復疊式溶液并聯雙效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組的制作方法

本發明涉及一種復疊式溶液并聯雙效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組。屬于空調設備技術領域。

背景技術：

現有的復疊式溶液并聯雙效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組（以下簡稱復疊式雙效機組，或機組）如圖1所示，由低壓發生器1、高壓發生器2、冷凝器3、高溫熱交換器4、低溫熱交換器5、第一吸收器6、第一蒸發器7、第二吸收器8、第二蒸發器9、第一冷劑泵10、溶液泵11、冷劑連通管12、循環水水泵13和控制系統（圖中未示出）及連接各部件的管路、閥所構成。低溫水（制冷機組的冷水或熱泵機組的余熱水，下同）流經第一蒸發器7降溫；中溫水（制冷機組的冷卻水或熱泵機組的熱水，下同）流經第二吸收器8和冷凝器3升溫；高溫驅動熱源流經高壓發生器2，釋放放熱量驅動整個機組運行；另外還有一路循環水由循環水水泵13驅動，在第一吸收器6和第二蒸發器9之間閉式循環。機組運行時，被第一冷劑泵10抽出從第一蒸發器7頂部噴下的冷劑水吸收流經第一蒸發器7傳熱管中低溫水的熱量，汽化后進入第一吸收器6，被其中的溴化鋰濃溶液吸收，并釋放熱量加熱流經第一吸收器6傳熱管中的循環水；溫度升高后的循環水被循環水水泵13送入第二蒸發器9的傳熱管中，被由第一冷劑泵10抽出后從頂部噴下的冷劑水換熱降溫，溫度降低后再重新回到第一吸收器6中吸收溶液釋放的熱量，而第二蒸發器9中的冷劑水吸收熱量后汽化并進入第二吸收器8，被其中的溴化鋰溶液吸收；第一吸收器6和第二吸收器8中溴化鋰濃溶液吸收冷劑蒸汽后濃度變稀，被溶液泵11抽出并分兩路分別經高溫熱交換器4、低溫熱交換器5換熱升溫后進入高壓發生器2、低壓發生器1中。高壓發生器2中的溴化鋰稀溶液被高溫熱源加熱濃縮，低壓發生器1中的溴化鋰稀溶液被高壓發生器2中溶液濃縮產生的高溫冷劑蒸汽加熱濃縮，濃縮后的溴化鋰溶液再分別經高溫熱交換器4、低溫熱交換器5換熱降溫后回到第一吸收器6和第二吸收器8中吸收冷劑蒸汽；而高壓發生器2中溶液濃縮產生的冷劑蒸汽在低壓發生器1中釋放熱量后冷凝，與低壓發生器1中溶液濃縮產生的冷劑蒸汽均進入冷凝器3中被中溫水降溫冷凝，冷凝成的冷劑水返回到第二蒸發器9并通過冷劑連通管12回到第一蒸發器7中。

在復疊式雙效機組中，從流經第一蒸發器7的低溫水中提取出的熱量是先進入流經第一吸收器6的閉式循環水中，然后在第二蒸發器9中再將該閉式循環水中的熱量提取出來后才能進入流經第二吸收器8的中溫水中。也就是說，復疊式雙效機組為了將低溫水中的熱量提取出來進入中溫水中，除了需要消耗高溫驅動熱能、利用溴化鋰吸收式雙效制冷原理對流經第一蒸發器7的低溫水制冷（即提取出其中的熱量，下同）外，還同樣需要消耗高溫驅動熱能、利用溴化鋰吸收式雙效制冷原理對流經第二蒸發器9的閉式循環水制冷。閉式循環水在第二蒸發器9中釋放的熱量（也稱制冷量）就是其在第一吸收器6中吸收的熱量，對于溴化鋰吸收式機組來說，吸收器中的換熱量大約是對應蒸發器制冷量的1.2倍。因此，復疊式雙效機組為了將低溫水中的熱量提取出來進入中溫水中，需要消耗高溫驅動熱能、利用溴化鋰吸收式雙效制冷原理同時對低溫水和循環水進行制冷，總制冷量約是低溫水熱量的2.2倍，假設溴化鋰吸收式雙效制冷機組的COP是1.4，則復疊式雙效機組的COP約是1.4÷2.2=0.636。如果要提高復疊式雙效機組的COP，一種途徑是盡可能提升雙效制冷循環的效率（即COP），如增大換熱面積來降低熱交換器的換熱端差等，還有一種途徑就是減少第二蒸發器9的制冷需求。

