时工作 主要基于采用现有太阳能热水器和吸收式制冷机，由于采用低温热水驱动， 吸收式空调只能在单效工况下运行，使得实际制冷效率(COP)较双效COP 低50%，即在太阳能不足或雨天的情况下，需要釆用燃油等辅助能源，但其 系统的COP也被限制在0.6 0.7以下。太阳能吸收式制冷机发生器的现有技术中，溴化锂溶液通过径向入口进 入到发生器中，高温燃气或热水通入加热盘管中，加热管外的溴化锂溶液， 在一定的压力和温度下，产生冷凝蒸气。为提高发生器的传热性能，研究人员提出了采用涡流发生器、降膜发生器来强化发生器内的传热方式。此类发生器是通过在发生器内加入一定的翅片或采用螺旋槽管强化发生器中的传热。采用强化管强化发生器内流体的传热，不能有效地利用溴化锂溶液压力和温度的关系，提高溶液的可利用温差，降低驱动热源温度，发挥溴化锂吸收式制冷系统的利用低品位热源的优势。同时增加了发生器加工制造的复杂性和初期投资费用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于单效太阳能吸收式制冷机的双室涡 旋发生器，本发生器利用流体的旋转运动，强化发生器中的传热，解决现有 单效太阳能吸收式制冷系统制冷效率低的缺点，本发生器能有效利用太阳能 等低温位热源来驱动。为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案。本技术包括 有高压发生室、低压发生室、连接法兰、浓溶液出口、固定管和渐縮喷嘴。 其中高压发生室和低压发生室通过连接法兰连通。在高压发生室上设置有 冷凝蒸气出口，在低压发生室的底部设置有浓溶液出口，渐縮喷嘴通过固定 管沿与低压发生室壁面相切的方向与低压发生室相连通。低压发生室中产生 的冷凝蒸气通过高低压发生室的连接口进入到高压发生室，通过冷凝蒸气出 口流出，低压发生室中产生的溴化锂浓溶液通过浓溶液出口流出发生器。本技术中的双室涡旋发生器由高压发生室和低压发生室组成，LiBr 稀溶液通过与低压发生室相切的渐縮喷嘴进入到低压发生室后，产生旋转运 动。利用能量的相互转化，降低低压发生室中的蒸发压力，从而降低LiBr溶 液的蒸发温度，有效提高溶液的可利用温差。低压发生室中产生的冷凝蒸汽 通过高低压发生室的连接口进入到高压发生室，恢复到冷凝压力，从高压发 生器的二个径向冷凝蒸气出口流出。本技术的优点双室涡旋发生器的渐縮喷嘴采用切向入口的方式进 入到低压发生室。利用流体的旋转运动，有效地降低发生器内溶液的蒸发压力和蒸发温度，提高热源的可利用温差，增加冷凝蒸气量，在高压发生室内 进行冷凝压力的恢复。因此可利用太阳能、地热及废热能等低品位热源，保 证了装置的环保性和节能性。同时双室涡旋发生器中无加热盘管，与外界不 存在热量交换，整个发生器处于与外界绝热的状态。附图说明图1本技术中的涡旋发生器结构主视图图2本技术中的涡旋发生器结构俯视图 图3本技术中渐缩喷嘴结构图 图4本技术中渐縮喷嘴7a段的主视图 图5本技术中渐縮喷嘴7a段的俯视图 图6本技术中渐縮喷嘴7b段的主视图 图7本技术中渐縮喷嘴7b段的俯视图 图8本技术中渐縮喷嘴7c段的主视图 图9本技术中渐縮喷嘴7c段的俯视图 图10本技术实施的制冷循环结构图图中1、高压发生室；2、低压发生室；3、冷凝蒸气出口管；4、连接 法兰；5、固定管；6、浓溶液出口管；7、渐縮喷嘴；8、热交换器；9、双室 涡旋发生器；10、冷凝器；11、节流阀；12、蒸发器；13、吸收器；14、溶 液泵；15、冷却塔；16、冷冻水箱；17、太阳能集热器。具体实施方式下面结合图1 图IO对本技术作进一步说明。如图l、图2、图3所示，本实施例由高压发生室l、低压发生室2、渐 縮喷嘴7、高低压室连接法兰4、浓溶液出口管6、冷凝蒸气出口管3和固定 管5组成。其中低压发生室2由圆锥体和圆柱体组成。渐縮喷嘴7通过固定 管5与低压发生室2相连接，渐縮喷嘴7与低压发生室2的壁面相切，以保 证溶液切向进入到低压发生室中。高压发生室与低压发生室通过法兰4连接。结合图3来说明渐縮喷嘴7的结构如图3所示，渐縮喷嘴7由三部分组成分别为喷嘴小尺寸段7a、喷嘴 渐縮段7b和喷嘴大尺寸段7c，三部分同轴安装，其结构分别如图4 9所示。 固定管5为一圆筒形的结构，沿与低压发生室2的管壁切向固定，渐缩喷嘴7 固定在固定管5的内部，使渐縮喷嘴7内的溶液沿切向进入低压发生室2。本实施例的工作原理被外界热源加热的溶液，通过渐縮喷嘴7后，进 入到双室涡旋发生器的低压发生室2。溶液通过渐縮喷嘴7后，其速度增大， 势能减小，流体高速进入到发生器中。由于采用切向入口，溶液进入发生器后，在发生器中产生强烈的旋转运动。根据旋流理论可知Aa.ocv,2，(其中v,表示溶液的入口速度， 。表示溶液进入到发生器内的压降。)当稀溶液以一定的速度和压力通过渐缩喷嘴时，速度^增大，A/7。增大，进入到发生器中的溶液压力减小，即低压发生室的蒸发压力减小。根据溴化锂溶液蒸发温度与 蒸发压力成正比的关系可知，低压发生室中的蒸发温度降低。当溶液被外界 热源加热到一定的温度进入到低压发生室内时，随着低压发生室中蒸发温度 的降低，涡旋发生器中溶液的可利用温差增大，产生的用于制冷循环的水蒸 气量比传统发生器中水蒸气量增多。低压冷凝蒸气通过高低压发生室的连接口进入到高压发生室2，恢复到冷凝压力，从冷凝蒸气出口管3流出。被浓縮 的溴化锂溶液则通过浓溶液出口 6流出。下面结合图10来说明本技术在单效太阳能吸收式制冷系统中的循环工作模式如图10所示，本系统包括有太阳能集热器17、热交换器8、本实施例中 的双室涡旋发生器9、冷凝器IO、蒸发器12、吸收器13、冷冻水箱16、冷却 塔15、溶液泵14、节流阀11。太阳能集热器17热水出口 17-1通过加压水泵 与溶液热交换8的热端进口 8-1连接，热交换器8的热端出口 8-2与太阳能集 热器17的进口 17-2连接。热交换器8的冷端出口 8-4与双室涡旋发生器9的 入口 9-1连接。发生器9的冷凝蒸气出口 9-2与冷凝器10本文档来自技高网...

【技术保护点】
单效太阳能吸收式制冷机双室涡旋发生器，其特征在于：包括有高压发生室（１）、低压发生室（２）、连接法兰（４）、浓溶液出口（６）、固定管（５）和渐缩喷嘴（７）；其中：高压发生室（１）和低压发生室（２）通过连接法兰（４）连通；在高压发生室（１）上设置有冷凝蒸气出口（３），在低压发生室（２）的底部设置有浓溶液出口（６），渐缩喷嘴（７）通过固定管（５）沿与低压发生室（２）壁面相切的方向与低压发生室２相连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞坚，王艳，马重芳，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]