專利名稱：新型膜蒸餾回熱吸收式制冷裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及制冷技術領域，具體是一種新型膜蒸餾回熱吸收式制冷裝置。
背景技術：
吸收式制冷技術的快速發(fā)展與當前對于能源與環(huán)保問題的研究密不可分， 現(xiàn)有的研究熱點有兩個方向，第一是低品位熱源(如太陽能或廢熱)驅動熱 源的吸收式制冷技術，這類技術都是在兩級吸收循環(huán)的基礎上對流程做一些改 進來提高系統(tǒng)的制冷效率；第二是高效吸收式制冷技術，主要研究多效吸收式 制冷循環(huán)，研究噴射、吸附、增壓與吸收式復合制冷循環(huán)，以及吸收式制冷循 環(huán)工質的研究，吸收式制冷循環(huán)的回熱和傳熱傳質強化研究，這些研究都是建 立在傳統(tǒng)的單效吸收式制冷循環(huán)的基礎上。
傳統(tǒng)的單效吸收式制冷理論循環(huán)是由等壓冷卻吸收、等壓加熱發(fā)生和等濃 度回熱過程組成，其中回熱過程由熱交換器來實現(xiàn)。這使得發(fā)生溫度較高，因 而對于溫度低于85。C的低品位熱源只有通過兩級吸收才能實現(xiàn)制冷，而多效機 的高壓發(fā)生器會要求較高的發(fā)生溫度，從而帶來了高溫溶液腐蝕，高溫溶液表 面活性劑及緩蝕劑失效和高壓壓力控制等問題，這些問題是三效機商品化的主 要障礙。
為了解決這些問題，近年來，更為先進的膜分離技術己有了長足的發(fā)展， 其中一些膜分離技術已商品化。膜蒸餾(MD ， Membrane Distillation)技術 就是其中的一種，它拋開其"分離"的功能，本質就是一種溶液中易揮發(fā)成分
在膜疏水表面汽化，并穿過膜孔在膜的另一側冷凝的傳質傳熱技術，傳質的驅 動力就是膜兩側溶液的飽和蒸汽壓差。
對于現(xiàn)有技術的檢索，膜分離技術在吸收式制冷機上的應用已出現(xiàn)了一些
專利。如王京華的"膜法分離吸收式制冷技術"，中國專利ZL02140485.2;宮 良明男的"膜分離裝置及利用膜分離的吸收式制冷機"，日本特開2003-144855; 宣伯民的"膜分離濃縮溶液的溴化鋰吸收.式制冷機"，中國專利 ZL200510048937. 7。這些專利都是把膜分離裝置簡單應用到吸收式制冷循環(huán)中， 取代原系統(tǒng)中的發(fā)生器，其中前者用的是膜蒸餾技術，以熱源驅動，后兩者采 用的是滲透膜技術，以電力驅動，滲透壓力將大于300kgf/cm2， 一般采用多級 滲透以降低滲透壓力，但同時也使系統(tǒng)復雜化。不難看出這一方案不適應吸收 式制冷技術在余熱利用發(fā)展的方向。膜蒸餾的驅動力是溶液中被分離組分在膜 兩側的蒸汽壓力差。對于溴化鋰吸收式制冷機，發(fā)生器中只有單組分物質被蒸 發(fā)，在膜冷側蒸汽壓力(取決于冷卻水溫度，對于雙效循環(huán)取決于低壓發(fā)生器 工作溫度)不變得情況下，采用膜蒸餾由于存在膜兩側的蒸汽壓力差只會提高 發(fā)生器的發(fā)生壓力和溫度。第一個專利的應用盡管會使發(fā)生表面積增大，但膜 兩側的蒸汽壓力差也會增大，這有可能降低溴化鋰吸收式制冷機組的熱力性能。 盡管如此，這些專利的提出開鑿了膜技術在吸收式制冷裝置中應用的先河。

