专利名称：使用中等浓度溶液的蒸气发生器-吸收器热交换热传导设备和方法及其在吸收式热泵中 ...的制作方法
本申请是申请日为1993年6月15日的申请序列号为08/076，759的申请部分继续申请，而申请序列号为08/076,759的申请是申请日为1991年11月18日的申请序列号为07/793,644、现为美国专利No.5,271,235的部分继续申请。
本发明是在由能源部批准的合同86X-17497C下进行的政府资助项目。政府对本发明有一定权利。发明背景发明领域本发明涉及制冷和热泵装置，特别涉及蒸气发生器一吸收器热交换(“GAX”)型吸收式制冷循环。本发明特别适用于燃气、空气对空气、吸收式热泵中。相当技术的说明吸收式制冷循环出现在十九世纪中叶，主要用于制冷装置中，这种循环用制冷剂/吸收剂混合物进行工作，制冷剂蒸气在吸收器中被吸收入液态吸收剂中而产生热量，然后在蒸气发生器中加热制冷剂/吸收剂混合物而馏出制冷剂蒸气。该循环此外还包括一产生热量的冷凝器和一吸热的蒸发器。由吸收器中的吸收所产生的热量和来自冷凝器的热量一起被排到冷却剂-通常为冷却水。
早期的这些“单级”吸收循环装置虽然热效率很低，但在电动机出现前常比压缩装置更受欢迎，因为它们消耗的热能成本低，且它们需要的机械能比压缩装置少得多。但随着燃气和电能的相对成本的改变以及电动压缩装置的不断改进，这些单级吸收式装置在大多数应用场合已被废弃，不过，即使在当今，这些效率较低的单级装置还使用在低压溴化锂商用空调装置以及旅游车和旅馆的制冷装置中。
Altenkirch在1913年设计出了一种改进的吸收循环。这种循环把在吸收器中产生的一部分热量传给循环到蒸气发生器的制冷剂/吸收剂流体并把从蒸气发生器流到吸收器的吸收剂中的一部分热量传到蒸气发生器，从而比早期的单级循环效率高。热量的这一传导减少了蒸气发生器从制冷剂/吸收剂混合物中蒸发出制冷剂所需的热量输入。该装置称做吸收器热交换(AHE)装置。
AHE循环在本世纪60年代初用来制造其效率足以符合空调器的性能价格比要求的吸收式装置，从1965年开始AHE循环用在家用气冷式空调中。但即使在这些AHE装置中，吸收器中吸收过程产生的热量的损耗还是很大。AHE循环还在空气对空气燃气热泵中试用，它虽然有利于加热，但从未商品化。随着能量成本的提高，AHE空调失去了其成本优热，今天只有有限市场。
Altenkirch在1913年还设计了另一种可从吸收剂回收大部分吸收热量的吸收式循环。这一称为蒸气发生器-吸收器热交换(GAX)循环的循环使用了又一个热交换装置，从而把吸收器中由吸收过程产生的高温热量通过一交换流体传到蒸气发生器，GAX循环比AHE装置可从吸收剂中回收更大量的热，从而可使用更高的蒸气发生器温度并从而获得更高的热效率。若使用某种燃料。这类GAX装置的热效率可比高炉、锅炉等高得多。
但是，现有GAX循环装置的缺点是需要有使用独立传热流体的独立传热回路。这一传热回路必须气密、需要一膨胀室、需要一可改变流量的气密泵并需要—装置来控制传热体的流量，以便与在特定室外温度下的加热无冷却循环中所要传导的GAX热量匹配。此外，在传热回路中使用不同于工作流体的流体存在着传热回路与吸收器或蒸气发生器之间发生并交叉掺和(污染)的危险。这些现有GAX装置一般使用始终处于液相的传热流体，因此只能使用传热流体的显热。
住宅和小型商用楼加热和冷却装置中迄今都使用以标准冷凝器-蒸发器循环工作的电热泵。但是，尽管电热泵在诸如美国南方各州那样气候较温暖的地区可有效地满足住宅和小型商用楼的加热和冷却要求。但这些电热泵在气温低于约30°F以下的气候地区若无辅助加热设备，其加热能力是不够用的。此外，这些电热泵一般使用对环境有害的含氢氯氟烃(HCFCS)或含氯氟烃(CFC′S)之类的制冷剂。
因此，需要有一种适用于住宅或小型商用楼的热泵的蒸气发生器-吸收器热交换设备和方法，它无需使用高成本、易发生故障的独立传热回路即可高效地把吸收器中由吸收过程产生的大部分热量传到蒸气发生器。
本发明提出了一种能满足该要求的蒸气发生器-吸收器热交换设备和方法，它可把一种对环境无害的流体既用作工作流体，又用作热交换流体；它高效地回收吸收器中由吸收过程产生的大部分热量；它无需要复杂的控制系统；由于其工作流体在气液两相之间转换，因此它可有利地使用工作流体的潜热和显热把吸收剂中的热量传到蒸气发生器；并且由于尺寸小、成本低、效率高，因此它可满足各种气候条件下的住宅和商用楼的加热和冷却要求，并且在0°F以下的温度也能提供足够的热量。
本发明的其它特征和优点由附图和下述说明给出，其一部分可从附图和说明中清楚看出或从本发明的实施过程中获得理解。本发明的优点将由附图、说明和权利要求特别指出的蒸气发生器-吸收器热交换设备、装有该蒸气发生器-吸收器热交换设备的热泵和在蒸气发生器-吸收器热交换设备的吸收器与蒸气发生器之间传热的方法实现。发明综述为了实现上述和其它优点，按照本文所体现、概括的本发明目的，本发明的一个方面是提出一种包括一蒸气发生器和-吸收器的蒸气发生器-吸收器热交换设备。该吸收器的内部压力比蒸气发生器的内部压力低，它们在相对两端都有高温区和低温区，从而形成各自温度区间。蒸气发生器和吸收器的该温度区间界定各自的重合传热区。-流体流动通道供一种其制冷剂浓度为高浓度、中等浓度和低浓度的溶液在蒸气发生器和吸收器的高温区、传热区和低温区中循环。本文所体现和概述的本发明蒸气发生器-吸收器热交换设备的改进之处包括-热交换回路，该流体流动通道中在该溶液具有中等浓度的部位处的一部分溶液流进该热交换环路。该热交换环路还供这部分溶液在吸收器和蒸气发生器的传热区之间循环而把热量从吸收器传到蒸气发生器。
在一优选实施例中，该热交换回路还包括-位于吸收器的传热区中的热交换件和使该部分溶液从该流体流动通道流过该热交换件而在两传热区之间流动的导管。
在另一优选实施例中，该热交换回路还包括，若干热交换件，蒸气发生器和吸收器的传热区中都至少有一个热交换件；以及一使该部分溶液从该流体流动通道流过串联的各热交换件而在传热区之间来回流动的导管。
按照本发明的另一个方面，该热交换回路最好包括一与该流体流动通道连通的输入端。该输入端在该溶液具有中等浓度的部位处与该流体流动通道连通。该热交换回路还可包括一输出端，从而把在两传热区之间循环的该部分中等浓度的溶液输入蒸气发生器或吸收器中。在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的溶液可大致为液相，也可在该热交换回路中的至少一部分中呈液气两相混合物。
本发明的另一方面包括一蒸气发生器一吸收器热交换设备，该设备包括一蒸气发生器，该蒸气发生器中的溶液有一浓度梯度，即顶端为高浓度、底端为低浓度，中间为中等浓度；该蒸气发生器还有一温度梯度，即顶端为低温，低端为高温，中间为传热区。按照本发明的这一方面，该蒸气发生器一吸收器(GAX)设备还包括其内部压力比蒸气发生器低的吸收器，其中的溶液有一浓度梯度，即顶端为低浓度、低端为高浓度、中间为中等浓度，该吸收器还有一温度梯度，即顶端为高温、底端为低温、其间为传热区。该GAX设备在这一方面还包括一高浓度溶液导管，该导管的入口在吸收器的底端处与吸收器连通，其出口位于发生器顶端处，从而洒布来自吸收器底端的高浓度溶液，该溶液然后沿着蒸气发生器的浓度和温度梯度流动。还有一与高浓度溶液导管连通的泵使流体流过吸收器与蒸气发生器之间的该导管。一低浓度溶液导管的入口在蒸气发生器底端处与蒸气发生器连通，其出口位于吸收器顶端处，从而来自蒸气发生器底端的低浓度溶液从该出口洒出后沿着蒸气发生器的浓度和温度梯度流动。一加热器放置在蒸气发生器的底端旁用来加热蒸气发生器中的溶液。本发明这一方面的GAX设备还包括一热交换回路，它包括在蒸气吸收器的传热区中的至少一个热交换件，蒸气发生器和吸收器的传热区具有温度重合区；以及一热交换导管，它有一输入端，该输入端以吸收器和蒸气发生器中的至少一个中的溶液的中等浓度部位处取得溶液后在吸收器和蒸气发生器之间传送该溶液，从而在其中进行传热。该热交换导管还可有一出口端，从而把该溶液洒布到吸收器或蒸气发生器中。
本发明的另一方面还提供一种热泵，包括一室内液体对空气热交换器、一室外液体对空气热交换器、该蒸气发生器-吸收器热交换设备和防冻回路。本发明这一方而的防冻回路供防冻流体在室内和室外热交换器和该蒸气发生器-吸收器热交换设备之间循环，从而从两热交换器之一中吸取热量后传到另一个热交换器。
按照本发明的另一个方面，提供了一种在蒸气发生器-吸收器热交换设备中的蒸气发生器和吸收器之间传热的方法。在吸收器的传热区与蒸气发生器的传热区之间循环中等浓度的溶液而实现该传热。如上所述，蒸气发生器的传热区和吸收器的传热区具有温度梯度，而该温度梯度有一共同的温度区间。
按照本发明的另一个方面，提供了一种使本发明的蒸气发生器-吸收器热交换设备在一低温区和一中温区之间传热的方法。这一方法包括在室外热交换器与吸收器的热交换器、冷凝器的热交换器和蒸气发生器的热交换器中的至少一个热交换器之间循环防冻流体，从而通过防冻流体把吸收器、冷凝器和蒸气发生器中的至少一个热交换器的热量传到该室外热交换器，该方法还包括在室内热交换器与蒸发器的热交换器之间循环防冻流动，从而通过防冻流体把室内热交换器的热量传到蒸发器的热交换器。
尽管通过一燃气的家用热泵来说明本发明，但由权利要求广泛规定的本发明并不受此限制，其益处和优点同样适用于其它加热和制冷过程。本发明的上述和其它优点可从结合附图的下述说明中看得更清楚。附图的简要说明
