專利名稱:硫氰酸鈉-氨擴散吸收式制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
屬制冷技術(shù)行業(yè),應(yīng)用于遠洋漁船、貨輪以及一切需要制冷的場合。可在漁船制冰機、汽車空調(diào)、冷庫、冷藏車和軍事上使用。
背景技術(shù):
人工制冷誕生100多年來,熱能制冷主要是吸收式制冷。目前常見的吸收式制冷方式有三種溴化鋰水吸收式、氨水吸收式、氨氫水吸收擴散式。
溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)是研究較多的一種,不過因其只能制取零度以上的溫度,因此使用范圍常局限于空調(diào)上,而且腐蝕性較強。
氨水吸收式制冷是人工制冷的鼻祖,人工制冷領(lǐng)域是先有氨水吸收制冷才有壓縮制冷的,但是由于該系統(tǒng)的工質(zhì)對是水和氨,在加熱時水蒸發(fā),氨也蒸發(fā),降低了熱效率,同時需要精餾裝置,增加了設(shè)備投資和能耗,同時也限制了制冷效率的提高。此外它還需要增壓泵,耗電量較大,因此已不適應(yīng)目前節(jié)能、制冷形勢的需求。
氨氫水?dāng)U散吸收式制冷在氨水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入了擴散劑-氫,它的基本流程如圖2所示,進入發(fā)生器1的濃溶液經(jīng)過加熱,其中氣態(tài)進入到精餾器10,液態(tài)回流入發(fā)生器1。從精餾器10出來的氣態(tài)氨經(jīng)冷凝器3冷凝,經(jīng)氣體熱交換器11再冷,進入蒸發(fā)器7。在蒸發(fā)器7中由于氫的影響,促成了氨迅速蒸發(fā)制冷。由蒸發(fā)器7出來的氨氫水混合氣經(jīng)氣體熱交換器11加熱后,進入吸收器5。從發(fā)生器1出來的稀溶液在溶液熱交換器9被冷卻后也進入吸收器5,在吸收器5中稀氨溶液吸收氨氣后經(jīng)溶液熱交換器9預(yù)熱后,又流入發(fā)生器1。如此構(gòu)成循環(huán)。此系統(tǒng)工質(zhì)對仍采用氨和水,因此必須設(shè)有精餾裝置,同時由于利用虹吸泵進行循環(huán),制冷量一般較小,制冷效率(COP)一般為0.4~0.5,難以用于制冷量需求大的場合。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的擴散吸收式制冷裝置,它以硫氰酸鈉-氨作為制冷工質(zhì)對,可以制取零度以下的溫度同時省去了精餾裝置,它有較低的熱源溫度就可以滿足驅(qū)動系統(tǒng)的要求并可達到較高的制冷效率(COP),除了可以應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)以外,在冷庫、制冰設(shè)備等方面也可以得到應(yīng)用。得到應(yīng)用。對有地?zé)嵩?、廢熱源的地方,可以直接利用這些熱量來達到制冷的目的。
硫氰酸鈉-氨溶液具有高的溶解度、較低的蒸汽壓、高的熱導(dǎo)率、較低的粘度和比熱,且對鋼材無腐蝕,是一種較為理想的吸收制冷工質(zhì)對。將硫氰酸鈉-氨用于擴散吸收制冷系統(tǒng),由于氨與硫氰化鈉的沸點相差很大,溶液的氣相可認為是100%的氨氣,則可免去精餾裝置。而且理論分析表明,硫氰酸鈉-氨擴散吸收系統(tǒng)的性能優(yōu)于傳統(tǒng)的氨氫水系統(tǒng)。
