专利名称：浓度自适应型氨水吸收式制冷机的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种制冷的设备，更具体地说，本发明涉及到一种以氨为工质、浓度可以 随运行工况变化而进行自我适应调节的吸收式制冷机。
背景技术：
随社会的发展、人口的增长，人类面临着前所未有的能源危机，降低能耗已成为各行业 发展的必然要求；于此同时，由于人们对生活质量的要求也越来越高，对空调、冷库、冰箱 等制冷产品的需求不断增大，由制冷带来的能耗也日益增加。降低制冷设备的能耗或发展余 热制冷成为制冷产品发展的方向。目前占据市场主体地位的压縮制冷机虽有较高的制冷效 率，但其对能源品位要求较高， 一般需要靠消耗电能维持运行，而电能为二级能源，尤其在 我国这么一个以火电为主的国家，考虑到煤发电的效率，压縮制冷的综合效率并不高。而吸 收制冷系统，效率较压縮制冷较低，但考虑到其可以靠余热驱动，其有着自身优势。
吸收制冷系统又分溴化锂吸收制冷和氨水吸收制冷两种，其中溴化锂吸收制冷主要用于 空调制冷设备中，其最低制冷温度一般在5摄氏度左右，而在一些冷冻和冷藏场合需采用氨 水吸收式制冷机。早在1850年法国工程师凯利爱在巴黎制出了第一台氯水吸收式制冷机， 但早期氨水吸收式制冷机发展缓慢，这一方面是因为压縮制冷运行可靠;另一方面则由于当 时能源价格低廉的缘故，直到本世纪30年代，氨水吸收式制冷机才得到了复苏,这时它的系 统和设备都得到了改进，现代化学工程的原理在系统中得以充分应用，特别是发展了氨水精 馏，使氨水吸收式制冷系统日益完，但其效率仍不太高。
在氨水吸收制冷机中，溶液浓度是影响制冷机效率与性能的一个重要参数， 一般来说， 蒸发温度会决定蒸发压力， 一般蒸发压力与吸收压力值相当，外界冷却介质的温度，决定吸 收温度，吸收温度与吸收压力将决定制冷机浓溶液的最大浓度；另一方面，冷却介质的温度， 决定冷凝压力，冷凝压力与发生压力值相当，同时根据热源的温度，可以确定发生器最高温 度，发生压力与发生器最高温度决定了离开发生器稀溶液的最小浓度值。浓溶液的最大浓度 值与稀溶液的最小浓度值之间的差值叫做放气范围，放气范围的倒数又叫循环倍率。循环倍 率是一个描述制冷机溶液循环量与蒸气量一个比值关系，循环倍率越大，意味着要产生相同 的蒸气量所需要的溶液循环量也就越大，此时的制冷效率也就越低，所以在制冷机中，应在 满足制冷要求的前提下，尽可能的提高放气范围，降低循环倍率，这也就是说应该尽可能的 提高浓溶液的浓度，同时尽可能的降低稀溶液的浓度，而这两个参数又受环境工况决定，环 境工况在一年中不同的季节、 一天中不同的时刻会出现不同的参数值，为了保证制冷效率、 保证最小的循环倍率，应该对溶液的浓度参数进行调节，而目前氨水吸收式制冷系统属于一 个完全封闭的系统，溶液浓度无法进行调节，往往是在运行初期，根据运行工况特点，确定 一个较合适的溶液浓度进行灌装，且在以后运行过程中，系统保持封闭，浓度保持恒定，一 般为了保持运行的可靠性，浓度需要根据最不利工况确定、选择最大的循环倍率，这样虽保 证了制冷机能适应其他工况下的运行，保证制冷效果，但当运行工况好于最不利工况时，允 许的最大浓度值发生变化时，其浓度却不能随之调节，放气范围小于该工况下的最大值，效 率较低
