高温热泵系统及其循环方法与流程

本发明涉及热能工程的热泵技术领域，特别涉及一种高温热泵系统及其循环方法。

背景技术：

由于蒙特利尔议定书对破坏臭氧层物质的管制，以电力驱动的蒸气压缩式热泵难以找到性能优良且环境友好的高沸点制冷剂来制取100℃以上的高温热量。这样，在工业领域中，对于通常需要饱和温度120℃以上工艺蒸汽的用热工艺，蒸气压缩式热泵无法得到有效的应用。因此，对于工业节能领域，研发能够利用低品位的工艺余热来制取120℃以上饱和温度的工艺蒸汽的电驱动高温热泵技术非常重要。对于高温热泵，其可达到的制热温度越高则应用范围越广。由于电驱动高温热泵不以热为驱动源，因而具有可将大部分工艺余热提升为工艺蒸汽的优点。

另一方面，以热驱动的第二类吸收式热泵通常能够以用热工艺排出的工艺余热制取用热工艺所需的工艺蒸汽，其制热温度只受所采用吸收溶液对热泵材料腐蚀性的限制，也就是说，当制热温度超过某一极限温度时，热泵由于材料受到吸收溶液的严重腐蚀而无法正常运行。对于以LiBr为吸收剂、以水为工质的LiBr/H₂O工质对，该极限温度为165℃左右。而对于LiCl/H₂O以及CaCl₂/H₂O工质对，其极限温度要低得多。当第二类吸收式热泵被用于用热工艺的节能时，由于其制热系数(COP)约为0.48，约52％的工艺余热被用于驱动而无法转化为工艺蒸汽。这样，对于工艺蒸汽价格较高的用户，节能效率与经济效益就受到了影响。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种高温热泵系统及其循环方法，主要目的是为了解决蒸气压缩式热泵难以制取高温热量和第二类吸收式热泵不得不将大部分的工艺余热用于驱动而不是制取工艺蒸汽的问题。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种高温热泵系统，包括由发生器、吸收式冷凝器、吸收式蒸发器以及吸收器组成的第二类吸收式热泵子系统，所述吸收式蒸发器和吸收器通过第一工质蒸气通道连通，所述吸收式冷凝器和发生器通过第二工质蒸气通道连通，所述吸收式冷凝器和吸收式蒸发器之间通过冷凝工质管道连通，所述冷凝工质管道将冷凝工质由吸收式冷凝器输送至吸收式蒸发器，所述发生器和吸收器之间通过第一溶液循环管道和第二溶液循环管道连通，所述第一溶液循环管道将吸收溶液由发生器输送至吸收器，所述第二溶液循环管道将吸收溶液由吸收器输送至发生器，所述第一溶液循环管道和第二溶液循环管道上设有溶液换热器，所述发生器包括发生换热器、吸收式冷凝器包括吸收式冷凝换热器、吸收式蒸发器包括吸收式蒸发换热器、吸收器包括吸收换热器，还包括蒸气压缩式热泵子系统，所述蒸气压缩式热泵子系统包括压缩机、压缩式冷凝器、节流阀、压缩式蒸发器和制冷剂循环管道，其中，所述蒸气压缩式热泵子系统以所述吸收式冷凝换热器为其压缩式蒸发器，以所述发生换热器为压缩式冷凝器。

作为优选，所述发生器包括吸收溶液闪蒸腔室、第一吸收溶液喷淋装置、第一吸收溶液喷淋管道、第一吸收溶液喷淋泵以及发生换热器，发生换热器设于吸收溶液闪蒸腔室的外部，第一吸收溶液喷淋装置设于吸收溶液闪蒸腔室内的上部，第一吸收溶液喷淋装置与设于吸收溶液闪蒸腔室外部的第一吸收溶液喷淋管道连接，吸收溶液喷淋泵设于第一吸收溶液喷淋管道上，第一吸收溶液喷淋管道将吸收溶液闪蒸腔室内的吸收溶液输送至第一吸收溶液喷淋装置进行喷淋，第一吸收溶液喷淋管道与发生换热器的冷流体侧连接，所述制冷剂循环管道与发生换热器的热流体侧连接。

作为优选，所述吸收式冷凝器的冷凝腔室上方设有第一冷凝工质喷淋装置，冷凝腔室下方设有第一冷凝工质接收器，所述吸收式冷凝换热器设于所述冷凝腔室的外部，所述第一冷凝工质喷淋装置与设于所述冷凝腔室外部的第一冷凝工质喷淋管道连接，所述第一冷凝工质喷淋管道将第一冷凝工质接收器内的冷凝工质输送至第一冷凝工质喷淋装置，所述第一冷凝工质喷淋管道上设有第一冷凝工质喷淋泵，第一冷凝工质喷淋管道与吸收式冷凝换热器的热流体侧连接，所述蒸气压缩式热泵循环子系统的节流阀出口一侧的制冷剂循环管道与吸收式冷凝换热器的冷流体侧连接。

