专利名称：溶解吸热式化学热泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种溶解吸热式化学热泵，属于利用溶解物质进行换热的热泵技术领域。
背景技术：
化学热泵系统利用化学反应中可逆反应的热能与化学能的转化来实现制冷、加热等功能。通常在解吸过程中固体反应器吸热，在高压下吸附剂解吸出制冷剂气体，制冷剂气体进入冷凝器中冷凝放热，再经节流阀进入蒸发器，制冷剂气体在蒸发器中蒸发，对外界产生制冷效果。另一方面，在较低的压力下蒸发出来的制冷剂气体被吸附剂吸附，放出热量， 以此通过这样的循环，通过化学热泵可达到制冷或制热的效果。而多数的化学吸附反应大多以无机盐作为吸附剂如MgC12、CaC12、SrC12或BaC12等，而氨为制冷剂组成工质对，通过气体和盐之间的放热和吸热可逆反应进行制冷或制热。但这种结构化学热泵较为复杂，加之于金属氯化物在反应床中热导率较低，使得化学热泵的工作效果并不理想，因此不能配套于大面积的换热要求。目前还有公开一种以用于溶解在水中的硝酸铵溶液作为工质的溶解吸热式化学热泵，在低温时溶解吸热，而高温浓缩结晶放热，利用工质的溶解潜热，以达到能耗小，结构简单、不污染环境的特点。但这种结构的化学热泵在塔底部设有加热器，塔底部的硝酸铵溶液加热至100-105°C之间，利用高温硝酸铵溶液浓缩到很高的浓度，在塔底形成高温浓缩区，而硝酸铵溶液浓度高、密度大，塔底存有高温高浓度的硝酸铵溶液，再通过工质泵将高温高浓度的硝酸铵溶液抽向塔顶，在输送过程中，高温高浓度的硝酸铵溶液在工质泵中与主机塔内的低温溶液进行热交换降温，并淅出硝酸铵晶体，同时向外放出大量的溶解潜热， 工质泵将泵内的硝酸铵晶体送到塔顶部的低温吸热区进行吸热溶解，而低温溶液通过上部加密网再到下部的主机塔内与工质泵内的高温高浓度的硝酸铵溶液进行热交换以此循环。 但由于高温高浓度的硝酸铵溶液位于塔底部，而低温低浓度溶液位于塔顶部，一方面塔顶部的低温低浓度的硝酸铵溶液很难与底部的高温高浓度的硝酸铵溶液进行自由溶解混合， 造成工质不能可靠循环而达到换热的效果。另一方面，由于加热器是对塔底部的硝酸铵溶液加热，而被加热的硝酸铵溶液在浓缩后会产生一定的水蒸汽，而高温水蒸汽会向塔体的中上部移动，故塔内无法形成底部高温区、中部的放热区和顶部的底温区，实际上无法进行换热。
发明内容本实用新型的目的是提供一种结构简单、换热效率稳定，使用成本低的溶解吸热式化学热泵。本实用新型为达到上述目的技术方案是一种溶解吸热式化学热泵，其特征在于 包括蒸发器、冷凝器、反应器、空气压缩机以及固液分离器和循环换热器，所述蒸发器包括蒸发容器和设置在蒸发容器内的冷端换热管，冷端换热管通过管路与冷端用户介质相通，蒸发容器的下部和上部分别接有输送管和回流管；所述冷凝器包括冷凝容器和设置在冷凝容器内的热端换热管，反应器包括反应容器和设置在反应容器内的换热管，输送管位于蒸发容器一侧安装有循环泵，输送管通过循环换热器的升温管和输送过渡管与设置在反应容器上部的两个以上布液管连接相通，且各布液管上设有复数个出液口，连接在反应容器顶部的蒸汽管通过空气压缩机、反应容器内的换热管以及回流过渡管与循环换热器的降温管连接相通，冷凝容器内的热端换热管通过管路与热端用户介质相通，反应容器下部的液管与冷凝容器连接相通，冷凝容器底部与蒸发容器顶部之间安装有固液分离器，固液分离器通过进液管和出液管分别与冷凝容器和蒸发容器相通，且固液分离器的回液口通过回液管与反应容器相通。