硫氰酸鈉-氨擴散吸收式制冷裝置包括發(fā)生器1、冷凝器3、吸收器5、蒸發(fā)器7、泵8和溶液熱交換器9,如圖1所示,發(fā)生器1一端與氣液分離器2相連,發(fā)生器1另一端與溶液熱交換器9連接,氣液分離器2頂部經(jīng)過冷凝器3與擴散罐6相連,氣液分離器2底部通過溶液熱交換器9與泵8相連,擴散罐6底部通過泵8與蒸發(fā)器7形成封閉的環(huán)路,而擴散罐6與吸收器5上下端分別連通,吸收器5一端與冷卻器4形成循環(huán)的環(huán)路,吸收器5同時又經(jīng)過泵8與溶液熱交換器9連接。
此裝置流程為經(jīng)發(fā)生器1中加熱沸騰后,帶有大量氨氣的濃氨溶液在氣液分離器2中進行分離,其中氨氣大量蒸發(fā)出來進入冷凝器3冷凝,而分離后的濃氨溶液變?yōu)橄“比芤簭臍庖悍蛛x器2底部流出,通過溶液熱交換器9和從吸收器5底部過來的濃氨溶液混合?;旌虾蟮娜芤航?jīng)過磁力泵8后分為兩部分一部分通過冷卻器4冷凝后被送到吸收器5中,被噴淋霧化后吸收氨氣變?yōu)闈獍比芤?;另一部分?jīng)過溶液加熱器9被加熱后重新進入發(fā)生器1;從氣液分離器2中蒸發(fā)出來的氨氣經(jīng)過冷凝器3冷凝后變?yōu)榘币?,氨液進入擴散罐6頂部被噴淋下來,一部分在氫的作用下擴散,另一部分未擴散的氨液通過溶液泵8進入蒸發(fā)器7換熱,然后被重新送到擴散罐6中噴淋擴散。這樣吸收了大量氨的氫氣就變?yōu)闅浒被旌蠚怏w,然后氫氨混合氣體進入吸收器5往上流動和噴淋下來的稀氨溶液進行物質(zhì)交換。氨被稀氨溶液吸收,而氫氨溶液變成氫氣重新回到擴散罐6中吸收氨氣。這樣,系統(tǒng)完成了一個循環(huán)。
與目前的溴化鋰,氨氫水和氨水制冷系統(tǒng)相比,此系統(tǒng)的優(yōu)點有以下幾個方面(1)由于在蒸發(fā)階段只有制冷劑氨蒸發(fā),硫氰酸鹽不蒸提高了制冷效率(COP)。
(2)較低的熱源溫度就可以滿足驅(qū)動系統(tǒng)的要求,一般熱源溫度為90~110℃,在這種情況下,蒸發(fā)(制冷)溫度就可以達到-30℃。
(3)與同類裝置相比,制冷效率(COP)最高可以達到0.7,在當(dāng)今倡導(dǎo)的“節(jié)能”中邁出了一大步。
(4)在此系統(tǒng)中,泵8采用了磁力泵,大大降低了輔助輸送泵的能耗,擴大了系統(tǒng)的制冷能力,適合于大、中、小型各種制冷系統(tǒng)應(yīng)用場合。
圖1硫氰酸鈉-氨擴散吸收式制冷系統(tǒng)整體流程圖;圖中1.發(fā)生器,2.氣液分離器,3.冷凝器,4.冷卻器,5吸收器,6擴散罐,7蒸發(fā)器,8泵,9溶液熱交換器;圖2氨氫水?dāng)U散吸收式制冷系統(tǒng)流程圖;圖中1.發(fā)生器,3.冷凝器,5吸收器,7蒸發(fā)器,9溶液熱交換器,10.精餾器,11.熱交換器。
具體實施例方式本發(fā)明裝置中,濃氨溶液經(jīng)過發(fā)生器1加熱沸騰后,在氣液分離器2中進行分離,其中氨氣大量蒸發(fā)出來進入冷凝器3冷凝,而分離后的濃氨溶液變?yōu)橄“比芤簭臍庖悍蛛x器2底部流出,通過溶液熱交換器9和從吸收器5底部過來的濃氨溶液混合。混合后的溶液經(jīng)過磁力泵8后分為兩部分一部分通過冷卻器4冷凝后被送到吸收器5中,被噴淋霧化后吸收氨氣變?yōu)闈獍比芤?;另一部分?jīng)過溶液加熱器9被加熱后重新進入發(fā)生器1。
