專利名稱：吸收式冷凍機(jī)的精餾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸收式冷凍機(jī)的精餾裝置，特別是涉及適合于提高吸收劑溶液及制冷劑液的再生能力的吸收式冷凍機(jī)的精餾裝置。
在利用吸收冷凍循環(huán)的吸收式冷凍機(jī)中，通過(guò)使因產(chǎn)生制冷劑蒸汽而降低了溫度的制冷劑和吸收了上述制冷劑蒸汽而提高了溫度的吸收劑溶液分別與冷水和冷凍水進(jìn)行熱交換，可獲得所希望的空調(diào)用冷風(fēng)和熱風(fēng)。上述吸收劑溶液由于吸收制冷劑蒸汽而使吸收劑的濃度下降，結(jié)果，吸收能力降低，因此，為了恢復(fù)該吸收劑溶液的濃度，設(shè)置有從吸收劑溶液分離制冷劑的再生器。另外，為了將由上述再生器分離了的制冷劑蒸汽作為純度更高的制冷劑蒸汽供給冷凝器，設(shè)置有精餾裝置。
上述精餾裝置一般為裝有爪圈(pall rings)和拉希格圈(Raschigrings)等片狀(chip type)填料的筒狀塔(精餾塔)。在該精餾裝置中，使?jié)舛冉档土说奈談┤芤?稀溶液)從上方通過(guò)上述切屑型填料流下，另一方面，使從再生器上升的制冷劑蒸汽與該稀溶液接觸，提高該制冷劑蒸汽的純度。
流過(guò)上述精餾裝置的稀溶液存在沿著該精餾裝置內(nèi)壁面流的傾向。另外，從下方上升的制冷劑蒸汽由于與上述內(nèi)壁面的摩擦等原因，存在著在靠近該內(nèi)壁面之處其流速減小、在中央部分其流速變大的傾向。因此，流下液體被推到內(nèi)壁面，難以流向中央部分，因此不能有效地進(jìn)行氣液接觸，存在不能如期望那樣提高制冷劑蒸汽純度的問(wèn)題。
針對(duì)這一問(wèn)題，提出了使用特殊填料元件的精餾裝置(實(shí)公昭63-10450號(hào)公報(bào))。該填料元件通過(guò)將由不銹鋼絲等構(gòu)成的金屬纖維成形為波浪狀金屬網(wǎng)，然后將該金屬網(wǎng)卷成筒狀而制成，特別是將中心部卷得比外周部緊，從而提高密度。該填料元件由于中心部的密度高，所以通過(guò)這里的制冷劑蒸汽易于流到此中心部密度低的外圍部，結(jié)果，可以使越往中心部流速越大的蒸汽流速分布得到改善，變得均勻。另一方面，經(jīng)精餾裝置流下的稀溶液由于毛細(xì)現(xiàn)象而存在集中到該填料元件中央部的傾向，因而同時(shí)使用了用于將該流下液體推向周圍的、形成為錐狀的分散板。
在使用上述填料元件的現(xiàn)有精餾裝置中存在如下問(wèn)題。通常，為了提高制冷劑蒸汽的純度而將填料元件堆積成多段而加以使用。然而，在上述精餾裝置中堆積填料元件的同時(shí)必須在各填料元件之間及最下部配置錐狀的分散板。因此，構(gòu)造變復(fù)雜，而且精餾裝置的高度加大，結(jié)果存在精餾裝置大型化的傾向，特別是存在不適合家庭用小型吸收式冷凍機(jī)的問(wèn)題。另外，還存在錐狀的分散板必須經(jīng)過(guò)以規(guī)定間隔將多個(gè)圓錐析進(jìn)行排列組裝那樣的復(fù)雜制造工序的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于提供一種吸收式冷凍機(jī)的精餾裝置，該精餾裝置使用構(gòu)造簡(jiǎn)單的填料元件即可有效地提高制冷劑蒸汽的純度，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
