專利名稱：氨水吸收式制冷機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氨水吸收式制冷機，尤其是一種利用柴油機尾氣對 漁船漁產品制冷保鮮的氨水吸收式制冷機。
背景技術：
隨著我國漁業的大力發展，對海產品的保鮮提出了更高的要求。目前進行捕魚作業的船只大多采用ioo馬力以上的柴油機，柴油機的尾氣熱量約占燃料總能量的25% 40%，其廢氣溫度一般在40(TC左右，即使是廢氣渦輪增 壓器，尾氣溫度也大于30(TC ，溫度較高，易于利用。我國漁船數量多達20 多萬條，大多采取帶冰出海對漁產品進行保鮮，但帶冰出海有其不可避免的 缺點成本高、冰的損耗大、海產品的保鮮時間較短。目前關于利用柴油機的尾氣制冷技術方面的研究多為固體吸附式制冷。 固體吸附式制冷由于解吸和吸附過程均需要一定的時間，不能夠實現連續制 冷，通常需要兩臺吸附床并聯交替工作，由于吸附劑為固體，內部傳熱只能 采用傳導方式，換熱能力較差，系統的COP值不高，同時增加了系統的成本。 吸收式制冷可分為氨水吸收式與溴化鋰吸收式兩種，制取o-c以下的冷量只能 采用前者。氨水吸收式制冷機雖然是最早實現的人工制冷方式，可實現連續 制冷，但通常被認為是體積龐大、效率偏低的方式，因而需要在緊湊性和效 率方面有所創新。實用新型內容本實用新型目的是提高制冷機循環效率，優化換熱器結構，降低捕魚成 本與能源消耗，延長海產品在海上的保鮮時間。本實用新型采用如下技術方案包括發生器、精餾塔、冷凝器、過冷器、 膨脹閥、蒸發器、吸收器、溶液熱交換器、溶液泵、節流閥；發生器上分別 設置尾氣進口和尾氣出口，發生器通過下集管進口管、上集管出口管與精餾 塔連接；精餾塔通過氨氣出口管、氨液噴淋管與冷凝器連接；冷凝器通過冷 凝器氨液出口管與過冷器連接，過冷器采用通道間距不同的螺旋板式換熱器， 過冷器通過過冷器氨液出口管、過冷器氨氣進口管與蒸發器連接，過冷器通 過過冷器氨氣出口管與吸收器連接，過冷器氨液出口管上設置膨脹閥；吸收 器通過吸收器管束、稀溶液噴淋分布管與溶液熱交換器連接；溶液熱交換器 通過熱交換器氨氣出口管、稀溶液出口管與精餾塔連接，溶液熱交換器通過 濃溶液出口管與上集管出口管連接，熱交換器稀溶液出口管通過節流閥與吸 收器的稀溶液噴淋分布管連接。本實用新型的發生器包括殼體、發生器管束，殼體由尾氣進口、主段、 尾氣出口組成，尾氣進口通過擴張喇叭口與殼體連接，尾氣出口通過收縮喇 叭口、轉向器與殼體連接，所述轉向器的軸向與尾氣進口的軸向垂直；發生 器管束呈螺旋翅片管形，發生器管束錯列布置在主段內，所述發生器管束包 括下集管進口管、上集管出口管和若干組翅片管排；上述每組翅片管排包括 中間下集管、中間上集管與連接在中間下集管、中間上集管之間的若干根翅 片管；中間下集管與中間上集管平行設置，中間下集管和中間上集管側壁上 的對應位置分別設置若干個通孔，所述通孔的直徑與翅片管的外徑相同，通 孔的數目與翅片管的根數相同；上述中間下集管一端封閉，另一端與進口下 集管連接，上述中間上集管一端封閉，另一端與出口上集管連接；下集管進 口管的側壁上設有與中間下集管外徑相同的孔，上集管出口管的側壁上也設有與中間上集管外徑相同的孔，所述孔的數目與翅片管排的組數相同；下集 管進口管一端封閉，另一端為發生器氨水溶液進口；上集管出口管一端封閉， 另一端為發生器氨氣出口。本實用新型在發生器的殼體上設有可拆卸窗口。本實用新型的冷凝器包括殼體、傳熱管束、集液盤，殼體由筒體段、左 封頭和右封頭組成；筒體段通過第一法蘭與左封頭連接，筒體段通過第二法 蘭與右封頭連接；上述集液盤與右封頭之間設置管板，管板與右封頭內壁之 間連接分隔板；右封頭上設置冷卻水進口和冷卻水出口，筒體段上設置有支 腿，殼體的頂部設有氨氣進口管，殼體的底部設有底部液囊，底部液囊上設 有氨液出口管；傳熱管束分為上傳熱管束、下傳熱管束；上傳熱管束與下傳 熱管束之間設置集液盤，殼體上設置有側面液囊，側面液囊與集液盤連接， 側面液囊上設有回流氨液出口 。