實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種新型膜蒸餾回熱吸收式制冷裝 置。新循環(huán)對驅動熱源溫度的要求大大降低，可釆用傳統(tǒng)吸收式制冷循環(huán)無法 利用的低品位廢熱驅動，對于低于80'C的低品位熱源，傳統(tǒng)吸收式制冷循環(huán)需 用兩級吸收才能達到制冷的目的，而新循環(huán)采用單級單效就能實現(xiàn)。
為了實現(xiàn)上述技術問題采用的技術方案
一種新型膜蒸餾回熱吸收式制冷裝置，包括發(fā)生器，冷凝器，節(jié)流裝置， 蒸發(fā)器，冷劑泵，吸收器，溶液泵和溶液熱交換器，其特征在于所述發(fā)生器 和溶液熱交換器之間設置一膜蒸餾傳質換熱器，所迷膜蒸餾傳質換熱器為在所 述膜蒸餾傳質換熱器的膜的熱側和冷側溶液形成一定的蒸汽壓差，從而實現(xiàn)回 熱的換熱器。
膜蒸餾傳質在所述膜蒸餾傳質換熱器的膜的熱側和冷側溶液形成一定的蒸 汽壓差，實現(xiàn)回熱過程，在理想狀態(tài)下，溶液變濃度的過程為等壓的過程。
所述在發(fā)生器的底部連接一管道，管道經過所述膜蒸餾傳質換熱器和溶液 熱交換器之后進入到所述吸收器中，在所述吸收器的底部安裝溶液泵，溶液泵 上連接一管道經過所述膜蒸餾傳質換熱器和溶液熱交換器之后連接在所述發(fā)生 器的上端。
在所述發(fā)生器的頂部還接有一管道與冷凝器相連通，所述冷凝器的底部接 有一管道和蒸發(fā)器的頂部相連通。
所述節(jié)流裝置安裝在冷凝器和蒸發(fā)器之間的管道上，所述蒸發(fā)器的底部安 裝冷劑泵。
所述在吸收器和蒸發(fā)器之間的頂部通過管道相連通。 在所述發(fā)生器中設置一個驅動熱源裝置用于保持溶液恒溫。 在所述冷凝器中流過冷卻水，用于將發(fā)生器發(fā)生的冷劑蒸汽在冷凝器中冷凝。
所述通過冷劑泵中噴淋噴發(fā)的制冷劑，流動經過冷凍水。
本實用新型在工作時的原理是所述裝置對于單效溴化鋰吸收式制冷循環(huán) 時，從發(fā)生器出來的濃溶液依次流經膜蒸餾傳質換熱器和溶液熱交換器，經過
濃縮和降溫，然后進入吸收器，濃溶液經過噴淋吸收從蒸發(fā)器過來的水蒸汽， 變成稀溶液，被吸收器底部的溶液泵吸取，依次通過溶液熱交換器和膜蒸餾傳 質換熱器，進行稀釋和升溫，然后泵入發(fā)生器。
所述裝置對于單效氨吸收式制冷循環(huán)時.，從發(fā)生器出來的稀溶液依次流經 膜蒸餾傳質換熱器和溶液熱交換器，經過稀釋和降溫，然后進入吸收器，稀溶 液經過噴淋吸收從蒸發(fā)器過來的氨蒸汽，變成濃溶液，被溶液泵吸取，經過溶 液熱交換器和膜蒸餾傳質換熱器后，進行濃縮和升溫，然后泵入發(fā)生器。發(fā)生 器中發(fā)生的冷劑蒸汽在冷凝器中冷凝，通過節(jié)流裝置進入蒸發(fā)器噴淋，冷劑泵 使蒸發(fā)器中的制冷劑循環(huán)噴淋蒸發(fā)。
本實用新型將膜蒸餾技術引入到單效吸收式制冷循環(huán)的回熱過程中，在理 想情況下(飽和蒸汽壓差為零，類似于零溫差傳熱，無通過膜的固體導熱)，回
熱過程為溶液變濃度的等溫過程。在圖2、圖3中，從氨水溶液的logP-1/T圖 和溴化鋰水溶液的迪林圖來看，傳統(tǒng)的單效吸收式制冷循環(huán)是一個近似于平行 四邊形的循環(huán)，而本裝置中提出的新循環(huán)是一個矩形的循環(huán)，兩者相比不難得 知，新循環(huán)的發(fā)生過程向低溫區(qū)移動。在新循環(huán)中冷劑蒸汽發(fā)生起始溫度等于 吸收終止溫度，發(fā)生終止溫度等于吸收起始溫度。而吸收終止溫度僅略高于吸 收器冷卻水溫度5 8°C，如果冷卻水溫度為32'C，則在理想情況下，發(fā)生器可 在4(TC左右的溫度下就可以開始工作，這對于低品位熱能的利用具有重要意義。 本實用新型產生的新循環(huán)具有如下優(yōu)點
