專利名稱：氨壓縮-吸收復(fù)合熱泵循環(huán)裝置及循環(huán)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氨壓縮一吸收復(fù)合熱泵循環(huán)及采用該系統(tǒng)的循環(huán)方法。在該 熱泵放熱與吸熱過(guò)程中，循環(huán)工質(zhì)為二元介質(zhì)的吸收與解吸過(guò)程，在相同的供熱 和吸熱溫度條件下，調(diào)節(jié)吸收液的濃度，可以改變壓縮機(jī)的排氣壓力，減小壓縮 機(jī)壓比，另外吸熱與放熱過(guò)程為二元工質(zhì)的吸收和解吸的變溫過(guò)程，使循環(huán)系統(tǒng) 與外界的傳熱溫差減小，不可逆損失降低。
背景技術(shù)：
蒸汽壓縮式熱泵是工業(yè)上常用的一種熱泵型式，它是利用某種單元工質(zhì)在低 壓蒸發(fā)器中吸收低品位(如工業(yè)余熱、太陽(yáng)能、環(huán)境水等)熱量蒸發(fā)，然后由壓 縮機(jī)提升壓力后在冷凝器中冷凝放熱來(lái)實(shí)現(xiàn)熱泵循環(huán)。壓縮機(jī)的排氣壓力隨著供 熱溫度的提高而提高，時(shí)常因供熱溫度要求太高，壓縮機(jī)的壓比滿足不了工藝的 要求，不得不放棄蒸汽壓縮式熱泵方案的選擇。另外，單元工質(zhì)在冷凝器和蒸發(fā) 器中放熱與吸熱過(guò)程是等溫過(guò)程，蒸汽壓縮式熱泵系統(tǒng)與外界的不可逆?zhèn)鳠釡夭?比較大，系統(tǒng)循環(huán)效率受到一定程度的影響。氨介質(zhì)是自然介質(zhì)，對(duì)環(huán)境十分友好，因氨的絕熱指數(shù)比較大，以氨為介質(zhì) 的蒸汽壓縮式熱泵排氣壓力與排氣溫度都比較高，這在較高供熱溫度的氨蒸汽壓 縮式熱泵系統(tǒng)中存在排氣壓力過(guò)高的問(wèn)題，降低了系統(tǒng)的安全性。如果將吸收式 循環(huán)過(guò)程的發(fā)生與吸收的過(guò)程與壓縮式循環(huán)相耦合，實(shí)現(xiàn)氨壓縮一吸收復(fù)合熱泵 循環(huán)系統(tǒng)不僅能很好地解決這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)吸收與解吸過(guò)程的變溫特性可以降低 系統(tǒng)與外界的不可逆?zhèn)鳠釡夭顡p失，提高系統(tǒng)供熱性能。 發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種氨壓縮一吸收復(fù)合熱泵循環(huán)系統(tǒng)及采用 該系統(tǒng)循環(huán)方法，該循環(huán)可實(shí)現(xiàn)工質(zhì)變溫放熱和變溫吸熱條件下的熱泵循環(huán)，達(dá) 到降低壓縮機(jī)壓縮比和提高熱泵供熱溫度的目的。技術(shù)方案本發(fā)明的氨壓縮-吸收熱泵循環(huán)裝置，包括壓縮機(jī)、吸收器、節(jié)流閥、解吸器、溶液熱交換器和溶液泵，其特征在于，解吸器的第四氨氣輸出端 通過(guò)氨氣管線與壓縮機(jī)的第一氨輸入端相連，壓縮機(jī)的第一氨輸出端通過(guò)管線與 吸收器的第二氨氣輸入端相連，吸收器的第二濃氨溶液輸出端通過(guò)濃氨溶液管線 與溶液熱交換器的第五濃氨溶液輸入端相連，溶液熱交換器的第五濃氨溶液輸出 端通過(guò)氨節(jié)流閥與解吸器的第四濃氮溶液輸入端相連，解吸器的第四稀氨溶液輸 出端通過(guò)溶液泵與溶液熱交換器的第五稀氨溶液輸入端相連，溶液熱交換器的第 五稀氨溶液輸出端與吸收器的第二稀氨溶液輸入端相連；環(huán)境狀態(tài)的水由解吸器 的水進(jìn)口引入，從解吸器的水出口引出；供熱回水由吸收器的熱水進(jìn)口引入，從 吸收器的供熱水出口引出。