节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机的制作方法

专利名称：节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用高温热源驱动的吸收式制冷机或吸收式冷温机。
二背景技术：
现有的用于空调的吸收式制冷机或吸收式冷温水机主要以溴化锂溶液作吸收循环介质，根据其吸收制冷循环级数主要分为单效、双效及三效等机型，上述各种机型均采用水作载冷剂及载热剂供冷温热输出，在执行制冷模式时采用冷却水作冷却媒体吸收冷凝器的冷凝热与吸收器的吸收热释放于环境， 一般
在蒸发器的冷剂水蒸发温度设在5.5'C左右，循环冷水进出口温度设在12-15。C及7"C左右。
从热力学角度讲，由于蒸发器冷热发生温度过低于调温空气温度，或在蒸发器冷剂水与循环冷水之间及在空调换热器循环冷水与调温空气之间所需平均换热温差过大，导致冷剂水与调温空气之间的总传热温差过大，致使冷热输出过程中的不可逆损失较大。
从传热学角度讲，利用循环冷温水的显热载冷与载热，所需循环水量大，循环水动力大，且在蒸发器与空调换热器冷温水侧局部传热系数较小，导致蒸发器与空调换热器传热面积大、体积大用材多。利用循环冷却水的显热载吸收器的吸收热及冷凝器的冷凝热释放于环境，同样所需循环冷却水量大，循环冷却水动力大，且在吸收器及冷凝器的冷却水侧局部传热系数较小，导致吸收器与冷凝器传热面积大，体积大用材多。另外循环冷温水及循环冷却水均为开放系统，蒸发器、空调换热器及冷凝器与吸收器易结垢会导致其换热性能降低，需定期清洗及增加维持费用。
日本专利公开H01-219454公布了采用挥发性冷媒(以下简称冷媒)作蒸发
器部载冷剂的吸收式制冷机。该发明将吸收式制冷机设置在建筑物顶部，利用冷媒液的重力将其循环输入建筑物室内空调换热器，但没有将蒸发器部冷热发生温度提高及考虑减小冷热输出传递过程中的不可逆损失，其设计思想及使用也极有局限性。另据该文献介绍，在此之前已有冷媒作蒸发器部载冷剂的吸收式制冷机的发明，但冷媒是以蒸汽机械压縮机循环，此种冷热输出方式既需要蒸汽压縮功使制冷系数降低，又由于冷媒与调温空气之间的平均换热温差加大而使冷热输出过程中的不可逆损失增大。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述不足问题，提出一种高度节能，高度节省材料的节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机，主要由单数或复数的发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、相应的溶液换热器、溶液泵、冷剂泵组成，以冷媒兼作载冷剂与载热剂，蒸发器与空调换热器之间设有兼作载冷、载热用冷媒循环装置，适用于单效及多效制冷循环，
可在10。C左右或以上温度制冷及同时回收吸收热在50。C左右或以上温度制
温o
所述冷凝器以冷媒作冷却媒体，通过冷媒循环装置与冷媒冷凝装置连通，在其两者之间构成作冷却媒体的冷媒循环回路。
所述将串联或并联的冷凝器与吸收器以冷媒作冷却媒体，通过冷媒循环装置与冷媒冷凝装置连通，在冷凝器及吸收器与冷媒冷凝装置之间构成作冷却剂的冷媒循环回路。
所述冷媒循环装置为液泵式或气泵式或液泵与气泵联用式，主要由单数或复数的冷媒液泵或气泵或液泵与气泵、储液器、及相应的转向阀组成。
所述液泵式冷媒循环装置，其储液器冷媒液输出管路连接液泵并设置转向阀，空调换热器与蒸发器之间或冷凝器及吸收器与冷媒冷凝装置之间构成冷媒循环回路，其冷媒的正反向循环由转向阀控制。
其作用及特点为在执行制冷模式时，由冷媒液泵吸取储液器中的冷媒液输送至空调换热器使其吸热蒸发以制冷风，由此产生的冷媒蒸汽被压送至蒸发器放热冷凝再生，进而产生的冷媒液回送储液器，在此循环过程，由于空调换热器处于蒸发器的上流侧，故冷媒在空调换热器的平均蒸发压力及温度均略高于其在蒸发器的平均冷凝压力及温度；在执行制温模式时，由冷媒液泵吸取储液器中的冷媒液输送至蒸发器，使其向冷剂蒸汽吸热蒸发，由此产生的冷媒蒸汽被压回送至空调换热器放热冷凝以制温风，进而产生的冷媒液返送储液器。在设置于冷凝器及吸收器与冷媒冷凝装置之间的情况下，冷媒循环过程为由液泵吸引储液器中的冷媒液输送至冷凝器及吸收器，以吸收冷凝热及吸收热而蒸发，由此产生的冷媒蒸汽压送至冷媒冷凝装置向冷却水放热冷凝，进而再生的冷媒液回送储液器；该循环过程的冷媒在冷凝器及吸收器的平均蒸发压力及温度高于其在冷媒冷凝装置的平均冷凝压力及温度；此单一回路不需设转向阀；当采用复数液泵时，可由控制液泵的开停数作为控制冷媒液循环量方法之
所述气泵式冷媒循环装置，其储液器冷媒蒸汽管路连接冷媒气泵并设置转向阀，蒸发器与空调换热器之间或冷媒冷凝装置与冷凝器及吸收器之间构成冷媒循环回路，其冷媒的正反向循环由转向阀控制。