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种浓度可以随运行工况变化而进行自我 适应调节、可以时刻保证最小循环倍率的氨水吸收式制冷机。
本发明的浓度自适应型氨水吸收式制冷机包括由管路依次连接的溶液泵、发生器、精馏 器、冷凝器、制冷剂节流阀、蒸发器、吸收器、储液器、溶液节流阀构成的氨水吸收制冷系 统和制冷剂暂储器，所述制冷剂暂储器设在所述冷凝器与制冷剂节流阀之间；制冷剂暂储器 与所述冷凝器、制冷剂节流阀之间连接管道并联；制冷剂暂储器两端均设有阀门。制冷剂暂 储器为一耐高压容器，可以储存一定量的制冷剂，制冷剂暂储器的制冷剂储存量可有节流阀 的开启度控制制冷剂暂储器的液位高度来实现。在运行过程中，氨水溶液从储液器由溶液泵 的作用下进入发生器，在发生器中被加热沸腾，产生氨蒸气进入精馏器，而剩余的稀氨水会 经过溶液节流阀回流至吸收器，而氨蒸气在精馏器中得到提纯，其中含水量会下降，得到纯 度较高的氨蒸气，而后进入冷凝器，在冷凝器中氨蒸气将被冷却成液氨，液氨首先进入制冷 剂暂储器，此时对制冷剂暂储器中的氨液位进行检测，确定制冷剂暂储器中液氨的量，进而 反算出吸收器中溶液浓度，当溶液浓度达到最佳值时，制冷剂暂储器两端阀门均关闭。随后 从冷凝器冷凝下来的液氨将直接经过制冷剂节流阀进入蒸发器，在蒸发器中，液氨蒸发形成 氨蒸气，该过程会从外界吸收大量的热，达到制冷的目的，随后形成的氨蒸气进入吸收器， 与从发生器回流的稀氨水溶液接触，氨蒸气被吸收，稀氨水转变成浓氨水，当外界环境工况 温度变低或所需制冷温度提高时，又可以打开制冷剂暂储器两端阀门，又使部分制冷剂暂储 器中的氨重新回到循环过程当中。当环境工况升高或所需制冷温度降低时，又可以重新将部 分氨储存于制冷剂暂储器，降低了循环溶液的浓度。这样保证了制冷机能时刻保证制冷温度 的前提下维持了最小循环倍率、最大制冷效率，达到节能的目的。
本发明的有益效果(1)制冷机在保证了一个封闭系统的同时，在一个封闭系统中，增 设了一个封闭空间——制冷剂暂储器，通过制冷剂暂储器储存一定的制冷剂，使其与制冷循 环相隔离，即保证了一定量的制冷剂无法参与制冷循环，又可以通过控制制冷剂暂储器中制 冷剂的量达到了控制参与循环的制冷剂的总量，进而实现对浓度的调节；(2)制冷机保证了 传统氨水吸收式制冷机的主体，只是对其部分部件做了改进，可以对现有的制冷机进行部分 改进，到达目的；(3)制冷效率高，设备成本简单；(4)制冷系统采用的制冷剂为自然工质， 对臭氧层无不良影响，也无温室效应，利于环境的保护。
附图1是本发明的浓度自适应型氨水吸收式制冷机结构示意图。
其中有，溶液泵1，发生器2，精馏器3，冷凝器4，制冷剂暂储器5，制冷剂节流阀 6，蒸发器7，吸收器8，储液器9，溶液节流阀10。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的新型制冷设备做进一步说明。