图1为用现有蒸气发生器-吸收器热交换(GAX)回路说明吸收式设备的流程图；图2为图1系统的压力-温度-构成(P-T-X)图；图3为本发明GAX设备第一实施例的流程图；图4为本发明GAX设备第二实施例的流程图；图5为与本发明图3和图4有关的压力-温度-构成(P-T-X)图；图6为本发明GAX设备第三实施例的流程图；图7为本发明GAX设备第四实施例的流程图；图8为与本发明图6、7和10有关的压力-温度-构成(P-T-X)图；图9为本发明GAX设备的第五实施例的流程图；图10为本发明GAX设备第六实施例的流程图；图11为本发明GAX设备第七实施例的流程图；图12为本发明GAX设备第八实施例的流程图；图13为使用本发明蒸气发生器-吸收器热交换设备的本发明热泵的流程图。优选实施例的详细说明按照本发明，本说明书中所使用的“低浓度溶液”一词指蒸气发生器的高温区即底部中的溶液。本说明书中所使用的“高浓度溶液”一词指吸收器的低温区即底部中的溶液。在本说明中所使用的，“中等浓度溶液”一词指其制冷剂浓度比低浓度溶液高但比高浓度溶液低的溶液。吸收器和/或蒸气发生器中可有浓度不等的中等浓度溶液。“低”、“高”、“中等”这些词指被吸收成份即制冷剂与吸收剂即水的相对浓度。因此低浓度溶液较之同样数量的高浓度溶液其中氨之类的被吸收的制冷剂少，而水之类的吸收剂多。
如上所述，低、中等、高浓度溶液中的被吸收成分和吸收剂成分可呈气态或液态或气液两态，此外，这里使用的“热泵”一词用来指在低、中和高温状态之间传热的任何设备并且不仅表示该词的通常意义，而且还用来表示热传导器以及制冷、空调和有关过程的更传统系统。
在图1所示现有系统中，以蒸气发生器-吸收器热交换(GAX)循环工作的蒸气发生器-吸收器热交换设备10包括一蒸气发生器12、一吸收器14、一冷凝器16、一蒸发器18、一溶液泵38以及供制冷剂/吸收剂溶液在蒸气发生器12和吸收器14中流通以及制冷剂溶液在冷凝器16和蒸发器18中流通的工作流体通道。特别是，该制冷剂/吸收剂溶液通道包括供高浓度溶液32从吸收器14的低温区C通向蒸气发生器12的低温区D的高浓度溶液通道21和供低浓度溶液46从蒸气发生器12的高温区E连通到吸收器14的高温区F的低浓度溶液通道22。从低浓度溶液通道22流出的溶液经过吸收器14的高温、中温和低温区F、G、C并从高浓度溶液通道21经过蒸气发生器12的低温、中温和高温区D、I、E而流完整个制冷剂/吸收剂溶液通道。整个工作流体通道则从蒸气发生器12经导管24到冷凝器16、从冷凝器16经导管26到蒸发器18、再从蒸发器18经导管28到吸收器14。
这里所使用的“低温区”、“中温区”和“高温区”诸词指相对温度。如图1所示，在某一部位中由一温度区间界定的某一区比另一区的温度较高或较低。因此，举例说，蒸气发生器12的高温区E的温度可为400°F左右，其低温区D可为200 °F左右。另一方面，吸收器14的高温区F可为300°F左右。而其低温区C也可为100°F左右，在蒸气发生器12和吸收器件14都有-称为传热区的温度重合区。该传热区在图1中为蒸气发生器12的D区与I区之间的区域以及吸收器14的G区与F区之间的区域。
使用氨/水(或其中的吸收剂可挥发的其它流体)的吸收式蒸气发生器实质上是一蒸馏塔，它包括一提馏(汽提)部和一精馏部。该提馏部即为与D区与E区之间部位对应的较低、较高温部，而锖馏部即为与D区以上部位对应的较低温顶部。蒸气发生器的提馏部与锖馏部之间的分界部D区的温度等于高浓度溶液在蒸气发生器压力下的沸点。如本说明中使用的，“蒸气发生器”一词通常指提馏部，该蒸气发生器中的“高温区”和“低温区”分别指该提馏部的E区和D区。
如图1所示，吸收器14和蒸气发生器12的垂直温度梯度互相相反，即蒸气发生器12的最高温区E位于其底端处，而吸收器14的最高温区F位于其顶端处。从而各自的传热区D-I和G-F的方向也相反。界定传热区D-I和G-F的温度区同在蒸气发生器12温度区间和吸收器14的温度区间的重合温度区中，例如可在约200°F到约300°F(适用于美国的额定热泵)。
图1所示现有设备在蒸气发生器12和吸收器14的传热区D-I和G-F之间有一传热回路30，其方向使得流体直接在两传热区之间流通。
图1所示现有系统工作时，主要由氨之类制冷剂构成的、任何能含有少量特别是易挥发的、水之类的吸收剂的低压制冷剂大多以蒸气流出蒸发器18后经导客28流到吸收器14中的低温区C。在吸收器14中向上流动的该制冷剂蒸气吸收入反向流动的低浓度溶液而生成高浓度溶液32，而以液态沉积在吸收器14的低温区C中。这一过程中的温度高于环境温度，从而，其中的一部分热量传给在此过程中在热交换回路34的热交换器36流动的空气、水、防冻剂或其它传热流体。
然后高浓度溶液泵38把高浓度溶液32经高浓度溶液通路21泵至保持较高压力的蒸气发生器12的D区。蒸气发生器12的压力比吸收器14高。例如，蒸气发生器12中的压力通常可约为240-400psia，而吸收器14中的压力通常可约为15-80psia，具体数值视工作温度而定。按照吸收器热交换(AHE)循环原理，高浓度溶液通道21中的热交换器40用来把吸收器的热量传给高浓度溶液32。在一种方案中，在热交换器40中把高浓度溶液32大致加热到其在蒸气发生器12的压力之下的沸点而用作蒸气发生器12的D区的热量输入。或者，也可如图1所示，在热交换器40中把高浓度溶液32加热到其沸点以下的一温度后在蒸气发生器12D区上方精馏部中的热交换器41中对之加热。在这两种方案中，高浓度溶液都在D区洒布到蒸气发生器12中。
当高浓度溶液32向下流过蒸气器发生器12时，热源42和传热翅片44配合而加热高浓度溶液32，从而从高浓度溶液中馏出制冷剂蒸气而在蒸气发生器12的高温区E生成低浓度溶液46。制冷剂浓度接近100％的蒸气从蒸气发生器12排出，经制冷剂通道24流到冷凝器14，在冷凝器14中冷凝后经导管26并经节流装置48而在蒸发器10中成为低压。蒸气发生器22高温区E中的低浓度溶液46经低浓度溶液通道22并经节流装置23流回吸收器14的高温区F。低浓度溶液46显热在热交换器52处把热量输给蒸气发生器12。还可用高浓度溶液通道21与低浓度溶液通道22之间的一热交换器(未画出)进行传热。
在图1所示现有蒸气发生器-吸收器热交换系统中，用一GAX传热回路30进行传热，该回路比方说包括一对热交换蛇管50和53和一循环高压水之类的传热流体的泵54。由于吸收器14和蒸气发生器12的垂直温度梯度相反，因此必须如图1，所示交叉连接蛇管(盘管)50和53之间的通道。
GAX循环的原理示出在图2的压力-温度-构成图中，其中，D点表示蒸气发生器12的提馏和精馏部之间的分界点，E点表示蒸气发生器12的高温区、C点表示吸收器14的低温区，F点表示吸收器14的高温区、点I表示蒸气发生器12中其温度低于吸收器14的F点温度的区域而该温度差足以在此两区之间传热、点G表示吸收器14中其温度高于蒸气发生器12中D点温度的区域而该温度差足以在此两区之是传热。图2中的这些区域分别与图1中的区域D、E、C、F、I和G对应。
在图2中直线D-I表示蒸气发生器12的传热区，直线G-F表示吸收器14的传热区。点A和B分别表示冷凝器16和蒸发器18。从C到D的直线表示高浓度溶液通道21，从E到F的直线表示低浓度溶液通道22。图2中从直线G-F指向直线D-I的多根箭头表示从吸收器14传热区向蒸气发生器12传热区的传热。从直线EF指向直线IE以及从直线CG指向直线CD的单跟箭头分别表示从热交换器52向蒸气发生器12的传热和从吸收器14向热交换器40的传热。
从吸收器14传到蒸气发生器12的热量从吸收器14的整个一温度区间上获得，而且应只以传热所需温度差传到蒸气发生器12中一较低的温度区间。为最高效地传热，吸收器14传热区F最热段的热量应传到蒸气发生器12传热区I的最热段，吸收器14和蒸气发生器12的传热区的相继更冷段的情况同样如此。这就是说，传热流体的温度区间必须在蒸气发生器12与吸收器14传热区温度区间之间以及各段之间相配。
如本说明书例示和概述的，按照本发明，在一包括蒸气发生器和一吸收器的蒸气发生器-吸收器热交换设备中设置一热交换回路。该吸收器的内部压力低于该蒸气发生器的内部压力，而蒸气发生器和吸收器都有其温度梯度垂直相反的高温区和低温区以及一传热区。界定两传热区的两温度区间重合。该蒸气发生器-吸收器热交换设备有一流体流动通道供一具有高、中等和低制冷剂浓度的溶液流经蒸气发生器和吸收器的高温区、传热区和低温区。
与同在审理中的专利申请序号为08/076,759的申请一样，本发明提出在蒸气发生器-吸收器热交换设备中使用该设备的制冷剂/吸收剂工作流体进行GAX传热的各种实施例和方法。但与把低浓度溶液、高浓度溶液或它们的混合物作为传热介质的上述申请不同，本发明把中等浓度溶液用作传热介质。原则上，按照本发明，可使用具有中等溶液浓度的任何吸收剂/制冷剂混合物。如前所述，本文使用的“中等浓度溶液”指其制冷剂浓度低于高浓度溶液但高于低浓度溶液的一种溶液。蒸气发生器和吸收器中都有中等浓度溶液，但如下文所述，就本发明目的而言，使用某些中等浓度溶液比使用其它中等浓度溶液更有利。
本发明设备包括-热交换回路，它从流体流动通道中的中等浓度溶液所在部位取得至少一部分溶液并使该中等浓度溶液在吸收器和蒸气发生器的传热区之间循环而把热量从吸收器传到蒸气发生器。本发明使用的“传热区”一词不仅包括蒸气发生器和吸收器内部具有重合温度的区域，而且包括与蒸气发生器和吸收器邻接或发生传热接触的具有重合温度的区域，传热最好在整个重合温度区间上进行。