其作用及特点为在执行制冷模式时，由气泵吸引储液器中的冷媒蒸汽输送至
蒸发器使其放热冷凝再生，产生的冷媒液持续压送至空调换热器使其吸热蒸发以制冷风，产生的冷媒蒸汽回送储液器，在此循环过程，由于空调换热器处于蒸发器的下流侧，故冷媒在空调换热器的平均蒸发压力及温度略低于其在蒸发
器的平均冷凝压力及温度；在执行制温模式时，由气泵吸引储液器中的冷媒蒸汽输送至空调换热器使其放热冷凝以制温风，产生的冷媒冷凝液持续压送至蒸发器使其向冷剂蒸汽吸热蒸发，产生的冷媒蒸汽回送储液器。在设于冷凝器及吸收器与冷媒冷凝装置之间的情况下，冷媒循环过程为由气泵吸引来自储液器中的冷媒蒸汽输送至冷媒冷凝装置，向冷却水放热冷凝，产生的冷媒液被持续压送至冷凝器及吸收器，使其吸收冷凝热及吸收热而蒸发，由此产生的冷媒蒸汽回送储液器；该循环过程的冷媒在冷凝器及吸收器的平均蒸发压力及温度均低于其在冷媒冷凝装置的平均冷凝温度；此单一回路不需设转向阀；当采用复数气泵时，可由控制气泵的开停数作为控制冷媒液循环量方法之一。所述液泵与气泵联用式冷媒循环装置，其储液器的冷媒汽、液管路分别连接冷媒液泵与气泵并设置转向闽，设在蒸发器与空调换热器之间或在冷媒冷凝装置与冷凝器及吸收器之间构成冷媒循环回路，其冷媒的正反向循环由转向阀控制。
其作用及特点为在执行制冷模式时，由气泵吸引储液器中的冷媒蒸汽输
6送至蒸发器使其放热冷凝，产生的冷媒液回送储液器(或汽液分离器)，与此同时由液泵吸取储液器中的冷媒液输送至空调换热器使其吸热蒸发以制冷风，产生的冷媒蒸汽回送储液器，由于冷媒的气泵回路与液泵回路并联于储液器，故冷媒在空调换热器的平均蒸发压力及温度均与其在蒸发器的平均冷凝压力及温度相近；在执行制温模式时，由气泵吸引储液器中的冷媒蒸汽输送至空调换热器使其放热冷凝以制温风，产生的冷媒液回送储液器，与此同时由液泵吸取储液器中的冷媒液输送至蒸发器使其向冷剂蒸汽吸热蒸发，产生的冷媒蒸汽回送储液器。在设置于冷凝器及吸收器与冷媒冷凝装置之间时，冷媒循环过程为液泵吸取储液器中的冷媒液输送至冷凝器及吸收器吸收冷凝热及吸收热而蒸发，产生的冷媒蒸汽回送储液器，同时气泵吸引储液器中的冷媒蒸汽输送至冷媒冷凝装置使其向冷却水放热冷凝，产生的冷媒液回送储液器；冷媒在冷凝器及吸收器的平均蒸发压力及温度均与其在冷媒冷凝装置的平均冷凝压力及温度相近；此单一回路不需设转向阀；当采用有复数气泵及复数冷媒液泵时，可由控制气泵及液泵的开停数作为控制冷媒液循环量方法之一。
所述冷媒冷凝装置的冷媒冷凝器设有冷媒进出口 ，冷凝器底部设置储水箱，储水箱内设置补水装置，储水箱底部的冷却水出口经冷却水泵与喷淋装置连接，将冷却水喷淋于冷媒冷凝器传热管的外侧，形成降膜冷却水，冷媒冷凝器与储水箱之间的壳体设置空气通路，壳体上方空气出口设置风机，风机抽动环境的空气流经冷媒冷凝器的传热管之间，以促进其内侧冷媒与外侧降膜冷却水在其湿球温度下换热。
所述作载冷剂、载热剂及冷却媒体的冷媒采用氨、碳氢类、二氧化碳等自然冷媒、或CFC、 HCFC、 HFC及HFE类等合成冷媒。可根据其载冷、载热温度及冷却操作温度下的蒸汽压、蒸发冷凝潜热、对其流经诸换热器时的压力损失及所设置区域的安全性要求等指标选择。
所述吸收式冷温机的蒸发器或吸收器或发生器采用由邻近主传热管之间连有薄板的板式传热管构成的降膜换热器，其最上流侧并联板式传热管的入口连接带管内流体进口管的管内流体初期分配器，上下流侧并联板式传热管由管内流体亚分配器连通，最下流侧并联板式传热管的出口连接出口管，并在降膜换热器的上部设置管外流体初期分布器，板式传热管上缘装设管外流体亚分布器，由此即可使管外流体散布结构简单又可确保在制冷与制热负荷较低时，板式传热管外侧亦能保持较好的流体降膜分布以维持其较高的换热性能。
本发明的降膜换热器用于蒸发器，可实现冷剂液与冷媒蒸汽，或冷剂蒸汽与冷媒液之间的小温差换热，并具有较高的总传热系数；用于吸收器，可实现浓溶液与冷媒液之间较小平均温差下的换热，并具有较高的总传热系数；用于冷却水或温水冷却系统的吸收式制冷机的吸收器，可实现浓溶液与冷却水或温水之间在较小平均传热温差下的换热；用于发生器，可实现热源蒸汽或冷剂蒸汽与吸收液之间的小温差传热。但所述降膜换热器的板式传热管的主管径需根据热负荷、管内流体为相变传热流体或显热传热流体、流量及其热物性确定。
所述冷凝器采用由邻近主传热管之间连有薄板的板式传热管，其最上流侧并联板式传热管的入口连接带有管内流体进口管的管内流体初期分配器，上下流侧并联板式传热管由管内流体亚分配器连通，最下流侧并联板式传热管的出口连接管内流体出口管，板式传热管下缘装设降膜分离器。
所述吸收式冷温机的附属空调换热器采用具有复数并列流路的平板传热管并联于冷媒进出管之间，其平板传热管之间加设形成空气流路的折叠散热片。
本发明的吸收式冷温机以冷媒作载冷剂、载热剂与冷却媒体，即发生器采用板式传热管型降膜换热器具有如下作用与优点或特点