作为优选，所述吸收式冷凝换热器设置于所述吸收式冷凝器的冷凝腔室内，所述吸收式冷凝换热器的冷凝热媒入口与所述蒸气压缩式热泵循环子系统的节流阀出口一侧的制冷剂循环管道连接，吸收式冷凝换热器的冷凝热媒出口与所述蒸气压缩式热泵循环子系统的压缩机吸入口一侧的制冷剂循环管道连接。

作为优选，所述吸收式冷凝换热器为立式双降膜换热器，所述立式双降膜换热器包括：

换热管；

换热管上端板，与换热管的上端连接；

换热管下端板，与换热管的下端连接；

工质蒸气导入室，位于换热管下端板的下方，工质蒸气导入室内的工质蒸气自换热管的下端流入换热管内，并在换热管的内壁上冷凝，冷凝工质在换热管的内壁上形成内降膜；

第一冷凝工质接收器，位于换热管下端板的下方，用于容纳换热管内流出的冷凝工质；

制冷剂导入室，所述制冷剂导入室的顶板为换热管上端板，底板为布液孔板，布液孔板上具有用于换热管穿过的布液孔，布液孔的孔径大于换热管的外径，换热管的外壁面与布液孔板之间形成间隙，蒸气压缩式热泵子系统的制冷剂作为冷凝器的冷凝热媒通过冷凝热媒入口导入制冷剂导入室内，制冷剂通过换热管与布液孔板之间的间隙流出，并在换热管的外壁面上形成外降膜，制冷剂吸收工质蒸气的冷凝热而蒸发为制冷剂蒸气；

制冷剂接收室，位于换热管下端板的上方，所述制冷剂接收室用于容纳制冷剂蒸气和沿换热管流下的制冷剂，制冷剂接收室的上方设有冷凝热媒出口，制冷剂蒸气通过冷凝热媒出口导出，并通过制冷剂循环管道输入压缩机。

作为优选，所述布液孔板上每一布液孔的周线上具有至少两个沿布液孔径向延伸的凸部，所述凸部用于定位换热管，至少两个所述凸部在布液孔的周线上均匀分布。

作为优选，所述蒸发换热器为所述的立式双降膜换热器，所述蒸发换热器设于蒸发器的蒸发腔室内，其中

蒸发换热器中的第一流体为工质，第二流体为蒸发热媒；

换热管上端板上方的第一流体导入室与换热管下端板下方的第一流体接收器通过工质循环管道连接，第一流体导入室与冷凝器通过冷凝工质管道连接；

工质循环管道上设有工质循环泵，工质循环泵将第一流体接收器内的工质输送到第一流体导入室，较佳的，第一流体导入室内设有第一流体喷淋装置。流出第一流体导入室的工质沿换热管的内壁面向下流动形成内降膜；第二流体导入室内的蒸发热媒沿换热管的外壁面向下流动形成外降膜，工质与蒸发热媒通过换热管进行热交换，部分工质受热蒸发为蒸气，工质蒸气经第一工质蒸气通道流入吸收器，冷凝工质流入第一流体接收器。

对于蒸发热媒为蒸汽的情况，较佳的，蒸发器可以将换热管的外壁面与布液孔板之间的间隙扩大，也可以不设置布液板，蒸发热媒在换热管外管壁冷凝后形成液态蒸发热媒的外降膜。

作为优选，所述吸收换热器为所述的立式双降膜换热器，所述吸收换热器设于吸收器的吸收腔室内，其中

所述吸收换热器中的第一流体为吸收溶液，第二流体为吸收热媒；

换热管上端板上方的第一流体导入室通过第一吸收溶液循环管道连接发生器；

换热管下端板下方的第一流体导出室通过第二溶液循环管道连接发生器；

换热管上端板的下方设有布液孔板，所述换热管上端板与布液孔板之间的吸收腔室形成第二流体导入室；

换热管下端板与布液孔板之间的腔室形成第二流体接收室；

第二流体接收室连接吸收热媒导入管道和吸收热媒导出管道，吸收热媒导入管道将吸收热媒输入第二流体接收室，第二流体接收室通过吸收热媒循环管道连接第二流体导入室，吸收热媒循环管道上设有吸收热媒循环泵，吸收热媒循环泵将第二流体接收室内的吸收热媒输送至第二流体导入室，吸收热媒通过换热管外壁面与布液孔板之间的间隙流出，并在换热管的外壁形成外降膜；