如本文例示和概述的，按照本发明，该热交换回路包括吸收器传热区中的至少一个热交换件和一导管供从流体流动通道中取得的一部分中等浓度溶液流过该热交换件并在两传热区之间流动。本发明的热交换回路可包括若干热交换件，蒸气发生器和吸收器的传热区中都至少有一个热交换件，一导管供从流体流动通路中取得的中等浓度溶液顺序流经在两传热区之间来来回回的各热交换件。按照本发明的不同实施例，蒸气发生器和吸收器中都可有一个直到四个或更多个热交换件。本发明使用的“热交换件”一词指可在流体之间进行热量交换的任何装置，例如热交换蛇管。
如本文例示和概述的，按照本发明，使溶液在热交换回路中循环的原动力最好由泵提供，但在某些情况下也可利用水头，该热交换回路最好还包括-与流体流动通道连通而从该流体流动通道抽取中等浓度溶液的输入端和一把该溶液分布在蒸气发生器或吸收器中的输出端。
如本文例示和概述的，按照本发明，输入端在溶液为中等浓度的部位与流体流动通道连通，从而把中等浓度溶液用作热交换介质，该输入端最好位于蒸气发生器或吸收器中，可由任何合适的积存液体的装置构成。在本发明图3、4、6和7所示各实施例中，该输入端位于蒸气发生器中。在图9、10、11和12所示其它实施例中，该输入端位于吸收器中。
如图3、6、7、9、10、11和12所示，热交换回路的输出端把在两传热区之间循环的该部分溶液或是洒布到蒸气发生器中，如图3、6、7、11和12所示；或是洒布到吸收器中，如图9和10所示。该输出端可为能洒布液体或蒸气/液体混合物的任何装置，比方说，在液体时为洒布器，在蒸气/液体混合物时为分离器/洒布器，它在蒸气发生器或吸收器中最好位于与中等浓度溶液进入热交换回路的部位大致同温同压的部位。
本发明图3、4、9和12所示实施例把大致为液相的工作流体用作传热介质，从而使用该工作流体的显热，本发明图6、7、10和11所示其它实施例在至少一部分热交换回路中用作传热介质的工作流体为两相的液体/蒸气混合物，从而使用该工作流体的潜热。
图3所示本发明一实施例用从蒸气发生器取得的大致为液相的工作流体作为传热流体，从而使用该工作流体的显热。图3示出一蒸气发生器-吸收器热交换设备150。在该实施例中，热交换回路包括蒸气发生器12传热区中的两个热交换蛇管152和153以及吸收器14传热区中的两个热交换蛇管154和155。一热交换导管156包括-放置成从最好是蒸气发生器12的I区抽取中等浓度溶液的输入端和一把该中等浓度溶液洒入蒸气发生器12的输出端，该输出端在该实施例中为洒布器160，图3中的该输入端为一集液器158或最好在区I或区I下方收集蒸气发生器12中的中等浓度溶液的任何装置。集液器158最好位于洒布器160紧上方。热交换导管156串联蒸气发生器的热交换蛇管152和153以及吸收器的热交换蛇管154和155从而在蒸气发生器12和吸收器14的传热区之间来回传导中等浓度溶液。
按照本发明该实施例，最好用热交换回路泵162从集液器158抽取中等浓度溶液并在蒸气发生器12的热交换蛇管152和153与吸收器14的热交换蛇管154和155之间循环中等浓度溶液。中等浓度溶液从热交换回路的泵162流入热交换蛇管152而把中等浓度溶液的热量传到蒸气发生器12中。流出热交换蛇管152后，该中等浓度溶液经热交换导管156流到吸收器14的热交换蛇管154而把吸收器14中的热量传给该中等浓度溶液。从热交换蛇管154流出后，该中等浓度溶液经热交换导管156流到蒸气发生器12中的热交换蛇管153而把中等浓度溶液的热量传到蒸气发生器12中。该中等浓度溶液然后流出热交换蛇管153并经热交换导管156流到吸收器14中的热交换蛇管155而使吸收器14中的热量传给中等浓度溶液。中等浓度溶液然后流出热交换蛇管155并经热交换导管156流到蒸气发生器12中的洒布器160，洒布器160最好位于蒸气发生器12I区中的集液器158的紧下方。热交换蛇管152、153、154和155之间的反复/循环量取决于热交换回路泵62的设计和热交换蛇管152、153、154、155以及热交换导管156的压力降。中等浓度溶液所能反复循环的最大量为中等浓度溶液在蒸气发生器12的I区或其近旁的流量。
如上所述，该实施例的中等浓度溶液大致为液相。中等浓度溶液在热交换蛇管152和153与热交换蛇管154和155之间的流量可以是蒸气发生器12中在I区或I区近旁的中等浓度溶液的总流量，或通过收集少于总流量的该流量来调节该流量，从而提高因把吸收器14的热量传给蒸气发生器12而获得的温度。
按照本发明并作为图3所示实施例的另一种方案，可把集液器158和洒布器160合二为一，而成为单一的集液器/洒布器。该集液器/洒布器可以是任何可在蒸气发生器12中收集、存贮和散布中等浓度溶液的装置。例如，该集液器/洒布器可以是收集和存贮流过蒸气发生器12的中等浓度溶液的一液槽，该液槽可装有一排穿过液槽槽底的洒布管，这些管子的顶部位于液槽的一定高度处，从而当中等浓度溶液的高度达到管子顶部时，中等浓度溶液便溢出液槽而洒布到蒸气发生器12中，从热交换蛇管155回流到蒸气发生器12的中等浓度溶液则经热交换导管156流入该集液器/洒布器。
在图3实施例中使用集液器/洒布器可无需使用两路传热回路。相反，中等浓度溶液积累后可以最佳传热率不断反复循环。由于蒸气发生器的中等浓度溶液连续流经该集液器/洒布器，在传热回路中流动的中等浓度溶液的浓度可始终保持该中等浓度溶液在蒸气发生器12中该集液器/洒布器所在处的浓度。从而，只要调节中等浓度溶液在该传热回路中的流量即可把GAX传热调节到最佳。
图4所示本发明另一实施例使用从蒸气发生器12取得的大致为液相的工作流体。图4示出蒸气发生器-吸收器热交换设备200，它包括从蒸气发生器12收集中等浓度溶液的集液器258，集液器258可位于蒸气发生器12中的任何部位，最好在I区近旁或下方。热交换回路泵262把集液器258收集的中等浓度溶液泵满热交换导管256。集液器258与热交换导管256连通而使中等浓度溶液流入热交换导管256并使蒸气经该液体流出热交换导管256，从而热交换导管256中可充满中等浓度溶液。当热交换导管256充满时，从蒸气发生器12流入集液器258的中等浓度溶液溢出而流回蒸气发生器12中。热交换导管256中一旦充满中等浓度溶液，集液器258不再用作输入端，而是用作膨胀室和浓度调节室而把热交换导管256中的中等浓度溶液保持在中等浓度溶液在该处的浓度上。
按照本发明，中等浓度溶液经热交换导管256在蒸气发生器12与吸收器14之间循环而在其间传热。图4实施例与图3实施例不同，热交换导管256不把中等浓度溶液洒入蒸气发生器12或吸收器14中，而是在蒸气发生器12中的热交换蛇管250和吸收器14中的热交换蛇管252之间反复循环该溶液的独立回路。热交换回路泵262使中等浓度溶液经热交换导管256而循环。
按照本发明，热交换导管256用作与图1中回路30类似的独立传热回路，但它不需要外来流体。与图1中回路30不同，由于热交换导管56中的中等浓度溶液自由膨胀<或收缩>入集液器258，因此热交换导管256也不需要膨胀室。而且，热交换导管256中的中等浓度溶液的组成和沸点随室外条件的变动而自动调节到最佳工作所需组成，因为流到集液器258的中等浓度溶液由吸收器中的调节器根据天气条件而加以调节。流到集液器258的中等浓度溶液继而把热交换导管256中的该液体调节到该组成(成分)。
中等浓度溶液万一在吸收器14的热交换蛇管中加热时沸腾，蒸气就会流到集液器256而逸入蒸气发生器12。这一过程从而把热交换导管256中的中等浓度溶液的浓度和温度控制在合适大小而保持传热流体为显热传导流体。热交换导管256中的中等浓度溶液的流量也可用设置在热交换回路泵262进口或出口处的一阀加以调节或通过调节热交换回路泵262的每分钟转数加以调节。
吸收器把流经热交换蛇管252的中等浓度溶液从G区处的温度加热到F区处的温度。中等浓度溶液以从I区到D区的对应温度把该热量传给蒸气发生器。如下所述，为此可使用一系列中等浓度溶液。
图5的压力-温度-组成图示出了本发明对各单相、显热中等浓度溶液的优选使用。在图3和4所示实施例中，吸收器和蒸气发生器的温度重合区间在蒸气发生器中为DU，在吸收器中为TF，T和D的温度相同，F和U的温度相同。但为了获得从吸收器向蒸气发生器传热的温度差，实际的温度重合区间在蒸气发生器中为DI、在吸收器中为GF。
用于图3和4所示那样显热传导的中等浓度溶液必须能加热到温度F而不沸腾。如图5所示，蒸气发生器中从U处到E处的中等浓度溶液在温度F下不沸腾。这些中等浓度溶液处于蒸气发生器压力下，但在GF区间上其蒸气压力低于蒸气发生器压力。一个例子是图5中表为直线SV的氨的浓度稍高于25％的溶液。该SU中等浓度溶液的蒸气压力在从蒸气发生器12中U点抽取时处于蒸气发生器的压力。点U在吸收器14中的温度为F，如果在温度区间GF上的蒸气压力为直线SU的压力，则这一中等浓度溶液可在温度区间GF上工作而不高于蒸气发生器压力。这一25％的溶液优于图5中表为直线KM的10％溶液的地方在于，25％的溶液在蒸气发生器压力下有端点U，这一中等浓度溶液在U点流过蒸气发生器的量比10％的溶液在N点流过蒸气发生器的量多。此外，其比热更高。因此，SU之类的浓度较高的中等浓度溶液可以较少的回路在吸收器和蒸气发生器的热交换蛇管中传导吸收器的重合热量。从而，在图3所示实施例中，从蒸气发生器12中I区或I区下方到图5中点U抽取的溶液要比KM之类浓度较低的中等浓度溶液有利。
另一方面，在图4的单相显热实施例中，温度较高的中等温度溶液SU较之溶液KM就没有什么净优点了。在图4系统中，可用热交换回路泵262以比图3实施例高的流率使中等浓度溶液流过热交换导管256，其流率可高到在一个通路中传导全部数量的GAX热量，虽然中等浓度溶液SU具有较高的热容量，但(图5中)较低浓度的中等浓度溶液KM在整个室外温度范围上更为适用，因为热泵必须在图5中沸点H下工作，而KM的沸点远高于吸收器温度F，从而更少需要调节中等浓度溶液的浓度。
