專利名稱：船舶廢氣驅(qū)動的氨水吸收式制冷機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種制冷技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種船舶廢氣驅(qū)動的氨水吸收 式制冷機。
背景技術(shù)：
隨著船舶作業(yè)方式的調(diào)整，作業(yè)航程漸遠，時間加長人們對船舶運行的節(jié)能以及 環(huán)保要求越來越高。特別是漁船，傳統(tǒng)漁船的帶冰保鮮方式已越來越不適應(yīng)現(xiàn)有漁業(yè)生產(chǎn) 保鮮要求。因此，在船舶上廣泛推廣應(yīng)用制冷新技術(shù)已成必然。船舶上現(xiàn)有的制冷技術(shù)主要有壓縮式制冷技術(shù)和吸收式制冷技術(shù)。壓縮式制冷系 統(tǒng)機組主要包括制冷壓縮機、冷凝器、熱交換器、蒸發(fā)器和凍結(jié)機等。吸收式制冷一般采用 氨水吸收式制冷技術(shù)，此種系統(tǒng)機組主要包括發(fā)生器、精餾器、冷凝器、回熱器、過冷器、蒸 發(fā)器等。氨水吸收式制冷機和壓縮式制冷機相比，其主要優(yōu)點是可以用船舶高溫廢氣 驅(qū)動，具有節(jié)能效果；使用自然工質(zhì)，對大氣臭氧層無破壞作用，具有環(huán)保效果；整個裝置 除泵外均為塔、罐等熱交換設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造；振動、噪音較?。回摵稍?0 100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，裝置的經(jīng)濟性沒有明顯變化；維修簡單、操作方便、易于管理。已有大 量研究人員對船舶廢氣驅(qū)動的氨水吸收制冷機做了大量有意義的研究。傳統(tǒng)船舶廢氣驅(qū)動的氨水吸收制冷機需要克服一些技術(shù)難題。例如(1)傳統(tǒng)系 統(tǒng)復(fù)雜，難以小型化。這是因為氨與水在相同壓力下的蒸發(fā)溫度比較接近，所以從發(fā)生器蒸 發(fā)出來的氨氣中帶有許多的水蒸氣。為了提高裝置的經(jīng)濟性和達到較低的蒸發(fā)溫度，必須 采用分凝和精餾設(shè)備來提高氨氣的濃度，這樣既增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時使得氨水吸收 制冷系統(tǒng)過于龐大。(2)船舶在海上顛簸劇烈，而傳統(tǒng)的氨水吸收制冷機一般都采用降膜蒸 發(fā)技術(shù)，這樣就使降膜吸收性能受船舶顛簸的影響很大。同時，溶液容易從發(fā)生器進入冷凝 器以及從發(fā)生器進入蒸發(fā)器，從而污染制冷劑以至不能正常運行。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號為CN 101033898A，專利名稱為 一種船舶發(fā)動機排氣余熱驅(qū)動的船用氨水吸收制冷機。該發(fā)明利用船舶排氣余熱加熱充 滿氨水溶液的發(fā)生器，氨氣連同溶液一起進入氣液分離器，分離出的含水氨氣通過分凝器 被部分提純后在冷凝器內(nèi)冷凝；氨液在套管蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生冷量，冷氨氣和未蒸發(fā)的含 水氨液在盤管過冷器進一步換熱，并在重力作用和壓差作用下進入滿液鼓泡吸收器；氨氣 泡被自氣液分離器并經(jīng)溶液換熱器冷卻的稀氨水溶液吸收，濃氨水溶液進入氨水溶液儲液 器，并由溶液泵將其泵入滿液發(fā)生器。