专利名称：蒸汽直排式空调冷水机组的制作方法
技术领域：
本发明属空调制冷技术领域。
目前，在商用中央空调领域，空调系统的冷源主要有二大类，第一类来自蒸汽压缩式制冷机，第二类来自吸收式制冷机。
蒸汽压缩式制冷机可细分为往复式、回转式、和离心式三小类制冷压缩机。其典型的代表为往复式制冷压缩机、螺杆式压缩机、离心式压缩机。但其基本的制冷原理是相同的。
其基本的制冷原理如下● 氟利昂(或其替代品)的低压蒸汽在压缩机中被压缩成高温高压的氟利昂蒸汽；● 高温高压的氟利昂蒸汽进入一个冷凝器(冷凝器为热交换装置，一般采用水冷式，也可采用风冷式，通过冷凝器，氟利昂被冷却。)，在冷凝器内，高温高压的氟利昂蒸汽被冷却成低温氟利昂液体；● 氟利昂液体进入一个节流装置(节流装置使氟利昂液体流经的管路截面积急剧收缩)；● 接着，氟利昂液体进入蒸发器；蒸发器是一个热交换装置，蒸发器有二个独立的腔体，其中，一个腔体中的介质为氟利昂，在该腔体内氟利昂液体流经横截面积急剧扩张的管路时快速汽化，故称为蒸发器；同时，空调系统的冷冻水(“冷冻水”也叫“冷媒水”，本说明书统一称为“冷冻水”)进入蒸发器的另一个腔体，在蒸发器内，冷冻水与氟利昂汽化过程进行热交换，氟利昂液体快速汽化为氟利昂低压蒸汽，并吸收冷冻水的热量，使冷冻水降温。然后，低压氟利昂蒸汽再一次进入压缩机，重复新一轮的制冷循环。降温后的冷冻水被用作空调系统的冷源。
另外，在蒸发器内被冷却后的冷冻水，经空调管系被泵入需要制冷的空间内的空调末端，将冷量传递给需要制冷的空间后，流回到蒸发器，重复新一轮的冷冻水循环。
不同形式的制冷压缩机，其制冷原理是相同的，其主要的差别在压缩氟利昂蒸汽的压缩方式不同，以及制冷的效率不同。
吸收式制冷机的典型形式为溴化锂吸收式冷温水机组，其制冷原理如下● 蒸发室是一个热交换装置，蒸发器有二个独立的腔体，其中，一个腔体中的介质为冷剂水，在该腔体内创造一个6mmHg的真空环境，让冷剂水从顶部喷淋下来，水会在4℃时大量蒸发，故称为蒸发室；同时，空调系统的冷冻水进入蒸发器的另一个腔体，在蒸发器内，冷冻水与冷剂水汽化过程进行热交换(冷剂水吸收冷冻水的热量后汽化，冷冻水则被冷剂水汽化过程冷却)。降温后的冷冻水被用作空调系统的冷源。● 吸收室也是一个热交换装置，吸收室有二个腔体，其中的一个腔体与蒸发室相联，蒸发室内的水蒸气进入与蒸发室联通的吸收室，被从吸收室顶部喷淋下来的溴化锂浓溶液吸收，故称为吸收室；吸收室的另一个腔体内为冷却水，溴化锂吸收水蒸气产生的热量被传递给冷却水系统，溴化锂溶液不断地吸收蒸发室内产生的水蒸气以维持蒸发室的真空环境；同时，浓溶液吸收水蒸气后变成稀溶液。● 稀溶液被泵入高温发生器内加温并浓缩成浓溶液，浓溶液重新流入吸收室开始再一次的喷淋，重复新一轮的溴化锂溶液的循环；同时，稀溶液浓缩过程产生的水蒸汽进入冷凝器，并被冷凝器内的冷却水冷凝成冷剂水后，重新流入蒸发室开始再一次的喷淋，重复新一轮的冷剂水循环。
另外，冷冻水在蒸发室内被冷却后，经空调管系泵入需要制冷的空间内的空调末端，将冷量传递给需要制冷的空间后，流回到蒸发室，重复新一轮的冷冻水循环。
本专利技术—蒸汽直排式空调冷水机组的目的是为中央空调系统提供冷源。