图6所示本发明另一实施例也使用从蒸气发生器12取得的工作流体作为传热流体。该工作溶液在热交换回路的至少一部分中为液/气两相流体，从而使用该工作流体的潜热，请特别参看图6，该图示出一蒸气发生器-吸收器热交换设备302。在该实施例中，热交换回路包括位于吸收器14传热区中的热交换蛇管352。-热交换导管356包括一从蒸气发生器12的最好稍低于D区的部位抽取中等浓度溶液的输入端和最好位于蒸气发生器12的I区近旁的一输出端，该输出端可以是比方说一分离器/洒布器，用来洒布该中等浓度溶液。图6中的该输入端为集液器362，但也可以是在蒸气发生器12中收集中等浓度溶液的任何装置。热交换导管356在蒸气发生器12和吸收器14之间传导中等浓度溶液。
按照本发明该实施例，在蒸气发生器12与吸收器14之间循环中等浓度溶液的原动力可以是重力，即由集液器362收集的中等浓度溶液的液体压头。中等浓度溶液经热交换导管356流到热交换蛇管352中后其中的至少一部分中等浓度溶液被吸收器14的热量所蒸发。中等浓度溶液的两相混合物然后经热交换导管356流到蒸气发生器12中的分离器/洒布器360，分离器/洒布器360把该两相混合物分离成液体和蒸气而给予蒸气发生器，它在蒸气发生器12中的所在处的温度和压力最好与流出分离器/洒布器360的中等浓度溶液的温度和压力相等或相近。在该实施例中，分离器/洒布器360最好位于蒸气发生器12的I区附近。
如上所述，该实施例的中等浓度溶液在至少一部分热交换导管356中为蒸气和液体的两相混合物。中等浓度溶液在热交换导管356中的流率受集液器362收集到的液量、集液器362与分离器/洒布器360的高度差、热交换导管356上的压力降和热交换蛇管352中中等浓度溶液蒸发出的蒸气量的控制。热交换导管356在集液器362与热交换蛇管352底部之间的进口段为中等浓度溶液所充满。在热交换蛇管352中的该溶液部分为液体、部分为蒸气，其密度远低于热交换导管356进口段中的液体的密度，从而增大了集液器362与分离器/洒布器360之间的压头。从而进口处液体在热交换蛇管352中的蒸发程度有助于控制热交换导管356中的流量，适当调节热交换导管356上的压力降，即可用热交换蛇管352中的传热量控制中等浓度溶液的流量，重要的是，由集液器362收集的中等浓度溶液的量必须大于用来传热的中等浓度溶液的最大量，也即，集液器362应稍稍溢流。
图7所示本发明另一实施例使用从蒸气发生器12取得的工作流体作为传热流体。该流体在至少一部分热交换回路中为液/气两相混合物，因此利用工作流体的潜热。请特别参见图7，该图示出一蒸气发生器-吸收器热交换设备400，在该实施例中，热交换回路包括吸收器14传热区中的热交换蛇管442和蒸气发生器12传热区中的热交换蛇管444。一热交换导管430包括一放置成从蒸气发生器12取得中等浓度溶液的进口端和一输出端，该输出端最好为洒布该中等浓度浓液的一洒布器435。图7中的该输入端为集液器440，它最好位于蒸气发生器12的D区紧下方，它也可以是在蒸气发生器12内部收集中等浓度溶液的任何装置。
按照本发明该实施例，在蒸气发生器12与吸收器14之间循环中等浓度溶液的原动力可以如同图6实施例那样为集液器440与热交换蛇管442的进口之间的液体压头。或者，需要时，也可由图6所示热交换回路泵445提供该原动力。该中等浓度溶液经热交换导管430流到吸收器14传热区中的热交换蛇管442后至少一部分中等浓度溶液在该蛇管中被吸收器14的热量蒸发。中等浓度溶液的该两相混合物然后经热交换导管430流到蒸气发生器12传热区中的热交换蛇管444而在其中冷却，蒸气重新被吸收而把其热量放出到蒸气发生器12中。该中等浓度溶液在洒布器435处流出热交换蛇管444。洒布器435在蒸气发生器12中的所在处的温度和压力最好与流出洒布器的中等浓度溶液的温度和压力相等或相近。在该实施例中，洒布器435最好位于蒸气发生器12中集液器440的紧下方。
如上所述，该实施例的中等浓度溶液在至少一部分热交换导管430中为蒸气和液体的两相混合物。在热交换蛇管442与444之间的中等浓度溶液的流量可以为所收集的中等浓度溶液的总流量，也可如上所述调节或用热交换回路泵445调节，从而使从吸收器14到蒸气发生器12的传热量最佳，与图3实施例一样，可把集液器和洒布器合成为单一的集液器/洒布器，从而只须调节中等浓度溶液在热交换回路中的流率即可方便地调节GAX传热。
图6和图7所示实施例之类两相传热的中等浓度溶液最好取自蒸气发生器的较高浓度端。例如，在这类系统中使用图8直线AE上点D与点H之间的中等浓度溶液是非常有利的，部分这样的中等浓度溶液在从G到F的整个温度区间上可被吸收器的热量蒸发。在图6和图7所示实施例中，中等浓度溶液的循环量可选定成吸收器的热量在一个通道中传导。
例如，图8的氨/水PTX图示出了如何在图6和7的实施例中用该部分浓度较高的中等浓度溶液传导吸收器的热量，要传导的热量由图8中吸收器直线CE在点G与F之间的吸收过程产生。该部分浓度较高的中等浓度溶液的实际路径用虚线表示。该中等浓度溶液收集自蒸气发生器在线DE上的J点。在整个回路中，该中等浓度溶液大致保持蒸气发生器的压力，该虚线不表示压力，只表示热交换关系和路径。
回过头来参看图6，蒸气发生器12中的中等浓度溶液从集液器362经热交换导管356流到吸收器14中K点(图8)处热交换蛇管352的底部，在这里吸收器GF段的热量传给虚线KL处的中等浓度溶液而使它的一部分汽化。G到K和E到L的温度差为进行这一传热所需的温差。在此传热过程中，该两相溶液从K点流到L点。图8中L点处的中等浓度溶液在图6的热交换蛇管352的顶部。该溶液然后经热交换导管356流到位于I区或其附近的分离器/洒布器360，此处的温度与图8的点M相当。在图6实施例中，蒸气和液体最好在I区或其附近排入蒸气发生器12中。该蒸气以与向下流过蒸气发生器的其余<大部分>中间浓度溶液相反方向向上流动。作为同温度、同组成的两液体在图6中I区或其近旁的分离器/洒布器360处汇合而向下流到热交换蛇管52上。
在图7实施例中，图8所示两相溶液的流动在点M之前有与图6相同，但然后从点M继续流到点J近旁部位而作为液体重新流入蒸气发生器，在图7中，在图8M点温度下溶液在I区处进入蒸气发生器12热交换蛇管444后向上流过该蛇管，从而溶液中的热量因蒸气的重新吸收而传给蒸气发生器12。完全再吸收而生成的中间浓度溶液如图8J点表示的经洒布器435流入蒸气发生器12。
结合图3、4、6和7所述的中等浓度溶液在上述各部位从蒸气发生器抽取，并且，若循环该流体所需压力不算在内，大致工作在蒸气发生器压力下。
从蒸气发生器抽取的其它中等浓度溶液，比方说图8中直线DE的点H与点M之间的那些溶液也可用于显热或潜热式传热，但此时它们须在与蒸气发生器压力不同的压力下工作。若用这些“中间范围”的中等浓度溶液进行显热式传热，压力应升高到蒸气发生器压力之上的一压力，而在此压力下溶液在温度F下不沸腾。若用这类中间范围的中等浓度溶液进行潜热式传热，压力须使用比方说节流装置下降到溶液在吸收器温度G下沸腾的一压力。当它们完成GAX传热后，这些溶液应升压到蒸气发生器压力后再返回蒸气发生器。同样，用于显热式的传热的中间范围溶液在完成GAX传热后须降压到蒸气发生器压力。
按照本发明，也可把以吸收器取得的中等浓度溶液用作传热流体而进行显热式传热或最好是进行潜热式两相传热。图9-12示出使用从吸收器抽取的中等浓度溶液的实施例。
图9所示本发明实施例把取自吸收器14的工作流体用作传热流体。该中等浓度溶液的氨的浓度较低，在整个回路中始终为液体，因此是显热式传热。请特别参看图9，该图示出一蒸气发生器-吸收器热交换设备450。在该实施例中，热交换回路包括蒸气发生器12传热区中的热交换蛇管470、吸收器14传热区中的热交换蛇管472和热交换导管476。热交换导管476包括一用作输入端的、放置成从吸收器14F区紧下方收集中等浓度溶液的集液器462和一用作输出端的、放置成在吸收器14中洒布中等浓度溶液的洒布器464。该实施例的中等浓度溶液的浓度接近在高温区F进入该吸收器的低浓度溶液的浓度，热交换导管476使该中等浓度溶液在吸收器14与蒸气发生器12之间循环。
按照本发明该实施例，用热交换回路泵466使中等浓度溶液从吸收器14中的集液器462流到蒸气发生器12。中等浓度溶液从热交换回路泵466流到蒸气发生器12中的热交换蛇管470而把热量传到蒸气发生器12中。该中等浓度溶液然后经热交换导管476流到吸收器14中的热交换蛇管472。尽管图9中只示出一个回路和蒸气发生器12和吸收器14中的各一个热交换蛇管，但可能需要多条回路和多个热交换蛇管才能把可得到的所有GAX热量从吸收器14传到蒸气发生器12中。当可得到的所有GAX热量传到蒸气发生器12后，中等浓度溶液在最后一个吸收器热交换蛇管中被加热到接近它被收集处的温度而最好在集液器462紧下方被洒布器464洒布到吸收器14中。与图3和图7的实施例一样，集液器和洒布器可合成为单个集液器/洒布器，以便只要调节中等浓度溶液在热交换回路中的流率即可方便地调节GAX传热，并可使用仅仅一个热交换回路。
