【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及一种用于基于吸收循环的热机的冷冻剂蒸汽发生器的精馏器，并且涉及一种包括这种精馏器的发生器。
技术介绍
1、众所周知，吸收式热机，通常是激冷器或热泵，是利用液体或固体物质来“吸收”气态的第二种化学物质的能力的热机；例如，水和氨的不饱和溶液可以吸收氨蒸气。
2、这一特性允许使用热化学压缩机实现制冷循环：低压下的冷冻剂蒸气不是用电动机械压缩机压缩的，而是被吸收剂溶液吸收的，然后在高压下以降低的功率消耗泵送并发送至发生器或解吸塔。在发生器中，溶液被加热至沸腾，导致产生实现制冷循环所需的高压冷冻剂蒸气。
3、富含冷冻剂的高压蒸汽被送至冷凝器，然后通过蒸发器返回到吸收器。
4、离开发生器的热的废溶液流入溶液热交换器(shx)，其目的是通过预热向发生器泵送的富含冷冻剂的溶液来回收废溶液的热量，然后流经热力膨胀阀并且还返回吸收器，吸收冷冻剂蒸汽。
5、特别地，冷冻剂蒸气在发生器的锅炉中产生，其中富含冷冻剂的溶液通过高温源(例如燃烧器)提供的热量保持沸腾。
6、当溶液的吸收剂的蒸气压力相对高时，例如在水-氨热机的情况下，发生器还包括精馏器，其用于通过与进入发生器的富含冷冻剂的溶液进行质量交换和蒸汽本身的部分冷凝来降低锅炉产生的蒸汽流中吸收剂的浓度，并且因此增加排出发生器本身的高压蒸汽的冷冻剂含量。
7、为此，精馏器通常包括汽提塔或汽提器或分析器，其中通过与锅炉产生的热蒸汽流直接接触从富含冷冻剂的溶液中汽提冷冻剂蒸汽；以及分凝器或部分冷凝器，其允许进一步提高所产生的蒸
8、在操作中，吸收式热机的发生器，特别是吸收式热泵，必须管理输入到燃烧器中的显著功率变化、不同部分中溶液的流速和液位的显著变化以及温度和内部压力的显著变化。所有这些同时确保完全防止泄漏到外部，特别是在使用氨时，在数万小时的运行中无需维护，并且不会对各个组件中的热交换和质量交换的效率产生不利影响。
9、目前，已知的解决方案允许相对令人满意的结果，尽管以设计复杂性和/或各种组件尺寸过大为代价，这最终导致占地面积增加，特别是发生器的高度增加、热泵中含有的冷冻剂的量增加，和最终的工程费增加。
10、当热机用于住宅领域时，这些缺点甚至更成问题，其中减少占地面积和产品工业化是至关重要的。
11、显然，精馏器的组件对于发生器的构造和整体性能非常重要。
12、特别地，汽提器或分析器的典型解决方案提供使用板式塔，这在蒸馏过程中是典型的，有时插入填料，例如金属拉西环或陶瓷鞍形。
13、该解决方案允许分馏式蒸馏，随着板的数量的增加，因此发生器的高度和成本增加，其效率接近连续蒸馏的效率。
14、已知的解决方案包括使用各种设计的结构化材料，通常与液体分配器结合，这允许连续蒸馏，但不能降低汽提器的成本。
15、特殊的解决方案，如使用专利us 4,106,309 a中描述的三盘管或在板本身中包括废冷冻剂溶液回路的板式塔，导致内部热回收的增加，但是增加了汽提塔的复杂性和成本。
16、反过来，通常布置在分析器上面的分凝器使用冷却剂，蒸汽流过该冷却剂产生冷凝热。
17、根据所使用的流体，这些热量可能以不同的方式重新引入到热力循环中；目前，通常使用三种流体：空气、水或富含冷冻剂的相同溶液来产生冷冻剂蒸气，通常是被引导到发生器入口处的水和氨的溶液。
18、在空气冷凝冷却器的情况下，冷凝热部分转移到气流中不允许进行任何形式的回收。
19、在旨在产生热空气的热泵的情况下，与气流的交换确实导致一定量的回收，但相对于引入发生器的热量的性能系数(cop)不超过100％，即锅炉中产生蒸汽所消耗的热量直接转移给最终用户，而无需任何有用的热泵功能。
20、在用于热水产生的热泵的情况下，如果部分冷凝热被转移到水流中，则获得与前述情况相同的回收程度；对于这种类型的机器，任何向气流的热转移都会导致零回收。
21、在目前市场上的吸收式热泵中，最常见的做法是通过在发生器中泵入富含冷冻剂的溶液来冷却分凝器中的蒸汽流。这种情况下的能量回收大于前面提到的情况，因为蒸汽冷凝的焓变成了必须在发生器中沸腾的富溶液的焓，因此它不影响热机的整体cop。
22、在任何情况下，用来自泵的富溶液流来冷却分凝器的常见决定会遇到许多问题。