本實用新型的吸收器采用臥式管殼式結構，包括殼體，殼體上部設有氨 氣進口，殼體底部設有液囊；液囊上設有低壓濃溶液出口；殼體上設置兩個 管板，兩個管板分別連接在下傳熱管束的兩端，管板上連接進口母管，進口 母管上連接2 6根噴淋分布管，每根噴淋分布管上設置通孔；還包括濃溶液 冷卻吸收段組件，包括上傳熱管束、上管束進口腔室、上管束出口腔室和上 管束折返腔室，上傳熱管束的兩端分別連接一個管板，在其中的一個管板上 左右布置上管束進口腔室和上管束出口腔室，在另一個管板上布置上管束折 返腔室，上管束進口腔室上布置濃溶液進口管，上管束出口腔室上布置濃溶 液出口管，上述噴淋分布管、上傳熱管束和下傳熱管束的各層管子之間設有 絲網波紋填料層。過冷器采用通道間距不同的螺旋板式換熱器。溶液熱交換器采用螺旋板 式換熱器。與現有技術相比，本實用新型具有如下優點-(1)由于柴油機尾氣溫度較高，有條件采用效率較高的GAX循環，該氨水吸收式制冷機的效率很高，其性能系數C0P可達0.5以上。而在同樣條件 下，現有吸附式方案的性能系數COP只有0. 2左右。這意味著可以克服吸附 式方案不能完全靠尾氣制冷而仍需帶冰的缺陷。(2)由翅片管和集管組成翅片管束發生器方案結構簡單，效率較高；管 內直接通入氨水溶液，使之在翅片管束發生器與精餾塔中構成自然對流循環。 比通過中間介質或熱管來傳遞熱量的方案效率提高且成本降低。(3 )本實用新型采用在冷凝器中設置集液盤的外回流方式供應精餾所需 氨液，減少了換熱器的數目，省去l臺回流冷凝器(是需要定期清洗的海水換 熱器)，因而簡化了系統流程和操作；而且由于集液盤位置較高，可利用重力 供液，省去1臺氨液泵；由于集液盤收集的凝結液量所占的比例是固定的， 可自動保證合適的回流比，不必再用其它調節方式。(4) 本方案的吸收器內融入了 GAX循環所需的溶液冷卻吸收器的傳熱面 (上管束)。吸收器與冷凝器一樣采用管殼式換熱器是為了方便對海水側傳熱 表面(管內)作定期清洗。(5) 本實用新型的過冷器和溶液熱交換器都采用螺旋板式換熱器，不僅 結構緊湊，而且解決了其它小型換熱器難以實現的逆流傳熱問題；溶液熱交 換器包含了 GAX循環溶液加熱發生器所需的傳熱面，在螺旋板式換熱器的中 心半圓腔室內正好可實現汽液分離，氨氣和氨溶液分別從上下半圓端蓋上的 接管流出。(6) 本實用新型的蒸發器采用直接蒸發式，簡化了系統，降低成本和運 行費用，并可提高效率。
圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是本實用新型發生器的結構示意圖。圖3是圖2的俯視圖。圖4是圖2的剖視圖。圖5是本實用新型冷凝器的結構示意圖。圖6是圖5的A-A剖視圖。圖7是本實用新型吸收器的結構示意圖。圖8是圖7的左視圖；圖9是圖7的右視圖。
具體實施方式
如圖1所示，包括發生器l、精餾塔2、冷凝器3、過冷器4、膨脹閥5、 蒸發器6、吸收器7、溶液熱交換器8、溶液泵9、節流閥10;發生器l上分 別設置尾氣進口 lll和尾氣出口 116，發生器1通過下集管進口管121、上集 管出口管122與精餾塔2連接；精餾塔2通過氨氣出口管21、氨液噴淋管22 與冷凝器3連接；冷凝器3通過冷凝器氨液出口管31與過冷器4連接，過冷 器4采用通道間距不同的螺旋板式換熱器，過冷器4通過過冷器氨液出口管 41、過冷器氨氣進口管42與蒸發器6連接，過冷器4通過過冷器氨氣出口管 43與吸收器7連接，過冷器氨液出口管41上設置膨脹閥5;吸收器7通過吸 收器管束71、稀溶液噴淋分布管73與溶液熱交換器8連接；溶液熱交換器8 通過熱交換器氨氣出口管8K稀溶液出口管83與精餾塔2連接，溶液熱交換 器8通過濃溶液出口管82與上集管出口管122連接，熱交換器稀溶液出口管 83通過節流閥10與吸收器7的稀溶液噴淋分布管73連接。