基于噴射器的第二類吸收式熱泵的制作方法

本發明涉及第二類吸收式熱泵，具體涉及基于噴射器的第二類吸收式熱泵。

背景技術：

如圖1所示的現有技術中，典型的第二類吸收式熱泵循環，包括發生器6、冷凝器11、溶劑泵18、蒸發器1、吸收器2、溶液熱交換器5、溶液泵3、溶液節流閥4。冷凝器11內部設置有熱交換器并通過管路連接端口n和端口p。端口n和端口p為冷卻水通道。圖2的熱動力循環必須引入冷卻水來保證發生器6產生的溶劑蒸氣冷凝，因此，整個熱泵的效率小于1。工程實踐中，通常的能效一般低于0.5。

技術實現要素：

本發明針對上述問題，提供了基于噴射器的第二類吸收式熱泵，減少了熱量損失，提高了熱泵的能效。同時省略掉冷凝器內部的熱交換器，節約工藝成本和材料成本。

本發明解決技術問題的技術方案為：基于噴射器的第二類吸收式熱泵，包括蒸發器、發生器、噴射器和溶劑泵，所述蒸發器的溶劑出口通過管路連接至溶劑泵的溶劑入口，容積泵的溶劑出口通過管路與蒸發器的溶劑入口相接且之間設有噴射器，所述噴射器與發生器的蒸汽出口相接。

進一步地，還包括吸收器、溶液泵、溶液節流閥、溶液熱交換器、溶劑節流閥，蒸發器內設有噴淋管，蒸發器蒸氣出口通過蒸氣通道連接至吸收器，吸收器內部設置有與高溫熱源出口和高溫熱源進口通過管路連接的熱交換器，溶液熱交換器內部設有兩組熱交換管路，其中第二端口與第一端口連通，第三端口與第四端口連通；吸收器內的稀溶液出口連接到溶液熱交換器的第三端口；溶液熱交換器的第四端口通過管路連接到溶液節流閥的入口；發生器內部設有通過管路與第二中溫熱源端口和中溫熱源出口連通的熱交換器；溶液節流閥的出口通過管路連接至發生器內部的噴淋管，并將稀溶液噴淋到發生器內部的熱交換器表面；發生器內部的濃溶液出口連接到溶液泵的進液口；溶液泵的出液口通過管路連接至溶液熱交換器的第一端口；溶液熱交換器的第二端口通過管路連接吸收器的濃溶液入口。

進一步地，所述噴射器包括同軸設置的引射室、噴嘴、混合室、擴散器，噴嘴設置于引射室內且軸向設有工作流體進口，引射室徑向設有引射流體進口，引射室、混合室和擴散器順序連接，擴散器軸向設有混合流體出口，噴射器的工作流體進口與溶劑泵的出液口通過管道相接，引射流體進口與發生器的蒸汽出口通過管道相接，混合流體出口通過管路與蒸發器的溶劑入口連通。

進一步地，所述蒸發器與溶劑泵之間設有冷劑池，且蒸發器與冷劑池之間設有溶劑節流閥。

進一步地，還包括溶劑熱交換器，溶劑熱交換器內部有兩組熱交換管路，其中第七端口和第八端口相通，第五端口和第六端口相通；蒸發器的溶劑出口通過管路連接至溶劑熱交換器的第七端口，溶劑熱交換器的第八端口通過管路連接至溶劑節流閥的入口；噴射器的混合流體出口通過管路連接至溶劑熱交換器的第五端口，溶劑熱交換器的第六端口通過管路連接至蒸發器的溶劑入口且與噴淋管接通。