本专利技术—蒸汽直排式空调冷水机组采用了创新的制冷技术，其原理如下制作一个上下二端密封、上下两端由布置在圆周的外缘区域的叶片连接起来的、中央部位空心的园柱型叶轮；让叶轮高速旋转；高速旋转叶轮的离心力将在叶轮中心部位制造并维持一个动态的高真空环境，将冷冻水导入叶轮的中心部位并喷淋，高真空环境使冷冻水大量低温蒸发(真空度在7.5mmHg时，水会在7℃大量蒸发)，并吸收冷冻水未蒸发部分的热量，从而使冷冻水未蒸发部分降温(在此过程中，冷冻水一部分被蒸发，其余部分被降温)，蒸发产生的水蒸汽被高速旋转的叶轮排到大气中，以维持叶轮中央的动态真空环境。降温后的冷冻水被从叶轮内导出并被用作空调系统的冷源。
下面为该专利技术的具体实现方案参见说明书附1蒸汽直排式空调冷水机组纵向剖面2蒸汽直排式空调冷水机组水平剖面图● 叶轮是由上转盘(2)、叶片(3)、下转盘(4)三部分组合而成，上下二个转盘通过叶片连接成一个整体；上转盘是自体密封的，下转盘的密封由轴封(5)、进水管(6)及出水管(7)的水封三部分组成；叶轮的叶片设置在叶轮的外缘，叶轮中央为空心。外接的原动机通过轴(1)驱动叶轮高速旋转，叶轮高速旋转产生的离心力在叶轮中央制造并维持了动态的高真空环境。按照空调系统冷冻水7℃的标准工况要求，叶轮中央部位的真空度必须控制在7.5mmHg以下(在7.51mmHg的真空环境下，水在7℃时大量蒸发)。● 冷冻水进水管(6)与出水管(7)采用套管形式，进水管与设置在叶轮中央上部的喷淋孔相联，冷冻水经进水管从喷淋孔(8)喷淋下来，叶轮中央部位的动态高真空环境使冷冻水大量低温蒸发并使冷冻水未蒸发部分降温(蒸发吸热的物理现象)；蒸发产生的水蒸气则被叶轮的离心力排到大气中，以维持机器内部的高真空环境。● 设置并固定在叶轮中央的水帘布的下方的水盘(11)与出水管(7)相联，已降温的冷冻水被水盘(11)收集并由出水管(7)导出本专利装置外后被用作空调系统的冷源。● 设置并固定在喷淋孔下的水帘布(9)是为了使从喷淋孔喷出的冷冻水沿水帘布缓速下流，以便冷冻水充分地蒸发及降温。● 设置在水帘布(9)和叶轮的叶片(3)之间并固定在水帘布外侧的的环型百叶窗式挡水板(12)是为了预防冷冻水直接飞溅到叶轮的叶片(3)上，同时又允许水蒸汽透过挡水板。● 设置在叶轮的叶片(3)上的外宽内窄的契型环(10)是为了提高叶轮制造真空的能力。● 本专利装置可以单独使用也可以多组并联使用。
另外，从出水管(7)流出的低温冷冻水经空调管系被泵送入需制冷的空间内的空调末端，将冷量传递给需制冷的空间后，流回本专利装置的进水管(6)，重复新一轮的冷冻水循环。
由于本专利装置在运行过程中需要消耗一定量的冷冻水，故在空调冷冻水系统中需设置自动补水装置。
本专利装置——蒸汽直排式空调冷水机组与蒸汽压缩式制冷机及吸收式制冷机相比有以下优点● 热量传递过程短，热量传递的效率高。蒸汽压缩式制冷机的热量传递过程为在蒸发器内冷冻水的热量传递给氟利昂(或其替代品)，在冷却器内氟利昂将热量传递给冷却水(也可直接传递给大气，但效率较低)，在冷却塔内，冷却水将热量传递给大气。总共经历3个热量传递过程。而吸收式制冷机的热量传递过程为在蒸发室内，冷冻水的热量传递给冷剂水，在吸收室内，冷剂水(被浓溴化锂溶液吸收后)的热量被传递给冷却水，在冷却塔内，冷却水的热量被传递给大气。