本發(fā)明提供一種吸收式冷凍機(jī)的精餾裝置，用于使在再生器中發(fā)生的制冷劑蒸汽通過(guò)氣液接觸部而提高其純度，從而向冷凝器供給該高純度的制冷劑蒸汽；其特征在于上述氣液接觸部由液體分散器與填料元件構(gòu)成，該液體分散器用于分散與上述制冷劑蒸汽接觸的液體，該填料元件為了使上述制冷劑蒸汽與從上述液體分散器落下的液體相接觸而設(shè)在上述液體分散器的下方，呈底面中央部凸出的錐形。
根據(jù)該特征，從液體分散器分散滴下到填料元件上的液體在經(jīng)過(guò)填料元件流下時(shí)，集中到呈錐形的該填料元件的底面中央。另外，從填料元件下方上升而來(lái)的制冷劑蒸汽沿著呈錐形的填料元件的底面向靠外周處擴(kuò)展。
圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的精餾裝置的剖視圖。
圖2為包含本發(fā)明一實(shí)施例的精餾裝置的吸收式冷凍機(jī)中制冷劑與吸收劑溶液的循環(huán)系統(tǒng)框圖。
圖3為分散器的平面圖。
圖4為用于比較本實(shí)施例的精餾裝置的作用與現(xiàn)有技術(shù)的精餾裝置的作用的示意圖。
下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。圖2為示出包含本發(fā)明一實(shí)施例的精餾器的吸收式冷凍機(jī)的吸收劑溶液及制冷劑的循環(huán)系統(tǒng)的框圖。在該圖中，在蒸發(fā)器1中收容作為制冷劑的三氟乙醇(trifluoroethanol)(TFE)等氟代乙醇(flaoro-alcohol)，在吸收器2中收容作為吸收劑的DMI衍生物(dimethyl imidazolidinon)溶液，即吸收劑溶液。蒸發(fā)器1和吸收器2通過(guò)蒸發(fā)(制冷劑通路3相互進(jìn)行流體性連接，如將蒸發(fā)器1和吸收器2內(nèi)保持在30mm Hg左右的低壓，則蒸發(fā)器1的制冷劑蒸發(fā)，通過(guò)通路3，進(jìn)入到吸收器2由吸收劑溶液吸收。
此時(shí)，制冷劑產(chǎn)生制冷劑蒸汽，其溫度降低，吸收劑溶液吸收上述制冷劑蒸汽，其溫度上升，進(jìn)行吸收冷凍動(dòng)作。在蒸發(fā)器1設(shè)置有通過(guò)冷水的配管(圖中未示出)，在吸收器2設(shè)置有通過(guò)冷卻水的配管(圖中未示出)。向這些配管分別噴射溫度降低了的制冷劑及溫度上升了的吸收劑溶液，冷水的溫度下降，冷卻水的溫度上升。由這些制冷劑和吸收劑溶液冷卻或升溫了的冷水及冷卻水送給到例如空調(diào)的室內(nèi)機(jī)，用于冷氣裝置和暖氣裝置。
上述吸收劑溶液吸收制冷劑蒸氣后濃度下降時(shí)，吸收能力下降，所以，為了提高其濃度以恢復(fù)吸收能力，設(shè)置再生器4和精餾器5。再生器4由容器4a和煤氣燃燒器4b組成，該容器4a用于貯存吸收劑溶液，該媒氣燃燒器4b作為加熱裝置用于加熱貯存的吸收劑溶液。加熱裝置用媒氣燃燒器較好，但也可用電熱器或其它加熱裝置。
配置于再生器4上部的精餾器5整體上呈筒形，在下部配置了填料元件(以下稱“填料”)7a、7b的回收段，在上部配置了填料元件7c、7d的濃縮段。從上述吸收器2供給的濃度降低了的吸收液溶液(稀溶液)導(dǎo)入到上述回收段的填料7b的上部而滴下。蒸發(fā)器1內(nèi)的制冷劑的純度一點(diǎn)一點(diǎn)地漸漸降低，所以每次極少量地供給到精餾器5即可恢復(fù)純度。該純度降低了的制冷劑導(dǎo)入到上述濃縮段的填料7d的上部而滴下。精餾器5的上部流體性地連接到用于冷凝液化制冷劑蒸汽的冷凝器6上。