此發(fā)明使用分凝器來提純氨氣，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜； 同時不能有效利用精餾熱，從而降低了系統(tǒng)的性能吸收；使用的滿液式發(fā)生器，由于其具有 自由液面，所以其性能將受船舶顛簸很大影響。中國專利公開號為CN 2153745Y，專利名稱為船用氨水吸收式余熱制冷機。該 專利包括發(fā)生器、多管式精餾器、冷凝器、蒸發(fā)器。精餾器管內(nèi)裝有一定尺寸的高效填料，能 保證船只在顛簸搖晃中時吸收器的吸收性能。但此精餾器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得整個系統(tǒng)尺寸較大，不利于系統(tǒng)的小型化。中國專利公開號為CN 101017040A，專利名稱為利用尾氣余熱的氨水吸收式制冷 裝置用的尾氣換熱器。該專利利用余熱制冷裝置提供溫度穩(wěn)定，連續(xù)的制冷效果。尾氣換熱 器采用外接式結(jié)構(gòu)，有利于維修和更換。該外接尾氣換熱器為管殼式蒸汽發(fā)生器，在尾氣換 熱器和余熱發(fā)生器之間接有汽液分離器。本發(fā)明中氨氣發(fā)生過程中，使用了尾氣換熱器、余 熱發(fā)生器以及汽液分離器，使得整個系統(tǒng)過于復(fù)雜，體積過于龐大，占用船舶過多的容積， 不利于在船舶中的實際使用。中國專利公開號CN 201093796Y，專利名稱為氨水吸收式制冷機。該專利的系 統(tǒng)由發(fā)生器、精餾塔、冷凝器、膨脹閥、吸收器以及蒸發(fā)器等部件組成。精餾塔內(nèi)有填料層， 填料層上方有回流氨液的噴淋管。該專利的使用了精餾塔，使得整個系統(tǒng)的體積較大，不利 于系統(tǒng)的小型化；同時，使用回流氨液來進行氨氣提純，精餾熱也未被充分利用，使得系統(tǒng) 的性能系數(shù)較低；吸收器有自然液面，吸收性能將受船舶顛簸搖晃影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種船舶廢氣驅(qū)動的氨水吸收式制冷 機，利用多次回熱過程，有效提高了制冷機的性能系數(shù)。其回熱裝置有，氨氣低溫冷卻器、氨 氣高溫冷卻器、回熱器以及過冷器，分別回收精餾時的凝結(jié)熱、溶液顯熱、氨氣顯熱等；本發(fā) 明沒有精餾裝置，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，有利于小型化生產(chǎn)；本發(fā)明的吸收器利用管道內(nèi)汽液 的渠道流特性，使得氨氣和氨水在并聯(lián)的細管內(nèi)流動，系統(tǒng)的吸收性能不受船舶顛簸搖晃 的影響；本發(fā)明的發(fā)生器利用細管內(nèi)沸騰發(fā)生，氨水在多個并聯(lián)細管內(nèi)沸騰，發(fā)生器內(nèi)沒有 焊接點，從而可以有效提高發(fā)生器的可靠性。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括包括發(fā)生器、回熱流程組件、 冷卻流程組件、過冷器以及蒸發(fā)器，其中回熱流程組件分別與發(fā)生器和冷卻流程組件相 連，冷卻流程組件和過冷器連接，過冷器和蒸發(fā)器相連。所述的回熱流程組件包括回熱流程組件外殼、回熱段盤管、氨氣高溫冷卻段盤 管、氨氣低溫冷卻段盤管、氨氣低溫冷卻段頂部出口和回熱段底部出口，其中回熱段底部 出口和回熱流程組件外殼底部相連，氨氣低溫冷卻段頂部出口和回熱流程組件外殼頂部相 連，氨氣低溫冷卻段盤管底部和回熱段盤管底部相連，回熱段盤管頂部和氨氣高溫冷卻段 盤管頂部相連，氨氣低溫冷卻段盤管在氨氣高溫冷卻段盤管上部，氨氣高溫冷卻段盤管在 回熱段盤管上部。