23、例如，吸收机的热能来自蒸发、冷凝和吸收过程，其特征是具有非常高的比焓；因此，作为冷冻剂的矢量的富溶液的流速很小，在热泵的情况下约为每千瓦热功率几公斤/小时。流速小意味着热容量低；溶液在分凝器中迅速升温，热交换动力的流体之间的平均温差减小。低流速还导致溶液和分凝器表面之间的热交换系数非常低。溶液低流速的上述两种影响使得有必要增加回路的长度，以增加热交换表面积并获得充分的精馏，这导致占地面积和成本增加。
24、避免低热交换系数的另一种可能的方法是减少富溶液的流动通道截面，以增加其速度和湍流。
25、在任何情况下，两种解决方案都导致压力损失增加，这尤其重要，因为在小型机器中很常见，解决方案的泵是替代的容积泵，例如基于膜的泵。
26、事实上，分凝器中较大的压降可能会增加泵每个冲程中出现的有害压力峰值的强度，因此缩短泵本身的使用寿命，或者需要使用阻尼系统。
27、此外，在基于gax(发生器-吸收器热交换)或shx(在单效循环的情况下)循环的机器的情况下，在分凝器中加热富溶液导致所谓的溶液冷却吸收器(sca)中废溶液的冷却能力降低，因此显著降低了所获得的内部回收的益处。
28、在分凝器中使用富溶液作为的冷却剂的另一个结果是增加了分凝器本身的容量的任何调节的复杂性，即产生的蒸汽的纯度，这最终影响热力循环的最大压力值。
29、此外，为了最大化分凝器的能源效率，其结构必须确保富含冷冻剂的冷凝物回流与分凝器本身产生的蒸汽流充分接触，从而产生所谓的“自我分析效应”。
30、为了改善这种影响，在一些解决方案中，分凝器被实现为发生器头部内的竖直组件，因此增加其高度并因此增加机器的整体尺寸，特别是如果交换表面由于富溶液的有限湍流和/或待冷凝的蒸气流与富溶液之间的有限平均温差很重要的话。
31、为了避免这个缺点，在现有技术中，分凝器通常是与发生器分离的组件，水平或倾斜地延伸并且具有虹吸管，冷凝物通过虹吸管流回到发生器中。
32、该解决方案在机器的形状和紧凑性方面允许更大的灵活性，但是考虑到冷凝物积聚在基部并且仅部分地与蒸汽流接触，上述分凝器内的自我分析效果基本上受到限制。
33、最后，已知分凝器的另一个缺陷是蒸气旁路，即一定量的蒸气不与分凝器的冷表面接触，即不与热量传递给冷却剂的表面接触，因此不会经历预期的部分冷凝。
34、这种现象在分凝器尺寸减小的情况下变得更加严重，其中与冷却剂进行热交换的表面积减小。
技术实现思路
【技术保护点】
1.用于冷冻剂蒸气发生器(200)的精馏器(100)，所述精馏器适于改变通过沸腾液体溶液(L)产生的蒸气流(V)中存在的冷冻剂物质的百分比，所述液体溶液(L)包含至少一种吸收剂物质和被吸收的所述冷冻剂物质，其特征在于它至少包含：
2.根据权利要求1所述的精馏器(100)，其进一步包含由开孔陶瓷泡沫组成的第二本体(110)，所述第二本体(110)容纳在所述壳体(101)中，与所述第一本体(105)间隔开并布置在所述第一管道(102)上方。
3.根据权利要求2所述的精馏器(100)，其进一步包含另一管道(104)，所述另一管道(104)布置在所述第二本体(110)上方并且适于允许引入
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的精馏器(100)，其中，所述第一本体(105)和/或所述第二本体(110)具有与所述壳体(101)的内表面几何共轭的形状，并且沿所述壳体本身(101)的内壁以液密方式连接。
5.根据权利要求4所述的精馏器(100)，其中所述壳体(101)具有沿所述基本上竖直的参考轴线(X)延伸的基本圆柱形结构，并且其中所述第一和第二
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的精馏器(100)，进一步包括分凝器(1)，所述分凝器(1)容纳在所述第一和第二本体(105、110)上方的所述壳体(101)中，所述分凝器(1)至少包含：
7.根据权利要求6所述的精馏器(100)，其中，所述多个板(6)中的每个板(6)相对于其正下方的板(6)在相对于所述基本上竖直的参考轴线(X)的横向平面中旋转预定角度(α)。
8.根据权利要求7所述的精馏器(100)，其中所述角度(α)基本上等于90°。
9.根据权利要求6至8中的一项或多项所述的精馏器(100)，其中，所述板(6)彼此基本上相同。
10.根据权利要求6至9中的一项或多项所述的精馏器(100)，其中所述板(6)包含：
11.根据权利要求6至10中的一项或多项所述的精馏器(100)，其中每个管(2)包含基本上U形或C形的本体，所述U形或C形的本体具有沿基本上平行于所述参考轴线(X)的所述方向纵向延伸的第一直线部分和第二直线部分(3)，以及在所述第一直线部分和第二直线部分(3)的第一端(3a)处连接它们的中心部分(4)。