如图1所示，本发明的浓度自适应型氨水吸收式制冷机包括由管路依次连接的溶液泵1、 发生器2、精馏器3、冷凝器4、制冷剂节流阀6、蒸发器7、吸收器8、储液器9、溶液节流 阀10构成氨水吸收制冷系统，并在所述冷凝器4与制冷剂节流阀6之间设有制冷剂暂储器5。 制冷剂暂储器5与所述冷凝器4、制冷剂节流阀之6间连接管道并联，制冷剂暂储器5两端 均设有阀门。所述制冷剂暂储器5可有以耐高压空腔容器制成，可以用来储存一定量的制冷剂，制冷剂暂储器5的制冷剂储存量可有节流阀的开启度控制制冷剂暂储器的液位高度来实 现，也可以通过控制制冷剂暂储器5两端的阀门来实现。
初始灌装时，本发明的浓度自适应型氨水吸收式制冷机的浓度可以根据最佳工况下(最 低吸收温度、冷凝温度和最高蒸发温度)的运行参数选择，如运行过程中，最低吸收温度、
冷凝温度为23摄氏度，最高制冷温度为5摄氏度，初始灌装浓度可以选择在0.32 0.35之 间。同时根据最不利工况下(最高吸收温度、冷凝温度和最低蒸发温度)的运行参数计算出 所需的最低浓溶液浓度值，如运行过程中，最高吸收温度、冷凝温度为32摄氏度，最低制冷 温度为-25摄氏度，此时循环浓度应在O. 15 0.20之间。这两者也就是制冷机运行过程中， 溶液浓度调节范围，根据灌装量，算出两种状态氨循环量的差值，根据这个差值可算出制冷 剂暂储器5体积。如灌装浓度选择了 0.35，且计算出最不利工况下，浓度的最大值为0.2， 初始灌装量时氨65千克、水121千克，最不利工况下，氨的循环量应为30千克、水121千 克，这时多余的35千克氨可利用制冷剂暂储器5储存。而中间工况下，制冷剂暂储器5储存 的氨应该处于0 35千克之间的一个值。制冷剂暂储器5储存的氨可以根据液位检测装置测 定。当需要降低溶液浓度时，可以打开制冷剂暂储器5前端的阀门、关闭后端阀门、调小制 冷剂节流阀6，使得制冷剂暂储器5液位上升；当需要提高溶液浓度时，可以打开制冷剂暂 储器5后端的阀门、关闭前端阀门、调大制冷剂节流阀6，使得制冷剂暂储器5液位下降， 使得制冷剂氨重新回到循环过程中，达到提高浓度的目的。
权利要求
1. 一种浓度自适应型氨水吸收式制冷机，其特征在于，在由管路依次连接的溶液泵(1)、发生器(2)、精馏器(3)、冷凝器(4)、制冷剂节流阀(6)、蒸发器(7)、吸收器(8)、储液器(9)、溶液节流阀(10)构成氨水吸收制冷系统中，增设制冷剂暂储器(5)构成；制冷剂暂储器(5)设在所述冷凝器(4)与制冷剂节流阀(6)之间；制冷剂暂储器(5)与所述冷凝器(4)、制冷剂节流阀(6)之间连接管道并联。
2. 如权利要求1所述的自适应型氨水吸收式制冷机，其特征在于，所述制冷剂暂储器(5)为 一耐高压容器。
全文摘要
本发明公开了一种浓度自适应型氨水吸收式制冷机，旨在提供一种浓度可以随运行工况变化而进行自我适应调节的氨水吸收式制冷机。它包括由管路依次连接的溶液泵、发生器、精馏器、冷凝器、制冷剂节流阀、蒸发器、吸收器、储液器、溶液节流阀构成氨水吸收制冷系统，且在所述冷凝器与制冷剂节流阀之间设有制冷剂暂储器。在运行过程中，利用制冷剂暂储器储存一定量的制冷剂氨，并通过调节其储存量来实现调节氨水浓度的目的，使得制冷剂浓度始终维持在最佳值，制冷机始终在最优浓度下运行，提高了效率，降低了能耗。本发明可以广泛应用于余热驱动的低温制冷场合。
文档编号F25B15/04GK101424461SQ20081019614
公开日2009年5月6日 申请日期2008年9月16日 优先权日2008年9月16日
发明者李智虎, 光 陈 申请人:李智虎