所述的發(fā)生器包括煙氣進口、煙氣出口、發(fā)生器外殼和發(fā)生器盤管，其中煙氣 進口和發(fā)生器外殼底部相連，煙氣出口和發(fā)生器外殼頂部相連，發(fā)生器盤管焊接在發(fā)生器 外殼內(nèi)。所述的冷卻流程組件包括冷卻流程組件外殼、冷凝段盤管、冷卻水出口、吸收段 盤管、冷卻水進口，其中冷卻水進口和冷卻流程組件外殼底部相連，吸收段盤管焊接冷卻 流程組件外殼內(nèi)，冷凝段盤管焊接在冷卻流程組件外殼內(nèi)，冷凝段盤管在吸收段盤管上部。所述的過冷器包括過冷器盤管和過冷器外殼；所述的蒸發(fā)器包括冷媒水進口、 蒸發(fā)器盤管、蒸發(fā)器外殼、冷媒水出口，泵閥包括溶液泵、節(jié)流閥和膨脹閥，其中過冷器 盤管焊接在過冷器外殼內(nèi)，過冷器底部分別與節(jié)流閥和吸收段盤管相連，吸收段盤管和溶液泵相連，過冷器盤管頂部依次和膨脹閥及蒸發(fā)器盤管底部串聯(lián)，蒸發(fā)器盤管頂部和過冷 器頂部相連，蒸發(fā)器盤管焊接在蒸發(fā)器外殼內(nèi)。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，其主要優(yōu)點包括(1)利用多次回熱過程，有效提高了制 冷機的性能系數(shù)。其回熱裝置有，氨氣低溫冷卻器、氨氣高溫冷卻器、回熱器以及過冷器，分 別回收精餾時的凝結(jié)熱、溶液顯熱、氨氣顯熱等；(2)簡化了精餾裝置，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊， 有利于小型化生產(chǎn)；(3)吸收器利用管道內(nèi)汽液的渠道流特性，使得氨氣和氨水在并聯(lián)的 細管內(nèi)流動，系統(tǒng)的吸收性能不受船舶顛簸搖晃的影響；(4)發(fā)生器利用細管內(nèi)沸騰發(fā)生， 氨水在多個并聯(lián)細管內(nèi)沸騰，發(fā)生器內(nèi)沒有焊接點，從而可以有效提高發(fā)生器的可靠性。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。如圖1所示，本實施例包括發(fā)生器1、回熱流程組件2、冷卻流程組件3、過冷器4、 蒸發(fā)器5，其中其中發(fā)生器1和回熱流程組件2連接，回熱流程組件2和冷卻流程組件3 相連，冷卻流程組件3和過冷器4連接，過冷器4和蒸發(fā)器5相連。所述的發(fā)生器1包括煙氣進口 6、煙氣出口 7、發(fā)生器外殼8、發(fā)生器盤管9，其中 煙氣進口 6和發(fā)生器外殼8底部相連，煙氣出口 7和發(fā)生器外殼8頂部相連，發(fā)生器盤管9 焊接在發(fā)生器外殼8內(nèi)。所述的回熱流程組件2包括回熱流程組件外殼10、回熱段盤管11、氨氣高溫冷 卻段盤管12、氨氣低溫冷卻段盤管13、氨氣低溫冷卻段頂部出口 14、回熱段底部出口 15，其 中回熱段底部出口 15和回熱流程組件外殼10底部相連，氨氣低溫冷卻段頂部出口 14和 回熱流程組件外殼10頂部相連。氨氣低溫冷卻段盤管13底部和回熱段盤管11底部相連， 回熱段盤管11頂部和氨氣高溫冷卻段盤管12頂部相連。氨氣低溫冷卻段盤管13在氨氣 高溫冷卻段盤管12上部，氨氣高溫冷卻段盤管12在回熱段盤管11上部。所述的冷卻流程組件3包括冷卻流程組件外殼16、冷凝段盤管17、冷卻水出口 18、吸收段盤管19、冷卻水進口 20，其中冷卻水進口 20和冷卻流程組件外殼16底部相連， 吸收段盤管19焊接冷卻流程組件外殼16內(nèi)，冷凝段盤管17焊接在冷卻流程組件外殼16 內(nèi)。冷凝段盤管17在吸收段盤管19上部。