進一步地，蒸發器與吸收器之間設有蒸汽壓縮機，蒸發器的蒸汽出口連接至蒸汽壓縮機的蒸汽入口，蒸汽壓縮機的蒸汽出口連接至吸收器的蒸汽入口。

進一步地，所述蒸發器內設有與中溫熱源進口和第一中溫熱源端口連通的熱交換器。

進一步地，第二中溫熱源端口通過管路連接第一中溫熱源端口，中溫熱源進口與中溫熱源出口連通外部中溫熱源。

進一步地，第一中溫熱源端口和中溫熱源進口連接外部溫度高的中溫熱源，第二中溫熱源端口和中溫熱源出口連通外部溫度低的中文熱源。

進一步地，所述噴嘴兩端開口面積大，中間開口面積小，所述擴散器為開口面積逐漸增大的喇叭口狀。

本發明的有益效果：

1.溶劑在噴射器內部被強制冷凝，減少了熱量損失，提高了熱泵的能效。同時省略掉冷凝器內部的熱交換器，節約工藝成本和材料成本。

2.本發明利用蒸氣壓縮式熱泵和吸收式熱泵的優勢，同時也規避了他們的劣勢。此外，兩組中溫熱源也是工程實踐中經常遇到的場景。空氣壓縮機熱回收系統的熱水溫度一般在75℃，而內燃機組缸套水的出水溫度通常在80℃。溫度高的中溫熱源連接至e、f端口，溫度低的中溫熱源連接至a、b端口。分立的熱源設置有利于優化整個系統的性能。

3.本發明通過溶劑泵加壓的方法對于改善蒸氣壓縮機的效率非常明顯。

附圖說明

圖1為傳統第二類吸收式熱泵的原理示意圖；

圖2為本發明的第一種實施方式的原理示意圖；

圖3為本發明的第一種實施方式的原理示意圖；

圖4為本發明的第一種實施方式的原理示意圖；

圖5為噴射器的原理示意圖；

圖6為現有技術中的一種方案原理示意圖；

圖中，1、蒸發器2、吸收器，3、溶液泵，4、溶液節流閥，5、溶液熱交換器，51、第一端口，52、第二端口，53、第三端口，54、第四端口，6、發生器，7、冷劑池，8、蒸汽壓縮機，9、溶劑節流閥，10、噴射器，101、引射室，102、噴嘴，103、混合室，104、擴散器，105、工作流體進口，106、引射流體進口，107、混合流體出口，11、冷凝器，12、溶劑熱交換器，121、第五端口，122、第六端口，123、第七端口，124、第八端口，18、溶劑泵，a、第二中溫熱源端口，b、中溫熱源出口，c、高溫熱源進口，d、高溫熱源出口，e、第一中溫熱源端口，f、中溫熱源進口。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合附圖來詳細解釋本發明的實施方式。

如圖2所示為本發明的第一種實施方式，基于噴射器的第二類吸收式熱泵，包括蒸發器1、發生器6、噴射器10和溶劑泵18，所述蒸發器1的溶劑出口通過管路連接至溶劑泵18的溶劑入口，容積泵18的溶劑出口通過管路與蒸發器1的溶劑入口相接且之間設有噴射器10，所述噴射器10與發生器6的蒸汽出口相接，溶劑泵18的輸入間接來自蒸發器1的溶劑。

還包括吸收器2、溶液泵3、溶液節流閥4、溶液熱交換器5、溶劑節流閥9，蒸發器1內設有與中溫熱源進口f和第一中溫熱源端口e連通的熱交換器，蒸發器1內設有噴淋管，蒸發器1蒸氣出口通過蒸氣通道連接至吸收器2，吸收器2內部設置有與高溫熱源出口d和高溫熱源進口c通過管路連接的熱交換器，溶液熱交換器5內部設有兩組熱交換管路，其中第二端口52與第一端口51連通，第三端口53與第四端口54連通；吸收器2內的稀溶液出口連接到溶液熱交換器5的第三端口53；溶液熱交換器5的第四端口54通過管路連接到溶液節流閥4的入口；發生器6內部設有通過管路與第二中溫熱源端口a和中溫熱源出口b連通的熱交換器，第二中溫熱源端口a通過管路連接第一中溫熱源端口e，中溫熱源進口f與中溫熱源出口b連通外部中溫熱源；溶液節流閥4的出口通過管路連接至發生器6內部的噴淋管，并將稀溶液噴淋到發生器6內部的熱交換器表面；發生器6內部的濃溶液出口連接到溶液泵3的進液口；溶液泵3的出液口通過管路連接至溶液熱交換器5的第一端口51；溶液熱交換器5的第二端口52通過管路連接吸收器2的濃溶液入口。