技術實現要素：

本發明的目的就是通過減少第二蒸發器的制冷需求，來提高復疊式雙效機組的COP。

本發明的目的是這樣實現的：一種復疊式溶液并聯雙效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組，包括：低壓發生器、高壓發生器、冷凝器、高溫熱交換器、低溫熱交換器、第一吸收器、第一蒸發器、第二吸收器、第二蒸發器、第一冷劑泵、溶液泵和冷劑連通管，第一蒸發器和第一吸收器處于一個腔體內，第二蒸發器和第二吸收器處于另一個腔體內，兩個吸收器共用溶液泵；第一蒸發器和第二蒸發器的冷劑水由冷劑連通管連通。溶液泵將第一吸收器和第二吸收器中的稀溶液抽出，分兩路分別經低溫熱交換器、高溫熱交換器送往低壓發生器、高壓發生器，濃縮后的溶液再分別經低溫熱交換器、高溫熱交換器回到第一吸收器和第二吸收器。高壓發生器中溶液濃縮產生的冷劑蒸汽進入低壓發生器，釋放熱量冷凝后進入冷凝器，低壓發生器中溶液濃縮產生的冷劑蒸汽也進入冷凝器，兩路冷劑蒸汽在冷凝器中被冷凝后再回到第二蒸發器和第一蒸發器中。高溫驅動熱源流經高壓發生器，釋放放熱量驅動整個機組運行；低溫水流經第一蒸發器降溫；中溫水是分三路，一路串聯流經第二蒸發器和第一吸收器先降溫后升溫，另外兩路分別流經第二吸收器和冷凝器升溫；其也可以是分兩路，一路串聯流經第二蒸發器和第一吸收器，另一路任意順序串聯流經第二吸收器和冷凝器；其還可以是分兩路，一路串聯流經第二蒸發器和第一吸收器，另一路則流經第二吸收器和冷凝器中的任意一個，兩路水匯合后再流經第二吸收器和冷凝器中的另一個；或者是分兩路，一路先串聯流經第二蒸發器和第一吸收器后，再流經第二吸收器和冷凝器中的任意一個，另一路則流經第二吸收器和冷凝器中的另一個。

本發明的有益效果是：

與現有的復疊式雙效機組相比，本發明取消了閉式循環水及水泵，改為從中溫水中分出一路來替代該閉式循環水，該路中溫水先在第二蒸發器中降溫后再進入第一吸收器中升溫。對于一些工況的復疊式雙效機組，經第一吸收器升溫后的這一路中溫水，其溫度可以高于中溫水進機組的溫度，也就是說這一路中溫水在第一吸收器中吸收的熱量可以大于其在第二蒸發器中釋放的熱量，換句話說就是第二蒸發器的制冷量可以小于第一吸收器的換熱量，從而減少了整個復疊式雙效機組需要消耗高溫熱源、利用溴化鋰吸收式雙效制冷原理來進行制冷的制冷量，從而可以提高復疊式雙效機組的COP。

以低溫水進出口溫度12/7℃、中溫水進出口溫度40/45℃為例，由于溴化鋰稀溶液濃度和高壓發生器壓力等原因，該40℃的中溫水不能直接進入第一吸收器6。但采用本專利的復疊式雙效機組將一部分40℃的中溫水在第二蒸發器9中降溫至34℃左右后，該部分中溫水可以進入第一吸收器6中，并且在第一吸收器6中其溫度可以提升到42℃左右。該部分中溫水在第一吸收器6中的溫升是8℃，而其在第二蒸發器9中的溫降是6℃，即第二蒸發器9的制冷量約只有第一吸收器6換熱量的75%，按第一吸收器6的換熱量是第一蒸發器7制冷量的1.2倍考慮，則第二蒸發器9的制冷量約只有第一蒸發器7制冷量的0.9倍。也就是說采用本專利的復疊式雙效機組后，需要消耗高溫驅動熱能、利用溴化鋰吸收式雙效制冷原理來制冷的總制冷量約只有第一蒸發器7低溫水制冷量的1.9倍，仍假設溴化鋰吸收式雙效制冷機組的COP是1.4，則本專利復疊式雙效機組的COP可達到約1.4÷1.9=0.737，與現有復疊式機組的0.636相比，提升了約15.9%。

