专利名称：冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺的制作方法
技术领域：
本发明一种是在真空封闭循环系统内实现的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺。
目前常使用溴化锂吸收式热泵制冷工艺循环，它使用54-60％的溴化锂溶液，其工艺过程如说明书附
图1所示。由该图可以看出，现有的溴化锂吸收式制冷工艺需要经过真空环境中的蒸发、吸收、发生和冷凝四个阶段，并由热动力支持，即上述的发生阶段需要通过燃油或其它热能完成，因此它的运行会对环境造成污染。上述的冷凝过程只能通过水冷完成，这在当今水资源短缺的情况下也是一个需要解决的问题；解决这一问题的一种途径是使用风冷，但由于夏季风的温度高达45℃，使现有的溴化锂吸收式制冷循环中吸收严重不足，制冷不能正常进行。而且，在上述过程上，溴化锂溶液和制冷剂要分别进行循环，因而其设备较为复杂、成本较高，运行成本也较高。另外，利用现有的溴化锂吸收式制冷无法进行制冰。在现有技术中，为实现制冰人们常使用氟里昂等做制冷剂，但众所周知，氟里昂对臭氧层有极大的损害，它会对人类的生存有极大的威胁，因而世界各地正在取缔。为解决这一问题，有时采用甲醇和溴化锂溶液的混合液做吸收剂，其制冷循环可以实现制冷，还可以通过冰晶液实现制冰，但其制冷和制冰为两个独立系统循环过程，需要两套设备完成。而且甲醇的粘度较大，使设备运转的稳定性差。
本发明的目的在于公开一种以冷动力推动、环保效果好、节约能源且工艺流程简单、能够降低设备成本和设备运行成本的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺。
本发明所使用的制冷工质溴化锂溶液的浓度不高于55％，它由冷动力推动化学式压缩机完成下述过程溴化锂溶液吸收水蒸汽后，其稀溶液经冷却后进行蒸发，蒸发所得的水蒸汽直接进入吸收阶段，蒸发所得的吸收液经换热后进入吸收阶段形成循环；上述过程在真空状态下进行，其中的吸收方式为气液二相流形式，其蒸发为闪急蒸发。
在本发明中蒸发阶段之前的溴化锂稀溶液具备可发生态的热工特性，它以水系制冷工质参与制冷，这一点与传统的溴化锂吸收式制冷工艺截然不同的。在工艺循环中，溴化锂溶液通过蒸发设备上的节流——喷咀系统进入蒸发设备。在喷咀的作用下，溴化锂溶液雾化变为分散的雾状液滴，由于溶液在喷咀前后有显著的压力降，在雾化的同时发生闪急蒸发，部分制冷剂被气化而吸收热量，溶液则温度降低，其浓度也发生变化，从稀溶液变为浓溶液。经过喷咀没有蒸发的制冷剂和溴化锂溶液在泵的作用下流经换热管，进入吸收阶段。经过蒸发过程，部分制冷剂以气态存在，它们可以通过泵送入吸收阶段，但由于水蒸汽压力大于吸收器内的气压，不必使用泵，水蒸汽在压力推动下即能进入吸收设备。
从蒸发设备而来的水蒸汽以高速运动连续地进入吸收设备充满吸收设备的空间。由泵推动进入吸收设备的浓溴化锂溶液，也经过吸收设备内的喷咀雾化，使其雾滴的直径符合设计要求，以较高的速度冲入连续的水蒸汽中，溴化锂液滴和水蒸汽在二相流运动中高效地完成二相流吸收的传质过程，浓的吸收液变为稀的吸收液，温度也随之升高，稀溶液被泵传输到吸收设备之外进入冷却。经过冷却的溴化锂溶液再次进入蒸发设备进入循环。
本发明的吸收和蒸发过程可由现有的溴化锂吸收式制冷设备完成。
从本发明的工艺过程可以看出，在本发明中改变了以往制冷剂和吸收剂的循环方式，使水系制冷工质的溴化锂溶液参与循环的整个过程。另外，与现有封闭循环的溴化锂吸收工艺相比，本发明中去除了发生和冷凝两个过程，它利用冷动力推动整个过程的运行的，因而它能使制冷空调设备的结构大大减化、降低设备成本和其运行成本，它也同时去除了发生过程对环境造成污染的因素，使本发明具有环保特性。
本发明的运行主要是利用冷动力推动泵来使实现的，其中的冷动力可以采用电能，还可采用水利能源等，使制冷空调在野外等条件下也能使用。
当利用本发明的工艺过程进行热泵制热和制冷时，其中的制冷工质溴化锂溶液的浓度可选用目前设备中常用的数值，即54-60％。但是，如果使用浓度为10-45％的溴化锂溶液，利用本发明的工艺过程不仅可以实现制热和制冷，还可以实现制冰。这一点可以根据溴化锂溶液的温度曲线分析得出。在本发明说明中附图的图2给出了溴化锂的溶解度曲线，由该曲线可知，当溴化锂溶液的浓度大约在55％以下时，其温度可以在0℃以下仍可工作，也就是说利用浓度较低的溴化锂溶液能够进行制冰。