在再生器的容器4a預(yù)先收容有一定量的吸收劑溶液，當(dāng)對(duì)煤氣燃燒器4b點(diǎn)火時(shí)，吸收劑溶液被加熱，由于吸收劑與制冷劑的沸點(diǎn)差產(chǎn)生制冷劑蒸汽。由于在這里沒(méi)有充分地分離制冷劑蒸汽與吸收劑溶劑，所以在該制冷劑蒸汽中混入有吸收劑溶液。同時(shí)開始從吸收器2供給稀溶液。稀溶液在通過(guò)填充劑7a、7b向下流的過(guò)程中，與從下方上升的制冷劑蒸汽接觸，使制冷劑蒸汽的溫度下降。結(jié)果，隨著制冷劑蒸汽上升，混入其中的吸收劑溶液液化分離，制冷劑蒸汽的純度漸漸提高。
當(dāng)從蒸發(fā)器1送來(lái)的、混有極少量吸收劑成分的制冷劑液通過(guò)濃縮段的填充劑7c、7d而流下時(shí)，與通過(guò)上述回收段的制冷劑蒸汽接觸，制冷劑蒸汽的溫度進(jìn)一步下降，吸收劑成分被分離，該制冷劑蒸汽的純度進(jìn)一步得到提高。在濃縮段純度得到提高的制冷劑蒸汽被送到冷凝器6，經(jīng)冷凝液化后被回收到蒸發(fā)器1。
下面對(duì)精餾器5的構(gòu)成作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖1為精餾器的放大剖視圖。精餾器5形成由小直徑部5a和大直徑部5b組成的圓筒，該圓筒的上端被封閉，下端向再生器4的容器4a的上部開口開放。在該圓筒的上部側(cè)壁設(shè)置有連接管8，該連接管8形成與上述冷凝器6的連通路并具有法蘭盤8a。在大直徑部5b的下端近旁伸出法蘭盤9，該法蘭盤9由圖中未示出的螺栓連接到上述再生器4的容器4a上。該精餾器5由沿上下分開的2個(gè)部件組成，在小直徑部5a的中間由連接部件12、13組裝在各自的端部形成的法蘭盤10、11而形成為一體，該連接部件12、13由螺栓.螺母構(gòu)成。亦即，精餾器5可通過(guò)拆卸連接部件12、13而一分為二。
在上述大直徑部5b上以重疊狀態(tài)充填有2個(gè)填料7a、7b，特別是下段的填料7a的底面中央部向下方凸出，形成錐狀。同樣，在小直徑部5a上以重疊狀態(tài)充填有2個(gè)填料7c、7d，特別是下段填料7c的下端中央部向下方凸出，形成錐狀。在這里，錐狀不限于立體幾何上定義的嚴(yán)格的立體形狀，也包括在整體上靠中心處比靠外周處高的立體形狀。關(guān)于填料將進(jìn)一步在后面說(shuō)明。
在填料7b的上面載置著分散器15并用支腳14與該填充劑7b上面保持著間隔。參照示出其平面圖的圖3說(shuō)明該分散器15。分散器15具有有底圓筒即碗狀的分散板15a以適合接受稀溶液，在該分散板15a的底部穿設(shè)有多個(gè)(例如5個(gè))用于使稀溶液滴下的滴下孔16。在該滴下孔16的周圍設(shè)置有錐狀的锪孔，以使稀溶液易于流入。與該滴下孔16相對(duì)應(yīng)，在分散板15a的下面固定有分散噴嘴17。在上述各滴下孔16之間立起設(shè)置有多個(gè)(例如4個(gè))用于使制冷劑蒸汽通到上方的圓筒形制冷劑通路(氣門)。在分散板15a上分別與該氣門18對(duì)應(yīng)地設(shè)置可通過(guò)制冷劑蒸汽的孔(圖中未示出)。
在分散器15的上方配置有貫通大直徑部5b的壁面、沿水平方向延伸的噴嘴19，稀溶液通過(guò)該噴嘴19滴下到分散板15a上。噴嘴19的水平部分的前端封閉，而在該水平部分的下面設(shè)有多個(gè)用于使稀溶液滴下到分散板15a上的微孔(圖中未示出)。為了避免從這些微孔滴下的稀溶液通過(guò)氣門18直接落到下方，在氣門18上設(shè)置有蓋18a，通過(guò)該氣門18上升來(lái)的制冷劑蒸汽碰到該蓋18a后從側(cè)方的開口放出，流向上方。