第一流体导入室内的吸收溶液沿换热管的内壁面向下流动形成内降膜的同时吸收蒸发器内产生的工质蒸气并释放出高温的吸收热，吸收溶液与吸收热媒通过换热管进行热交换，吸收了所述高温吸收热的吸收热媒经吸收热媒导出管道输出。较佳的，第一流体导入室内设有第一流体喷淋装置。

较佳的，对于换热中部分吸收热媒蒸发为吸收热媒蒸汽的情况，将吸收热媒导入管道安装在第二流体导出室的下方而吸收热媒导出管道安装在第二流体导出室的上方；而对于不产生吸收热媒蒸汽的情况，将吸收热媒导入管道安装在第二流体导入室而吸收热媒导出管道安装在第二流体导出室的下方，此时吸收器可以不设吸收热媒循环管道和吸收热媒循环泵。

作为优选，所述蒸发器和所述吸收器共用一个立式容器，所述蒸发器位于所述容器的上方，所述吸收器位于所述容器的下方。较佳的，所述蒸发器和所述吸收器共用的立式容器为立式圆筒容器。

作为优选，还包括制冷剂过冷器和冷凝工质预热器，所述制冷剂过冷器的热流体侧和冷凝工质预热器热流体侧均与制冷剂管道连接，压缩机出口流出的制冷剂依次流经发生换热器、冷凝工质预热器、制冷剂过冷器、节流阀和吸收式冷凝换热器，所述制冷剂过冷器的冷流体侧与冷却水管道连接，所述冷凝工质预热器的冷流体侧与冷凝工质管道连接。

作为优选，连接所述压缩机吸入口的制冷剂循环管道上设置有用于测定制冷剂蒸气温度的温度传感器，当制冷剂蒸气的温度高于第一设定温度时，增加所述冷却水的流量，而当制冷剂蒸气的温度低于第二设定温度时，减少所述冷却水的流量，其中第一温度高于第二温度。

作为优选，所述蒸气压缩式热泵子系统的循环为采用非共沸混合制冷剂或者超临界制冷剂的劳伦兹循环。

作为优选，所述第二类吸收式热泵子系统的吸收剂为LiNO₃，工质为H₂O。

另一方面，本发明实施例提供了一种上述实施例的高温热泵系统的循环方法，包括蒸发器环节、吸收器环节、发生器环节、冷凝器环节和蒸气压缩式热泵环节，其中

蒸发器环节，工质从流经吸收式蒸发换热器的蒸发热媒吸收热量并蒸发为工质蒸气，所述工质蒸气输送到吸收器中；

吸收器环节，吸收溶液吸收吸收式蒸发器生成的工质蒸气并释放出吸收热，所述吸收热通过流经吸收换热器的吸收热媒向外部输出，吸收器中的吸收溶液输送到发生器中；

发生器环节，吸收溶液通过发生换热器吸收发生热媒的热量，蒸发产生工质蒸气；工质蒸气输送至冷凝器；吸收溶液得到蒸发浓缩和冷却；浓缩后的吸收溶液输送至吸收器；

冷凝器环节，对发生器产生的工质蒸气进行冷凝并吸收冷凝热，所述冷凝热由流经吸收式冷凝换热器中的冷凝热媒带走；在冷凝器中冷凝形成的冷凝工质经由冷凝工质管道输送到蒸发器；

蒸气压缩式热泵环节，以吸收式冷凝换热器为其压缩式蒸发器，制冷剂作为蒸发热媒输入吸收式冷凝换热器的冷流体侧，以发生换热器为其压缩式冷凝器，制冷剂作为发生热媒输入发生换热器的热流体侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明实施例的高温热泵系统有机的结合了蒸气压缩式热泵和第二类吸收式热泵，可采用常用的低沸点、零或者低臭氧耗损潜能值(ODP)的制冷剂(R22和R134a等)以及常用的吸收工质对(LiBr/H₂O)，从而同时解决了蒸气压缩式热泵难以制取高温热量和第二类吸收式热泵不得不将大部分的工艺余热用于驱动而不是制取工艺蒸汽的缺点，可将用热工艺几乎全部的工艺余热转化为饱和温度120℃以上的工艺蒸汽，从而实现用热工艺的大幅度节能。对于蒸汽价格高而电力价格低的用户，其经济效益尤为显著。

对于图1所示的本发明高温热泵系统，由于吸收式发生器的吸收溶液加热负荷和吸收式冷凝器的冷凝工质冷却负荷具有变温热源的特性，所以，所述蒸气压缩式热泵循环采用以非共沸混合制冷剂或者超临界制冷剂为制冷剂的劳伦兹循环能够获得更高的COP。

对于图3所述的本发明高温热泵系统，采用了立式双降膜换热器的吸收式冷凝换热器亦即压缩式蒸发器，与常规的干式蒸发器和满液式蒸发器相比，具有换热强度大换热温差小和制冷剂使用量少的特点，因而具有COP高且制造成本低的优势。