所述的過冷器4包括過冷器盤管21、過冷器外殼22 ；蒸發(fā)器5包括冷媒水進口 23、蒸發(fā)器盤管24、蒸發(fā)器外殼25、冷媒水出口 26 ；泵閥包括溶液泵27、節(jié)流閥28、膨脹閥 29。其中過冷器盤管21焊接在過冷器外殼22內(nèi)，過冷器4底部和節(jié)流閥28相連，并和吸 收段盤管19相連，再和溶液泵27相連，過冷器盤管21頂部和膨脹閥29相連，膨脹閥29再 和蒸發(fā)器盤管24底部相連，蒸發(fā)器盤管24頂部和過冷器4頂部相連，蒸發(fā)器盤管24焊接 在蒸發(fā)器外殼25內(nèi)。如圖1所示，本裝置具體工作方式包括以下
1)煙氣工作流程煙氣從煙氣進口 6進入發(fā)生器1，從煙氣出口 7排出，煙氣加熱 發(fā)生器盤管9。2)冷卻水工作流程冷卻水從冷卻水進口 20進入冷卻流程組件3，從冷卻流程組 件出口 18流出，冷卻水冷卻吸收段盤管19和冷凝段盤管17。3)冷媒水工作流程冷媒水從冷媒水進口進入蒸發(fā)器，從冷媒水出口流出，冷媒 水在蒸發(fā)器中溫度被降低，從而輸出冷量。4)氨水及其汽液兩相流工作流程氨水在發(fā)生器盤管9中被加熱后，從發(fā)生器盤 管底部流出，進入到回熱流程組件的回熱段盤管11部分，加熱回熱段盤管后，從回熱段底 部出口 15流出，經(jīng)過節(jié)流閥28后，和過冷器4底部出來的氨氣一起進入到吸收段盤管19頂 部，在吸收段盤管中被冷卻后，從吸收段盤管底部流出，進入到氨氣低溫冷卻段盤管13的 頂部，在氨氣低溫冷卻段盤管中被加熱后，從氨氣低溫冷卻段盤管底部流出，進入到回熱段 盤管11底部，在回熱段盤管中被加熱后，從回熱段盤管頂部流出，進入到氨氣高溫冷卻段 盤管12頂部，在氨氣高溫冷卻段盤管中被加熱后，從氨氣高溫冷卻段盤管底部流出，進入 到發(fā)生器盤管9頂部，在發(fā)生器盤管中被加熱。這樣就實現(xiàn)了連續(xù)的循環(huán)運行。5)氨蒸氣和氨液工作流程含水氨蒸汽從發(fā)生器盤管9進入到回熱流程組件2 中，在氨氣高溫冷卻段盤管12處被冷卻，水蒸汽被冷凝，水的凝結(jié)熱加熱此段盤管內(nèi)氨水。 含水氨蒸汽繼續(xù)上升，在氨氣低溫冷卻段盤管13處被冷卻，水蒸汽被進一步冷凝，水的凝 結(jié)熱加熱此段盤管內(nèi)氨水。純度為0.998的氨氣從氨氣低溫冷卻段頂部出口 14流出，進入 到冷凝段盤管17，在冷凝段被冷凝成氨液，氨液從冷凝段盤管底部流出，進入到過冷器盤管 21底部，在此盤管中被冷卻，再從過冷器盤管頂部流出，進入到蒸發(fā)器盤管24底部底部，在 蒸發(fā)器中蒸發(fā)成氨氣，從蒸發(fā)器盤管頂部流出，進入到過冷器4中，從過冷器底部流出，和 從節(jié)流閥28流出的氨水一起進入到吸收段盤管19中，在吸收段盤管中，氨水不斷吸收氨 氣，形成富氨氨水?，F(xiàn)有技術(shù)相比，本裝置的主要優(yōu)點體現(xiàn)在(1)此系統(tǒng)利用多次回熱過程，有效提 高了制冷機的性能系數(shù)。其回熱裝置有，氨氣低溫冷卻器、氨氣高溫冷卻器、回熱器以及過 冷器，分別回收精餾時的凝結(jié)熱、溶液顯熱、氨氣顯熱等。當熱水溫度140°C，冷卻水溫度 26°C，冷媒水出口溫度-10°C，此系統(tǒng)的性能系數(shù)COP為0. 5，而傳統(tǒng)系統(tǒng)的性能系數(shù)為0. 3 左右。(2)此裝置沒有精餾裝置，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，有利于小型化生產(chǎn)；(3)此裝置的吸收 器利用管道內(nèi)汽液的渠道流特性，使得氨氣和氨水在并聯(lián)的細管內(nèi)流動，系統(tǒng)的吸收性能 不受船舶顛簸搖晃的影響；(4)此裝置的發(fā)生器利用細管內(nèi)沸騰發(fā)生，氨水在多個并聯(lián)細 管內(nèi)沸騰，發(fā)生器內(nèi)沒有焊接點，從而可以有效提高發(fā)生器的可靠性。