氨壓縮-吸收熱泵循環(huán)裝置的循環(huán)方法是，出解吸器的稀氨水溶液經(jīng)過(guò)溶液 泵升壓后進(jìn)入溶液熱交換器，在溶液熱交換器中被從吸收器出來(lái)的濃氨水溶液加 熱升溫后，進(jìn)入吸收器，在吸收器中吸收壓縮機(jī)排出的氨蒸汽；吸收器出口濃氨 水溶液經(jīng)溶液熱交換器、節(jié)流閥進(jìn)行熱交換和節(jié)流過(guò)程之后，進(jìn)入解吸器，在解 吸器里吸收環(huán)境狀態(tài)水的熱量，解吸出氨蒸汽，產(chǎn)生稀溶液，氨蒸汽進(jìn)入氨壓縮 機(jī)壓縮，稀溶液再由溶液泵加壓，經(jīng)溶液換熱器進(jìn)入吸收器，由此構(gòu)成氨壓縮-吸收復(fù)合熱泵供熱循環(huán)。壓縮機(jī)排出的高溫高壓氨蒸汽在吸收器中被稀氨水溶液 吸收并放出熱量，而不是冷凝，吸收過(guò)程是變溫過(guò)程。經(jīng)節(jié)流閥的濃氨水溶液在 解吸器中吸收環(huán)境狀態(tài)水的熱量而解吸出氨蒸汽，而不是蒸發(fā)，解吸過(guò)程是變溫 過(guò)程。有益效果由于氨壓縮一吸收復(fù)合的熱泵供熱系統(tǒng)的放熱與吸熱過(guò)程采用氨 水二元工質(zhì)，而不是單工質(zhì)的冷凝與蒸發(fā)，因此壓縮機(jī)的排氣壓力(系統(tǒng)的最高 壓力)不僅取決于工質(zhì)冷凝溫度(供熱溫度)，可以通過(guò)改變工質(zhì)的濃度來(lái)改變 系統(tǒng)的最高壓力，從而克服了氨蒸汽壓縮式熱泵供熱系統(tǒng)壓力過(guò)高的弊端。另外， 工質(zhì)的放熱和吸熱過(guò)程都是變溫過(guò)程，因此減小了放熱和吸熱過(guò)程因傳熱溫差產(chǎn) 生的不可逆損失。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是氨壓縮一吸收復(fù)合熱泵循環(huán)系統(tǒng)的示意圖。其中有氨壓縮機(jī)l，吸收器2，節(jié)流閥3，解吸器4，溶液熱交換器5，溶液泵6;第一氨輸入端la、第一氨輸出端lb，第二氨氣輸入端2a、第二濃氨溶 液輸出端2b、第二稀氨溶液輸入端2c、熱水進(jìn)口2d、供熱水出口2e，第四濃氨 溶液輸入端4a、第四氨氣輸出端4b、水進(jìn)口4c、水出口4d、第四稀氨溶液輸出 端4e，第五濃氨溶液輸入端5a、第五濃氨溶液輸出端5b、第五稀氨溶液輸出端 5c、第五稀氨溶液輸入端5d。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的氨壓縮一吸收復(fù)合熱泵循環(huán)系統(tǒng)的供熱循環(huán)方法為出解吸器的稀 氨水溶液經(jīng)過(guò)溶液泵升壓后進(jìn)入溶液熱交換器，在溶液熱交換器里被從吸收器出 來(lái)的濃氨水溶液加熱升溫再進(jìn)入吸收器吸收壓縮機(jī)排出的氨蒸汽，吸收器出口濃 氨水溶液經(jīng)溶液熱交換器、節(jié)流閥分別進(jìn)行熱交換和節(jié)流過(guò)程之后，進(jìn)入解吸器， 濃溶液在解吸器中吸收環(huán)境水的熱量，稀溶液在吸收器中吸收壓縮機(jī)排出的氨蒸 汽所放出的熱量供熱用戶使用，完成壓縮吸收復(fù)合熱泵供熱循環(huán)。如圖I所示解吸器4的第四氨氣輸出端4b通過(guò)氨氣管線與壓縮機(jī)1的第一氨輸入端la相連，壓縮機(jī)1的第一氨輸出端lb通過(guò)管線與吸收器2的第二氨 氣輸入端2a相連，吸收器2的第二濃氨溶液輸出端2b通過(guò)濃氨溶液管線與溶液 熱交換器5的第五濃氨溶液輸入端5a相連，溶液熱交換器5的第五濃氨溶液輸 出端5b通過(guò)氨節(jié)流閥3與解吸器的第四濃氨溶液輸入端4a相連，解吸器2的第 四稀氨溶液輸出端4e通過(guò)溶液泵6與溶液熱交換器5的第五稀氨溶液輸入端5d 相連，溶液熱交換器5的第五稀氨溶液輸出端5c與吸收器2的第二稀氨溶液輸 入端2c相連；環(huán)境狀態(tài)的水由解吸器4的水進(jìn)口 4c引入，從解吸器4的水出口 4d引出；供熱回水由吸收器2的熱水進(jìn)口2d引入，從吸收器2的供熱水出口2e 引出。該氨壓縮一吸收復(fù)合熱泵循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置了溶液熱交換器和溶液泵，以使氨水 溶液能夠在吸收器與解吸器之間循環(huán)工作，循環(huán)系統(tǒng)中的吸收器和解吸器分別與 傳統(tǒng)氨蒸汽壓縮熱泵循環(huán)的冷凝器和蒸發(fā)器相對(duì)應(yīng)，并使傳統(tǒng)的定溫冷凝和蒸發(fā) 過(guò)程變成變溫的吸收和解吸過(guò)程，從而降低在傳熱過(guò)程中的不可逆性，減小傳熱 損失。