发明人在研究中发现，以LiNO₃为吸收剂，以H₂O为工质的吸收溶液在相同吸收能力的前提下，对吸收式热泵的结构材料和换热材料的腐蚀性明显小于LiBr吸收溶液。所述吸收式热泵循环采用以LiNO₃为主要吸收剂、以H₂O为工质时，制热温度可高达240℃。

根据设置于压缩机吸入口的制冷剂循环管道上的制冷剂蒸气温度传感器指示的温度来调节制冷剂过冷器冷却水的流量，可使制冷剂的蒸发温度维持在一个理想的温度范围，从而可实现蒸气压缩式热泵子系统的稳定运行，并进一步提高所述高温热泵系统的COP。

通过在所述吸收式发生换热器与节流阀之间设置冷凝工质预热器，可提高高温热泵循环系统的COP。

由于可以避免吸收剂在发生换热器的换热面上结晶而引起传热传质障碍，尤其有利于在高浓度吸收溶液条件下工作的第二类吸收式热泵循环。又由于本发明的吸收式发生换热器采用逆流换热器，十分有利于采用以非共沸混合制冷剂或者超临界制冷剂为制冷剂的劳伦兹循环的情况。

本发明的第二类吸收式热泵循环系统还可在吸收器吸收溶液浓度高于发生器吸收溶液浓度的条件下工作，因此可以实现利用较低品位的驱动热源，来获得较大的工业余热(还包括地热和太阳能热等)温度品位提升，从而使之更便于循环利用，因而能够给用户带来显著的节能效果和经济效益。

通过使过饱和晶析的吸收剂结晶颗粒细小化且具有流动性，本发明可以有效地克服现有第二类吸收式热泵所面临的、由吸收剂结晶引起的发生换热器传热传质障碍以及管道等的堵塞问题。

图附说明

图1是本发明实施例1的高温热泵系统的结构示意图。

图2是本发明实施例2的高温热泵系统的结构示意图。

图3是本发明实施例3的高温热泵系统的结构示意图。

图4是本发明实施例4的高温热泵系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

图1是本发明实施例1的高温热泵系统的结构示意图；图2是本发明实施例2的高温热泵系统的结构示意图；图3是本发明实施例3的高温热泵系统的结构示意图；图4是本发明实施例4的高温热泵系统的结构示意图。参见图1至图4，高温热泵系统，包括由发生器300、吸收式冷凝器400、吸收式蒸发器100以及吸收器200组成的第二类吸收式热泵子系统，吸收式蒸发器100和吸收器200通过第一工质蒸气通道700连通，吸收式冷凝器400和发生器300通过第二工质蒸气通道800连通，吸收式冷凝器400和吸收式蒸发器100之间通过冷凝工质管道610连通，冷凝工质管道610将冷凝工质由吸收式冷凝器400输送至吸收式蒸发器100，发生器300和吸收器200之间通过第一溶液循环管道510和第二溶液循环管道520连通，第一溶液循环管道510将吸收溶液由发生器300输送至吸收器，第二溶液循环管道520将吸收溶液由吸收器200输送至发生器300，第一溶液循环管道510和第二溶液循环管道520上设有溶液换热器530，发生器300包括发生换热器302、吸收式冷凝器400包括吸收式冷凝换热器402、吸收式蒸发器100包括吸收式蒸发换热器102、吸收器200包括吸收换热器202，还包括蒸气压缩式热泵子系统，蒸气压缩式热泵子系统包括压缩机60、压缩式冷凝器、节流阀63、压缩式蒸发器和制冷剂循环管道64，其中，蒸气压缩式热泵子系统以吸收式冷凝换热器402为其压缩式蒸发器，以发生换热器302为其压缩式冷凝器。

本发明实施例的高温热泵系统有机的结合了蒸气压缩式热泵和第二类吸收式热泵，以吸收式冷凝换热器402为蒸气压缩式热泵子系统的压缩式蒸发器，以发生换热器302为蒸气压缩式热泵子系统的压缩式冷凝器。本发明实施例的高温热泵系统可采用常用的低沸点、零或者低臭氧耗损潜能值(ODP)的制冷剂(R22和R134a等)以及常用的吸收工质对(LiBr/H₂O)，从而同时解决了蒸气压缩式热泵难以制取高温热量和第二类吸收式热泵不得不将大部分的工艺余热用于驱动而不是制取工艺蒸汽的缺点，可将用热工艺几乎全部的工艺余热转化为饱和温度120℃以上的工艺蒸汽，从而实现用热工艺的大幅度节能。对于蒸汽价格高而电力价格低的用户，其经济效益尤为显著。由于吸收式发生器的吸收溶液加热负荷和吸收式冷凝器的冷凝工质冷却负荷具有变温热源的特性，所以，所述蒸气压缩式热泵循环采用以非共沸混合制冷剂或者超临界制冷剂为制冷剂的劳伦兹循环能够获得更高的COP。