權(quán)利要求
一種船舶廢氣驅(qū)動的氨水吸收式制冷機，包括發(fā)生器、回熱流程組件、冷卻流程組件、過冷器以及蒸發(fā)器，其中回熱流程組件分別與發(fā)生器和冷卻流程組件相連，冷卻流程組件和過冷器連接，過冷器和蒸發(fā)器相連，其特征在于所述的回熱流程組件包括回熱流程組件外殼、回熱段盤管、氨氣高溫冷卻段盤管、氨氣低溫冷卻段盤管、氨氣低溫冷卻段頂部出口和回熱段底部出口，其中回熱段底部出口和回熱流程組件外殼底部相連，氨氣低溫冷卻段頂部出口和回熱流程組件外殼頂部相連，氨氣低溫冷卻段盤管底部和回熱段盤管底部相連，回熱段盤管頂部和氨氣高溫冷卻段盤管頂部相連，氨氣低溫冷卻段盤管在氨氣高溫冷卻段盤管上部，氨氣高溫冷卻段盤管在回熱段盤管上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶廢氣驅(qū)動的氨水吸收式制冷機，其特征是，所述的發(fā)生 器包括煙氣進口、煙氣出口、發(fā)生器外殼和發(fā)生器盤管，其中煙氣進口和發(fā)生器外殼底 部相連，煙氣出口和發(fā)生器外殼頂部相連，發(fā)生器盤管焊接在發(fā)生器外殼內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶廢氣驅(qū)動的氨水吸收式制冷機，其特征是，所述的冷卻 流程組件包括冷卻流程組件外殼、冷凝段盤管、冷卻水出口、吸收段盤管、冷卻水進口，其 中冷卻水進口和冷卻流程組件外殼底部相連，吸收段盤管焊接冷卻流程組件外殼內(nèi)，冷凝 段盤管焊接在冷卻流程組件外殼內(nèi)，冷凝段盤管在吸收段盤管上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶廢氣驅(qū)動的氨水吸收式制冷機，其特征是，所述的過冷 器包括過冷器盤管和過冷器外殼；所述的蒸發(fā)器包括冷媒水進口、蒸發(fā)器盤管、蒸發(fā)器 外殼、冷媒水出口，泵閥包括溶液泵、節(jié)流閥和膨脹閥，其中過冷器盤管焊接在過冷器外 殼內(nèi)，過冷器底部分別與節(jié)流閥和吸收段盤管相連，吸收段盤管和溶液泵相連，過冷器盤管 頂部依次和膨脹閥及蒸發(fā)器盤管底部串聯(lián)，蒸發(fā)器盤管頂部和過冷器頂部相連，蒸發(fā)器盤 管焊接在蒸發(fā)器外殼內(nèi)。
全文摘要
一種制冷技術(shù)領(lǐng)域的船舶廢氣驅(qū)動的氨水吸收式制冷機，包括發(fā)生器、回熱流程組件、冷卻流程組件、過冷器以及蒸發(fā)器，其中回熱流程組件分別與發(fā)生器和冷卻流程組件相連，冷卻流程組件和過冷器連接，過冷器和蒸發(fā)器相連。本發(fā)明簡化精餾裝置并使得整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，有利于小型化生產(chǎn)；吸收器利用管道內(nèi)汽液的渠道流特性，使得氨氣和氨水在并聯(lián)的細管內(nèi)流動，系統(tǒng)的吸收性能不受船舶顛簸搖晃的影響；發(fā)生器利用細管內(nèi)沸騰發(fā)生，氨水在多個并聯(lián)細管內(nèi)沸騰，發(fā)生器內(nèi)沒有焊接點，從而可以有效提高發(fā)生器的可靠性。
文檔編號F25B27/02GK101915478SQ20101025239
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者夏再忠, 王如竹, 陸紫生 申請人:上海交通大學