专利名称：一种扩散吸收式制冷空调教学实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种扩散吸收式制冷空调教学实验装置，主要应用于学生的实验 教学，进行演示实验，帮助学生形成概念，获得知识和技能，培养学生的观察能力、自学能 力、综合分析问题和解决问题的能力。经过改进后也可应用于有余废热源、并需要供暖、制 冷和热水供给设备的场合，如在室内空调，汽车空调，以及一些制冷机上，属于空调技术领 域。
背景技术：
自上世纪30年代初氟利昂被用作制冷剂以来，Rll、R12、R22、Rl 14等一直被认为 是理想的工质，因为它们无毒、无臭、不可燃，对金属几乎无腐蚀作用，而物理性质又能相当 好地满足热力循环的需求。但是自1974年发现氟利昂中氯元素(以及溴元素)能与臭氧结 成氯的氧化物，并由此导致地球周围的臭氧层衰减以来，人们对这些工质的应用产生了疑 虑。因为臭氧层能吸收从太阳辐射到地球的紫外线，臭氧层的衰减被认为可能导致人类皮 肤癌的增加以及地球的温室效应。吸收式制冷系统是解决由于使用氟利昂而引起的一系列 环境问题的有效途径之一，同时吸收式制冷系统还具有可使用低温热源作为动力等优点。以往研究的溴化锂系统只能制取零度以上的温度，而且腐蚀性较强，应用受到限 制。目前研究较多的是氨水吸收式热泵系统。氨水系统由于水和氨的沸点接近，在发生器 中加热时氨蒸发，水也蒸发，降低了热效率，同时需要精馏装置，增加了设备投资和能耗，同 时也限制了热利用率和制冷效率的提高，此外它还需要增压泵，耗电量较大，因此已不适应 目前节能、制冷形势的需求。目前常见的氨氢水扩散吸收式制冷系统在氨水系统的基础上加入了扩散剂-氧， 它的基本流程如图1所示，进入发生器1的浓溶液经过加热，蒸发后进入到精馏器17，其中 液态回流入发生器1，气态氨流经冷凝器14冷凝，经气体热交换器15再冷，进入蒸发器6。 在蒸发器6中由于氢的影响，促成了氨迅速蒸发制冷。由蒸发器6出来的氨氢水混合气经 气体热交换器15换热后，进入吸收器7。从发生器1出来的稀溶液在溶液热交换器16中被 冷却后也进入吸收器7，在吸收器7中稀氨溶液吸收氨气形成浓氨溶液，在溶液泵8的作用 下经溶液热交换器16预热后进入发生器1重新发生，而氢气重新回到蒸发器，如此构成循 环。此系统工质对采用氨和水，因此必须设有精馏装置，同时目前也有氨水系统利用虹吸泵 进行循环，但相比较溶液泵而言制冷量一般较小，难以用于制冷量需求大的场合，且制冷量 不易调节。
发明内容本实用新型的目的是在于克服了现有热泵系统的上述不足，提供了一种扩散吸收 式制冷空调教学实验装置，本系统用较低的热源温度就可以满足驱动系统的要求并可达到 较高的制冷效率C0P，并且充分利用系统内部的冷凝热、吸收热等热量实现制热的目的，系 统的冷却由冷却机组提供的冷却水冷却，水温可调。[0006]一种扩散吸收式制冷空调教学实验装置，其特征在于该装置包括有发生器1、蒸 发器6、吸收器7、溶液泵8、冷凝器14、冷水机组2、板式热交换器一 3、板式热交换器二 9、 板式热交换器三13 ；其中热源10的高温蒸汽出口和回水的入口分别与发生器1的入口和 出口相连接，发生器1的氨蒸汽出口与冷凝器14入口相连通，冷凝器14出口与蒸发器6入 口相连通，蒸发器6出口与吸收器7入口相连通，发生器1的与制冷工质相对的稀溶液出口 与板式热交换器二 9的入口相连通，板式热交换器二 9的出口与吸收器7入口相连通；吸收 器7底部和顶部的与制冷工质相对的浓溶液出口分别与溶液泵8和板式热交换器一 3的入 口相连通，然后两者的出口都与板式热交换器二 9的入口相连，然后板式热交换器二 9与发 生器1相连通；冷水机组2冷却水出口与板式热交换器一 3的入口相连通，板式热交换器一 3的出口与冷凝器14相连通，然后冷凝器14再与冷水机组2冷却水进口相连通；不冻液槽 11与低压磁力泵12相连通，低压磁力泵12另一端与板式热交换器三13相连，最后与不冻 液槽11的另一端相连；蒸发器6 —端与蒸发泵5相连，蒸发泵5另一端与板式热交换器三 13相连，板式热交换器三13再与蒸发器6另一端相连。板式热交换器一 3、板式热交换器二 9、板式热交换器三13可以是壳管式或者套管 式等结构的换热器。