12.根据权利要求11所述的精馏器(100)，其中，所述多个U形或C形管(2)包含至少第一系列管(2a)，所述第一系列管(2a)与彼此基本上平行的他们各自的第一直线部分和第二直线部分(3)并排布置，以及至少第二系列管(2b)，所述第二系列管(2b)与彼此基本上平行的他们各自的第一直线部分和第二直线部分(3)并排布置，所述第一系列管的管(2a)相对于所述第二系列管的管(2b)横向布置。
13.根据权利要求12所述的精馏器(100)，还包含：
14.根据前述权利要求中的一项或多项所述的精馏器(100)，进一步包含夹套(15)，所述夹套布置在所述多个管(2)的外部，并与所述管(2)流体连通，并且能够使从所述管(2)排出的冷却液(F)流循环到其内部。
15.根据前述权利要求中的一项或多项所述的精馏器(100)，其中，所述冷却液(F)是水，并且所述精馏器(100)进一步包含控制装置(17、18)，所述控制装置(17、18)适于调节引入到所述多个管(2)中的水的流速。
16.包含用于吸收式热机的冷冻剂的蒸汽发生器(200)，其包含锅炉(50)，所述锅炉(50)布置在所述发生器(200)的基部并且适于沸腾液体溶液(L)，所述液体溶液(L)包含至少一种吸收剂物质和一种被吸收的冷冻剂物质，以产生含有所述被吸收的冷冻剂物质和可能一定百分比的吸收剂物质的蒸气流(V)，所述发生器(200)的特征在于，其进一步包含至少一个根据权利要求1所述的精馏器(100)，所述精馏器(100)布置在所述锅炉(50)上方并且适于被通过沸腾产生的蒸汽流(V)中存在的冷冻剂物质的百分比交叉并改变该百分比。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于冷冻剂蒸气发生器(200)的精馏器(100)，所述精馏器适于改变通过沸腾液体溶液(l)产生的蒸气流(v)中存在的冷冻剂物质的百分比，所述液体溶液(l)包含至少一种吸收剂物质和被吸收的所述冷冻剂物质，其特征在于它至少包含：
2.根据权利要求1所述的精馏器(100)，其进一步包含由开孔陶瓷泡沫组成的第二本体(110)，所述第二本体(110)容纳在所述壳体(101)中，与所述第一本体(105)间隔开并布置在所述第一管道(102)上方。
3.根据权利要求2所述的精馏器(100)，其进一步包含另一管道(104)，所述另一管道(104)布置在所述第二本体(110)上方并且适于允许引入
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的精馏器(100)，其中，所述第一本体(105)和/或所述第二本体(110)具有与所述壳体(101)的内表面几何共轭的形状，并且沿所述壳体本身(101)的内壁以液密方式连接。
5.根据权利要求4所述的精馏器(100)，其中所述壳体(101)具有沿所述基本上竖直的参考轴线(x)延伸的基本圆柱形结构，并且其中所述第一和第二本体(105、110)均具有圆柱形形状。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的精馏器(100)，进一步包括分凝器(1)，所述分凝器(1)容纳在所述第一和第二本体(105、110)上方的所述壳体(101)中，所述分凝器(1)至少包含：
7.根据权利要求6所述的精馏器(100)，其中，所述多个板(6)中的每个板(6)相对于其正下方的板(6)在相对于所述基本上竖直的参考轴线(x)的横向平面中旋转预定角度(α)。
8.根据权利要求7所述的精馏器(100)，其中所述角度(α)基本上等于90°。
9.根据权利要求6至8中的一项或多项所述的精馏器(100)，其中，所述板(6)彼此基本上相同。
10.根据权利要求6至9中的一项或多项所述的精馏器(100)，其中所述板(6)包含：
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【专利技术属性】
技术研发人员：L·皮斯托奇尼，T·托皮，M·阿普里勒，M·G·F·莫塔，
申请(专利权)人：米兰理工大学，
类型：发明
国别省市：
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