本实用新型将蒸发器、冷凝器、反应器、空气压缩机以及固液分离器、循环换热器通过管路合理连接，使固液硝酸铵工质在蒸发器内与冷端用户介质换热，连续不断地对冷端用户介质制冷，固液硝酸铵工质实现低温吸热溶解，使液态硝酸铵工质通过循环换热器加热后，再送至反应器上部的布液管内，将液态硝酸铵工质在反应器进行喷撒，并被进一步加热至蒸发状态，当液态硝酸铵工质浓缩饱和，形成水蒸汽和浓缩饱和后的液态硝酸铵工质，水蒸汽通过空气压缩机压缩后进一步加热，对反应器内的喷撒后的液态硝酸铵工质进行换热，确保反应器能稳定使液态硝酸铵工质达到饱和的蒸发状态。本实用新型可通过循环换热器对已换热后冷凝水进一步换热，能快速使化学热泵进入工质的循环工作状态，最大限度利用热量而进行换热，结构合理、简单，换热效率稳定。本实用新型利用对进入冷凝器内的饱和液态硝酸铵工质进行放热结晶，对热端换热管的热端用户介质进行换热，故连续不断对热端用户介质进行加热，而具有较好的制热效果。本实用新型利用硝酸铵溶液在蒸发器、冷凝器和反应器内循环对冷端用户介质和热端用户介质进行换热，达到所需的吸热溶解、结晶放热及冷凝，硝酸铵溶液工质循环稳定，耗能低，即可制冷，又可制热，或用其轮换制冷制热，或用其同时制冷及制热，使用成本低。
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。
图1是本实用新型溶解吸热式化学热泵的结构示意图。其中1-循环泵，2-蒸发器，2-1-冷端换热管，2-2-蒸发容器，3-控制阀，4-固液分离器，5-回液泵，6-回液管，7-冷凝器，7-1-热端换热管，7-2-冷凝容器，8-反应器， 8-1-加热器，8-2-换热管，8-3-反应容器，8-4-布液管，9-蒸汽管，10-空气压缩机，11_输送过渡管，12-回流过渡管，13-循环换热器，13-1-降温管，13-2-升温管，14-回流管， 15-输送管，16-压力表。
具体实施方式
见
图1所示，本实用新型的溶解吸热式化学热泵包括蒸发器2、冷凝器7、反应器 8、空气压缩机10以及固液分离器4和循环换热器13，本实用新型采用硝酸铵水溶液作为工质，蒸发器2包括蒸发容器2-2和设置在蒸发容器2-2内的冷端换热管2-1，冷端换热管 2-1通过管路与冷端用户介质相通，使冷端用户介质能在冷端换热管2-1内循环而进行热交换，本实用新型蒸发容器2-2内存有质量浓度为47% 的硝酸铵水溶液，即为液态硝酸铵工质和固态硝酸铵工质，硝酸铵工质的温度控制在-10°C o°c之间，该冷端用户介质进入冷端换热管2-1时低于15°C，如在5 15°C冷端用户介质，而蒸发容器2-2内的固液硝酸铵工质吸收冷端用户介质的热量并溶解，使经冷端换热管2-1交换后的冷端用户介质降低至-10 5°C，满足用户制冷要求，蒸发容器2-2的下部和上部分别接有输送管15和回流管14。见
图1所示，本实用新型的冷凝器7包括冷凝容器7-2和设置在冷凝容器7-2内的热端换热管7-1，反应器8包括反应容器8-3和设置在反应容器8-3内的换热管8-2，工作时反应容器8-3的压力控制在0. IMpa 0. 18Mpa，如0. 12Mpa、0. 15Mpa或0. 