本系统可用工质包括氨-氢-水、硝酸锂-氨-氢气、硝酸锂-氨-氦气、硫氰酸 钠-氨-氢气、硫氰酸钠-氨-氦气。本实用新型中，通过冷水机组2的冷却水，与纯氨管路、浓溶液管路进行热交换， 起到预冷器作用。以往扩散吸收式使用的冷却塔需占用较大空间，而且水温不可调，随时间 变化。而冷水机组本身能够提供温度恒定的冷却水，水温可调，可根据需要进行温度调节， 这将大大提高热交换效率和效果，从而取代以往扩散吸收式的冷却塔。本实用新型中，通过布置温度传感器、流量计、压力表等装置对系统内各个测点进 行实时监控和动态显示，方便记录数据。此外，有巡检仪可以记录电量的使用，制冷量也可 以通过实验获得，从而能够计算出系统的COP。这些实验操作都能够锻炼和增强实验者的动 手能力。下面介绍这些装置的布置位置，温度传感器分别布置在系统中的各个测点，然后汇 集到巡检仪上，以显示数据。系统的压力表装在热源上，因为热源的压力比较大，所以需要 布置压力表，流量计布置在不冻液循环管路上，以显示不冻液的流量。本实用新型可以使用多种制冷工质对制取零度以下的温度，同时省去了氨水系统 的精馏装置，它用较低的热源温度就可以满足驱动系统的要求并可达到较高的制冷效率 C0P，系统冷却水水温可调，并且充分利用系统内部的冷凝热、吸收热等热量实现制热的目 的，同时无污染，且具有节能效果。
图1氨氢水扩散吸收式制冷系统流程图图2 —种扩散吸收式制冷空调教学实验装置的流程图图3 —种扩散吸收式制冷空调教学实验装置的实物图图中1.发生器，2.冷水机组，3.板式热交换器一，4.节流阀，5.蒸发泵，6.蒸 发器，7.吸收器，8.溶液泵，9.板式热交换器二，10.热源，11.不冻液槽，12.低压磁力泵， 13.板式热交换器三，14.冷凝器，15.气体热交换器，16.溶液热交换器，17.精馏器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明如图2所示，本系统包括有发生器1、蒸发器6、吸收器7、溶液泵8、冷凝器14、冷水 机组2、板式热交换器一 3、板式热交换器二 9、板式热交换器三13。其中发生器1的氨蒸 汽出口与冷凝器14入口相连通，冷凝器14出口与蒸发器6入口相连通，蒸发器6出口与吸 收器7入口相连通，发生器1的稀溶液指氨-水、硝酸锂-氨、硫氰酸钠-氨等制冷工质对， 下面相同出口与板式热交换器二 9的入口相连通，板式热交换器二 9的出口与吸收器7入 口相连通；吸收器7底部和顶部的浓溶液指氨-水、硝酸锂-氨、硫氰酸钠-氨等制冷工质 对，下面相同出口分别与溶液泵8和板式热交换器一 3的入口相连通，然后两者的出口都与 板式热交换器二 9的入口相连，然后板式热交换器二 9与发生器1相连通；冷水机组2冷却 水出口与板式热交换器一 3的入口相连通，板式热交换器一 3的出口与冷凝器14相连通， 然后冷凝器14再与冷水机组2冷却水进口相连通。不冻液槽11与低压磁力泵12相连通， 低压磁力泵12另一端与板式热交换器三13相连，最后与不冻液槽11的另一端相连。蒸发 器6 —端与蒸发泵5相连，蒸发泵5另一端与板式热交换器三13相连，板式热交换器三13 再与蒸发器6另一端相连。本系统的运行主要包括三个循环，即纯氨(包括氨气和纯氨液)循环，稀溶液循环 和浓循环，通过完成这三个循环，达到系统最终制冷的效果。本系统的运行过程如下在发生器1中，浓溶液经过热源10加热沸腾后，由于两种 工质对的沸点相差较大，纯氨气大量蒸发出来，同时浓溶液变为稀溶液。其中氨气从发生器 1顶部排出，进入冷凝器14中，被冷却机组2提供的冷却水冷凝成氨液，并经过节流阀4节 流降压后，进入蒸发器6中，在蒸发器6入口处与氢气相遇，由于氢气分压高，氨气分压低， 因而液氨分子迅速向氢气中蒸发扩散。在液氨蒸发扩散过程中，从外界吸收热量，达到制取 冷量的目的。开始时，由于氢、氨混合气中氨气分压较低，故蒸发温度较低。随着液氨不断地 蒸发与扩散，混合气中氨气分压缓缓上升，蒸发温度随之升高。由于含氨较多的低温氢氨混 合气密度较大，在重力作用下通过吸收器7和蒸发器6之间的管道进入吸收器7，然后由吸 收器7下部向上流动，与自上而下喷淋的稀溶液接触，氨气不断地被稀溶液吸收。氢气因不 溶解于溶液，密度又小，因而从吸收器7上部上升，重新回到蒸发器内，开始下一轮的循环。 