1) 其制冷模式利用冷媒的近似等温冷凝放热与近似等温蒸发吸热的相变传热特点，可实现在蒸发器蒸发吸热的冷剂与放热冷凝的冷媒之间的小温差换热，及在空调换热器近似等温蒸发吸热的冷媒与降温显热放热的调温空气之间的较小平均温差下的传热，从而可减小冷剂与调温空气之间的总传热温差，使在蒸发器的冷剂蒸发温度可相应提高至IO'C左右及以上的较高温度领域以制冷，可相应减小冷热输出传递过程中的不可逆损失由可相应降低制冷所需热
2) 由于上述1)的高位制冷的特点可使吸收器的吸收热温度相应提高至5(TC余至60。C余，从而可利用吸收热制5(TC以上至6(TC左右的温水，使总热力系数达百分之百以上。
3) 其制温模式亦利用冷媒的近似等温蒸发吸热与等温冷凝放热时的相变
8传热特点，且与制冷模式使用同一蒸发器与空调换热器，在其之间以冷媒输出传递温热，可大大减小温热输出传递过程中的不可逆损失。
4) 由于冷媒的蒸发与冷凝相变时的局部传热系数均大的特点，利用其作载冷剂、载热剂与冷却媒体，可使蒸发器、吸收器与冷凝器及空调换热器与冷媒冷凝器的传热面积大大降低，实现其紧凑化，并减少其用材、降低其生产成
本；
5) 冷媒的潜热载热能力远大于水的显热载热能力，故其循环量远小于循环冷水及循环冷却水，即所需循环动力远小于循环冷水及循环冷却水动力。
6) 由于在较高温度下制冷时，可使吸收器温度相应提高，从而消除了浓溶液回送吸收器时因易结晶的隐患；
7) 由于冷媒循环采用封闭系统，从而避免了采用循环冷温水及循环冷却水方式时蒸发器与空调换热器及吸收器与冷凝器内易结垢的问题，既可维持蒸发器与空调换热器及吸收器与冷凝器的换热性能，又不需定期清扫，节约了吸收式冷温机的维持费用。
8) 对三效吸收制冷循环的吸收式制冷机或冷温机，当在中、低温发生器采用本发明的降膜换热器，可使其两效发生器的冷剂蒸汽与吸收液之间累计传热温差降低10。C左右或更高，从而可有效降低高温发生器的吸收液温度与压力。
综上所述，本发明的吸收式制冷机/冷温机使蒸发器、吸收器、冷凝器、发生器、附属冷温热输出、冷却系统、空调换热器及整机的结构紧凑，用材量减少30 50%，可使其制造成本大大降低；冷温热输出及冷却系统的循环动力降低程度可达88 98% (当冷媒采用HFC134a NH3，并以吸收式冷温水机的冷水及冷却水温变5。C计)，节能、省材与降低成本及维持费用的效果非常显著，如对于双效吸收式冷温水机，若以其冷水及冷却水的循环动力所用电力为其制冷量的5%计，相当于节约其制冷量20%以上所匹配的蒸汽压縮循环式空调机所需电力与维持费用；冷温热输出过程的不可逆损失也大大减少；且在制冷的同时可回收吸收热用于制温水(但温水输送动力不变)，此时可使总热力系数达百分之百以上。四

图1是本发明的以串联双效制冷循环为例采用冷媒作载冷剂与载热剂的
吸收式冷温机示意图2是本发明的以单效制冷循环为例采用冷媒作载冷剂与载热剂且回收吸收热制温水的的吸收式冷温机示意图3为本发明的以串联双效制冷为例采用冷媒作冷凝器冷却媒体的吸收式冷温机示意图4为本发明的以单效制冷循环为例采用冷媒作冷凝器与吸收器冷却媒体的吸收式冷温机示意图5为本发明的液泵式冷媒循环装置示意图6为本发明的气泵式冷媒循环装置示意图7为本发明的液泵与气泵兼用式冷媒循环装置示意图8为本发明的冷媒冷凝装置的示意图9a为本发明的冷媒冷凝装置的冷媒冷凝器之例的示意图，b为其传热管排列方式示意图。
图10为本发明的降膜换热器示意图；图11为圆形流路板式传热管示意图12-a为本发明的降膜换热器所用管内流体初期分配器，b为管内流体亚分配器之例一的示意图13为本发明的降膜换热器所用管内流体亚分配器之例二的示意图14-a为本发明的降膜换热器所用管外流体初期分配器示意图，b是其管外流体分配管的示意图。
图15-a为本发明的降膜换热器所用管外流体亚分配器的立体图，b为其
结构示意图16-a为管外流体亚分配器设置于管外流体初期分配器的管外流体分配管下方的板式传热管上缘之配合示意图；b为其在上侧板式传热管下方设置于下侧板式传热管上缘的配合示意图17为本发明的冷凝器示意图18-a为本发明的冷剂冷凝器所用降膜分离装置立体图；b是其与板式传热管配合示意图；图19为本发明的在蒸发器、吸收器、冷凝器与高、中、低温发生器采用降膜蒸发器完全实现小温差传热的倒串联三效吸收式冷温机示意图；图20为本发明的空调换热器示意图。
图21为本发明的空调换热器所用具有并列圆形流路平板传热管的结构及
其与散热片配合示意图。五具体实施例方式
图1所示是本发明的以串联双效制冷循环为例采用冷媒作载冷剂与载热
剂的吸收式冷温机，由高温发生器l、低温发生器3、吸收器4、冷凝器5、蒸发器6、冷剂泵7、稀溶液泵8、高温溶液换热器la、低温溶液换热器3a及以图5 6所示的冷媒循环装置10相辅组成，采用溴化锂溶液作吸收循环介质及采用循环冷却水系统。
