专利名称：无溶液泵三元溶液吸收式制冷与空调系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无溶液泵三元溶液吸收式制冷与空调系统，属于工程热物理与能源利用学科领域。
背景技术：
节能与环保是世界范围内现代科学技术发展中的两大热点。在制冷、空调和热泵系统中，传统的CFCs一类的制冷工质，由于其对大气臭氧层及人们的生存环境产生了严重的破坏和影响，正在被各种混合工质及自然工质所替代。氨-水及溴化锂-水工质就是其中典型的替代制冷工质，但它们各有优、缺点。例如，以氨-水为工质的吸收式制冷系统，其优点是以氨-水作为制冷剂可制取较低的温度(0℃以下)，但其缺点是氨与水的沸点较为接近，为了提高氨气的浓度，系统中必须设置精馏设备和分凝设备。这样不仅将增加系统的经费投入，还将增加系统的运动部件发生故障的可能性。同时，由于提高了氨气浓度，必将使系统处于较高的工作压力状态，在进行系统设计时就必须考虑容器具有足够的耐高压强度，这将会使系统的体积变得较为庞大。而以溴化锂-水为制冷工质的制冷系统将无须设置精馏部件，系统的结构紧凑。但其主要的缺陷是当以溴化锂-水作为制冷剂时，其制冷温度达不到人们所要求的低温(0℃以下)，一般只能在5℃左右；另外，溴化锂-水制冷系统运行时必须始终处于负压(即真空)工作状态，这对系统的密闭性提出了很高的要求，不仅增加了实现系统的难度，也增加了系统的经费投入，不利于推广应用。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的缺陷，提出一种无溶液泵三元溶液吸收式制冷与空调系统。本发明的研究证明NH3-H2O-LiBr混合工质在压力-温度特性上不仅能够有效地克服氨-水制冷系统、溴化锂-水制冷系统各自原有的缺点，并能保留它们各自的优点，完全符合全球范围内对制冷工质的节能与绿色环保的迫切需求。至于在制冷系统的管路中因加入溴化锂之后所出现的金属管路的腐蚀问题，现代技术已得到圆满解决。该空调系统具有无溶液泵、无氨气泄漏、无运动部件、无噪声干扰、体积小、重量轻、制造成本低、运行寿命长等独特优势，可进入千家万户的普通百姓家庭，为人们改善生活质量，应用前景广阔。
本发明利用氨-水工质对具有很好的热力性质及传热特性，并利用溴化锂具有很强的吸水性的特点，在氨-水溶液中添加一定比例的溴化锂，使其溶液的配比为LiBr为3～50％，NH3为10～85％，余量为水，所形成的氨-水-溴化锂三元混合工质溶液具有下列优越的特性(1)与氨水二元溶液相比，加入溴化锂后形成的新型三元混合工质，最显著的变化特点是使氨的蒸气压力明显降低，有利于设备小型化，节约成本。
(2)与氨水二元溶液相比，加入溴化锂后形成的新型三元混合工质，在相同温度下，气相中水的浓度下降，即氨的纯度得到明显提高。因此，在相同的发生器温度下，氨-水-溴化锂三元混合工质在发生器侧可以产生更高纯度的氨蒸汽，精馏部分就可以减小或省去。
本发明可适用于具有工业性废热、太阳能集热器及各种具有低品位热能的场所，可利用这些低品位热能产生热水，其热水温度只要达到50℃～60℃就能够驱动本发明的制冷与空调系统。
图1是本发明第一个实施例结构示意图；图2是本发明第二个实施例结构示意图。
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细说明。
具体实施例方式
参见图1，为本发明的第一个实施例。
