一种独立机械冷却的吸收/压缩混合循环系统的制作方法

本发明涉及热泵设备技术领域，尤其是涉及一种独立机械冷却的吸收/压缩混合循环系统。

背景技术：

随着全球经济的快速发展，能源危机环境污染日益严重，开发高效清洁取热技术变得十分迫切。作为新型取热方式，热泵由于有较高能效和简单的结构特征等优势得到广泛关注。目前较成熟的热泵技术是机械蒸气压缩热泵技术和吸收热泵技术。

对于机械蒸气压缩制冷/热泵循环，目前受限于制冷剂、循环和部件等因素，系统能效和运行范围受到一定的限制。最高供水温度一般低于90℃，难以突破100℃。因为过高的冷凝温度使压缩机超负荷运行，造成压缩机排气温度过高、甚至导致压缩机停机，同时系统制热量和cop也急剧下降。对于制取100℃以上的热水或蒸汽，目前较成熟的热泵技术是第二类吸收热泵，但是需要利用中温热源(80℃废热水)驱动，适用范围十分有限。此外，为了提高当前热泵循环的cop，研究学者提出了一种吸收/压缩混合循环，如图1所示，称之为第一吸收/压缩混合循环，然而对于该循环，当运行在高温制热工况(制热温度大于100℃)时，压缩机排气温度会显著上升，难以选到合适的压缩机。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种独立机械冷却的吸收/压缩混合循环系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种独立机械冷却的吸收/压缩混合循环，包括发生器、吸收器和蒸汽压缩循环，所述的发生器包括发生器第一换热通道和发生器第二换热通道，所述的吸收器包括吸收器第一换热通道和吸收器第二换热通道，所述的发生器第一换热通道用于从低温端吸热并将热量传递至吸收器第二换热通道，所述的发生器第二换热通道与吸收器第二换热通道之间设有第二溶液流路、制冷剂流路和第一溶液流路，所述的发生器第二换热通道用于制冷剂浓溶液的蒸发，生成制冷剂稀溶液和制冷剂气体，并分别通过第二溶液流路和制冷剂流路流向吸收器第二换热通道处汇合，使得制冷剂稀溶液将制冷剂气体吸收，得到制冷剂浓溶液并通过第一溶液流路回流至发生器第二换热通道，所述的吸收器第一换热通道用于从吸收器第二换热通道中获得热量并加热高温端，所述的制冷剂流路中设有第一冷却器和第二冷却器，所述的第二冷却器包括第二冷却器第一换热通道和第二冷却器第二换热通道，所述的第二冷却器第一换热通道连接于制冷剂流路中，所述的第二冷却器第二换热通道连接于蒸汽压缩循环中，并从蒸汽压缩循环中吸收冷量，所述的蒸汽压缩循环包括依次串联的第二压缩机、冷凝器和第二膨胀阀，所述的第二压缩机的一端与冷凝器连接，另一端与第二冷却器第二换热通道的出口端连接，所述的第二膨胀阀的一端与冷凝器连接，另一端与第二冷却器第二换热通道的入口端连接。

进一步地，所述的制冷剂流路中还包括第一压缩机，所述的第一压缩机的一端与吸收器第二换热通道的入口端连接，另一端与第二冷却器的出口端连接，发生器第二换热通道中产生的制冷剂气体依次通过第一冷却器、第二冷却器和第一压缩机后流入吸收器第二换热通道。

进一步地，所述的第一冷却器采用常温水作为冷源。

进一步地，所述的独立机械冷却的吸收/压缩混合循环还包括中间换热器，所述的中间换热器包括连接于第一溶液流路中的中间换热器第一换热通道和连接于第二溶液流路中的中间换热器第二换热通道。

进一步地，所述的第二溶液流路中设有溶液泵，所述的溶液泵的一端与发生器第二换热通道的出口连接，另一端与中间换热器第二换热通道的入口端连接，所述的中间换热器第二换热通道的出口端与吸收器第二换热通道的入口端连接。

进一步地，所述的制冷剂流路和第二溶液流路之间设有冷凝液回路，所述的冷凝液回路的一端分别连接于第一冷却器的出口端和第二冷却器的出口端，另一端连接于溶液泵的入口端。冷凝液回路用于将第一冷却器和第二冷却器冷却过程中产生的制冷剂冷凝液输入至第二溶液流路的溶液泵之前。

进一步地，所述的第一溶液流路中设有第一膨胀阀，所述的第一膨胀阀的一端连接于发生器第二换热通道的入口端，另一端连接于中间换热器第一换热通道的入口端，所述的中间换热器第一换热通道的出口端与吸收器第二换热通道的出口端连接。

相比传统的第一类吸收/压缩混合循环，本发明技术在制冷剂流路上增加了两个冷却器，逐级降低压缩机吸气温度，以便可以使用常规压缩机而满足高温热泵工况。其中第一冷却器可采用环境空气或冷却水进行冷却，第二冷却器采用蒸气压缩循环冷却，发生器产生的饱和制冷剂蒸汽首先被第一冷却器冷却到环境温度，然后流向第二冷却器进行深度冷却，由于制冷剂气体温度在两个冷却器中逐渐地降低，于是会产生一部分冷凝液，冷凝液经冷凝液回路重新返回到溶液泵入口，如此也解决了深度冷却后制冷剂流路中产生冷凝液的缺陷。