图10所示本发明实施例也把从吸收器14取得的工作流体用作传热流体。但与图9实施例不同，图10中具有“中间”氨浓度的中等浓度溶液在至少一部分热交换回路中成为液/气两相流体，从而利用工作流体的潜热。请特别参见图10，该图示出一蒸气发生器-吸收器热交换设备500。在该实施例中，热交换回路包括吸收器14传热区中的热交换蛇管502、蒸气发生器12传热区中的热交换蛇管503和热交换导管504。热交换导管504包括用作输入端而放置成从吸收器14的G区或其近旁收集中等浓度溶液的集液器506和用作输出端而放置成在吸收器14中洒布中等浓度溶液的洒布器510，热交换导管504使中等浓度溶液在吸收器14和蒸气发生器12之间循环。
按照本发明该实施例，用热交换回路泵508使中等浓度溶液从吸收器14中的集液器506流到蒸气发生器12。该中等浓度溶液从热交换回路泵508流到吸收器14中的热交换蛇管502中，从而吸收器14的热量使得其中的至少一部分中等浓度溶液蒸发。中等浓度溶液的该两相混合物然后经热交换导管504流到蒸气发生器12中的热交换蛇管503中而冷却，从而重新吸收蒸气而将其热量放出到蒸气发生器中。该中等浓度溶液然后经热交换导管504回到位于吸收器14的G区处集液器506紧下方的洒布器510。与图3、7和9的实施例一样，集液器和洒布器可合成为单的集液器/洒布器，从而调节中等浓度溶液在热交换回路中的流率即可方便地调节GAX传热。
图10实施例的优点包括热交换回路在吸收器压力下工作、循环中等浓度溶液只需很低的功率以及只需一圈热交换回路。后面两个优点是相对使用泵来循环显热式传热液体或潜热式传热的高浓度溶液<或接近高浓度的中等浓度溶液>的其它方法而言的。
图10的实施例最好使用图8中点T到点G的中等浓度溶液，在点T到点G区间中以吸收器12取得的中等浓度溶液含氨量约为20％，当在点L处汽化时约为4％。因此，该蒸气中的这些溶液平衡的水的浓度比图6和7从蒸气发生器12抽取图8中J点附近48％-40％的潜热式传热溶液的蒸气高得多，由于含水量高，因此图10中从吸收器14抽取的两相潜热传热中等浓度溶液的焓比此图6和7从蒸气发生器12中抽取的两相溶液的焓大得多。因此需要循环的中等浓度溶液的数量少。
图11所示本发明实施例也把取自吸收器14的工作流体用作传热流体。与图10工作流体一样，这一流体在至少一部分热交换回路中为液/气两相流体，从而利用该工作流体的潜热。不过，与图10实施例不同，图11所示实施例在吸收器14中非常靠近底部的部位收集中等浓度溶液，从而使用非常接近高浓度溶液的组成的中等浓度溶液。
请特别参见图11，该图示出一蒸气发生器-吸收器热交换设备550。在该实施例中，热交换回路包括吸收器14传热区中的热交换蛇管552、蒸气发生器12传热区中的热交换蛇管553和热交换导管554，热交换导管554包括-用作输入端、放置成从吸收器14的C区紧上方一部位收集中等浓度溶液的集液器556和一用作输出端、放置成在蒸气发生器12中洒布中等浓度溶液的洒布器560。热交换导管554使中等浓度溶液在吸收器14和蒸气发生器12之间循环。
按照本发明该实施例，用热交换回路泵558使中等浓度溶液从吸收器14中的集液器556流到蒸气发生器12，该中等浓度溶液从热交换回路泵558经回路泵的排液导管2562流到吸收器14中的热交换蛇管552，回路泵的排液导管562最好位于吸收器14内部，从而在回路泵的排液导管562中流动的中等浓度溶液由吸收器14的内部热量加热。吸收器14的热量使得至少一部分中等浓度溶液在热交换蛇管552中汽化。中等浓度溶液的该两相混合物然后经热交换导管554流到蒸气发生器12中的热交换蛇管553而在其中冷却，从而蒸气重新吸收而把热量放出到蒸气发生器中，中等浓度溶液然后由位于蒸气发生器12 D区紧下方的洒布器560洒布到蒸气发生器12中。
按照本发明，图11所示实施例的另一种方案是中等浓度溶液一进入蒸气发生器12就洒布该中等浓度溶液，此时，使用一分离器/洒布器来洒布液体和蒸气的两相混合物而无需使用热交换蛇管553。该分离器/洒布器在蒸发生器12中所在处的温度和压力最好与流出该分离器/洒布器中等浓度溶液的温度和压力相同或相近，例如在I区或其近旁。
按照作为参考资料包括在本申请中的原申请序号为07/793,649也即现在的美国专利No.5,271,235，提高吸收剂/制冷剂溶液在吸收器传热区中的流率即可提高吸收器传热区的吸收作用，从而提高从吸收器向蒸气发生气的传热。本发明传热装置与美国专利No.5,271,235的流率提高装置相结合。即可既提高中等浓度溶液在吸收器传热区中的流率，又可使用用来收集吸收器的中等浓度溶液并对之增压和使之在热交换回路中流动的现有装置。
图12示出本发明的提高吸收剂/制冷剂溶液在吸收器传热区中的流率从而在传热范围内提高吸收作用和吸收器热输出的一实施例以及一中等浓度溶液传热装置。该实施例使用取自吸收器的液相工作流体作为传热介质，从而使用该工作流体的显热。请特别参看图12，该图示出一蒸气发生器-吸收器热交换设备600，在所示实施例中，热交换回路包括吸收器14传热区中的三个热交换蛇管650、612和654、蒸气发生器12传热区中的二个热交换蛇管651和653和热交换导管656。热交换导管656包括一用作输入端、放置成从吸收器14G区或G区近旁收集中等浓度溶液的集液器658和一用作输出端、在蒸气发生器12的I区或I区近旁洒布中等浓度溶液的洒布器660。热交换导管656供中等浓度溶液在吸收器14和蒸气发生器12之间循环。
按照本发明该实施例，使中等浓度溶液从吸收器12中集液器658流向蒸气发生器12的原动力由热交换回路泵662提供，它还使流率按美国专利No.5,271,235的发明而提高，中等浓度溶液从热交换回路泵662流到吸收器14中的热交换与吸收器和蒸气发生器中的温度梯度获得最佳配合，而使蛇管中向上流动的流体与吸收器或蒸气发生器中向下流动的液体之间的逆向温度差最大。
按照上述GAX传热设备的各实施例，热交换蛇管可位于蒸气发生器和吸收器内部。但按照本发明，热交换蛇管也可位于蒸气发生器和吸收器外部希望进行传热的区域近旁和/或与该区域有传热接触的部位。本文的“传热区”一词既指蒸气发生器或吸收器内部，也指蒸气发生器或吸收器外部希望进行传热的区域近旁或与该区域有传热接触的部位。
本发明蒸气发生器-吸收器热交换设备的各实施例最适用于热泵，图13示出使用本发明蒸气发生器-吸收器热交换设备之一的一热泵700，该热泵700包括一室外热交换蛇管752和一室内热交换蛇管754。室内热交换蛇管754可选用一风扇或鼓风机之类的鼓风装置756把热风或冷风送入建筑物中，室外热交换蛇管752也可选用一风扇或鼓风机之类的鼓风装置757。室外和室内热蛇管650，从而吸收器14内部的热量传给中等浓度溶液，然后该中等浓度溶液经热交换导管656流到蒸气发生器12中的热交换蛇管651而把显热从该中等浓度溶液传到蒸气发生器12中。该中等浓度溶液然后经热交换导管656返回到吸收器14中的热交换蛇管652，从而吸收器14内的热量重新传给中等浓度溶液，然后中等浓度溶液经热交换导管656在蒸气发生器12和吸收器14之间再绕一圈而流过蒸气发生器12中的热交换蛇管653和吸收器14中的热交换蛇管654。该中等浓度溶液最后流回蒸气发生器12而在区I或区I近旁用洒布器660洒布。
按照本发明，图12实施例可能需要在吸收器14与蒸气发生器12之间再附加一些通路才能把所需热量从吸收器14传给蒸气发生器12，这是因为从吸收器14收集而以高流率泵至蒸气发生器12的中等浓度溶液的量可能较少。
在上述本发明所有实施例及其变型方案中，应使在蒸气发生器或吸收器的热交换蛇管中流动的传热液体或液气混合物垂直向上流动，从而交换蛇管752和754以及鼓风装置756和757可以是用于热泵或空调装置中的任何标准的现有设备。
热泵700包括两大部分，即蒸气发生器-吸收器热交换设备<吸收单元>和防冻流体系统，本发明的该蒸气发生器-吸收器热交换设备可由上述各部件构成，即吸收器14、蒸气发生器12、冷凝器16和蒸发器18，防冻流体系统分为冷流体回路和热流体回路。按照本发明，可使用的防冻流体包括可用于传热的那些现有流体。一种优选的防冻流体为含有丙二醇之类无毒、防燃防冻液体的水溶液。
与反转制冷回路而从冷却转变为加热的标准热泵系统相反，本发明热泵不是反转制冷回路，而是使用一种系统流动控制装置758，它最好为-可反转防冻回路的八路阀，系统流动控制装置可把冷防冻流体和热防冻流体从冷蒸发器18或热冷凝器16、吸收器14和蒸气发生器12的精馏段导向室外热交换蛇管752或室内热交换蛇管754。
冷防冻回路包括冷却流过蒸发器热交换蛇管中的防冻流体的蒸发器18，从而从防冻流体中吸取夏季房间或建筑物中的热量或冬季室外空气中的热量。
热防冻回路包括吸收器14、冷凝器16和蒸气发生器12的精馏段，它们把所吸取的热量的温度提高到100°F以上，吸收器14、冷凝器16和蒸气发生器12的精馏段的热量输出总和等于两个输入热量的总和，其一是燃气火焰的热量，另一个是蒸发器18的低温输入热量，吸收器14、蒸发器12的精馏段和冷凝器16把系统输出热量经过吸收器热交换蛇管778、精馏段热交换蛇管772和冷凝器热交换蛇管768传给热防冻流体，在冬季，热防冻流体传到房子或建筑物的热量要比取自燃气火焰的热量多得多，在许多地区，可能无需补助热量。
在图13中所示本发明热泵一具体实施例中，热防冻回路包括一把防冻流体从系统流向控制装置758传送到一可以是一分流器的第一流向控制装置764的第一导管762。泵之类的流体传送装置760用来使防冻流体在热防冻回路中流动，流体传送装置760可位于热防冻回流中的任何地方，但最好位于第一导管762中。