本實用新型的發生器1包括殼體11、發生器管束12，殼體11由尾氣進 口 111、主段113、尾氣出口116組成，尾氣進口 lll通過擴張喇叭口 112與 殼體11連接，尾氣出口 116通過收縮喇叭口 115、轉向器114與殼體11連接， 所述轉向器114的軸向與尾氣進口 111的軸向垂直；發生器管束12呈螺旋翅片管形，發生器管束12錯列布置在主段113內，所述發生器管束12包括下 集管進口管121、上集管出口管123和若干組翅片管排122;上述每組翅片管 排122包括中間下集管1221、中間上集管1223與連接在中間下集管1221、 中間上集管1223之間的若干根翅片管1222;中間下集管1221與中間上集管 1223平行設置，中間下集管1221和中間上集管1223側壁上的對應位置分別 設置若干個通孔，所述通孔的直徑與翅片管1222的外徑相同，通孔的數目與 翅片管1222的根數相同；上述中間下集管1221 —端封閉，另一端與進口下 集管121連接，上述中間上集管1223 —端封閉，另一端與出口上集管123連 接；下集管進口管121的側壁上設有與中間下集管1221外徑相同的孔，上集 管出口管123的側壁上也設有與中間上集管1223外徑相同的孔，所述孔的數 目與翅片管排122的組數相同；下集管進口管121 —端封閉，另一端為發生 器氨水溶液進口 1211;上集管出口管123—端封閉，另一端為發生器氨氣出 □ 1231。本實用新型在發生器1的殼體11上設有可拆卸窗口 1131。 本實用新型的冷凝器3包括殼體34、傳熱管束32、集液盤33，殼體34 由筒體段311、左封頭312和右封頭313組成；筒體段311通過第一法蘭314 與左封頭312連接，筒體段311通過第二法蘭315與右封頭313連接；上述 集液盤33與右封頭313之間設置管板3112，管板3112與右封頭313內壁之 間連接分隔板3131;右封頭313上設置冷卻水進口 3132和冷卻水出口 3133， 筒體段311上設置有支腿3115，殼體34的頂部設有氨氣進口管3116，殼體 31的底部設有底部液囊3114，底部液囊3114上設有氨液出口管31;傳熱管 束32分為上傳熱管束3321、下傳熱管束322;上傳熱管束321與下傳熱管束 322之間設置集液盤33，殼體34上設置有側面液囊3113，側面液囊3113與 集液盤33連接，側面液囊3113上設有回流氨液出口 31131。本實用新型的吸收器7采用臥式管殼式結構，包括殼體72，殼體72上部 設有氨氣進口 721,殼體72底部設有液囊722;液囊722上設有低壓濃溶液出口 7221;殼體72上設置兩個管板7222,兩個管板7222分別連接在下傳熱 管束742的兩端，管板7222上連接進口母管7223，進口母管7223上連接2~6 根噴淋分布管73，每根噴淋分布管73上設置通孔；還包括濃溶液冷卻吸收段 組件74，包括上傳熱管束741、上管束進口腔室743、上管束出口腔室744和 上管束折返腔室745，上傳熱管束741的兩端分別連接一個管板7222，在其 中的一個管板上左右布置上管束進口腔室743和上管束出口腔室744，在另一 個管板上布置上管束折返腔室745，上管束進口腔室743上布置濃溶液進口管 7421，上管束出口腔室744上布置濃溶液出口管75，上述噴淋分布管73、上 傳熱管束741和下傳熱管束742的各層管子之間設有絲網波紋填料層76。本實用新型的過冷器4采用通道間距不同的螺旋板式換熱器。本實用新型的溶液熱交換器8采用螺旋板式換熱器。該制冷機的工作流程如下從冷凝器3經過冷器4和膨脹閥5供給蒸發 器6的氨液在蒸發器6中吸收低溫熱量完成制冷過程后蒸發成氨氣，經過冷 器4升溫后進入吸收器7，被噴淋在上傳熱管束741上的稀溶液降膜吸收，在 吸收器7內的上傳熱管束741屬于溶液冷卻吸收器，釋放的汽化潛熱用于對 濃溶液的加熱，吸收器下傳熱管束742內通冷卻水(海水)，吸取吸收過程釋 放的其余的汽化潛熱熱量。