如使稀溶液滴下用的微孔不位于上述氣門18正上方地避開配置上述筒口19，使稀溶液和從填料7c滴下的制冷劑不落在氣門18上，則可省略蓋18a。這樣，氣門18的構(gòu)造被簡(jiǎn)化，制造變得容易。
在小直徑部5a的填料7d上設(shè)有分散器20，與上述分散器15一樣，由支腳21支承著，并有分散板20a，在該分散板20a上設(shè)置氣門22、錐孔23以及對(duì)應(yīng)錐孔23設(shè)置的分散噴嘴24。在分散器20上方配置有與上述噴嘴19同樣的噴嘴25，通過(guò)該噴嘴25從蒸發(fā)器1輸送含有極少量吸收劑成分的制冷劑。
接下來(lái)，詳細(xì)說(shuō)明填料7a～7d。填料7a～7d例如按下面那樣進(jìn)行制作。首先，在制作填料7a和7c時(shí)，編織不銹鋼線以制作帶狀的金屬網(wǎng)，再將該金屬網(wǎng)卷成筒狀。接著，將該筒裝入到具有圓錐狀底部的圓筒金屬模具中，壓縮該筒的靠底面外周處，使中央部相對(duì)凸出，由此形成圖1所示那樣形狀的填料7a、7c。另外，也可以通過(guò)使上述筒狀金屬網(wǎng)的卷繞中心部朝與該卷繞方向垂直的方向凸出來(lái)形成錐狀。在該場(chǎng)合，與筒卷繞方向垂直的方向的一端凸出成錐狀，而另一端相反地凹成錐狀。
制作填料7b和7d的場(chǎng)合雖即可以與填料7a和7c一樣地形成筒，但在此后可以裝入金屬模具提高密度，也可以依筒的原樣卷繞以決定最終形狀。
填料7a～7d即使不用編織線材得到的金屬網(wǎng)作為坯料，也可以例如簡(jiǎn)單地將許多線材裝入金屬模具加壓成型，得到所期望的形狀。另外，也可以在有錐狀底部形狀的網(wǎng)狀型材中裝入線材和切屑型填料即爪圈(pall rings)和希格圈(Raschig rings)，與該型材一起填充到精餾器5。
也就是說(shuō)，只要是在流下液體滴下到分散器15和再生器4的底面部分呈凸?fàn)畹腻F狀的填料即可。因此，填料7a、7b以及7c、7d即使不一定分割，整體地分別構(gòu)成回收段和濃縮段的填料也當(dāng)然是可以的。但是，通過(guò)分割，填料7a～7d的個(gè)別尺寸變小，具有成型時(shí)易于處理的優(yōu)點(diǎn)。
下面，針對(duì)本實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)來(lái)比較流下液體和制冷劑蒸汽的流動(dòng)。圖4為示出流下液體和制冷劑蒸汽流動(dòng)的示意圖，圖4(a)為本實(shí)施例的狀態(tài)，圖4(b)為現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)。如該圖所示，在使用上面和下面都平坦的、密度均一的現(xiàn)有技術(shù)的填料A的精餾器5中，流下液體Lq具有沿向周圍的傾向，而且制冷劑蒸汽Vp的流速在填料中央部變快，因此，流下液Lq越來(lái)越被推向精餾器5的壁面。
而在本實(shí)施例的使用底面為錐狀的填料B的精餾器5中，流下液體Lq顯示出沿著填料B的錐狀底面的錐面向中央部集中的傾向，而且制冷劑蒸汽Vp沿著填料B的錐狀下面向周圍擴(kuò)展，所以中央部的高流速由該擴(kuò)展抵消，流速的分布變得更均勻。結(jié)果，氣液接觸得以充分進(jìn)行，精餾的性能得以提高。