在执行制冷模式时，由吸收液泵8自吸收器4输送稀溶液依次经低温溶液换热器3a及高温换热器la分别回收来自低温发生器3a的浓溶液与来自高温发生器的中间溶液的不同温度显热至高温发生器1，由外部热源提供热量再生稀溶液；此时产生的冷剂蒸汽经低温发生器3作为来自高温发生器1的中间溶液的再生热源使用，其冷凝液经冷凝器5，与来自在低温发生器3的冷凝液汇流后通过U形管返回(或闪蒸于)蒸发器6;来自低温发生器3的浓溶液由压力回送与吸收器4喷淋在其外侧形成降膜；在蒸发器6冷剂水由冷剂泵7循环喷淋在其外侧形成降膜蒸发吸热制冷使其内侧的冷媒蒸汽放热冷凝再生，而载
冷热的冷媒冷凝液由冷媒循环装置10输送至空调换热器15蒸发吸热以制冷风，释冷后的冷媒蒸汽回送蒸发器6;而在蒸发器6产生的冷剂蒸汽流入吸收器4被其外侧降膜吸收液吸收，其吸收热由吸收器4内侧的冷却水除去。
在执行制温模式时，由吸收液泵8自吸收器4输送稀溶液至高温发生器1后又经低温发生器3返回吸收器4;在高温发生器由外部热源提供热量使吸收液沸腾，由此再生的冷剂蒸汽经冷剂蒸汽旁路9进入蒸发器6，加热蒸发器6使其内侧冷媒液吸热蒸发；而载热的冷媒蒸汽由冷媒循环装置10输送至空调换热器15使其放热冷凝以制温风。另外空调换热器15可单数或复数。空调换热器15置于吸收式冷温机附近，具有循环冷媒压力损失小之优点。
图2所示是本发明的以单效制冷循环为例采用冷媒作载冷剂与载热剂且回收吸收热制温水的的吸收式冷温机，由发生器1、吸收器4、冷凝器5、蒸
发器6、冷剂泵7、稀溶液泵8、溶液换热器la,及以图5 6所示的冷媒循环 装置10相辅组成，采用溴化锂溶液作吸收液及采用循环冷却水冷却冷凝器5， 且采用温水提取吸收器4的吸收热。
其主要特点是在执行制冷模式时，由于采用冷媒作载冷剂输出冷热，故 在蒸发器冷剂蒸发温度可设在12'C左右或稍高，根据溴化锂溶液的压力-浓度 -温度图，此时在吸收器与来自蒸发器的冷剂蒸汽平衡的浓溶液温度根据其浓 度可在50°C以上至60°C以上，故在吸收器可利用吸收热制造5(TC至6(TC左右 的温水输出。另外、冷凝器的冷凝热以冷却水除去；在执行制温模式时，在发 生器i与吸收器4之间作吸收液循环，在发生器1由热源提供热量使稀溶液沸 腾，而在发生器1产生的冷剂蒸汽经冷剂蒸汽旁路9导入蒸发器6用于制温， 其冷凝液经冷剂旁路6a返回吸收器4，同时来自发生器1的浓溶液喷淋在吸 收器4外侧，其高温显热被用于加热吸收器内侧温水供输出，但其热量为热源 部分提供。
图3为本发明的以冷媒作冷凝器冷却媒体的串联双效吸收式冷温机，是在 图1所示的以冷媒作载冷剂的串联双效吸收式冷温机基础上，，辅以图5 6所 示的冷媒循环装置10和图8所示的冷媒冷凝装置40，保留了图2所示的具有 以温水回收吸收热之优点。其制冷模式及制温模式与依图l所述的同样，而在 其制冷与制温的同时在吸收器利用吸收热或浓溶液的高温显热同步制温水的 模式与依图2所述的同样。但在执行制冷模式时，冷凝器的冷凝热是由其内侧 冷媒蒸发吸热除去，该冷却系统的冷媒由冷媒循环装置循环，冷媒蒸汽由冷媒 冷凝装置40冷凝再生。
图4为本发明的循环采用冷媒作冷凝器与吸收器冷却媒体的单效吸收式 冷温机示意图，是在图1所示的吸收式冷温机50a的以冷媒作载冷载热剂异步 制冷与制温的基础上，辅以图5 6所示的冷媒循环装置10和图8所示的冷媒 冷凝装置40，对冷凝器5与吸收器4以并联冷媒回路分别进行冷却。
如图5所示的液泵式冷媒循环装置示意图，主要是由冷媒液泵12、储液 器16、 3个转向阀18a、 b、 c与开关阀19a组成。当用于吸收式冷温机的蒸发 器6部的冷温热输出时，其冷媒循环过程为1)在执行制冷模式时，由冷媒
12液泵12吸引储液器16中的冷媒液输送至空调换热器15使其蒸发吸热以制冷
风，由此发生的冷媒蒸汽被回送至蒸发器6向冷剂液放热冷凝再生，进而产生 的冷媒液返送回储液器16; 2)在执行制温模式时，转向阔18a、 b、 c转向， 由液泵12吸引储液器16中的冷媒液通过反向流路17b及转向阀18b输送至蒸 发器6使其向冷剂蒸汽吸热蒸发，由此产生的冷媒蒸汽经反向流路17a及转向 阀18a回送至空调换热器15放热冷凝以制温风，进而产生的冷媒液经反向流 路17c回送储液器16。当用于吸收式冷温机的冷凝器5及吸收器4的冷却系 统时，其冷媒循环过程为由液泵12吸引储液器16中的冷媒液经反向流路 17b与开关阀19a及转向阀18b并联输送至冷凝器5及吸收器4分别吸收冷凝 热与吸收热而蒸发，由此产生的冷媒蒸汽经转向阀18a汇集于反向流路17a至 冷媒冷凝装置的冷媒冷凝器41向冷却水放热而冷凝再生，进而产生的冷媒液 经反向流路17c回送储液器16。很容易理解，如调换冷凝器5及吸收器4与 冷媒冷凝器41的位置可精简冷媒流路及省略转向阀18a、 b、 c及开关阀19a。 如图6所示气泵式冷媒循环装置示意图，主要是由气泵17、储液器16及, 3个转向阀18d、 e、 f及开关阀19b组成。