16Mpa，输送管 15位于蒸发容器2-2 —侧安装有循环泵1，输送管15通过循环换热器13的升温管13_2和输送过渡管11与设置在反应容器8-3上部的两个以上布液管8-4连接相通，各布液管8-4 上设有复数个出液口，可根据容器大小设置，可设有10 500个出液口，通过循环泵1将液态硝酸铵工质送至冷循环换热器13的升温管13-2进行换热，将-10°C 0°C的液态硝酸铵工质经冷凝器7加热到120 130°C，并将加热至120 130°C的液态硝酸铵工质送至反应容器8-3上部的布液管8-4，通过各出液口将液态硝酸铵工质进行喷撒并雾化，最好布液管 8-4的各出液口上安装有喷头，使液态硝酸铵工质在反应容器8-3内再进一步加热并浓缩至饱和及蒸发，连接在反应容器8-3顶部的蒸汽管9通过空气压缩机10与反应容器8-3内的换热管8-2连接相通，通过空气压缩机10对水蒸汽压缩而使蒸汽温度再提高25 35°C， 该水蒸汽通过换热管8-2对反应容器8-3内的液态硝酸铵工质加热，以保持反应器8内的液态硝酸铵工质能在135°C 145°C的温度下连续不断的进行蒸发，本实用新型还可在反应容器8-3内安装有加热器8-1，加热器8-1位于换热管8-2的下部，可确保反应器8内液态硝酸铵工质在运行初始状态所需的蒸发温度，反应器8内的换热管8-2以及回流过渡管 12与循环换热器13的降温管13-1连接相通，经换热后的冷凝水对液态硝酸铵工质在循环换热器13内进一步换热，以充分利用热能，冷凝容器7-2内的热端换热管7-1与热端用户介质相通，热端用户介质在冷凝容器7-2内的热端换热管7-1进行热交换，使进入冷凝容器 7-2的热端用户介质从10 30°C加热到120 130°C，达到高温加热目的。见
图1所示，本实用新型反应容器8-3下部的液管与冷凝容器7-2连接相通，液管上安装有控制阀3，将浓缩饱和的液态硝酸铵工质从反应容器8-3下部流入冷凝容器7-2 内，并在冷凝容器7-2内与热端换热管7-1内的液态硝酸铵工质进行换热，使冷凝容器7-2 内的液态硝酸铵工质放出结晶热，形成固液硝酸铵工质，换热后的固液硝酸铵工质温度在 70°C 90°C内，冷凝容器7-2的温度在120°C 130°C内。见
图1所示，冷凝容器7_2底部与蒸发容器2-2顶部之间安装有固液分离器4，且固液分离器4通过进液管和出液管分别与冷凝容器7-2和蒸发容器2-2相通，该固液分离器4市售产品，且固液分离器4的回液口通过回液管6与反应容器8-3相通，回液管6上安装有回液泵5，将冷凝容器7-2内液态硝酸铵工质送回至反应器8内，而固态硝酸铵工质则流入下部的蒸发容器2-2内，实现工质循环。见
图1所示，本实用新型为便于进行维修、调试和观察，进液管和出液管安装有控制阀3，输送管15和蒸汽管9上分别安装有控制阀3和压力表16。见
图1所示，本实用新型工作时，将低于15°C的冷端用户介质通入设置在蒸发容器2-2内的冷端换热管2-1进行循环，并对蒸发器2内的固液硝酸铵工质加热，使蒸发器2内固液硝酸铵工质吸热溶解并保持在-10°C 0°C，其固液硝酸铵工质的质量浓度在 47% M%，通过循环泵1将液态硝酸铵工质送至循环换热器13的升温管13-2中进一步换热后，将液态硝酸铵工质被加热至120 130°C，将加热后的液态硝酸铵工再送至反应器 8上部的布液管8-4内，通过布液管8-4将液态硝酸铵工质喷撒在压力为0. IMpa 0. 18Mpa 的反应器8内被进一步加热至蒸发状态，使液态硝酸铵工质浓缩饱和，水蒸汽通过反应器8 顶部的蒸汽管9经空气压缩机10压缩来进一步提高水蒸汽温度，经空气压缩机10后的水蒸汽通入反应器8内的换热管8-2内，对反应器8内喷撒后的液态硝酸铵工质进行换热，以保持液态硝酸铵工质连续不断的蒸发，此时，液态硝酸铵工质的质量浓度为80% 90%， 