本实施例的无溶液泵三元溶液吸收式制冷与空调系统，由第一容器1(起发生器作用或吸收器作用)、第二容器2(起吸收器作用或发生器作用)、14个电动球阀、冷凝器4、毛细管5、蒸发器6、2个节流阀所组成。图1为本发明的第一运行时段，在该运行时段中，第一容器1起发生器作用，第二容器2起吸收器作用；第一容器1处于高压状态，第二容器2处于低压状态；在第一容器1的上部设有喷淋管PL1，其下方设有第一冷水管CG1，在第一容器1的下部设有第一加热管JR1；在第二容器2的上部设有第二喷淋管PL2，其下方设有第二冷水管CG2，在第二容器2的下部设有第二加热管JR2；在图1中，第一容器1顶部的高温高压的氨蒸气出口端通过连接管与第一电动球阀3-1、冷凝器4、毛细管5、蒸发器6、第三电动球阀3-3以及第二容器2中部一侧的低温低压氨蒸气入口处依次连接，并相互连通；而第一容器1中部的低温低压氨蒸气入口处，通过连接管与第二电动球阀3-2、蒸发器6的低温低压氨蒸气出口处依次连接，并相互连通，同时第二电动球阀3-2还与第三电动球阀3-3相连接并相互连通；第二容器2下部的氨溶液出口处通过连接管与第六电动球阀3-6、第二节流阀7-2以及第一容器1中的喷淋管PL1的入口处依次相连接，并相互连通；第二容器2顶部的高温高压的氨蒸气出口处通过连接管，与第五电动球阀3-5和冷凝器4依次连接，并相互连通，第五电动球阀3-5还与第一电动球阀3-1相连接，并相互连通；第一容器1下部的氨溶液出口处通过连接管，与第四电动球阀3-4、第一节流阀7-1及第二容器2中的第二喷淋管PL2依次连接，并相互连通；第一容器1中的第一冷水管CG1通过连接管与第七电动球阀3-7和第八电动球阀3-8及冷却水CH2O的进出口相连接，并相互连通；容器中1的第一加热管JR1通过连接管与第十一第一电动球阀3-11和第十二第一电动球阀3-12及加热水WH2O的进出口相连接，并相互连通；第二容器2中的第二冷水管CG2通过连接管与第九电动球阀3-9和第十第一电动球阀3-10及冷却水CH2O的进出口相连接，并相互连通；第二容器2中的第二加热管JR2通过连接管与第十三第一电动球阀3-13和第十四第一电动球阀3-14及加热水WH2O的进出口相连接，并相互连通；参见图1，第一容器1中的与高温高压的氨蒸气出口端相连接的第一电动球阀3-1、与第一加热管JR1相连接的第十一电动球阀3-11和第十二电动球阀3-12、与第一容器1中的氨稀溶液出口端及第二容器2中的第二喷淋管PL2相连接的第四电动球阀3-4和第一节流阀7-1同时处于开启状态；而与第一容器1中的第一喷淋管PL1及第二容器2中的氨的稀溶液出口端相连接的第二节流阀7-2和第六电动球阀3-6、与第一冷水管CG1相连接的第七电动球阀3-7和第八电动球阀3-8，与第一容器1中部的低温低压的氨蒸气入口端及蒸发器6中的氨蒸气的出口端相连接的第二电动球阀3-2则均处于关闭状态；第二容器2中的与第二冷水管CG2相连接的第九电动球阀3-9和第十电动球阀3-10、与第二容器2中的低温低压的氨蒸气入口端及蒸发器6中的氨蒸气出口端相连接的第三电动球阀3-3同时处于开启状态；而与第二加热管JR2相连接的第十三电动球阀3-13和第十四电动球阀3-14、与第二容器2顶部的高温高压的氨蒸气出口端和冷凝器4及第一电动球阀3-1同时相连接的第五电动球阀3-5则均处于关闭状态；在图1中，起发生器作用的第一容器1所发生的高温高压的氨蒸气，从第一容器1顶部的氨蒸气出口端流出，流经第一电动球阀3-1进