当用于吸收式冷温机的蒸发器6部 的冷温热输出时，其冷媒循环过程为l)在执行制冷模式时，由气泵17吸引 储液器16中的冷媒蒸汽输送至蒸发器6使其向冷剂放热冷凝再生，产生的冷 媒液被持续输送至空调换热器15使其蒸发吸热以制冷风，进而产生的冷媒蒸 汽返送回储液器16; 2)在执行制温模式时，转向阀18d、 e、 f转向，由气泵 17吸引储液器16中的冷媒蒸汽通过转向阀18d及反向流路17e输送至空调换 热器15使其放热冷凝以制温风，产生的冷媒液通过转向阀18f及反向流路17d 被持续输送至蒸发器6使其向冷剂蒸汽吸热蒸发，进而产生的冷媒蒸汽经转向 阀18e及反向流路17f回送储液器16。当用于吸收式冷温机的冷凝器5及吸 收器4的冷却系统时，其循环冷媒过程为由气泵17吸引来自储液器16中的 冷媒蒸汽经转向阀18d及反向流路17e输送至冷媒冷凝装置的冷媒冷凝器41 使其向冷却水放热冷凝，产生的冷媒液经转向阀18f，反向流路17d及开关阀 19b并联输送至冷凝器5及吸收器4使其吸收冷凝热及吸收热而蒸发，进而产 生的冷媒蒸汽汇集经转向阀18e及反向流路17f回送储液器16。很容易理解，
13如调换冷凝器5及吸收器4与冷媒冷凝器41的位置可精简冷媒流路及省略转 向阀18d、 e、 f与开关阀19b。
如图7所示的液泵与气泵兼用式冷媒循环装置示意图，主要是由液泵12 与气泵17、储液器16、与3个转向阀18g、 h、 i及开关阀19c组成。当用于 吸收式冷温机的蒸发器6部的冷温热输出时，其循环冷媒过程为1)在执行 制冷模式时，由气泵17吸引储液器16中的冷媒蒸汽输送至蒸发器6使其向冷 剂放热冷凝再生，进而产生的冷媒液回送储液器16，与此同时由液泵12吸引 储液器16中的冷媒液输送至空调换热器15使其蒸发吸热以制冷风，进而产生 的冷媒蒸汽回送储液器16; 2)在执行制温模式时，由气泵17吸引储液器16 中的冷媒蒸汽通过转向阀18h及反向流路17h输送至空调换热器15使其放热 冷凝以制热风，进而产生的冷媒液回送储液器16，与此同时由液泵12吸引储 液器16中的冷媒液通过转向阀18i、反向流路17g及转向阀18g输送至蒸发 器6使其向冷剂蒸汽吸热蒸发，进而产生的冷媒蒸汽回送储液器16。当用于 吸收式冷温机的冷凝器5与吸收器4的冷却系统时，其循环冷媒过程为由液 泵12吸引储液器16中的冷媒液经转向阀18i，反向流路17g及开关阀19c与 转向阀18g并联输送至冷凝器5及吸收器4使其吸收冷凝热与吸收热而蒸发， 进而产生的冷媒蒸汽汇集送回储液器16，与此同时由气泵17吸引储液器16 中的冷媒蒸汽经转向阀18h及反向流路17h输送至冷媒冷凝装置的冷媒冷凝器 41使其向冷却水放热冷凝，进而产生的冷媒液返送回储液器16。很容易理解， 如调换冷凝器5及吸收器4与冷媒冷凝器41的位置可精简冷媒流路及省略转 向阀18g、 h、 i与开关阀19c。
图8所示是冷媒冷凝装置示意图，主要由冷媒冷凝器41、冷却水喷淋装 置44、风机42、冷却水泵46、储水箱43，补水装置45与壳体47组成，且壳 体47下侧设有空气通路。其运转过程为由冷却水泵46吸取储水箱43中的冷 却水经喷淋装置44喷淋于冷媒冷凝器41外侧形成降膜，来自冷凝器5及吸收 器4的冷媒蒸汽进入冷媒冷凝器41内侧向其外侧的降膜冷却水放热冷凝；由 风机42送风通过冷媒冷凝器41的传热管之间以使冷媒冷凝器41内侧的冷媒 蒸汽与其外侧降膜冷却水在其湿球温度下进行小温差传热以释热与环境，而蒸 发损失的冷却水由补水装置45补充。图9a、 b分别为本发明的适用于冷媒冷凝装置的冷媒冷凝器之例示意图与 其传热管排列方式示意图。如图所示，冷媒冷凝器41主要由可设微翅强化的 传热管41a，导入管内冷媒蒸汽分配于复数传热管的各并联管内流路功能的入 口管41b，与具有汇集导出各并联传热管出口流体功能的出口管41c所构成。 左右邻近传热管交错排列形成空气侧曲折流路以增强其湍流程度，由此具有管 内冷媒蒸汽与管外冷却水之间小温差换热功能并具有较高的总传热系数。当图 示的冷媒冷凝器41用于本发明的冷媒冷凝装置时，来自吸收式冷温机的冷凝 器5及吸收器4的冷媒蒸汽由入口 41b进入冷媒冷凝器41的各传热管41a与 喷淋在其外侧的降膜冷却水换热冷凝，其冷凝液由出口管41c汇集排出。图示 的冷媒冷凝器也可与图10的降膜换热器及图17的冷剂冷凝器同样采用管内流 体初期分布器及管内流体亚分布器或接管连接传热管的结构。
图10所示的降膜换热器示意图，主要由邻近主传热管之间连有薄板的板 式传热管24 (见图11)、带入口管22a的管内流体初期分配器22 (见图12a)、 管内流体亚分配器23 (见图12b、 13)与出口管26所构成的降膜换热器主体 28、管外流体初期分布器21 (见图14)与管外流体亚分布器27 (见图15)所 组成，管外流体亚分布器27设置在板式传热管24的上缘(见图16)。