这里的稀溶液来自发生器1，流入板式热交换器二 9与来自板式热交换器一 3和吸收器7中 浓溶液冷却降温，之后进入吸收器7内吸收氨气进行喷淋。在吸收器7底部形成的浓溶液 因为处于低压端，在溶液泵8的作用下也进入板式热交换器二 9进行热交换，而在吸收器7 顶部的浓溶液流经板式热交换器3，与来自冷水机组2中的冷却水进行热交换，然后被冷却 的浓溶液流经高热板式热交换器二 9，与来自发生器1中的稀溶液进一步进行换热。经过这 样几次换热有效带走吸收器7内吸收过程产生的吸收热，并将浓溶液最终送入发生器1内 被热源10再次加热蒸发开始新的循环。不冻液槽11中的不冻液在低压磁力泵12作用下 进入板式热交换器三13，最后回到不冻液槽11，完成不冻液的循环。如图3所示，是按照流程图所加工的一台设备的实物图，用以向学生展示并进行 相关的实验研究。如图上所示温度传感器、流量计、压力表等装置对系统内各个测点进行实 时监控和动态显示，方便记录数据。此外，有巡检仪可以记录电量的使用，制冷量也可以通过实验获得，从而能够计算出系统的COP。这些实验操作都能够锻炼和增强实验者的动手能 力。温度传感器分别布置在系统中的各个测点，然后汇集到巡检仪上，以显示数据。系统的 压力表装在热源上，因为热源的压力比较大，所以需要布置压力表，流量计布置在不冻液循 环管路上，以显示不冻液的流量。
权利要求1 一种扩散吸收式制冷空调教学实验装置，其特征在于该装置包括有发生器(1)、蒸 发器(6)、吸收器(7)、溶液泵(8)、冷凝器(14)、冷水机组( 、板式热交换器一 C3)、板式热 交换器二(9)、板式热交换器三(13)；其中热源(10)的高温蒸汽出口和回水的入口分别 与发生器(1)的入口和出口相连接，发生器(1)的氨蒸汽出口与冷凝器(14)入口相连通， 冷凝器(14)出口与蒸发器(6)入口相连通，蒸发器(6)出口与吸收器(7)入口相连通，发 生器(1)的与制冷工质相对的稀溶液出口与板式热交换器二(9)的入口相连通，板式热交 换器二(9)的出口与吸收器(7)入口相连通；吸收器(7)底部和顶部的与制冷工质相对的 浓溶液出口分别与溶液泵(8)和板式热交换器一(3)的入口相连通，然后两者的出口都与 板式热交换器二(9)的入口相连，然后板式热交换器二(9)与发生器(1)相连通；冷水机组 (2)冷却水出口与板式热交换器一(3)的入口相连通，板式热交换器一(3)的出口与冷凝 器(14)相连通，然后冷凝器(14)再与冷水机组(2)冷却水进口相连通；不冻液槽(11)与 低压磁力泵(1 相连通，低压磁力泵(1 另一端与板式热交换器三(1 相连，最后与不 冻液槽(11)的另一端相连；蒸发器(6) —端与蒸发泵( 相连，蒸发泵(5)另一端与板式 热交换器三(1 相连，板式热交换器三(1 再与蒸发器(6)另一端相连。
2.根据权利要求1所述的一种扩散吸收式制冷空调教学实验装置，其特征是板式热 交换器一(3)、板式热交换器二(9)、板式热交换器三(1 可以是壳管式或者套管式结构的 换热器。
3.根据权利要求1所述的一种扩散吸收式制冷空调教学实验装置，其特征是该装置 还布置有温度传感器、流量计、压力表；该装置安装有可以记录电量使用的巡检仪。
专利摘要本实用新型涉及一种扩散吸收式制冷空调教学实验装置，主要应用于学生的实验教学，也可应用于有余废热源、并需要供暖、制冷和热水供给设备的场合，属于空调技术领域。该装置包括有发生器(1)、蒸发器(6)、吸收器(7)、溶液泵(8)、冷凝器(14)、冷水机组(2)、板式热交换器(3)、(9)、(13)，本系统可用工质对广泛，包括氨-氢-水、硝酸锂-氨-氢气、硝酸锂-氨-氦气、硫氰酸钠-氨-氢气、硫氰酸钠-氨-氦气。本实用新型装置可用来制取生活热水，可对多种制冷工质对制取零度以下的温度，省去了氨水系统的精馏装置，用较低的热源温度就可以满足驱动系统的要求并可达到较高的制冷效率。
文档编号G09B25/02GK201904025SQ20102026693
公开日2011年7月20日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者刘佳兴, 刘忠宝, 张克武, 马清波 申请人:北京工业大学