按照该实施例，第一导管762中的第一部分防冻流体用第一流向控制装置764导向第二导管766，而该导管把防冻流体送到冷凝器热交换蛇管768。在冷凝器热交换蛇管768中，热量从冷凝器16传给防冻流体。该防冻流体从冷凝器热交换蛇管768经第三导管770流到精馏段热交换蛇管772。在精馏段热交换蛇管772中，热量从蒸气发生器12传给该防冻流体。该防冻流体从精馏段热交换蛇管772经第四导管774流回系统流向控制装置758。
该实施例中的第二部分防冻流体从第一导管762用第一流向控制装置764导向第五导管776，该导管776把该防冻流体传送到吸收器热交换蛇管778，在吸收器热交换蛇管778中，热量从吸收器14传给该防冻流体。该防冻流体从吸收器热交换蛇管778经第六导管780流入第四导管774后回到系统流向控制装置758。
图13所示热防冻回路的特殊流向布置上是例示性的，不应看成对本发明有所限制，该防冻流体在吸收器14、冷凝器16和蒸气发生器12之间的其它流向布置都在本发明范围之内。例如，防冻流体在吸收器14、冷凝器16和蒸气发生器12中的流动可以如图所示并联，也可串联，但最好如图13所示，冷凝器16和吸收器14中的防冻流体为并联。
冷防冻回路包括供防冻流体从系统流向控制装置758流到蒸发器热交换蛇管786的第一导管782，在蒸发器热交换蛇管786中，热量从该防冻流体传给蒸发器18。该防冻流体从蒸发器热交换蛇管786经第二导管788回到系统流向控制装置758。泵之类的流体传送装置784用来使该防冻流体在该冷防冻回路中流动。流体传送装置784可位于该冷防冻回路中的任何地方，但最好位于第一导管782中。图13所示冷防冻回路的流向布置只是例示性的，不应看成对本发明有所限制。
系统流向控制装置在夏季把冷防冻剂导向室内热交换蛇管754，在冬季导向室外热交换蛇管752；同时在夏季把热防冻剂导向室外热交换蛇管752，在冬季导向室内热交换蛇管754。这种倒转流体满足家庭或楼房取暧或降温需要的方法需要时也可在冬季用来给室外热交换蛇管752除霜，此时只须反转流向把热防冻剂导向室外热交换蛇管752。
上述所有实施例及其改型方案中部件制作材料的选择取决于工作流体即制冷剂和吸收剂的成分以及预期的工作温度和压力范围。对于在高达约300°F(从而不包括蒸气发生器底部)温度、高达约300psia压力下工作的氨和水的吸收溶液来说，与该溶液接触的所有部件的最佳制作材料为低碳钢，但与氨接触的蒸发器和冷凝器可使用铝，若使用其它溶液，则制作材料的选择在吸收式装置技术领域中是公知的。
尽管上述各种GAX传热装置举例用在家用或小型商用热泵中，但它们的好处并不限于这类应用。上述各种GAX传热装置具有的优良性能可用于需要中温加热或冷却的工艺，仅举一些例子来说，就有酿酒、食品处理、巴氐灭菌和造纸。此外，本发明原理不限于可高效地把高温热源与低温热源结合生成的热量转换成中温热量的吸收式热泵循环，本发明同样可用于把处理工厂排出的废热水之类中温热量转换成一有用高温输出加上一低温输出的热转换器。
熟悉本技术领域的人士显然可看出，在本发明精神和范围内，可对该蒸气发生器-吸收器热交换设备、热泵和在蒸气发生器与吸收器之间传热的方法作出种种修正和改动。因此，本发明覆盖在后附权利要求及其等同物的范围内对本发明作出的所有修正和改动。
权利要求
1.一种蒸气发生器-吸收器热交换设备，包括一蒸气发生器和一吸收器，该吸收器的内部压力低于蒸气发生器的内部压力，它们在相对两端都有高温和低温区而形成各自的温度区间，该温度区间界定各自的重合传热区；以及一供一种其制冷剂浓度为高、中等和低的溶液流过蒸气发生器和吸收器的高温区、传热区和低温区的流体流动通道，其特征是包括一从所述流体流动通道中在该溶液具有中等浓度的部位取得至少一部分该溶液并使所述部分中等浓度溶液在所述两传热区之间循环从而把热量从该吸收器传到该蒸气发生器的热交换回路。
2.按权利要求1所述的设备，其特征是，该热交换回路包括在该吸收器传热区中的至少一个热交换件以及一供所述部分中等浓度溶液从该流体流动回路流过所述热交换件并在两传热区之间流动的导管。
3.按权利要求1所述的设备，其特征是，该热交换回路包括若干热交换件，该蒸气发生器和该吸收器的传热区中都至少有一个热交换件；以及一供所述部分中等浓度溶液从该流体流动通道依次在两传热区之间来回流过热交换件的导管。
4.按权利要求1所述的设备，其特征是，该热交换回路还包括一使所述部分溶液流动的热交换回路泵。
5.按权利要求1所述的设备，其特征是，使所述部分溶液流动的原动力由重力提供。
6.按权利要求1所述的设备，其特征是，该热交换回路还包括一与该流体流动通道连通的输入端。
7.按权利要求5所述的设备，其特征是，该热交换回路还包括一把所述部分中等浓度溶液洒布到蒸气发生器和吸收器之一中的输出端。
8.按权利要求1所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该部分溶液大致为液态。
9.按权利要求1所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该部分溶液在至少一部分该热交换回路中为液气两相混合物。
10.一种蒸气发生器一吸收器热交换设备，包括一蒸气发生器，其中有一种溶液，该溶液有一浓度梯度和一温度梯度，该浓度梯度在顶端处为高浓度，底端处为低浓度，其间为中等浓度；该温度梯度在顶端处为低温，在底端处为高温，其间为一传热区；其内部压力低于蒸气发生器内部压力的一吸收器，其中有一种溶液，该溶液有一浓度梯度和一温度梯度，该浓度梯度在顶端处为低浓度、底端处为高浓度、其间为中等浓度；该温度梯度在顶端为高温、底端为低温、其间为一传热区；一高浓度溶液导管，其进口在吸收器底端与吸收器连通，其出口位于蒸气发生器顶端处，该出口洒布来自吸收器底端的高浓度溶液而使该溶液沿着蒸气发生器的浓度和温度梯度流动；一与该高浓度溶液导管连通而使流体在吸收器与蒸气发生器之间的该导管中流动的泵；一低浓度溶液导管，其进口在蒸气发生器底端处与之连通，其出口位于吸收器顶端处，该出口洒布来自蒸气发生器底端的低浓度溶液而使该溶液沿着吸收器的浓度和温度梯度流动；一放置在蒸气发生器底端处而加热蒸气发生器中的溶液的加热器；以及一热交换回路，它包括在吸收器传热区中的至少一个热交换件，蒸气发生器和吸收器的所述两传热区具有重合温度；一热交换导管，该热交换导管有一输入端，该输入端从吸收器和蒸气发生器的至少一个中在溶液具有中等浓度的部位取得溶液；且该热交换导管在吸收器和蒸气发生器的传热区之间传送该中等浓度溶液，从而在其间传热。
11.按权利要求10所述的设备，其特征是，该热交换回路还包括一把该中等浓度溶液洒布到蒸气发生器和吸收器之一中的输出端。
12.按权利要求10所述的设备，其特征是，该热交换回路包括若干热交换件，蒸气发生器和吸收器的传热区中都至少有一个热交换件。
13.按权利要求12所述的设备，其特征是，该热交换回路还包括一把该中等浓度溶液洒布到蒸气发生器和吸收器之一中的输出端。
14.按权利要求10所述的设备，其特征是，该输入端为一集液器。
15.按权利要求11所述的设备，其特征是，该输出端为一洒布器。
16.按权利要求11所述的设备，其特征是，该输入端和该输出端为合二为一的集液器/洒布器。
17.按权利要求10所述的设备，其特征是，该热交换回路还包括一用来循环所述中等浓度溶液的热交换回路泵。
18.按权利要求10所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该中等浓度溶液大致为液态。
19.按权利要求10所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该中等浓度溶液在至少一部分该热交换回路中为液气两相混合物。
20.按权利要求13所述的设备，其特征是，所述热交换回路包括位于吸收器传热区的两个热交换件和位于蒸气发生器传热区的两个热交换件；一热交换导管，其所述输入端从蒸气发生器取得中等浓度溶液，所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到蒸气发生器中，所述热交换导管串联地连接所述各热交换件而在蒸气发生器和吸收器的传热区之间来回传送所述中等浓度溶液。
21.按权利要求20所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该中等浓度溶液大致为液态。
22.按权利要求20所述的设备，其特征是，循环该中等浓度溶液的原动力由一热交换回路泵提供。
23.按权利要求20所述的设备，其特征是，所述输入端和输出端大致位于蒸气发生器中的同一部位。
24.按权利要求23所述的设备，其特征是，所述输入端为一集液器，而所述输出端为一洒布器。
25.按权利要求23所述的设备，其特征是，所述输入和输出端为一合二为一的集液器/洒布器。
26.按权利要求12所述的设备，其特征是，所述热交换回路包括位于蒸气发生器传热区的热交换件和位于吸收器传热区的一热交换件；一热交换导管，其所述输入端从蒸气发生器取得中等浓度溶液，所述热交换导管串联地连接所述热交换件而在蒸气发生器和吸收器的传热区之间来回传送所述中等浓度溶液。
27..按权利要求26所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该中等浓度溶液大致为液态。
28..按权利要求26所述的设备，其特征是，循环该中等浓度溶液的原动力由一热交换回路泵提供。
29.按权利要求26所述的设备，其特征是，该输入端为一集液器。