当图10所示的降膜换热器用于本发明的以冷媒作载冷剂及载热剂的吸收 式冷温机的蒸发器6 (见图1、 2、 4、 5)，在执行制冷模式时，冷剂液由管外 流体初期分布器22分配于板式传热管24上部的管外流体亚分布器27的皿部 并由皿底导板散布于板式传热管24的外侧形成降膜(见图16)，来自上方板 式传热管24的冷剂液经管外流体亚分布器25分布于其所在板式传热管24的 的外侧形成冷剂降膜，同时经管内流体初期分配器22导入并联板式传热管24 各流路的冷媒蒸汽向降膜换热器主体28外侧降膜冷剂液放热冷凝，其冷凝液 由管内流体出口管26导出；在执行制温模式时，来自发生器l的高温冷剂蒸 汽导入蒸发器6向其外侧加热，同时经管内流体初期分配器22导入并联板式 传热管24各流路的冷媒液向降膜换热器主体28外侧冷剂蒸汽吸热蒸发，其蒸 汽由出口管26导出。
当图10所示的降膜换热器用于本发明的以冷媒为冷却媒体的吸收式冷温 机的吸收器6，在执行制冷模式时，吸收液由管外流体初期分布器21分布于
15降膜换热器主体28外侧形成降膜，同时经管内流体初期分配器22导入并联板 式传热管24各流路的冷媒液向降膜换热器主体28外侧降膜吸收液吸热蒸发， 其蒸汽由出口管26导出。
当图10所示的降膜换热器用于吸收制冷机或冷温机的以冷剂蒸汽或水蒸 气为热源的发生器，吸收液由管外流体初期分布器21分布于降膜换热器主体 28外侧形成降膜，同时经管内流体初期分配器22导入并联板式传热管24各 流路的高温冷剂蒸汽或热源蒸气向降膜换热器主体28外侧降膜吸收液放热冷 凝，其冷凝液由管内流体出口管26导出。
当图10所示的降膜换热器用于以冷却水或温水为冷却媒体的吸收式制冷 机或吸收式冷温机的吸收器6，在执行制冷模式时，吸收液由管外流体初期分 布器21分布于降膜换热器主体28外侧形成降膜，同时经管内流体初期分配器 22导入并联板式传热管24各流路的冷却水或温水向降膜换热器主体28外侧 降膜冷剂液吸热升温，并由出口管26导出。
图ll为圆形流路板式传热管示意图。如图lla、 b所示，板式传热管24 主要是邻近主传热管24a或24a之间由薄状传热板部24c连接构成，主传热管 内侧24a可设内翅强化传热。
图12-a、 b分别是本发明的降膜换热器所用管内流体初期分配器与管内流 体亚分配器之例一的示意图。如图12-a所示，管内流体初期分配器22可由管 内流体入口 22a与管内流体分配管22b组成。在管内流体分配管22b的侧部 设有出口接口用于板式传热管24的主传热管24a与管内流体分配管22b的衔 接，起着导入来自上流侧传热管的冷媒分配与其下流侧传热管的功能。图12-b 所示的管内流体亚分配器23是由管内流体分配管22b侧设置冷媒流体的进口 接口与出口接口而构成，起着汇集来自上流侧并联板式传热管的出口流体分配 与下流侧并联板式传热管各流路之功能。
图13是本发明的降膜换热器所用管内流体亚分配器之例二的示意图。图 示的管内流体亚分配器23是由管内流体亚分配器本体25，进口接管25a与出 口接管25b组成。进口接管25a与出口接管25可单数或复数。管内流体亚分 配器21起着汇集上流侧并联板式传热管出口流体分配与下流侧并联板式传热 管各流路的功能。
16如图14-a所示，管外流体初期分配器21是由管外流体入口 21a与管外 流体分配管21b组成，管内流体入口 21a起着将流体导入管内且分配与各管外 流体分配管21b的作用。如图14-b所示，管外流体分配管21b的底部设有管 外流体分配口，起着将管外流体初期分配器内的流体均匀分配散布与其下方板 式传热管上缘设置的受液皿内的作用(见图16)。图14-a所示的管外流体初 期分配器适用于本发明的吸收式冷温机的蒸发器、吸收器及使用流体热源的发 生器所用喷淋装置。
图15-a是本发明的降膜换热器所用管外流体亚分配器的立体图，b是其 与结构示意图。图示的管外流体亚分配器27具有V字形受液皿27a与导液板 27b的结构。其V字形受液皿27a的两端设有堰，起着接受来自上方的管外流 体初期分配器21或板式传热管24底部的流体的作用，而导液板27b起着将V 字形受液皿27a内的流体分配与其所在板式传热管24外侧的作用(见图16)。
图16-a为管外流体亚分配器设置于管外流体初期分配器的管外流体分配 管下方与板式传热管配合之示意图；b为其在上侧板式传热管下方设置于其下 侧板式传热管上缘的配合示意图；如图16-a、 b所示，管外流体亚分布器27 设在板式传热管24的上缘，起着接受来自上方管外流体初期分配器的管外流 体分配管21b流体或接受来自上侧板式传热管24下缘的流体分配于其所在板 式传热管24外侧的作用。
图17是本发明的冷凝器示意图。如图所示，本发明的冷凝器35主要由图 11所示的板式传热管24，管内流体初期分配器22，接管31与出口管26所组 成，在只用于冷剂蒸汽冷凝时，可在其板式传热管24底部装设降膜分离器32