由于當(dāng)填料的保水力過(guò)大時(shí)會(huì)產(chǎn)生液體流下受到阻止的滯留液或溢流，所以必須適當(dāng)?shù)卦O(shè)定保水力，但對(duì)于錐狀底面的填料B來(lái)說(shuō)，在寬的保水力的范圍內(nèi)液體產(chǎn)生集中到底部中央的流動(dòng)，由此可順利地流下。因此，填料的保水力易于調(diào)整，可以維持良好的氣液接觸狀態(tài)，而且由于沿著錐面部分向中央部集中滴下，所以可以增大在底面部分的氣液接觸面積。
由以上說(shuō)明可知，按照本發(fā)明，由于相對(duì)填料從下方上升的制冷劑蒸汽分散到側(cè)方，所以其速度分布大體均勻，在該填料中液體以大體相同的速度順利流下。另外，當(dāng)經(jīng)填料流下的液體到達(dá)底面時(shí)，沿錐狀底面向中央集中，所以與制冷劑蒸汽的接觸面積變大。因此，氣液接觸狀態(tài)變得良好，精餾性能提高。
權(quán)利要求
1.一種吸收式冷凍機(jī)的精餾裝置，在再生器中產(chǎn)生的制冷劑蒸汽通過(guò)氣液接觸部以提高其純度，然后該高純度的制冷劑蒸汽被供給到冷凝器，其特征在于上述氣液接觸部由液體分散器和填料元件構(gòu)成，該液體分散器用于分散接觸液體，以在寬范圍內(nèi)使上述制冷劑蒸汽與接觸液體相接觸，該填料元件為使上述制冷劑蒸汽與從上述液體分散器落下的接觸液體相接觸而設(shè)在上述液體分散器的下方、并呈底面中央部分凸出的錐形。
2.如權(quán)利要求1所述的吸收式冷凍機(jī)的精餾裝置，其特征在于上述氣液接觸部為上下二段結(jié)構(gòu)，具有設(shè)在上段液體分散器上方的制冷劑滴下用噴嘴和設(shè)在下段液體分散器上方的吸收劑溶液滴下用噴嘴，上述下段的氣液接觸部作為使一個(gè)方向的吸收劑溶液流與反向的制冷劑蒸汽流接觸的回收段，上述上段的氣液接觸部作為使一個(gè)方向的制冷劑液流與反向的制冷劑蒸汽流接觸的濃縮段。
3.如權(quán)利要求2所述的吸收式冷凍機(jī)的精餾裝置，其特征在于上述各段的液體分散器具有使制冷劑蒸汽通向上述噴嘴一方的氣門。
4.如權(quán)利要求3所述的吸收式冷凍機(jī)的精餾裝置，其特征在于設(shè)在上述回收段的液體分散器的氣門避開上述填料元件的中央部分正下方進(jìn)行配置。
5.如權(quán)利要求1所述的吸收式冷凍機(jī)的精餾裝置，其特征在于上述填料元件由卷成筒狀的金屬網(wǎng)構(gòu)成，使該筒的底面靠外周處向筒軸方向壓縮，從而使底面中央部分相對(duì)凸出成錐狀。
全文摘要
在氣液對(duì)流型的精餾裝置中,使上升的制冷劑蒸汽與流下的液體進(jìn)行充分的氣液接觸,改善精餾性能。將位于再生器4上的精餾器5構(gòu)成下段的回收段及上段的濃縮段這樣二段。在回收段配置在填料元件7a、7b,在濃縮段配置有填料元件7c、7d。填料元件7a、7c將底面形成為錐狀,在使流下液體集中到中央的同時(shí),使上升的制冷劑蒸汽分散到周圍。結(jié)果,制冷劑蒸汽的速度分布均勻,滴下液體沿著壁面的傾向消失,氣液接觸良好,精餾性能提高。
文檔編號(hào)B01D3/26GK1206816SQ9811665
公開日1999年2月3日 申請(qǐng)日期1998年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月30日
發(fā)明者由利信行, 賀川學(xué), 石川滿 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社