作为上述实施例的优选，发生器300包括吸收溶液闪蒸腔室301、第一吸收溶液喷淋装置303、第一吸收溶液喷淋管道305、第一吸收溶液喷淋泵304以及发生换热器302，发生换热器302设于吸收溶液闪蒸腔室301的外部，第一吸收溶液喷淋装置303设于吸收溶液闪蒸腔室301内的上部，第一吸收溶液喷淋装置303与设于吸收溶液闪蒸腔室301外部的第一吸收溶液喷淋管道305连接，吸收溶液喷淋泵304设于第一吸收溶液喷淋管道305上，第一吸收溶液喷淋管道305将吸收溶液闪蒸腔室301内的吸收溶液输送至第一吸收溶液喷淋装置303进行喷淋，第一吸收溶液喷淋管道305与发生换热器302的冷流体侧连接，制冷剂循环管道64与发生换热器302的热流体侧连接。

本实施例将发生器300的普通的吸收溶液蒸发腔室改为吸收溶液闪蒸腔室，将发生换热器302设于吸收溶液闪蒸腔室301的外部，基于真空绝热闪蒸的原理，使吸收溶液的细小液滴在发生器300内的吸收溶液闪蒸腔室301中进行真空绝热闪蒸。较之普通的吸收溶液蒸发腔室采用的交叉流换热管，本实施例中的发生换热器302采用逆流板式换热器，可实现完全的逆流换热，从而提高换热强度和减小换热温差，并且能够更高效的利用变温热源，采用的热媒包括水、热空气、导热油、过热蒸汽以及含不凝气体的蒸汽等。采用了本发明实施例提供的发生器的第二类吸收式热泵可采用高浓度吸收溶液。即使吸收溶液得到蒸发浓缩和冷却，使吸收剂发生过饱和而晶析出结晶颗粒，由于产生的细小的结晶颗粒可随吸收溶液流动，因此，部分结晶由第二吸收溶液喷淋管道305输送至发生换热器302后，经热交换，结晶会溶解。不存在现有技术中换热面因结晶而导致传热传质受阻等问题。另外，本实施例中的第二类吸收式热泵子系统适合于采用具有变温热源特性的低温热源。可以避免吸收剂在发生换热器的换热面上结晶而引起传热传质障碍，因此，尤其有利于在高浓度吸收溶液条件下工作。由于可在吸收器吸收溶液浓度高于发生器吸收溶液浓度的条件下工作，因此可以实现利用较低品位的发生热源，来获得较大的工业余热(还包括地热和太阳能热等)温度品位提升，从而使之更便于循环利用，因而能够给用户带来显著的节能效果和经济效益。

作为上述实施例的优选，参见图1，吸收式冷凝器400的冷凝腔室401上方设有第一冷凝工质喷淋装置403，冷凝腔室401下方设有第一冷凝工质接收器406，吸收式冷凝换热器402设于冷凝腔室401的外部，第一冷凝工质喷淋装置403与设于冷凝腔室401外部的第一冷凝工质喷淋管道405连接，第一冷凝工质喷淋管道405将第一冷凝工质接收器406内的冷凝工质输送至第一冷凝工质喷淋装置403，第一冷凝工质喷淋管道405上设有第一冷凝工质喷淋泵404，第一冷凝工质喷淋管道405与吸收式冷凝换热器402的热流体侧连接，蒸气压缩式热泵循环子系统的节流阀出口一侧的制冷剂循环管道64与吸收式冷凝换热器402的冷流体侧连接。本实施例中将吸收式冷凝换热器402外置，可实现工质在吸收式冷凝换热器402内进行逆流换热。吸收式冷凝换热器402可采用板式换热器，实现完全的逆流换热，提高了换热效果。

作为另外一种选择，也可如图2所示实施例，吸收式冷凝换热器402设于冷凝腔室401内部，此时，也可不设置第一冷凝工质喷淋装置403，发生器产生的工质蒸气在与设于内部的吸收式冷凝换热器402换热后冷却。吸收式冷凝换热器402设置于吸收式冷凝器400的冷凝腔室401内，吸收式冷凝换热器402的冷凝热媒入口与蒸气压缩式热泵循环子系统的节流阀出口一侧的制冷剂循环管道连接，吸收式冷凝换热器的冷凝热媒出口与所述蒸气压缩式热泵循环子系统的压缩机吸入口一侧的制冷剂循环管道连接。

作为上述实施例的优选，参见图3和图4，吸收式冷凝换热器402为立式双降膜换热器，该立式双降膜换热器包括：

换热管410；

换热管上端板460，与换热管410的上端连接；

换热管下端板470，与换热管410的下端连接；

工质蒸气导入室420，位于换热管下端板470的下方，工质蒸气导入室420内的工质蒸气自换热管410的下端流入换热管420内，并在换热管420的内壁上冷凝，冷凝工质在换热管420的内壁上形成内降膜；