吸收器7底部液囊收集的濃溶液經溶液泵9升壓 后，依次進入吸收器的上傳熱管束741、溶液熱交換器8加熱升溫，由于在溶 液熱交換器8另一側通道內的稀溶液溫度較高，在逆流換熱中可使濃溶液部 分汽化，因此濃溶液進入溶液熱交換器8的后半程經歷發生過程，此溶液熱 交換器8成為包含了溶液加熱發生器的換熱器。在螺旋板式換熱器的中心半 圓腔室內正好可實現汽液分離，富氨氣和氨溶液分別從上下半圓端蓋上的接 管流出。富氨氣引入精餾塔2內，而氨水溶液則流至與發生器管束12的下集 管進口 121相連的精餾塔2的底部溶液出口；發生器1與精餾塔2的下部空 間形成自然對流循環的條件，柴油機尾氣經尾氣進口 111引入，通過發生器管束12時釋放熱量并經尾氣出口 116引出；發生器管束12內的濃溶液吸收 熱量后產生的富氨氣進入精餾塔2后，向上穿過絲網波紋填料，與從冷凝器3 來的經噴淋管分布在填料上靠重力向下流動的氨液之間產生逆流熱質交換， 實現精餾。氨氣從精餾塔2頂部出口管21流入冷凝器3，釋放汽化潛熱給冷 卻水后，部分氨液經集液盤33、側面液囊3113和U型管進入精餾塔2，其余 氨液可再次循環制冷，冷卻水可以是海水或其它溶液；精餾塔2下部設有稀 溶液出口 ，稀溶液經溶液熱交換器8降溫和節流閥10減壓后進入吸收器7的 稀溶液噴淋分布管73，溶液也完成循環。
權利要求1、一種氨水吸收式制冷機，其特征在于包括發生器(1)、精餾塔(2)、冷凝器(3)、過冷器(4)、膨脹閥(5)、蒸發器(6)、吸收器(7)、溶液熱交換器(8)、溶液泵(9)、節流閥(10)；發生器(1)上分別設置尾氣進口(111)和尾氣出口(116)，發生器(1)通過下集管進口管(121)、上集管出口管(122)與精餾塔(2)連接；精餾塔(2)通過氨氣出口管(21)、氨液噴淋管(22)與冷凝器(3)連接；冷凝器(3)通過冷凝器氨液出口管(31)與過冷器(4)連接，過冷器(4)采用通道間距不同的螺旋板式換熱器，過冷器(4)通過過冷器氨液出口管(41)、過冷器氨氣進口管(42)與蒸發器(6)連接，過冷器(4)通過過冷器氨氣出口管(43)與吸收器(7)連接，過冷器氨液出口管(41)上設置膨脹閥(5)；吸收器(7)通過吸收器管束(71)、稀溶液噴淋分布管(73)與溶液熱交換器(8)連接；溶液熱交換器(8)通過熱交換器氨氣出口管(81)、稀溶液出口管(83)與精餾塔(2)連接，溶液熱交換器(8)通過濃溶液出口管(82)與上集管出口管(122)連接，熱交換器稀溶液出口管(83)通過節流閥(10)與吸收器(7)的稀溶液噴淋分布管(73)連接。
2、 根據權利要求1所述的一種氨水吸收式制冷機，其特征在于上述發生 器(1)包括殼體(11)、發生器管束(12)，殼體(11)由尾氣進口 (111)、 主段(113)、尾氣出口 (116)組成，尾氣進口 (111)通過擴張喇叭口 (112) 與殼體(11)連接，尾氣出口 (116)通過收縮喇叭口 (115)、轉向器(114) 與殼體(11)連接，所述轉向器(114)的軸向與尾氣進口 (111)的軸向垂 直；發生器管束(12)呈螺旋翅片管形，發生器管束(12)錯列布置在主段(113)內，所述發生器管束(12)包括下集管進口管(121)、上集管出口管 (123)和若干組翅片管排(122);上述每組翅片管排(122)包括中間下集管(1221 )、中間上集管(1223)與連接在中間下集管(1221 )、中間上集管(1223) 之間的若干根翅片管(1222);中間下集管(1221)與中間上集管(1223)平行設置，中間下集管(1221)和中間上集管(1223)側壁上的對應位置分別 設置若干個通孔，所述通孔的直徑與翅片管(1222)的外徑相同，通孔的數 目與翅片管(1222)的根數相同；上述中間下集管(1221) —端封閉，另一 端與進口下集管(121)連接，上述中間上集管(1223) —端封閉，另一端與 出口上集管(123)連接；下集管進口管(121)的側壁上設有與中間下集管 (1221)外徑相同的孔，上集管出口管(123)的側壁上也設有與中間上集管 (1223)外徑相同的孔，所述孔的數目與翅片管排(122)的組數相同；下集 管進口管(121)—端封閉，另一端為發生器氨水溶液進口 (1211);上集管出 口管(123)—端封閉，另一端為發生器氨氣出口 (1231)。