30.按权利要求11所述的设备，其特征是，所述热交换回路包括位于吸收器传热区中的一热交换件；一热交换导管，其所述输入端从蒸气发生器取得中等浓度溶液，所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到蒸气发生器，所述热交换导管在蒸气发生器和吸收器的传热区之间传送所述中等浓度溶液。
31.按权利要求30所述的设备，其特征是，用来循环所述中等浓度溶液的原动力为重力。
32.按权利要求30所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该中等浓度溶液在至少一部分热交换回路中为液气两相混合物。
33.按权利要求30所述的方法，其特征是，所述输入端和输出端位于蒸气发生器的不同部位。
34.按权利要求33所述的设备，其特征是，所述输入端为一集液器，所述输出端为一洒布器。
35.按权利要求13所述的设备，其特征是，所述热交换回路包括一位于蒸气发生器传热区中的热交换件和一位于吸收器传热区中的热交换件；一热交换导管，其所述输入端从蒸气发生器取得中等浓度溶液，所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到蒸气发生器中，所述热交换导管串联地连接所述热交换件而在蒸气发生器和吸收器的传热区之间传送所述中等浓度溶液。
36.按权利要求35所述的设备，其特征是，该热交换回路还包括一用来循环所述中等浓度溶液的热交换回路泵。
37.按权利要求35所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该中等浓度溶液在至少一部分热交换回路中为液气两相混合物。
38.按权利要求35所述的设备，其特征是，所述输入和输出端大致位于蒸于发生器中同一部位。
39.按权利要求38所述的设备，其特征是，所述输入端为一集液器，所述输出端为一洒布器。
40.按权利要求38所述的设备，其特征是，所述输入和输出端为一合二为一的集液器/洒布器。
41.按权利要求13所述的设备，其特征是，所述热交换回路包括位于蒸气发生器传热区中的至少一个热交换件和位于吸收器传热区中的至少一个热交换件；一热交换导管，其所述输入端从吸收器取得中等浓度溶液，所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到吸收器中，所述热交换导管串联地连接所述热交换件而在蒸气发生器和吸收器的传热区之间传送所述中等浓度溶液。
42..按权利要求41所述的设备，其特征是，该热交换回路还包括一用来循环所述中等浓度溶液的热交换回路泵。
43.按权利要求41所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该中等浓度溶液在至少一部分热交换回路中为液气两相混合物。
44.按权利要求41所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该中等浓度溶液大致为液态。
45.按权利要求41所述的设备，其特征是，所述输入和输出端大致位于吸收器中同一部位。
46.按权利要求45所述的设备，其特征是，所述输入端为一集液器，所述输出端为一洒布器。
47.按权利要求45所述的设备，其特征是，所述输入和输出端为一合二为一的集液器/洒布器。
48.按权利要求11所述的设备，其特征是，所述热交换回路包括一位于吸收器传热区中的热交换件；一热交换导管，其所述输入端从吸收器取得中等浓度溶液，所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到蒸气发生器中，所述热交换导管在蒸气发生器和吸收器的传热区之间传送所述中等浓度溶液。
49.按权利要求48所述的设备，其特征是，进一步包括一位于蒸气发生器传热区中的热交换件；
50.按权利要求49所述的设备，其特征是，该热交换回路进一步包括一用来循环所述中等浓度溶液的热交换回路泵。
51.按权利要求49所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该中等浓度溶液在至少一部分热交换回路中为液气两相混合物。
52.按权利要求49所述的设备，其特征是，所述输入端为一集液器，所述输出端为一洒布器。
53.按权利要求13所述的设备，其特征是，所述热交换回路包括位于蒸气发生器传热区中的至少两个热交换件和位于吸收器传热区中的至少三个热交换件；一热交换导管，其所述输入端从吸收器取得中等浓度溶液，所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到蒸气发生器中，所述热交换导管串联地连接所述热交换件而在蒸气发生器和吸收器的传热区之间传送所述中等浓度溶液。
54.按权利要求53所述的设备，其特征是，该热交换回路进一步包括一用来循环所述中等浓度溶液的热交换热回路泵。
55.按权利要求53所述的设备，其特征是，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环的该中等浓度溶液大致为液态。
56.按权利要求53所述的设备，其特征是，所述输入端为一集液器，所述输出端为一洒布器。
57.一种热泵，包括一室内的液体对空气热交换器；一室外的液体对空气热交换器；一蒸气发生器-吸收器热交换设备，它包括一蒸气发生器和一吸收器，该吸收器的内部压力低于该蒸气发生器的内部压力，它们都有在相对两端的高温和低温区以及一传热区，界定各自传热区的温度区间重合；供蒸气发生器高温区的低浓度溶液和吸收器低温区的高浓度溶液流到并流过蒸气发生器和吸收器的高温和低温区的流体流动通道；一从流体流动通路中从一与该流体流动通道连通的一输入端在溶液具有中等浓度的部位处取得一部分该溶液并供该部分溶液在蒸气发生器和吸收器的传热区之间循环从而在其间传热的热交换回路；以及供防冻流体在室内和室外热交换器与该蒸气发生器-吸收器热交换设备之间循环从而选择性地把从所述两热交换器之一中吸取的热量传给另一个热交换器的一防冻回路。
58.按权利要求57所述的热泵，其特征是，该热交换回路还包括一把该中等浓度溶液洒布到蒸气发生器和吸收器之一中的输出端。
59.按权利要求58所述的热泵，其特征是，所述热交换回路包括位于吸收器传热区中的两个热交换件和位于蒸气发生器传热区中的两个热交换件；一热交换导管，其所述输入端从蒸气发生器中取得中等浓度溶液，所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到蒸气发生器中，所述热交换导管串联地连接所述各热交换件而在蒸气发生器和吸收器的传热区之间来回传送所述中等浓度溶液。
60.按权利要求57所述的热泵，其特征是，所述热交换回路包括位于蒸气发生器传热区中的一热交换件和位于吸收器传热区中的一热交换件；一热交换导管，其所述输入端从蒸气发生器中取得中等浓度溶液；所述热交换导管串联地连接所述热交换件而在蒸气发生器和吸收器的传热区之间传送所述中等浓度溶液。
61.按权利要求58所述的热泵，其特征是，所述热交换回路包括位于吸收器传热区中的一热交换件；一热交换导管，其所述输入端从蒸气发生器中取得中等浓度溶液，所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到蒸气发生器中，所述热交换导管在蒸气发生器和吸收器的传热区之间传送所述中等浓度溶液。
62.按权利要求58所述的热泵，其特征是，所述热交换回路包括一位于蒸气发生器传热区中的热交换件和一位于吸收器传热区中的热交换件；一热交换导管，其所述输入端从蒸气发生器中取得中等浓度溶液；所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到蒸气发生器中，所述热交换导管串联地连接所述热交换件而在蒸气发生器和吸收器的传热区之间传送所述中等浓度溶液。
63.按权利要求58所述的热泵，其特征是，所述热交换回路包括位于蒸气发生器传热区中的至少一个热交换件和位于吸收器传热区中的至少一个热交换件；一热交换导管，其所述输入端从吸收器中取得中等浓度溶液；所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到吸收器中，所述热交换导管串联地连接所述热交换件而在蒸气发生器和吸收器的传热区之间传导所述中等浓度溶液。
64.按权利要求58所述的热泵，其特征是，所述热交换回路包括一位于吸收器传热区中的热交换件；一热交换导管，其所述输入端从吸收器中取得中等浓度溶液，所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到吸收器中，所述热交换导管在蒸气发生器和吸收器的传热区之间传导所述中等浓度溶液。
65.按权利要求64所述的热泵，其特征是，所述热交换回路还包括一位于蒸气发生器传热区中的热交换件。
66.按权利要求58所述的热泵，其特征是，所述热交换回路包括位于蒸气发生器传热区中的至少两个热交换件和位于吸收器传热区中的至少三个热交换件；一热交换导管，其所述输入端从吸收器中取得中等浓度溶液；所述输出端把所述中等浓度溶液洒布到蒸气发生器中，所述热交换导管串联地连接所述热交换件而在蒸气发生器和吸收器的传热区之间传导所述中等浓度溶液。
67.一种在一蒸气发生器-吸收器热交换设备的蒸气发生器与吸收器之间传热的方法，该设备包括一蒸气发生器和一吸收器，该吸收器的内部压力低于该蒸气发生器的内部压力，该吸收器和蒸气发生器在相对两端都有高温区和低温区，从而形成各自的温度区间，这些温度区间界定各自的重合传热区；以及一供一种含有高、中等和低浓度制冷剂的溶液流过该蒸气发生器和该吸收器的高温区、低温区和传热区的流体流动通道，所述方法包括在吸收器传热区和蒸气发生器的传热区之间循环一具有中等浓度的溶液。