在本发明中还可以通过控制流速而控制蒸发后生成吸收液成为溴化锂溶液与二元冰的混合液，即溴化锂冰晶液。由于等量的冰所吸收的热量大大高于一般盐溶液，因而通过冰晶液能够大大提高本发明的制冰能力和二元冰制冷剂的体积能量。
为改善吸收液的性能，还可以在溴化锂溶液中加入不高于6％的其它水系吸收工质，如氯化锂、碘化锂、溴化锌等。
另外，在本发明中使用的冷却方式既可为水冷，也可为风冷。如果使用风冷则会使制冷或空调对周围环境的影响大大降低。
利用本发明所说的制冷及制冰工艺容易推出其热泵制热工艺过程，即在风冷条件下，吸收液吸收水蒸汽后形成稀的溴化锂溶液，再经换热后进入蒸发阶段，它们经蒸发生成水蒸汽和浓的吸收液，其中的溴化锂冰晶液经风冷后与水蒸汽回到吸收阶段，上述过程在真空状态下进行。
另外，在具体制作操作过程中，在工艺的各个环节之间均可使用泵，但从有效及低成本的角度考虑可仅在上述工艺过程中，蒸发与换热阶段之间以及吸收与冷却阶段之间分别安装有泵。
以下结合实施例对本发明做详细说明。
图1为现有真空制冷循环的工艺流程图；图2为溴化锂溶解度曲线；图3为本发明制冷及制冰的工艺流程图；图4为本发明热泵制热工艺流程图；图5为本发明带有内置换热盘管的设备简图；图6为本发明带有外置表冷器的设备简图；其中，1-冷却装置，2-泵，3-蒸发设备，4-吸收设备，5-溴化锂溶液，6-换热盘管，7-泵，8-真空泵，9-表冷器。
实施例一本实施例为制冷工质溴化锂溶液的浓度为55％情况下的制冷、热泵制热的工艺过程。各过程均是由于电能带动泵的运转进而推动完成的。
本实施例的制冷过程及设备流程分别如图3、图5或图6所示。本发明的工艺过程包括节流、蒸发、换热、吸收和冷却几个阶段构成的循环，这一循环是在真空状态下完成的，其具体过程如下稀的低温溴化锂溶液在泵P2的作用下经节流进入蒸发设备3，在进入蒸发时形成了雾状的水蒸汽和较浓的低温溴化锂溶液。由于水蒸汽的压力较大，它们直接进入吸收设备4并充满其空间。蒸发形成的浓的溴化锂溶液在泵P1的作用下经过换热盘管6或表冷器9吸热后进入吸收设备4，经换热后，溴化锂溶液为浓的较高温度的溴化锂溶液。在吸收阶段浓的溴化锂溶液对水蒸汽进行吸收形成稀、热的溴化锂溶液5由于泵P2作用进入冷却装置1进行水冷或风冷降温，然后再次通过节流阀回到蒸发设备3进行蒸发而完成一个循环。
在本实施例制冷工艺过程的基础上调节几个阀门，即构成其热泵制热循环。本实施例热泵制热的工艺过程如图4所示。在制热循环中，稀的低温溴化锂溶液在泵P2的作用下经节流进入蒸发设备3，在其中蒸发形成水蒸汽和浓的低温溴化锂溶液。水蒸汽直接进入吸收设备4，而浓的低温溴化锂溶液在泵P1的作用下进入冷却装置1吸收热量，成为浓的较高温度的溴化锂溶液，然后进入吸收阶段，吸收后形成的高温溴化锂稀溶液在泵P2的作用下经换热盘管6或表冷器9换热，释放热量，然后再经节流过程进入蒸发阶段。在图4中阀门F1、F4、F5是关闭的，而阀门F2、F3、F6、F7、F8是开通的。
实施例二本实施例为制冷工质溴化锂溶液的浓度为30％的情况下的工艺过程。
本实施例的制冷、热泵制热工艺过程与实施例一基本相同，所不同的是在蒸发阶段形成的是水蒸汽和溴化锂的冰晶液。
本实施例是在真空状态下完成的，它经过蒸发、吸收、冷却后再回蒸发而构成循环。首先进入蒸发阶段的制冷剂是水系制冷工质的稀的溴化锂溶液，它们是在由电带动的泵的推动下由蒸发设备3的节流——喷咀系统进入的，经喷咀雾化后形成溴化锂的雾状液滴，由于溶液在喷咀前后有显著的压降，在雾化的同时发生闪急蒸发，部分制冷剂被气化而吸收热量，剩余的溶液温度降低，浓度增高。由于闪急蒸发产生了大量的水蒸汽，在气压的作用下它直接进入吸收设备4，并带走大量气化的潜热，溶液中部分制冷剂从液相变为固相冰晶，冰晶液与溴化锂溶液构成溴化锂冰晶液，其冰晶颗粒的大小一般在0.1-1mm之间，它在溶液中所占的百分比称为冰晶充填率(IPF值)。由于闪急蒸发和冰晶液的存在，使蒸发设备3可为制冷或空调系统提供0℃以下的冷源。经过喷咀没有蒸发的制冷剂和溴化锂溶液与冰晶液构成溴化锂冰晶液，使冰晶液具有稳定性和流动性，能够确保设备的正常运行。溴化锂冰晶液与蒸发设备3内的换热盘管6或蒸发设备3外设备的表冷器9进行热交换，吸收系统外的热量，溶液升温，冰晶融化，在泵P1的推动下由喷咀进入吸收设备4。在吸收设备4中，浓的溴化锂溶液经喷咀后雾化成为浓度较高的溴化锂液滴，它们以较高的速度冲入连续进入的水蒸汽中，液滴和水蒸汽在二相流运动中高效地完成吸收传质过程，浓的吸收液变成稀的吸收液5，其温度也随之升高，稀溶液在泵P2的作用下进入冷却装置1释放热量，经冷却的溴化锂稀溶液再次经节流进入蒸发设备3进入蒸发而形成循环。本实施例是主要是由于由电能带动的泵的作用而进行的，同时，蒸发时所产生的气压是吸收时的传质推动力，它为工艺过程的进行提供了辅助动力。