附圖說明

圖1為以往復疊式溶液并聯雙效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組的工作原理圖。

圖2為本發明復疊式溶液并聯雙效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組的一種應用實例。

圖3為本發明復疊式溶液并聯雙效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組的另一種應用實例。

圖中附圖標記：

低壓發生器1、高壓發生器2、冷凝器3、高溫熱交換器4、低溫熱交換器5、第一吸收器6、第一蒸發器7、第二吸收器8、第二蒸發器9、第一冷劑泵10、溶液泵11、冷劑連通管12、循環水水泵13、第二冷劑泵14。

低溫水進A1，低溫水出A2，中溫水進B1，中溫水出B2，熱源進C1，熱源出C2。

圖2為本發明所涉及的復疊式溶液并聯雙效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組（以下簡稱復疊式雙效機組，或機組）的一種應用實例圖，該機組由低壓發生器1、高壓發生器2、冷凝器3、高溫熱交換器4、低溫熱交換器5、第一吸收器6、第一蒸發器7、第二吸收器8、第二蒸發器9、第一冷劑泵10、溶液泵11、冷劑連通管12、以及控制系統和連接各部件的管路、閥等構成。第一蒸發器7和第一吸收器6處于一個腔體內，第二蒸發器9和第二吸收器8處于另一個腔體內，第一蒸發器7和第二蒸發器9的冷劑水由冷劑連通管12連通。低溫水流經第一蒸發器7降溫；中溫水分三路，一路串聯流經第二蒸發器9和第一吸收器6（先降溫后升溫），另兩路分別流經第二吸收器8和冷凝器3升溫；高溫驅動熱源流經高壓發生器2，釋放放熱量驅動整個機組運行。機組運行時，被第一冷劑泵10抽出后從第一蒸發器7和第二蒸發器9頂部噴下的冷劑水，分別與流經第一蒸發器7傳熱管中的低溫水和第二蒸發器9傳熱管中的中溫水換熱，將其溫度降低，本身則汽化成冷劑蒸汽后分別進入第一吸收器6和第二吸收器8，被其中的溴化鋰溶液吸收并釋放熱量加熱流經其傳熱管中的中溫水，第一吸收器6和第二吸收器8的溴化鋰溶液在吸收冷劑蒸汽后濃度變稀，被溶液泵11抽出并分兩路分別經高溫熱交換器4、低溫熱交換器5換熱升溫后進入高壓發生器2、低壓發生器1中。高壓發生器2中的溴化鋰稀溶液被高溫熱源加熱濃縮，低壓發生器1中的溴化鋰稀溶液被高壓發生器2中溶液濃縮產生的高溫冷劑蒸汽加熱濃縮，濃縮后的溴化鋰溶液再分別經高溫熱交換器4、低溫熱交換器5換熱降溫后重新回到第一吸收器6和第二吸收器8中吸收冷劑蒸汽；而高壓發生器2中溶液濃縮產生的冷劑蒸汽在低壓發生器1中釋放熱量后冷凝，與低壓發生器1中溶液濃縮產生的冷劑蒸汽均進入冷凝器3中被中溫水降溫冷凝，冷凝成的冷劑水返回到第二蒸發器9并通過冷劑連通管12回到第一蒸發器7中。