入冷凝器4中被冷凝成为高压常温的氨液体，然后流入毛细管5内节流成为低压低温的氨气、液两相流混合物，接着流入蒸发器6内进行蒸发、制冷，成为低温低压的氨蒸气，然后流经第三电动球阀3-3由氨蒸气入口端进入起吸收器作用的第二容器2内，通过第二喷淋管PL2的喷淋，被来自第一容器1中的氨的稀溶液所吸收，成为氨的浓溶液，最后再流入起发生器作用的第一容器1中，继续进行下一个循环；低温低压的氨蒸气在被稀溶液吸收时所产生的吸收热量，由第二冷水管CG2中的冷却水CH2O带走。
图2为本发明的第二个实施例。
本发明与第一个实施例的不同之处是本发明为第二运行时段，在该运行时段中，第二容器2起发生器作用，第一容器1起吸收器作用；第二容器2处于高压状态，第一容器1处于低压状态；参见图2，第二容器2中的与高温高压的氨蒸气出口处相连接的第五电动球阀3-5、与第二加热管JR2相连接的第十三电动球阀3-13和第十四电动球阀3-14、与氨的稀溶液出口处并与第一容器1中的第一喷淋管PL1相连接的第六电动球阀3-6及第二节流阀7-2同时处于开启状态；而与第二容器2上部的第二喷淋管PL2及第一容器1中的氨溶液出口端相连接的第一节流阀7-1和第四电动球阀3-4、与第二冷水管CG2相连接的第九电动球阀3-9和第十电动球阀3-10、以及与第二容器2中的低温低压的氨蒸气入口处相连接的第三电动球阀3-3处于关闭状态；第一容器1中与第一冷水管CG1相连接的第七电动球阀3-7、第八电动球阀3-8、以及与第一容器1中的低温低压的氨蒸气入口端相连接的第二电动球阀3-2也同时处于开启状态；而与第一加热管JR1相连接的第十一电动球阀3-11和第十二电动球阀3-12、与第一容器1顶部的高温高压的氨蒸气出口端相连接的第一电动球阀3-1均处于关闭状态；在图2中，起发生器作用的第二容器2所发生的高温高压的氨蒸气，从第二容器2顶部的氨蒸气出口端流出，流经第五电动球阀3-5进入冷凝器4中被冷凝成为高压常温的氨液体，然后流入毛细管5内节流成为低压低温的氨气液两相流混合物，接着流入蒸发器6内进行蒸发、制冷，成为低温低压的氨蒸气，然后流经第二电动球阀3-2，由第一容器1上的氨蒸气入口处流入起吸收器作用的第一容器1内，通过第一喷淋管PL1的喷淋，被来自第二容器2中的氨的稀溶液所吸收，成为氨的浓溶液，最后流入起发生器作用的第二容器2中，继续进行下一个循环；低温低压的氨蒸气在被稀溶液吸收时所产生的吸收热量，由第一冷水管CG1中的冷却水CH2O带走。
权利要求
1.一种无溶液泵三元溶液吸收式制冷与空调系统，由第一容器(1)、第二容器(2)、14个电动球阀、冷凝器(4)、毛细管(5)、蒸发器(6)、2个节流阀(7)所组成，其特征在于在第一容器(1)的上部设有第一喷淋管(PL1)，第一喷淋管(PL1)的下方设有第一冷水管(CG1)，在第一容器(1)的下部设有第一加热管(JR1)；在第二容器(2)的上部设有第二喷淋管(PL2)，第二喷淋管(PL2)的下方设有第二冷水管(CG2)，在第二容器(2)的下部设有第二加热管(JR2)；在第一容器(1)顶部的高温高压的氨蒸气出口端通过连接管与第一电动球阀(3-1)、冷凝器(4)、毛细管(5)、蒸发器(6)、第三电动球阀(3-3)以及第二容器(2)中部一侧的低温低压氨蒸气入口端依次连接，并相互连通；而第一容器(1)中部的低温低压氨蒸气入口端，通过连接管与第二电动球阀(3-2)、蒸发器(6)的低温低压氨蒸气出口端依次连接，并相互连通，同时，第二电