另外，溴化锂溶液浓度在10-45％时本发明的工艺过程相同，但其所用参数不同，对其工艺过程和设备情况这里不再赘述，但列表中给出了不同浓度的溴化锂溶液做吸收液或它与其它水系吸收剂作吸收液的运行参数。它们既可使用风冷，也可使用水冷，表中也列出了达到一定的制冷量及制冰的最低温度所分别需要的风冷和水冷的参数值。
权利要求
1.一种冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺，其特征是制冷工质溴化锂的浓度不高于55％，它由冷动力推动化式学压缩机完成下述过程溴化锂溶液吸收水蒸汽后成为稀溶液，再经冷却后进行蒸发，蒸发所得的水蒸汽直接进入吸收阶段，蒸发所得的吸收液经换热后进入吸收阶段形成循环；上述过程在真空状态下进行，其中的吸收方式为气液二相流形式，其蒸发为闪急蒸发。
2.根据权利要求1所述的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺，其特征是所说的冷动力为电能。
3.根据权利要求2所述的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺，其特征是其中的制冷工质溴化锂溶液的浓度为10-45％。
4.根据权利要求3所述的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺，其特征是经蒸发后生成的吸收液为溴化锂溶液与二元冰的混合液。
5.根据权利要求3所述的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺，其特征是在吸收液中有不高于6％的其它水系吸收工质。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺，其特征是所说的冷却方式为水冷。
7.根据权利要求所述1或2或3或4或5的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺，其特征是所说的冷却方式为风冷。
8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺，其特征是在上述工艺过程中，蒸发与换热阶段之间以及吸收与冷却阶段之间分别由泵推动。
9.根据权利要求1或2或3或5所述的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺，其特征是在风冷的情况下其制热工艺过程为溴化锂溶液吸收水蒸汽后形成稀的溴化锂溶液，再经换热进入蒸发阶段，经蒸发生成水蒸汽和吸收液，其中的吸收液经风冷换热后与水蒸汽回到吸收阶段，上述过程在真空状态下进行。
10.根据权利要求9所述的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺，其特征是在上述工艺过程中，蒸发与换热阶段之间以及吸收与冷却阶段之间分别由泵推动。
全文摘要
本发明一种是在真空封闭循环系统内实现的冷动力溴化锂吸收式制冷热泵工艺。它所使用的制冷工质溴化锂溶液的浓度不高于55%,它由冷动力推动化学式压缩机完成下述过程;溴化锂溶液吸收水蒸汽后,其稀溶液经冷却后进行蒸发,蒸发所得的水蒸汽直接进入吸收阶段,蒸发所得的吸收液经换热后进入吸收阶段形成循环;上述过程在真空状态下进行,其中的吸收方式为气液二相流形式,其蒸发为闪急蒸发。本发明能使制冷空调设备的结构大大减化、降低设备成本和其运行成本,它也同时去除了发生过程对环境造成污染的因素,使本发明具有环保特性。如果使用浓度为10—45%的溴化锂溶液,利用本发明的工艺过程不仅可以实现制热和制冷,还可以实现制冰。
文档编号F25B30/04GK1285492SQ99112378
公开日2001年2月28日 申请日期1999年8月18日 优先权日1999年8月18日
发明者于润淇, 于喆 申请人:于润淇