第一冷凝工质接收器406，位于换热管下端板470的下方，用于容纳换热管420内流出的冷凝工质；

制冷剂导入室440，制冷剂导入室440的顶板为换热管上端板460，底板为布液孔板441，布液孔板441上具有用于换热管420穿过的布液孔442，布液孔442的孔径大于换热管420的外径，换热管420的外壁面与布液孔板441之间形成间隙，蒸气压缩式热泵子系统的制冷剂作为冷凝器的冷凝热媒通过冷凝热媒入口导入制冷剂导入室440内，制冷剂通过换热管420与布液孔板441之间的间隙流出，并在换热管420的外壁面上形成外降膜，制冷剂吸收工质蒸气的冷凝热而蒸发为制冷剂蒸气；

制冷剂接收室450，位于换热管下端板470的上方，制冷剂接收室450用于容纳制冷剂蒸气和沿换热管流下的制冷剂，制冷剂接收室450的上方设有冷凝热媒出口，制冷剂蒸气通过冷凝热媒出口导出，并通过制冷剂循环管道64输入压缩机60。本发明实施例提供的立式双降膜换热器实现了换热管内外双降膜，提高了制冷剂和工质蒸气的换热效果。

作为上述实施例的优选，布液孔板441上每一布液孔442的周线上具有至少两个沿布液孔径向延伸的凸部，凸部用于定位换热管，至少两个所述凸部在布液孔的周线上均匀分布。本实施例通过设置凸部对换热管进行定位，既便于安装，而且保证换热管与布液孔板441之间间隙的一致。凸部优选至少为三个，如设置三个凸部943时，三个凸部将布液孔的一周分为三等份。当然，凸部可采取其他任何适当的形式，只要能够与换热管的外壁面相接触，将换热管定位即可。

本发明中的吸收式蒸发换热器102和吸收换热器202也可采用立式双降膜换热器，以增加换热效果。

如图4所示，吸收式蒸发换热器采用立式双降膜换热器，吸收式蒸发换热器设于吸收式蒸发器100的蒸发腔室101内，作为吸收式蒸发换热器的立式双降膜换热器包括：

换热管110；

换热管上端板160，与换热管110的上端连接；

换热管下端板170，与换热管110的下端连接；

冷凝工质导入室120，位于换热管上端板160的上方，冷凝工质导入室120内的冷凝工质自换热管110的上端流入换热管120内，并在换热管120的内壁上形成内降膜；

第二冷凝工质接收器106，位于换热管下端板170的下方，用于容纳换热管120内流出的冷凝工质；

蒸发热媒导入室140，蒸发热媒导入室140的顶板为换热管上端板160，底板为布液孔板141，布液孔板141上具有用于换热管120穿过的布液孔142，布液孔142的孔径大于换热管120的外径，换热管120的外壁面与布液孔板141之间形成间隙，蒸发热媒通过蒸发热媒导入管道11导入蒸发热媒导入室140内，蒸发热媒通过换热管120与布液孔板141之间的间隙流出，并在换热管120的外壁面上形成外降膜，冷凝工质吸收蒸发热媒的热量而蒸发为工质蒸气；

蒸发热媒接收室150，位于换热管下端板170的上方，蒸发热媒接收室150用于容纳沿换热管流下的蒸发热媒，蒸发热媒接收室150内的蒸发热媒通过蒸发热媒导出管道12导出。本发明实施例提供的立式双降膜换热器实现了换热管内外双降膜，提高了蒸发热媒和冷凝工质的换热效果。

冷凝器内的冷凝工质通过冷凝工质管道610输入冷凝工质导入室120。第二冷凝工质接收器106内的冷凝工质通过第二冷凝工质喷淋管道105输入冷凝工质导入室120。第二冷凝工质喷淋管道105上设有第二冷凝工质喷淋泵104。第二冷凝工质喷淋泵104通过第二冷凝工质喷淋管道105将第二冷凝工质接收器106内的冷凝工质输送到冷凝工质导入室120。

作为上述实施例的优选，冷凝工质导入室120内设有第二冷凝工质喷淋装置103。冷凝工质管道610和第二冷凝工质喷淋管道105均连接第二冷凝工质喷淋装置103，第二冷凝工质喷淋装置103将冷凝工质在冷凝工质导入室120内喷淋。以便冷凝工质更好地在换热管110内形成降膜。