權(quán)利要求
1、一種氨壓縮-吸收熱泵循環(huán)裝置，包括壓縮機(jī)(1)、吸收器(2)、節(jié)流閥(3)、解吸器(4)、溶液熱交換器(5)和溶液泵(6)，其特征在于，解吸器(4)的第四氨氣輸出端(4b)通過(guò)氨氣管線與壓縮機(jī)(1)的第一氨輸入端(1a)相連，壓縮機(jī)(1)的第一氨輸出端(1b)通過(guò)管線與吸收器(2)的第二氨氣輸入端(2a)相連，吸收器(2)的第二濃氨溶液輸出端(2b)通過(guò)濃氨溶液管線與溶液熱交換器(5)的第五濃氨溶液輸入端(5a)相連，溶液熱交換器(5)的第五濃氨溶液輸出端(5b)通過(guò)氨節(jié)流閥(3)與解吸器的第四濃氨溶液輸入端(4a)相連，解吸器(2)的第四稀氨溶液輸出端(4e)通過(guò)溶液泵(6)與溶液熱交換器(5)的第五稀氨溶液輸入端(5d)相連，溶液熱交換器(5)的第五稀氨溶液輸出端(5c)與吸收器(2)的第二稀氨溶液輸入端(2c)相連；環(huán)境狀態(tài)的水由解吸器(4)的水進(jìn)口(4c)引入，從解吸器(4)的水出口(4d)引出；供熱回水由吸收器(2)的熱水進(jìn)口(2d)引入，從吸收器(2)的供熱水出口(2e)引出。
2、 一種如權(quán)利要求1所述的氨壓縮-吸收熱泵循環(huán)裝置的循環(huán)方法，其特征 在于，出解吸器(4)的稀氨水溶液經(jīng)過(guò)溶液泵(6)升壓后進(jìn)入溶液熱交換器(5)， 在溶液熱交換器(5)中被從吸收器(2)出來(lái)的濃氨水溶液加熱升溫后，進(jìn)入吸 收器(2)，在吸收器(2)中吸收壓縮機(jī)(1)排出的氨蒸汽；吸收器(2)出口 濃氨水溶液經(jīng)溶液熱交換器(5)、節(jié)流閥G)進(jìn)行熱交換和節(jié)流過(guò)程之后，進(jìn) 入解吸器(4)，在解吸器(4)里吸收環(huán)境狀態(tài)水的熱量，解吸出氨蒸汽，產(chǎn)生 稀溶液，氨蒸汽進(jìn)入氨壓縮機(jī)(1)壓縮，稀溶液再由溶液泵(6)加壓，經(jīng)溶液 換熱器(5)進(jìn)入吸收器(2)，由此構(gòu)成氨壓縮-吸收復(fù)合熱泵供熱循環(huán)。
3、 如權(quán)利要求2所述的氨壓縮一吸收熱泵循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)方法，其特征在 于壓縮機(jī)排出的高溫高壓氨蒸汽在吸收器(2)中被稀氨水溶液吸收并放出熱量， 而不是冷凝，吸收過(guò)程是變溫過(guò)程。
4、 如權(quán)利要求2所述的氨壓縮一吸收熱泵循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)方法，其特征在 于經(jīng)節(jié)流閥(3)的濃氨水溶液在解吸器(4)中吸收環(huán)境狀態(tài)水的熱量而解吸出 氨蒸汽，而不是蒸發(fā)，解吸過(guò)程是變溫過(guò)程。
全文摘要
氨壓縮-吸收復(fù)合熱泵循環(huán)裝置及循環(huán)方法涉及以氨水為工質(zhì)，利用低品位熱能的熱泵循環(huán)系統(tǒng)和熱泵循環(huán)方法，該系統(tǒng)包括氨壓縮機(jī)(1)、吸收器(2)、溶液熱交換器(5)、節(jié)流閥(3)、溶液泵(6)、解吸器(4)；由解吸器引出一條氨水稀溶液管線，將稀溶液經(jīng)溶液泵升壓后與吸收器出口的濃溶液進(jìn)行熱交換，提高稀溶液溫度后至吸收器吸收由壓縮機(jī)排出的氨蒸汽，濃溶液在解吸器中吸收環(huán)境水的熱量，稀溶液在吸收器中吸收氨蒸汽所放出的熱量供熱用戶使用，完成壓縮—吸收復(fù)合熱泵供熱循環(huán)。
文檔編號(hào)F25B25/02GK101240953SQ20071019022
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者塏 杜, 峰 王 申請(qǐng)人:東南大學(xué)