(见图18-a、 b)，但在部分行列的板式传热管兼用于来自中、低温发生器的 冷剂冷凝液冷却时不装设降膜分离器32而是在其板式传热管上缘装设图12-a 所示的管外流体亚分布器。
当图17的冷凝器用于本发明的吸收式冷温机的冷凝器5，在执行制冷模 式时，冷凝器5内的冷剂蒸汽向冷凝器5放热冷凝，从而使冷凝器5内的冷媒 吸热蒸发。在冷凝器5的板式传热管24外侧形成的冷剂液膜由降膜分离器32 分离除去以避免其散布于下方板式传热管24外侧。当图17的冷凝器用于以冷 却水或温水冷却的吸收式制冷机或冷温机时，冷凝器外侧的冷剂蒸汽由其内侧的冷却水或温水冷却冷凝。
图18-a是本发明的冷凝器所用降膜分离器立体图，b是其与板式传热管 配合之示意图。如图18-a所示，降膜分离装置32基本上是图15-a所示的管 外流体亚分布器27的倒置使用，但无需设管外流体流路及导流部。又如图18-b 所示，降膜分离装置32嵌装于板式传热管24的下缘，起着分离所在板式传热 管24外侧形成的冷剂降膜以避免其散布于下方板式传热管24外侧壁面借以提 高管外冷剂侧局部传热系数的作用。
图19为本发明的在蒸发器、吸收器、冷凝器与高、中、低温发生器采用 降膜蒸发器的倒串联三效吸收式冷温机示意图。图示的吸收式冷温机50e由高 温发生器l、中温发生器2、低温发生器3、高温溶液换热器la、中温溶液换 热器2a、低温溶液换热器3a、吸收器4、冷凝器5、蒸发器6、冷剂泵7、溶 液泵8a、 b、 c组成。其特点是由于采用冷媒作载冷剂、载热剂与冷却媒体而 可在吸收器4、冷凝器5、蒸发器6、及中温发生器2与低温发生器3全部采 用降膜换热器从而除高温发生器之外，完全实现了小温差换热(在中温发生器 2、低温发生器3由于再生过程中吸收液的浓縮，会引起相应的溶液温升)。由 于来自中温发生器2与低温发生器3的冷剂凝液须经冷凝器5降温除去其部分 显热，在此情况下可只在其部分列数的板式传热板上缘装设管外流体亚分布器 27 (见图15、 16)并在其上方设置冷剂液喷淋装置，即使冷凝器的一部分形 成降膜换热器供其外侧冷剂降膜与其内侧冷媒换热使用。
图19的倒串联三效吸收式冷温机50e的制冷与制温过程如下在执行制 冷模式时，由吸收液泵8a自吸收器4吸取稀溶液经低温换热器3a与浓溶液换 热后送至低温发生器3再生，其热源为来自中温发生器2的冷剂蒸气与其汇合 的冷剂液，换热后的冷凝液在压力下送至冷凝器5由作冷却媒体的冷媒冷却， 产生的冷剂蒸汽进入冷凝器5也与作冷却媒体的冷媒换热冷凝；由吸收液泵 8b自低温发生器3吸取一次中间溶液经中温换热器2a与浓溶液换热后送至中 温发生器2再生，其热源为来自高温发生器l的冷剂蒸气，其冷凝液在压力下 汇流于中温发生器2的发生蒸汽流路；由吸收液泵8c自中温发生器2吸取二 次中间溶液经高温换热器la与浓溶液换热后送至高温发生器1由外部热源加 热再生；冷凝器5内的冷剂液经U形管6b进入蒸发器6与作载冷剂的冷媒换热蒸发制冷。在执行制温模式时，停止对冷凝器5与吸收器4输送作冷却媒体
的冷媒，由吸收液泵8a、 b、 c使吸收液在吸收器与高温发生器之间作循环， 并在高温发生器1由外部热源加热吸收液以产生冷剂蒸汽，其冷剂蒸汽经中温 发生器2 3与冷剂蒸汽旁路9进入蒸发器6与作载热剂的冷媒换热冷凝，其冷 凝液经冷剂旁路6a回送吸收器4。
对于采用沉侵式中、低温发生器的倒串连三效吸收式制冷机，其高温发生 器的最高溶液压力在1.98bar (建設設備i配管工事，3. p45， 2006)。由于 此处溶液压力对其温度很敏感，对于图19的吸收式冷温机50e,在中温发生 器2、低温发生器3采用降膜换热器将能使中、低温两效发生器的吸收液与冷 剂蒸汽之间的累计传热温差降低10。C左右或更高，可使高温发生器最高溶液 温度有效降低且使其最高溶液压力降低于1. 98Bar以下。
图20为本发明的空调换热器示意图。如图所示，本发明的空调换热器15 主要由具有复数并列流路的平板传热管15c (可设内波纹强化传热)，挟设于 邻近板式传热管15c之间形成空气流路的折叠式主散热片15d，导入管内流体 且分配与复数板式传热管15c的各管内流路功能的入口管(或管内流体分配 器)15a，与具有汇集导出复数板式传热管15c各流路出口流体功能的出口管 15b所构成。
图21为本发明的空调换热器所用板式传热管的结构及其与散热片配合示 意图。图示的板式传热管15c与图11的板式传热管不同，其主传热管密集平 行设置，其间无薄状传热板部。在平行设置的板式传热管15的板面之间，挟 设折叠式主散热片15d，主散热片15d的折叠部设有狭窄的空气流路，且主散 热片15d上可设亚散热片15e。主散热片15d的折叠结构及设置亚散热片15e 大大增加了空气侧传热面积，并起着增强空气侧湍流程度强化传热的作用。
权利要求