参见图4，吸收换热器202采用立式双降膜换热器，吸收换热器202设于吸收器200的吸收腔室201内，作为吸收换热器的立式双降膜换热器包括：

换热管210；

换热管上端板260，与换热管210的上端连接；

换热管下端板270，与换热管210的下端连接；

吸收溶液导入室220，位于换热管上端板160的上方，吸收溶液导入室220内的吸收溶液自换热管210的上端流入换热管220内，并在换热管220的内壁上形成内降膜，同时吸收溶液吸收吸收式蒸发器100产生的工质蒸气，并释放高温的吸收热；

吸收溶液接收室230，位于换热管下端板270的下方，用于容纳换热管220内流出的吸收溶液；

吸收热媒导入室240，吸收热媒导入室240的顶板为换热管上端板160，底板为布液孔板241，布液孔板241上具有用于换热管220穿过的布液孔242，布液孔242的孔径大于换热管220的外径，换热管220的外壁面与布液孔板241之间形成间隙，吸收热媒通过换热管220与布液孔板241之间的间隙流出，并在换热管220的外壁面上形成外降膜，吸收热媒吸收吸收热的热量而蒸发为吸收热媒蒸气；

吸收热媒接收室250，位于换热管下端板270的上方，吸收热媒接收室250用于容纳吸收热媒蒸汽及沿换热管210流下的吸收热媒，吸收热媒导入管道21将吸收热媒导入吸收热媒接收室250内，吸收热媒接收室250内的吸收热媒蒸汽通过吸收热媒导出管道22导出，吸收热媒接收室250内的吸收热媒通过通过吸收热媒循环管道205导入吸收热媒导入室240，吸收热媒循环管道205上设有吸收热媒循环泵204。本发明实施例提供的立式双降膜换热器实现了换热管内外双降膜，提高了吸收热媒和吸收溶液的换热效果。

第一吸收溶液循环管道510将发生器300内的吸收溶液输入吸收溶液导入室220。吸收溶液导入室内设有第二吸收溶液喷淋装置203，第二吸收溶液喷淋装置203与第一吸收溶液循环管道510连接。第一吸收溶液循环管道510和第二吸收溶液循环管道520上设有吸收溶液换热器530。第二溶液循环管道520上的溶液换热器530的出口531设置于贴近发生器300。

参见图4，作为上述实施例的优选，为进一步解决采用高浓度吸收溶液可能造成的吸收剂结晶所带来的问题，本发明实施例中的发生器300还包括固液分离装置，当吸收溶液闪蒸腔室301内的吸收溶液中的吸收剂结晶时，固液分离装置将吸收溶液分离成含有吸收剂结晶和不含吸收剂结晶的两部分，其中不含吸收剂结晶的吸收溶液经第二吸收溶液喷淋管道305输送至第二吸收溶液喷淋装置303，含有吸收剂结晶的吸收溶液由第一溶液循环管道510输送至吸收器200内。本实施例中通过设置固液分离装置，对吸收溶液内的吸收剂结晶进行分离，进一步减小吸收剂结晶对发生器300工作的影响。另外，通过设置固液分离装置，使输出进行喷淋的吸收溶液中不含或少含结晶，可以使本发明实施例的吸收式热泵采用更低温度品位的发生热源。

作为上述实施例的优选，参见图4，本实施例中，固液分离装置包括：

挡液板371，与发生器300的形成吸收溶液闪蒸腔室301的容器体的内壁面连接，挡液板371与发生器300的吸收溶液闪蒸腔室301内壁面之间形成夹层374，吸收溶液闪蒸腔室301内的吸收溶液由挡液板371的下端的夹层入口375进入夹层内；

溢流槽373，形成于发生器300的容器体的外壁面上，用于容纳由夹层374内溢出的吸收溶液；

溢流口372，开设于发生器300的容器体的侧壁上，溢流口372连通夹层374和溢流槽373；

第二吸收溶液喷淋管道305与溢流槽373连通，第一溶液循环管道510与吸收溶液闪蒸腔室301的底部连通；其中

当吸收溶液的吸收剂结晶时，吸收剂结晶沿挡液板371向下落，当吸收剂结晶落到挡液板371下端时，部分吸收剂结晶会随吸收溶液沿夹层向上流动，进入到夹层内的吸收剂结晶在重力作用再次下落，并沿发生器的容器体内壁面落到发生器300的底部，夹层内的吸收溶液实现固液分离，夹层上部的吸收溶液基本不含结晶，吸收剂结晶随吸收溶液通过第一溶液循环管道510输送至吸收器200，吸收溶液由挡液板371下端进入夹层内，夹层内上部分不含有吸收剂结晶的吸收溶液从溢流口372进入溢流槽373，并通过第二吸收溶液喷淋管道305输送至第二吸收溶液喷淋装置303。本实施例的固液分离装置结构简单，分离效果好。闪蒸后的吸收溶液在所述固液分离装置中进行固液分离，然后将含吸收剂结晶颗粒的吸收溶液送往吸收器；由于吸收剂结晶颗粒细小且具有流动性，因而不会引起吸收溶液循环泵550、第一吸收溶液喷淋装置203以及第一溶液循环管道510的堵塞；由于吸收剂在发生器300较低的温度、即在较低的溶解度下晶析，而在吸收器200较高的温度、即在较高的溶解度下溶解，使吸收器得以使用浓度高于发生器吸收溶液浓度的吸收溶液，甚至可以使用处于或接近吸收温度下的饱和浓度，从而可在较低的发生热源温度品位的条件下使得工业余热获得较大的温度品位提升，使之更便于循环利用，因而能够给用户带来显著的节能效果和经济效益。挡液板371应倾斜设置，以提高分离效果。