圖2所示的復疊式溶液并聯雙效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組中，中溫水是分三路，一路串聯流經第二蒸發器9和第一吸收器6，另兩路分別流經第二吸收器8和冷凝器3；其也可以是分兩路，一路串聯流經第二蒸發器9和第一吸收器6，另一路任意順序串聯流經第二吸收器8和冷凝器3；其還可以是分兩路，一路串聯流經第二蒸發器9和第一吸收器6，另一路則流經第二吸收器8和冷凝器3中的任意一個，兩路水匯合后再流經第二吸收器8和冷凝器3中的另一個；或者是分兩路，一路先串聯流經第二蒸發器9和第一吸收器6后，再流經第二吸收器8和冷凝器3中的任意一個，另一路則流經第二吸收器8和冷凝器3中的另一個。

圖3為本發明所涉及的復疊式溶液并聯雙效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組（以下簡稱復疊式雙效機組，或機組）的一種應用實例圖，該機組由低壓發生器1、高壓發生器2、冷凝器3、高溫熱交換器4、低溫熱交換器5、第一吸收器6、第一蒸發器7、第二吸收器8、第二蒸發器9、第一冷劑泵10、溶液泵11、冷劑連通管12、第二冷劑泵14以及控制系統和連接各部件的管路、閥等構成。第一蒸發器7和第一吸收器6處于一個腔體內，第二蒸發器9和第二吸收器8處于另一個腔體內，第一蒸發器7和第二蒸發器9的冷劑水由冷劑連通管12連通。低溫水流經第一蒸發器7降溫；中溫水分三路，一路串聯流經第二蒸發器9和第一吸收器6（先降溫后升溫），另兩路分別流經第二吸收器8和冷凝器3升溫；高溫驅動熱源流經高壓發生器2，釋放放熱量驅動整個機組運行。機組運行時，被第一冷劑泵10抽出后從第一蒸發器7噴下的冷劑水和被第二冷劑泵14抽出后從第二蒸發器9頂部噴下的冷劑水，分別與流經第一蒸發器7傳熱管中的低溫水和第二蒸發器9傳熱管中的中溫水換熱，將其溫度降低，本身則汽化成冷劑蒸汽后分別進入第一吸收器6和第二吸收器8，被其中的溴化鋰溶液吸收并釋放熱量加熱流經其傳熱管中的中溫水，第一吸收器6和第二吸收器8的溴化鋰溶液在吸收冷劑蒸汽后濃度變稀，被溶液泵11抽出并分兩路分別經高溫熱交換器4、低溫熱交換器5換熱升溫后進入高壓發生器2、低壓發生器1中。高壓發生器2中的溴化鋰稀溶液被高溫熱源加熱濃縮，低壓發生器1中的溴化鋰稀溶液被高壓發生器2中溶液濃縮產生的高溫冷劑蒸汽加熱濃縮，濃縮后的溴化鋰溶液再分別經高溫熱交換器4、低溫熱交換器5換熱降溫后重新回到第一吸收器6和第二吸收器8中吸收冷劑蒸汽；而高壓發生器2中溶液濃縮產生的冷劑蒸汽在低壓發生器1中釋放熱量后冷凝，與低壓發生器1中溶液濃縮產生的冷劑蒸汽均進入冷凝器3中被中溫水降溫冷凝，冷凝成的冷劑水返回到第二蒸發器9并通過冷劑連通管12回到第一蒸發器7中。

圖3所示的復疊式溶液并聯雙效溴化鋰吸收式制冷熱泵機組中，中溫水是分三路，一路串聯流經第二蒸發器9和第一吸收器6，另兩路分別流經第二吸收器8和冷凝器3；其也可以是分兩路，一路串聯流經第二蒸發器9和第一吸收器6，另一路任意順序串聯流經第二吸收器8和冷凝器3；其還可以是分兩路，一路串聯流經第二蒸發器9和第一吸收器6，另一路則流經第二吸收器8和冷凝器3中的任意一個，兩路水匯合后再流經第二吸收器8和冷凝器3中的另一個；或者是分兩路，一路先串聯流經第二蒸發器9和第一吸收器6后，再流經第二吸收器8和冷凝器3中的任意一個，另一路則流經第二吸收器8和冷凝器3中的另一個。