动球阀(3-2)还与第三电动球阀(3-3)相连接，并相互连通；第二容器(2)下部的氨溶液出口端通过连接管与第六电动球阀(3-6)、第二节流阀(7-2)以及第一容器(1)中的第一喷淋管(PL1)的入口端依次连接，并相互连通；第二容器(2)顶部的高温高压的氨蒸气出口端通过连接管与第五电动球阀(3-5)和冷凝器(4)依次连接，并相互连通，同时，第五电动球阀(3-5)还与第一电动球阀(3-1)相连接，并相互连通；第一容器(1)下部的氨溶液出口端通过连接管，与第四电动球阀(3-4)、第一节流阀(7-1)及第二容器(2)中的第二喷淋管(PL2)依次连接，并相互连通；在第一容器(1)中的第一冷水管(CG1)通过连接管与第七电动球阀(3-7)和第八电动球阀(3-8)及冷却水(CH2O)进出口相连接，并相互连通；容器中(1)的第一加热管(JR1)通过连接管与第十一电动球阀(3-11)和第十二电动球阀(3-12)及加热水(WH2O)的进出口相连接，并相互连通；第二容器(2)中的第二冷水管(CG2)通过连接管与第九电动球阀(3-9)和第十电动球阀(3-10)及冷却水(CH2O)的进出口相连接，并相互连通；第二容器(2)中的第二加热管(JR2)通过连接管与第十三电动球阀(3-13)和第十四电动球阀(3-14)及加热水(WH2O)的进出口相连接，并相互连通；
2.如权利要求1所述的无溶液泵三元溶液吸收式制冷与空调系统，其特征在于第一容器(1)中的与高温高压的氨蒸气出口端相连接的第一电动球阀(3-1)、与第一加热管(JR1)相连接的第十一电动球阀(3-11)和第十二电动球阀(3-12)、与第一容器(1)中的氨的稀溶液出口端及第二容器(2)中的第二喷淋管(PL2)相连接的第四电动球阀(3-4)和第一节流阀(7-1)同时处于开启状态；而与第一容器(1)中的第一喷淋管(PL1)及容器(2)中的氨的稀溶液出口端相连接的第二节流阀(7-2)和第六电动球阀(3-6)、与第一冷水管(CG1)相连接的第七电动球阀(3-7)和第八电动球阀(3-8)，与第一容器(1)中部的低温低压的氨蒸气入口端及蒸发器(6)中的氨蒸气的出口端相连接的第二电动球阀(3-2)均处于关闭状态；第二容器(2)中的与冷水管(CG2)相连接的第九电动球阀(3-9)和第十电动球阀(3-10)、与第二容器(2)中的低温低压的氨蒸气入口端及蒸发器(6)中的氨蒸气出口端相连接的第三电动球阀(3-3)同时处于开启状态；而与第二加热管(JR2)相连接的第十三电动球阀(3-13)和第十四电动球阀(3-14)、与第二容器(2)顶部的高温高压的氨蒸气出口端和冷凝器(4)以及第一电动球阀(3-1)同时相互连接的第五电动球阀(3-5)则均处于关闭状态；
3.如权利要求1所述的无溶液泵三元溶液吸收式制冷与空调系统，其特征在于起发生器作用的第一容器(1)所发生的高温高压的氨蒸气，从第一容器(1)顶部的氨蒸气出口端流出，流经第一电动球阀(3-1)进入冷凝器(4)中被冷凝成为高压常温的氨液体，然后流入毛细管(5)内节流成为低压低温的氨气、液两相流混合物，接着流入蒸发器(6)内进行蒸发、制冷，成为低温低压的氨蒸气，然后流经第三电动球阀(3-3)由氨蒸气入口端进入起吸收器作用的第二容器(2)内，通过喷淋管PL2的喷淋，被来自第一容器(1)中的氨的稀溶液所吸收，成为氨的浓溶液，最后再流入起发生器作用的第一容器(1)中，继续进行下一个循环；低温低压的氨蒸气在被稀溶液吸收时所产生的吸收热量，由冷水管(CG2)中的冷却水CH2O带走；