所述噴射器10包括同軸設置的引射室101、噴嘴102、混合室103、擴散器104，噴嘴102設置于引射室101內且軸向設有工作流體進口105，引射室101徑向設有引射流體進口106，引射室101、混合室103和擴散器104順序連接，擴散器104軸向設有混合流體出口107，工作流體通過工作流體進口105流入噴嘴102內，由于流通截面逐漸變小，流速逐漸增加，壓力勢能逐漸轉化為動能，壓力逐漸降低。當工作流體通過噴嘴102后，在噴嘴出口達到較高的速度，大部分壓力勢能轉化為動能，形成局部相對負壓，將引射流體通過引射流體進口106抽吸到引射室101內。兩股共軸流體在混合室103內進行充分混合和速度與能量均衡，在混合室103的出口截面，建立起均勻的速度場和能量場，形成穩定均一的高速度流體。流體進入擴散器104后，隨著流通截面面積的逐漸擴大，流速逐漸降低，動能逐漸轉化為勢能，壓力逐漸得到恢復，當達到擴散室104末端的混合流體出口107時，壓力得到完全恢復。噴射器10的工作流體進口105與溶劑泵18的出液口通過管道相接，引射流體進口106與發生器6的蒸汽出口通過管道相接，混合流體出口107通過管路與蒸發器1的溶劑入口連通。

所述蒸發器1與溶劑泵18之間設有冷劑池7，且蒸發器1與冷劑池7之間設有溶劑節流閥9。

還包括溶劑熱交換器12，溶劑熱交換器12內部有兩組熱交換管路，其中第七端口123和第八端口124相通，第五端口121和第六端口122相通；蒸發器1的溶劑出口通過管路連接至溶劑熱交換器12的第七端口123，溶劑熱交換器12的第八端口124通過管路連接至溶劑節流閥9的入口；噴射器10的混合流體出口通過管路連接至溶劑熱交換器12的第五端口121，溶劑熱交換器12的第六端口122通過管路連接至蒸發器1的溶劑入口且與噴淋管接通，來自溶劑熱交換器12的溶劑噴淋到蒸發器1內的熱交換器表面。溶劑在噴射器內部被強制冷凝，減少了熱量損失，提高了熱泵的能效。同時相對比現有技術省略掉了冷凝器11內部的熱交換器改為冷劑池7，所述冷劑池7為存儲溶劑的容器，節約工藝成本和材料成本。

如圖3所示為本發明的第二種實施方式，蒸發器1與吸收器2之間設有蒸汽壓縮機8，蒸發器1的蒸汽出口連接至蒸汽壓縮機8的蒸汽入口，蒸汽壓縮機8的蒸汽出口連接至吸收器2的蒸汽入口。對應于圖1的冷凝器11和蒸發器1的位置均取消了熱交換器，失去了傳統吸收式熱泵原有的功能，冷凝功能被噴射器10取代，蒸發功能由蒸氣壓縮機8的閃蒸功能所取代。有學者提出直接將發生器6的溶劑蒸氣通過管路連接至蒸氣壓縮機8的入口的方案，如圖6所示，在工程實踐中，溴化鋰-水是吸收式熱泵應用最多的工質對。水飽和液體在50℃的密度為988kg/m³，在80℃時為971.77kg/m³；而50℃水蒸汽的密度為0.083147kg/m³，80℃水蒸汽密度為0.29367kg/m³。顯然，對于液態水其溫度越低飽和液體的密度越高，但在工作溫度范圍內變化不大。對于水蒸汽而言則相反，溫度越低密度越低，50～80℃的溫差蒸汽密度相差3.5倍。與圖6的方法相比，實施例2采用溶劑泵加壓的方法對于改善蒸氣壓縮機8的效率非常明顯。

如圖4所示為本發明的第三種實施方式，所述蒸發器1內設有與中溫熱源進口f和第一中溫熱源端口e連通的熱交換器。第一中溫熱源端口e和中溫熱源進口f連接外部溫度高的中溫熱源，第二中溫熱源端口a和中溫熱源出口b連通外部溫度低的中文熱源。利用蒸氣壓縮式熱泵和吸收式熱泵的優勢，同時也規避了他們的劣勢。此外，兩組中溫熱源也是工程實踐中經常遇到的場景。空氣壓縮機熱回收系統的熱水溫度一般在75℃，而內燃機組缸套水的出水溫度通常在80℃。溫度高的中溫熱源連接至e、f端口，溫度低的中溫熱源連接至a、b端口。分立的熱源設置有利于優化整個系統的性能。

上述雖然結合附圖對發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。