3、 組據權利要求2所述的一種氨水吸收式制冷機，其特征在于殼體(11) 上設有可拆卸窗口 (1131)。
4、 根據權利要求1所述的一種氨水吸收式制冷機，其特征在于上述冷凝 器(3)包括殼體(34)、傳熱管束(32)、集液盤(33)，殼體(34)由筒體段(311)、左封頭(312)和右封頭(313)組成；筒體段(311)通過第一法蘭 (314)與左封頭(312)連接，筒體段(311)通過第二法蘭(315)與右封 頭(313)連接；上述集液盤(33)與右封頭(313)之間設置管板(3112)， 管板(3112)與右封頭(313)內壁之間連接分隔板(3131);右封頭(313) 上設置冷卻水進口 (3132)和冷卻水出口 (3133)，筒體段(311)上設置有 支腿(3115)，殼體(34)的頂部設有氨氣進口管(3116)，殼體(31)的底 部設有底部液囊(3114)，底部液囊(3114)上設有氨液出口管(31);傳熱 管束(32)分為上傳熱管束(3321)、下傳熱管束(322);上傳熱管束(321) 與下傳熱管束(322)之間設置集液盤(33)，殼體(34)上設置有側面液囊 (3113)，側面液囊(3113)與集液盤(33)連接，側面液囊(3113)上設有 回流氨液出口 (31131)。
5、 根據權利要求1所述的一種氨水吸收式制冷機，其特征在于上述吸收 器(7)采用臥式管殼式結構，包括殼體(72)，殼體(72)上部設有氨氣進口(721)，殼體(72)底部設有液囊(722);液囊(722)上設有低壓濃溶液出口 (7221);殼體(72)上設置兩個管板(7222)，兩個管板(7222)分別連接在下 傳熱管束(742)的兩端，管板(7222)上連接進口母管(7223)，進口母管(7223) 上連接2~6根噴淋分布管(73)，每根噴淋分布管(73)上設置通孔；還包括濃 溶液冷卻吸收段組件(74)，包括上傳熱管束(741)、上管束進口腔室(743)、 上管束出口腔室(744)和上管束折返腔室(745),上傳熱管束(741)的兩端分別 連接一個管板(7222)，在其中的一個管板上左右布置上管束進口腔室(743) 和上管束出口腔室(744)，在另一個管板上布置上管束折返腔室(745)，上管 束進口腔室(743)上布置濃溶液進口管(7421)，上管束出口腔室(744)上布置 濃溶液出口管(75)，上述噴淋分布管(73)、上傳熱管束(741)和下傳熱管束 (742)的各層管子之間設有絲網波紋填料層(76)。
6、 根據權利要求1所述的一種氨水吸收式制冷機，其特征在于過冷器(4) 采用通道間距不同的螺旋板式換熱器。
7、 根據權利要求1所述的一種氨水吸收式制冷機，其特征在于溶液熱交 換器(8)采用螺旋板式換熱器。
專利摘要一種氨水吸收式制冷機，涉及一種利用柴油機尾氣對漁船漁產品制冷保鮮的氨水吸收式制冷機。本實用新型的發生器由殼體和翅片管束組成，翅片管束的下集管為進口，上集管為出口分別與精餾塔上的對應管口相連接；精餾塔內的中部設有波紋絲網填料層，填料層上方設有回流氨液的噴淋管，精餾塔頂部的氨氣出口管與冷凝器相連；冷凝器內的集液盤通過液囊用U型管與精餾塔噴淋管連接；冷凝器底部的氨液出口經過冷器、膨脹閥與蒸發器連接；蒸發器氨氣出口經過冷器與吸收器連接；吸收器底部的濃溶液出口經溶液泵、吸收器上管束、溶液熱交換器與精餾塔連接。本實用新型目的是降低捕魚成本與能源消耗，延長海產品在海上的保鮮時間。
文檔編號F25B15/04GK201093796SQ20072004681
公開日2008年7月30日 申請日期2007年9月21日 優先權日2007年9月21日
發明者王偉晗, 陳亞平 申請人:東南大學