此外，通过逐级冷却压缩机吸气温度，不仅可使用常规压缩机而满足高温热泵工况，而且可降低压缩机功耗，进而提高系统制热cop。

附图说明

图1为现有技术中的第一类吸收/压缩混合循环结构示意图；

图2为本发明中独立机械冷却的吸收/压缩混合循环系统的结构示意图。

图中：1、发生器，2、吸收器，3、第二溶液流路，4、制冷剂流路，5、第一溶液流路，6、吸附制冷循环，7、冷凝液回路，8、中间换热器，31、溶液泵，41、第一冷却器，42、第二冷却器，43、第一压缩机，51、第一膨胀阀，61、第二压缩机，62、冷凝器，63、第二膨胀阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

独立机械冷却的吸收/压缩混合循环包括发生器1、吸收器2和蒸汽压缩循环6，参见图2。

发生器1包括发生器第一换热通道和发生器第二换热通道，所述的吸收器2包括吸收器第一换热通道和吸收器第二换热通道，所述的发生器第一换热通道用于从低温端吸热并将热量传递至吸收器第二换热通道，所述的发生器第二换热通道与吸收器第二换热通道之间设有第二溶液流路3、制冷剂流路4和第一溶液流路5，参见图2，所述的发生器第二换热通道用于制冷剂浓溶液的蒸发，生成制冷剂稀溶液和制冷剂气体，并分别通过第二溶液流路3和制冷剂流路4流向吸收器第二换热通道处汇合，使得制冷剂稀溶液将制冷剂气体吸收，得到制冷剂浓溶液并通过第一溶液流路5回流至发生器第二换热通道，吸收器第一换热通道用于从吸收器第二换热通道中获得热量并加热高温端。

制冷剂流路4：其中设有第一冷却器41和第二冷却器42，参见图2，所述的第二冷却器42包括第二冷却器第一换热通道和第二冷却器第二换热通道，所述的第二冷却器第一换热通道连接于制冷剂流路4中，所述的第二冷却器第二换热通道连接于蒸汽压缩循环6中，并从蒸汽压缩循环6中吸收冷量，所述的蒸汽压缩循环6包括依次串联的第二压缩机61、冷凝器62和第二膨胀阀63，所述的第二压缩机61的一端与冷凝器62连接，另一端与第二冷却器第二换热通道的出口端连接，所述的第二膨胀阀63的一端与冷凝器62连接，另一端与第二冷却器第二换热通道的入口端连接。还包括第一压缩机43，所述的第一压缩机43的一端与吸收器第二换热通道的入口端连接，另一端与第二冷却器42的出口端连接，发生器第二换热通道中产生的制冷剂气体依次通过第一冷却器41、第二冷却器42和第一压缩机43后流入吸收器第二换热通道。所述的第一冷却器41采用常温水作为冷源。

中间换热器8：所述的中间换热器8包括连接于第一溶液流路5中的中间换热器第一换热通道和连接于第二溶液流路3中的中间换热器第二换热通道。

第二溶液流路3：其中设有溶液泵31，所述的溶液泵31的一端与发生器第二换热通道的出口连接，另一端与中间换热器第二换热通道的入口端连接，所述的中间换热器第二换热通道的出口端与吸收器第二换热通道的入口端连接。

冷凝液回路7：制冷剂流路4和第二溶液流路3之间设有冷凝液回路7，所述的冷凝液回路7的一端分别连接于第一冷却器41的出口端和第二冷却器42的出口端，另一端连接于溶液泵31的入口端。冷凝液回路7用于将第一冷却器41和第二冷却器42冷却过程中产生的制冷剂冷凝液输入至第二溶液流路3的溶液泵31之前。

第一溶液流路5：其中设有第一膨胀阀51，所述的第一膨胀阀51的一端连接于发生器第二换热通道的入口端，另一端连接于中间换热器第一换热通道的入口端，所述的中间换热器第一换热通道的出口端与吸收器第二换热通道的出口端连接。

在本实施例中第一类吸收/压缩混合循环运行工质对可选为氨水溶液和溴化锂水溶液等。蒸气压缩循环6中的运行工质可选为制冷剂氨、r134a、r600a、r22和r410a等。发生器和吸收器内部都有一组换热管，分别用于流通低温流体和高温流体。

以氨水溶液工质对进行说明：

a、发生器1低压发生吸热过程：发生器第一换热通道中的低温流体通过换热管加热发生器第二换热通道中从吸收器2流回的制冷剂浓溶液，制冷剂浓溶液溶液中的氨不断气化，制冷剂溶液浓度由浓变稀，对应的饱和温度从tg1升高到tg2，形成温度滑移，然后生成的制冷剂稀溶液经第二溶液流路3被溶液泵31加压后流向吸收器2。

b、压缩机压缩及蒸气压缩冷却过程：发生器产生的饱和氨气首先被第一冷却器41冷却到环境温度，然后流向第二冷却器42中进行深度冷却。两次冷却产生的冷凝液经冷凝液回路7返回到溶液泵31的入口。之后，经过两次冷却的氨气被第一压缩机43压缩成高温高压状态，然后流入吸收器2。第二冷却器42所需的冷量来自于蒸汽压缩循环6，在蒸汽压缩循环6中，第二膨胀阀63将制冷剂节流减压后输入第二冷却器第二换热通道，在其中被第二冷却器第一换热通道种的热量加热，蒸发成为制冷剂气体，之后制冷剂气体进入第二压缩机61，经过压缩后的制冷剂进入冷凝器62中冷凝为制冷剂液体，之后流返第二膨胀阀63。

c、吸收器高压吸收放热过程：来自压缩机的高温高压氨气被来自发生器的氨气稀溶液所吸收，此时氨水溶液的浓度由稀变浓，对应的饱和温度从ta1降低到ta2，然后浓溶液经第一溶液流路被膨胀阀1节流后流向发生器。吸收过程释放的热量被换热管的高温流体带走。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。