從氣液分離器2中蒸發(fā)出來的氨氣經(jīng)過冷凝器3冷凝后變?yōu)榘币?,氨液進入擴散罐6頂部被噴淋下來,一部分在氫的作用下擴散,另一部分未擴散的氨液通過溶液泵8進入蒸發(fā)器7換熱,然后被重新送到擴散罐6中噴淋擴散。這樣吸收了大量氨的氫氣就變?yōu)闅浒被旌蠚怏w,然后氫氨混合氣體進入吸收器5往上流動和噴淋下來的稀氨溶液進行物質(zhì)交換。氨被稀氨溶液吸收,而氫氨溶液變成氫氣重新回到擴散罐6中吸收氨氣。這樣,系統(tǒng)完成了一個循環(huán)。
本發(fā)明中,蒸發(fā)器7和吸收器5之間添加了擴散罐6這一部件,在這里,擴散罐有三個作用1)為溶液泵提供足夠的氨液以讓系統(tǒng)能夠很好的運轉(zhuǎn);2)儲存氨液的作用;3)為氨的擴散提供一個很好的場所。從傳熱的角度分析,在蒸發(fā)器7中冷媒帶走的是氨液的顯熱,而在擴散罐6中,一部分氨在其中擴散,它的潛熱就傳給了擴散罐6下部的氨液,然后被冷卻的氨液通過顯熱的形式和冷媒進行熱交換。
本發(fā)明中發(fā)生器1分別與溶液熱交換器9和氣液分離器2相連。這樣設(shè)計讓濃氨溶液在溶液熱交換器9加熱,在氣液分離器2中分離,把加熱和分離在兩個容器中進行,它的好處是氨氣在蒸發(fā)的同時,是吸收熱量的,這些熱量的來源是外部熱源,但是為了增大硫氰酸鈉溶液的吸收能力,要盡可能的降低從溶液熱交換器9中出來的硫氰酸鈉溶液的溫度。把加熱和分離在兩個容器中進行就很好的解決了這個問題,在氨氣蒸發(fā)的同時,吸收溶液的熱量,降低了硫氰酸鈉溶液的溫度,從而提高了制冷效率(COP)。
權(quán)利要求
1.一種硫氰酸鈉-氨擴散吸收式制冷裝置,包括發(fā)生器(1)、冷凝器(3)、吸收器(5)、蒸發(fā)器(7)、泵(8)和溶液熱交換器(9),其特征在于發(fā)生器(1)一端與氣液分離器(2)相連,發(fā)生器(1)另一端與溶液熱交換器(9)連接,氣液分離器(2)頂部經(jīng)過冷凝器(3)與擴散罐(6)相連,氣液分離器(2)底部通過溶液熱交換器(9)與泵(8)相連,擴散罐(6)底部通過泵(8)與蒸發(fā)器(7)形成封閉的環(huán)路,而擴散罐(6)與吸收器(5)上下端分別連通,吸收器(5)一端與冷卻器(4)形成循環(huán)的環(huán)路,吸收器(5)同時又經(jīng)過泵(8)與溶液熱交換器(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷裝置,其特征在于,所述的泵(8)采用磁力泵。
全文摘要
一種硫氰酸鈉—氨擴散吸收式制冷裝置,屬制冷技術(shù)行業(yè),應(yīng)用于漁船、冷庫、冷藏車以及一切需要制冷的場合。現(xiàn)有裝置有些只能制取零度以上的溫度,使用范圍局限;有些需精餾裝置,且制冷量一般較小,難以用于制冷量需求大的場合。本發(fā)明包括發(fā)生器(1)、冷凝器(3)、吸收器(5)、蒸發(fā)器(7)、泵(8)和溶液熱交換器(9),它們相互連接形成一個完整的循環(huán)回路。其中溶液在氣液分離器(2)中分離,在液熱交換器(9)加熱,擴散罐(6)底部通過泵(8)與蒸發(fā)器(7)形成封閉的環(huán)路,擴散罐(6)與吸收器(5)上下端分別連通,使氨溶液在氫的擴散作用下吸放氨順利進行。整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊,可滿足不同制冷量的需求,有很好應(yīng)用前景。
文檔編號F25B15/06GK101029783SQ20071006541
公開日2007年9月5日 申請日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者劉忠寶, 劉挺, 王志敏 申請人:北京工業(yè)大學(xué)