68.按权利要求67所述的在一吸收器与一蒸气发生器之间传热的方法，其中，所述方法包括使中等浓度溶液从放置成从蒸气发生器中取得中等浓度溶液的一输入端经吸收器的传热区和蒸气发生器的传热区流到蒸气发生器中的一输出端，而所述吸收器中的该中等浓度的温度高于该中等浓度溶液所流到的蒸气发生器传热区的温度，从而把热量从所述部分中等浓度溶液传到蒸气发生器中。
69.按权利要求68所述的方法，其中，所述方法包括使该中等浓度溶液依次通过两个位于吸收器传热区中的热交换件和两个位于蒸气发生器传热区中的热交换件而在所述两传热区中交替流动，从而通过该中等浓度溶液把热量从吸收器的传热区传到蒸气发生器的传热区。
70.按权利要求69所述的方法，其中，用一热交换回路泵使该中等浓度溶液流动。
71.按权利要求69所述的方法，其中，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间流动的中等浓度溶液大致为液态。
72.按权利要求69所述的方法，其中，所述输入和输出端大致位于该蒸气发生器中同一部位。
73.按权利要求67所述的在一吸收器和一蒸气发生器之间传热的方法，其中，所述方法包括使中等浓度溶液从一放置成可从蒸气发生器中取得中等浓度溶液的一输入端经吸收区的传热区和蒸气发生器的传热区流到蒸气发生器中的一输出端而所述吸收区中的该中等浓度溶液的温度高于该中等浓度溶液所流到的蒸气发生器传热区的温度，从而把热量从所述部分中等浓度溶液传到蒸气发生器中。
74.按权利要求73所述的方法，其中，所述方法包括使该中等浓度溶液依次通过位于吸收器传热区中的一热交换件和位于蒸气发生器传热区中的一热交换件而在所述两传热区之间交替流动，从而通过该中等浓度溶液把热量从吸收器传热区传到蒸气发生器的传热区。
75.按权利要求74所述的方法，其中，用一热交换回路泵使该中等浓度溶液流动。
76.按权利要求74所述的方法，其中，在蒸气发生器和吸收器的两传热区之间流动的该中等浓度溶液大致为液态。
77.按权利要求67所述的在一吸收器和一蒸气发生器之间传热的方法，其中，所述方法包括使中等浓度溶液从一放置成可从蒸气发生器中取得中等浓度溶液的输入端经吸收器的传热区流到该蒸气发生器中的一输出端而所述吸收器的传热区中的该中等浓度溶液的温度高于该中等浓度溶液所流到的该蒸气发生器传热区的温度，从而把热量从所述部分中等浓度溶液传到该蒸气发生器中。
78.按权利要求77所述的方法，其中，所述方法包括使中等浓度溶液通过一位于吸收器传热区中的热交换件而在所述两传热区之间流动，从而通过该中等浓度溶液把热量从吸收器的传热区传到蒸气发生器的传热区。
79.按权利要求78所述的方法，其中，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间流动的该中等浓度溶液在至少一部分该传热区回路中为液气两相混合物。
80.按权利要求78所述的方法，其中，所述输入和输出端位于蒸气发生器中不同部位。
81.按权利要求68所述的方法，其中，所述方法包括使中等浓度溶液通过一位于吸收器传热区中的热交换件和一位于蒸气发生器传热区中的热交换件而在所述两传热区之间流动，从而通过该中等浓度溶液把热量从吸收器的传热区传到蒸气发生器的传热区。
82.按权利要求81所述的方法，其中，用一热交换回路泵使该中等浓度溶液流动。
83.按权利要求81所述的方法，其中，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间流动的该中等浓度溶液在至少一部分该热交换回路中为液气两相混合物。
84.按权利要求81所述的方法，其中，所述输入和输出端大致位于蒸气发生器中同一部位。
85.按权利要求67所述的在一吸收器和一蒸气发生器之间传热的方法，其中，所述方法包括使中等浓度溶液从一放置成可从吸收器取得中等浓度溶液的输入端经吸收器的传热区和蒸气发生器的传热区流到吸收器中一输出端而所述吸收器传热区的该中等浓度溶液的温度高于该中等浓度溶液所流到的该蒸气发生器传热区的温度，从而把热量从所述部分中等浓度溶液传到蒸发器中。
86.按权利要求85所述的方法，其中，所述方法包括使中等浓度溶液通过位于吸收器传热区中的至少一个热交换件和位于蒸气发生器传热区中的至少一个热交换件而在所述传热区之间流动，从而通过该中等浓度溶液把热量从吸收器的传热区传到蒸气发生器。
87.按权利要求86所述的方法，其中，用一热交换回路泵使该中等浓度溶液流动。
88.按权利要求86所述的方法，其中，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间流动的该中等浓度溶液在至少一部分该热交换回路中为液气两相混合物。
89.按权利要求86所述的方法，其中，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间流动的中等浓度溶液大致为液态。
90.按权利要求87所述的方法，其中，所述输入端和输出端大致位于吸收器中同一部位。
91.按权利要求68所述在一吸收器和一蒸气发生器之间传热的方法，其中，所述方法包括使中等浓度溶液从一放置成可从吸收器取得中等浓度溶液的输入端经吸收器的传热区和蒸气发生器的传热区流到蒸气发生器中一输出端，并且所述吸收器的传热区的中等浓度溶液的温度高于该中等浓度溶液所流到的蒸气发生器的传热区的温度，从而把热量从所述部分中等浓度溶液传到蒸气发生器。
92.按权利要求91所述的方法，其中，所述方法包括使中等浓度溶液通过一位于吸收器的传热区中的热交换件而在所述两传热区之间流动，从而通过该中等浓度溶液把热量从吸收器传热区传到蒸气发生器传热区。
93.按权利要求91所述的方法，其中，所述方法包括使中等浓度溶液通过一位于吸收器的传热区中的热交换件和一位于蒸气发生器传热区中的热交换件而在所述两传热区之间流动，从而通过该中等浓度溶液把热量从吸收器传热区传到蒸气发生器传热区。
94.按权利要求93所述的方法，其中，用一热交换回路泵使该中等浓度溶液流动。
95.按权利要求93所述的方法，其中，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间流动的中等浓度溶液在至少一部分热交换回路中为液气两相混合物。
96.按权利要求91所述的方法，其中，所述方法包括使中等浓度溶液通过吸收器传热区中的至少三个热交换件和蒸气发生器传热区中的至少两个热交换件而在所述传热区之间流动，从而把热量从吸收器传热区传到蒸气发生器传热区。
97.按权利要求96所述的方法，其中，用一热交换回路泵使该中等浓度溶液流动。
98.按权利要求96所述的方法，其中，在蒸气发生器和吸收器的传热区之间流动的该中等浓度溶液大致为液态。
99.一种使用蒸气发生器一吸收器热交换设备在一中温区和一高温区之间传热方法，该设备包括一蒸气发生器和一吸收器，该吸收器的内部压力低于该蒸气发生器的内部压力，该吸收器和蒸气发生器在相对两端都有高温区和低温区而形成各自的温度区间，这些温度区间界定各自的重合传热区；以及一供一种具有高、中等和低制冷剂浓度的溶液流经蒸气发生器和吸收器的高温区、传热区和低温区的流体流动通道，所述方法包括使一防冻流体在一室外热交换器和吸收器热交换器、冷凝器热交换器和蒸气发生器热交换器中的至少一个热交换器之间流动，从而通过所述防冻流体把热量从吸收器、冷凝器和蒸气发生器的所述至少一个热交换器传到所述室外热交换器；使一防冻流体在一室内热交换器和蒸发器热交换器之间流动，从而通过所述防冻流体把热量从所述室内热交换器传到所述蒸发器热交换器；以及其中，所述蒸气发生器-吸收器热交换设备包括一放置成可从该流体流动通路中在该溶液具有中等浓度的一部位取得至少一部分该溶液并供所述部分中等浓度溶液在所述两传热区之间流动从而把热量从吸收器传到蒸气发生器的热交换回路。
100.一种使用蒸气发生器-吸收器热交换设备在一低温区和一中温区之间传热的方法，该设备包括一蒸气发生器和一吸收器，该吸收器的内部压力低于该蒸气发生器的内部压力，该吸收器和蒸气发生器在相对两端都有高温区和低温区而形成各自的温度区间，这些温度区间界定各自的重合传热区；以及一供一种具有高、中等和低制冷剂浓度的溶液流经蒸气发生器和吸收器的高温区、传热区和低温区的流体流动通道，所述方法包括使一防冻流体在一室内热交换器与吸收器热交换器、冷凝器热交换器、和蒸气发生器热交换器中的至少一个热交换器之间流动，从而通过所述防冻流体把热量从吸收器、冷凝器和蒸气发生器中的所述至少一个热交换器传到所述室内热交换器；使一防冻流体在一室外热交换器和蒸发器热交换器之间流动，从而通过所述防冻流体把热量从所述室外热交换器传到所述蒸发器热交换器；以及其中，所述蒸气发生器-吸收器热交换设备包括一放置成可从该流体流动通路中在该溶液具有中等浓度的一部位取得至少一部分该溶液并供所述部分中等浓度溶液在所述两传热区之间流动从而把热量从吸收器传到蒸气发生器的热交换回路。
全文摘要
本文公开了特别可用于吸收式热泵系统中的蒸气发生器-吸收器热交换(GAX)的各种实施例及其方法。这些实施例及其方法把该吸收式系统的工作溶液用作传热介质且此时该工作溶液具有中等浓度。
文档编号F25B25/02GK1139482SQ95191322
公开日1997年1月1日 申请日期1995年10月27日 优先权日1994年11月23日
发明者本杰明.A.菲利普, 托马斯.S.扎瓦基@@## 申请人:菲利普工程公司