1、节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机，主要由单数或复数的发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、相应的溶液换热器、溶液泵、冷剂泵组成，带有外部热源的发生器与蒸发器之间由蒸汽旁路连通，吸收器与蒸发器之间由冷剂旁路连通，其特征是以冷媒兼作载冷剂与载热剂，蒸发器与空调换热器之间设置兼作载冷、载热用冷媒循环装置，适用于单效及多效制冷循环，可在10℃左右或以上温度制冷及同时回收吸收热在50℃左右或以上温度制温。
2、 根据权利要求1所述的节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机，其特征是 以冷媒作冷凝器的冷却媒体，由冷媒循环装置将冷凝器与冷媒冷凝装置连通， 在两者之间构成冷媒循环回路。
3、 根据权利要求1所述的节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机，其特征是 以冷媒作冷凝器及吸收器的冷却媒体，通过冷媒循环装置将串联或并联的冷凝 器及吸收器与冷媒冷凝装置连通，构成冷凝器及吸收器与冷媒冷凝装置之间的 冷媒循环回路。
4、 根据权利要求卜3任一所述的节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机，其 特征是冷媒循环装置为液泵式或气泵式或液泵与气泵联用式，主要由单数或 复数的冷媒液泵或气泵或气泵与液泵、储液器(或汽液分离器)、及相应的转向 阀组成。
5、 根据权利要求2或3所述的节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机，其特征是冷媒冷凝装置的构成为，设有冷媒进出口的冷媒冷凝器底部设置储水箱，储水箱内设置补水装置，储水箱底部的冷却水出口管路经冷却水泵连通喷淋装 置，冷却水喷淋于冷媒冷凝器，在其传热管外侧形成降膜冷却水，冷媒冷凝器 与储水箱之间的壳体设空气流路，壳体顶部空气侧流路设置风机。
6、根据权利要求1 3任一所述的节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机，其 特征是其载冷剂与载热剂及冷却媒体采用氨、碳氢、二氧化碳类等自然冷媒、 或CFC、 HCFC、 HFC HFE类等合成冷媒。
7、根据权利要求1 3任一所述的节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机，其特征是蒸发器采用由邻近主传热管之间连有薄板的板式传热管构成的降膜 换热器，最上流侧并联板式传热管的入口连接带管内流体进口管的管内流体初 期分配器，上下流侧并联板式传热管由管内流体亚分配器连通，最下流侧并联 板式传热管的出口连接出口管，并在降膜换热器的上部设置管外流体初期分布 器，板式传热管上缘装设管外流体亚分布器。
8、 根据权利要求1 3任一所述的节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机， 其特征是冷凝器采用由邻近主传热管之间连有薄板的板式传热管，最上流侧 并联板式传热管的入口连接带有管内流体进口管的管内流体初期分配器，上下 流侧并联板式传热管由管内流体亚分配器连通，最下流侧并联板式传热管的出 口连接管内流体出口管，板式传热管下缘装设降膜分离器。
9、 根据权利要求1 3任一所述的节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机， 其特征是附属的空调换热器采用具有复数并列流路的平板传热管并联于冷媒 进出管之间，平板传热管之间加设形成空气流路的折叠散热片。
全文摘要
本发明涉及采用高温热源驱动的吸收式制冷机或吸收式冷温机。节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机，主要由单数或复数的发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、相应的溶液换热器、溶液泵、冷剂泵组成，带有外部热源的发生器与蒸发器之间由蒸汽旁路连通，吸收器与蒸发器之间由冷剂旁路连通，以冷媒兼作载冷剂与载热剂，蒸发器与空调换热器之间设置兼作载冷、载热用冷媒循环装置，适用于单效及多效制冷循环，可在10℃左右或以上温度制冷及同时回收吸收热在50℃左右或以上温度制温。本发明结构紧凑，用材量减少30～50％，可使其制造成本大大降低；冷温热输出及冷却系统的循环动力降低程度可达88～98％，节能、省材与降低成本及维持费用的效果非常显著。
文档编号F25B15/02GK101464067SQ20081022916
公开日2009年6月24日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者王宁和 申请人:王宁和