总共经历3个热量传递过程。而本专利装置，冷冻水的热量被直接传递给大气，总共经历1个热量传递过程。由于，每次热量传递过程均存在能量损耗，而本专利装置较蒸汽压缩式制冷机及吸收式制冷机减少了2次热量传递过程，故效率较高。● 空调系统的初投资及运行费用减少。本专利装置与蒸汽压缩式制冷机及吸收式制冷机相比，省略了冷却水系统，因此，空调系统的初投资减少(冷却塔、冷却水泵、冷却水管系及阀门及相应的配电设备等的投资可以省去，冷却水系统的安装可以免去)；空调系统的运行费用节省(冷却水泵及冷却塔的运行费用可以省去)。● 空调机组冷量不衰减。本专利装置与蒸汽压缩式制冷机相比避免了磨损、热交换器结垢(本专利装置无热交换器)、冷媒(氟利昂或其替代品)泄露引起的空调机组冷量衰减；本专利装置与吸收式制冷机相比避免了真空不良(本专利装置的真空是由叶轮的转速来动态维持的，只要叶轮的转速保证，真空度就能保证)、热交换器结垢引起的空调机组的冷量衰减。● 环保性能好。本专利装置采用水作制冷剂，无任何添加剂，对大气为零污染。
权利要求
蒸汽直排式空调冷水机组1、本专利装置——蒸汽直排式空调冷水机组，是一个为中央空调系统提供冷源的装置，其特征有三项第一，能够绕垂直于水平面的轴高速旋转的、上下端密封的(上端为自体密封，下端密封是由轴封(5)及进水管(6)出水管(7)的水封三部分构成的)、上下两端由布置在圆周外缘区域的叶片连接起来的、中央部位空心的园柱型叶轮(2、3、4的组合)，该叶轮绕垂直于水平面的轴高速旋转时，在叶轮高速旋转产生的离心力下，能够在叶轮的中央部位制造并维持动态的高真空环境；第二，进水管(6)与叶轮中央上部的喷淋孔(8)相联，来自本专利装置外的冷冻水经过进水管(6)及喷淋孔(8)能够从叶轮中央的上部喷出；第三，在叶轮中央下部的水盘(11)与出水管(7)相联，从喷淋孔(8)喷淋下的冷冻水在重力作用下的下落过程中，在叶轮中央的动态高真空环境作用下大量低温蒸发并使冷冻水未蒸发部分降温(蒸发吸热的物理现象)，同时，叶轮则将蒸发产生的水蒸气排到大气中以维持叶轮中央部位的高真空环境，水盘(11)将已降温的冷冻水未蒸发部分收集起来并导出本专利装置后，用作中央空调系统的冷源。2、在权利(1)的专利装置——蒸汽直排式空调冷水机组上，其附加的特征是设置在叶轮的叶片(3)上的、用以提高叶轮制造动态真空的效率的、多组水平的外宽内窄的契型环(10)。3、在权利(1)的专利装置——蒸汽直排式空调冷水机组上，其附加的特征是固定在喷淋孔(8)下方并使从喷淋孔喷出的冷冻水缓速下流的水帘布(9)。4、在权利(1)的专利装置——蒸汽直排式空调冷水机组上，其附加的特征是设置在水帘布(9)和叶轮的叶片(3)之间并固定在水帘布外侧的、用于预防冷冻水直接飞溅到叶轮的叶片(3)上并允许水蒸汽透过的环型百叶窗式挡水板(12)。5、在权利(1)的专利装置——蒸汽直排式空调冷水机组上，其附加的特征是权利(1)的专利装置可以单独使用也可以多组并联使用。
全文摘要
本发明属空调制冷技术领域。本发明的用途是为中央空调系统提供冷源。其主要技术特征如下(见附图
)在叶轮(2、3、4的组合)高速旋转产生的离心力制造的高真空环境作用下，从喷淋孔(8)喷出的冷冻水大量低温蒸发并使冷冻水未蒸发部分降温；水蒸气被叶轮排到大气中；降温后的冷冻水被用作中央空调系统的冷源。契型环(10)用以提高叶轮制造真空的的效率。本发明可单独使用也可多组并联使用。
文档编号F25B37/00GK1399112SQ02136308
公开日2003年2月26日 申请日期2002年7月30日 优先权日2002年7月30日
发明者吴劲松 申请人:吴劲松