反应器8的换热管8-2内的冷凝水经循环换热器13的降温管13-1回流至蒸发容器2-2，对从蒸发器2流出的液态硝酸铵工质进行换热；反应器8内蒸发浓缩后的液态硝酸铵工质进入冷凝器7内进行放热结晶，对热端换热管7-1内的热端用户介质进行加热，能将原10 30°C的热端用户介质加热到120 130°C，结晶放热后的固液硝酸铵工质温度降至70°C 90°C内，而冷凝容器7-2的温度在120°C 130°C，使液态硝酸铵工质稳定放热而形成固液硝酸铵工质，经换热后的固液硝酸铵工质进入固液分离器4内进行分离，固态硝酸铵工质进入蒸发器2内，液态硝酸铵工质通过回液泵5再送入反应器8内，以此循环，实现冷端用户介质的冷却和热端用户介质的加热。
权利要求1.一种溶解吸热式化学热泵，其特征在于包括蒸发器O)、冷凝器(7)、反应器(8)、 空气压缩机(10)以及固液分离器(4)和循环换热器(13)，所述蒸发器( 包括蒸发容器 (2-2)和设置在蒸发容器0-2)内的冷端换热管0-1)，冷端换热管(2-1)通过管路与冷端用户介质相通，蒸发容器0-2)的下部和上部分别接有输送管(1 和回流管(14)；所述冷凝器(7)包括冷凝容器(7- 和设置在冷凝容器(7-2)内的热端换热管(7-1)，反应器(8) 包括反应容器(8- 和设置在反应容器(8-3)内的换热管(8-2)，输送管(1 位于蒸发容器0-2) —侧安装有循环泵(1)，输送管(15)通过循环换热器(13)的升温管(13-2)和输送过渡管(11)与设置在反应容器(8- 上部的两个以上布液管(8-4)连接相通，且各布液管(8-4)上设有复数个出液口，连接在反应容器(8- 顶部的蒸汽管(9)通过空气压缩机 (10)、反应容器(8-3)内的换热管(8-2)以及回流过渡管(12)与循环换热器(13)的降温管 (13-1)连接相通，冷凝容器(7-2)内的热端换热管(7-1)通过管路与热端用户介质相通， 反应容器(8- 下部的液管与冷凝容器(7- 连接相通，冷凝容器(7- 底部与蒸发容器 (2-2)顶部之间安装有固液分离器G)，固液分离器(4)通过进液管和出液管分别与冷凝容器(7- 和蒸发容器(2- 相通，且固液分离器的回液口通过回液管(6)与反应容器 (8-3)相通。
2.根据权利要求1所述的溶解吸热式化学热泵，其特征在于所述的反应容器(8-3) 内安装有加热器(8-1)，且加热器(8-1)位于换热管(8-2)的下部。
3.根据权利要求1所述的溶解吸热式化学热泵，其特征在于所述布液管(8-4)各出液口上安装有喷头。
4.根据权利要求1所述的溶解吸热式化学热泵，其特征在于所述的回液管(6)上安装有回液泵(5)。
专利摘要本实用新型涉及一种溶解吸热式化学热泵，包括蒸发器、冷凝器、反应器、空气压缩机以及固液分离器和循环换热器，蒸发器的冷端换热管通过管路与冷端用户介质相通，与蒸发器连接的输送管通过循环换热器的升温管和输送过渡管与设置在反应容器上部的两个以上布液管连接相通，各布液管上设有复数个出液口，反应器顶部的蒸汽管通过空气压缩机、反应容器内的换热管及回流过渡管与循环换热器的降温管连接相通，冷凝容器内的热端换热管与热端用户介质相通，反应容器下部与冷凝容器连接相通，冷凝容器与蒸发容器之间安装有固液分离器，固液分离器的回液口通过回液管与反应容器相通。本实用新型具有种结构简单、换热效率稳定，使用成本低的特点。
文档编号F25B15/02GK202141241SQ201120213330
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者朱庭浩, 杨家华, 荆国政 申请人:江苏河海新能源有限公司