作为上述实施例的优选，参见图2及图3，发生器300的吸收溶液闪蒸腔室301的下部的横截面逐渐缩小，呈漏斗形。发生器300的吸收溶液闪蒸腔室301的下部成漏斗形(当容器体为圆筒形时，吸收溶液闪蒸腔室301的下部呈倒圆锥形)，即使不设置挡液板371也对吸收剂结晶沉淀起到一定的作用。另外，吸收溶液闪蒸腔室301的下部的横截面逐渐缩小可有效减少液体的保有量，从而使得系统的启动时间更短，造价更低，同时耐压强度和耐腐蚀性更高。同时，可使吸收剂结晶由第一溶液循环管道510输送至吸收器200内的第一吸收溶液喷淋装置203。

作为上述实施例的优选，本发明实施例的高温热泵系统还包括制冷剂过冷器62和冷凝工质预热器61，制冷剂过冷器62的热流体侧和冷凝工质预热器61热流体侧均与制冷剂管道64连接，压缩机60出口流出的制冷剂依次流经发生换热器302、冷凝工质预热器61、制冷剂过冷器62、节流阀63和吸收式冷凝换热器402，制冷剂过冷器62的冷流体侧与冷却水管道51连接，冷凝工质预热器61的冷流体侧与冷凝工质管道61连接。

作为上述实施例的优选，连接压缩机60吸入口的制冷剂循环管道64上设置有用于测定制冷剂蒸气温度的温度传感器65，当制冷剂蒸气的温度高于第一设定温度时，增加冷却水的流量，而当制冷剂蒸气的温度低于第二设定温度时，减少所述冷却水的流量，其中第一温度高于第二温度。本实施例根据设置于压缩机吸入口的制冷剂循环管道上的温度传感器指示的温度来调节制冷剂过冷器冷却水的流量，可使制冷剂的蒸发温度维持在一个理想的温度范围，从而可实现蒸气压缩式热泵子系统的稳定运行，并进一步提高所述高温热泵系统的COP。

作为上述实施例的优选，蒸气压缩式热泵子系统的循环为采用非共沸混合制冷剂或者超临界制冷剂的劳伦兹循环。

作为上述实施例的优选，所述第二类吸收式热泵子系统的吸收剂为LiNO₃，工质为H₂O。以LiNO₃为吸收剂，以H₂O为工质的吸收溶液在相同吸收能力的前提下，对吸收式热泵的结构材料和换热材料的腐蚀性明显小于LiBr吸收溶液。所述吸收式热泵循环采用以LiNO₃为主要吸收剂、以H₂O为工质时，制热温度可高达240℃。

另一方面，本发明实施例提供了一种上述实施例的高温热泵系统的循环方法，包括蒸发器环节、吸收器环节、发生器环节、冷凝器环节和蒸气压缩式热泵环节，其中

蒸发器环节，工质从流经吸收式蒸发换热器的蒸发热媒吸收热量并蒸发为工质蒸气，所述工质蒸气输送到吸收器中；

吸收器环节，吸收溶液吸收吸收式蒸发器生成的工质蒸气并释放出吸收热，所述吸收热通过流经吸收换热器的吸收热媒向外部输出，吸收器中的吸收溶液输送到发生器中；

发生器环节，吸收溶液通过发生换热器吸收发生热媒的热量，蒸发产生工质蒸气；工质蒸气输送至冷凝器；吸收溶液得到蒸发浓缩和冷却；浓缩后的吸收溶液输送至吸收器；

冷凝器环节，对发生器产生的工质蒸气进行冷凝并吸收冷凝热，所述冷凝热由流经吸收式冷凝换热器中的冷凝热媒带走；在冷凝器中冷凝形成的冷凝工质经由冷凝工质管道输送到蒸发器；

蒸气压缩式热泵环节，以吸收式冷凝换热器为其压缩式蒸发器，制冷剂作为蒸发热媒输入吸收式冷凝换热器的冷流体侧，以发生换热器为其压缩式冷凝器，制冷剂作为发生热媒输入发生换热器的热流体侧。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。