4.如权利要求1所述的无溶液泵三元溶液吸收式制冷与空调系统，其特征在于第二容器(2)起发生器作用时，第一容器(1)起吸收器作用，此时第二容器(2)处于高压状态，第一容器(1)处于低压状态；第二容器(2)中的与高温高压的氨蒸气出口端相连接的第五电动球阀(3-5)、与第二加热管(JR2)相连接的第十三电动球阀(3-13)和第十四电动球阀(3-14)、与氨的稀溶液出口端和第一容器(1)中的第一喷淋管(PL1)相连接的第六电动球阀(3-6)及第二节流阀(7-2)同时处于开启状态；而与第二容器(2)上部的第二喷淋管(PL2)及第一容器(1)中的氨的稀溶液出口端相连接的第一节流阀(7-1)和第四电动球阀(3-4)、与冷水管(CG2)相连接的第九电动球阀(3-9)和第十电动球阀(3-10)、以及与第二容器(2)中的低温低压的氨蒸气入口端相连接的第三电动球阀(3-3)则均处于关闭状态；第一容器(1)中与第一冷水管(CG1)相连接的第七电动球阀(3-7)、第八电动球阀(3-8)、以及与第一容器(1)中的低温低压的氨蒸气入口端相连接的第二电动球阀(3-2)也同时处于开启状态；而与第一加热管(JR1)相连接的第十一电动球阀(3-11)和第十二电动球阀(3-12)、与第一容器(1)顶部的高温高压的氨蒸气出口端相连接的第一电动球阀(3-1)则均处于关闭状态；
5.如权利要求1所述的一种无溶液泵三元溶液吸收式制冷与空调系统，其特征在于起发生器作用的第二容器(2)所发生的高温高压的氨蒸气，从第二容器(2)顶部的氨蒸气出口端流出，流经第五电动球阀(3-5)进入冷凝器(4)中被冷凝成为高压常温的氨液体，然后流入毛细管(5)内节流成为低压低温的氨的气液两相流混合物，接着流入蒸发器(6)内进行蒸发、制冷，成为低温低压的氨蒸气，然后流经第二电动球阀(3-2)，由位于第一容器(1)中部的氨蒸气入口端流入起吸收器作用的第一容器(1)内，通过第一喷淋管(PL1)的喷淋，被来自第二容器(2)中的氨的稀溶液所吸收，成为氨的浓溶液，最后流入起发生器作用的第二容器(2)中，继续进行下一个循环；低温低压的氨蒸气在被稀溶液吸收时所产生的吸收热量，由第一冷水管CG1中的冷却水CH2O带走；
6.如权利要求1所述的一种无溶液泵三元溶液吸收式制冷与空调系统，其特征在于，所形成的氨-水-溴化锂三元溶液的配比为LiBr(3～50)％，NH3(10～85)％，余量为水。
全文摘要
本发明公开了一种无溶液泵三元溶液吸收式制冷与空调系统，由第一容器、第二容器、14个电动球阀、冷凝器、毛细管、蒸发器、2个节流阀所组成，其特征在于在第一容器的上部设有第一喷淋管，第一喷淋管的下方设有第一冷水管，在第一容器的下部设有第一加热管；在第二容器的上部设有第二喷淋管，第二喷淋管的下方设有第二冷水管，在第二容器的下部设有加热管；该系统具有无运动部件、无毒害气体、无噪声、体积小、性能好、运行成本低、使用寿命长等显著优点，可走入千家万户，造福社会。可适用于具有工业性废热、太阳能集热器及各种具有低品位热能的场所，只要利用这些低品位热能产生50℃～60℃的热水就能驱动该制冷空调系统。
文档编号C09K5/02GK1844799SQ20061004276
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月30日 优先权日2006年4月30日
发明者吴裕远, 陈流芳, 陈燕 申请人:西安交通大学