1) 對驅動熱源溫度的要求大大降低?？梢岳脗鹘y(tǒng)吸收式制冷循環(huán)無法利 用的低品位廢熱。
2) 制冷系數(shù)大大提高。對于低于8(TC的低品位熱源，傳統(tǒng)吸收式制冷循環(huán) 需用兩級吸收才能達到制冷的目的，而新循環(huán)采用單級單效就能實現(xiàn)。現(xiàn)有的
溴化鋰吸收式制冷機，在驅動熱源溫度不變的情況下，并聯(lián)或串聯(lián)一路或多路
新循環(huán)后，單效可改為雙效，雙效可改為三效，n效可改為n+l效。
3)吸收式制冷設備將得到簡化，制造工藝性得到提高。傳統(tǒng)的兩級吸收制 冷循環(huán)可由單級單效新循環(huán)取代，氨吸收制冷新循環(huán)，由于發(fā)生濃度大大提高， 可省去傳統(tǒng)循環(huán)常用的精餾裝置。


圖1為本實用新型工作原理示意圖。
圖2為傳統(tǒng)單效吸收式制冷溶液循環(huán)示意圖。
圖3為本實用新型膜蒸餾傳質回熱單效吸收式制冷溶液循環(huán)示意圖。 圖4為本實用新型熱單效吸收式制冷溶液循環(huán)示意圖。 圖5為本實用新型單效吸收式制冷溶液循環(huán)示意圖。
具體實施方式
為了更好地理解本實用新型的技術方案，
以下結合附圖和實施例作進一步 的詳細描述。
如圖1所示， 一種新型膜蒸餾回熱吸收式制冷裝置，由發(fā)生器1，冷凝器2， 節(jié)流裝置3，蒸發(fā)器4，冷劑泵5，吸收器6，溶液泵7和溶液熱交換器8構成， 在發(fā)生器1和溶液熱交換器8之間安裝膜蒸餾傳質換熱器9，膜蒸餾傳質交換器 9和發(fā)生器1、溶液熱交換器8之間通過管道相連通。發(fā)生器l的底部密封安裝 管道，管道經過膜蒸餾傳質換熱器和溶液熱交換器后，端頭安裝在吸收器6的 內部，在吸收器6的底部安裝溶液泵7，溶液泵7上安裝回路管道，溶液泵7將 吸收器6中的溶液流經膜蒸餾傳質換熱器和溶液熱交換器重新回到發(fā)生器1內。
發(fā)生器1的頂部還安裝一管道和冷凝器2之間相連通，冷凝器2的底部接有管 道和蒸發(fā)器4的頂部相連通。節(jié)流裝置3安裝在冷凝器2和蒸發(fā)器4之間的管 道上，蒸發(fā)器4的底部安裝冷劑泵5。
在發(fā)生器1的中間安裝上驅動熱源裝置，冷凝器2中流過冷卻水，通過冷 劑泵5中噴淋噴發(fā)的制冷劑，流動經過冷凍水，冷卻水和冷凍水通過管道和外 部的設備相連接。
在圖1中為了完成單效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)從發(fā)生器1出來的濃溶液 依次流經膜蒸餾傳質換熱器9和溶液熱交換器8，經過濃縮、降溫，然后進入吸 收器，濃溶液噴淋吸收從蒸發(fā)器4過來的水蒸汽，變成稀溶液。溶液泵7從吸 收器吸取稀溶液后，通過溶液熱交換器8和膜蒸餾傳質換熱器9，進行稀釋、升 溫，然后泵入發(fā)生器l。
在圖1中為了完成單效氨吸收式制冷循環(huán)從發(fā)生器1出來的稀溶液依次 流經溶液膜蒸餾傳質換熱器9和溶液熱交換盔8，經過稀釋、降溫，然后進入吸 收器，稀溶液噴淋吸收從蒸發(fā)器4過來的氨蒸汽，變成濃溶液。溶液泵7從吸 收器吸取濃溶液，通過溶液熱交換器8和溶液膜蒸餾傳質換熱器9，進行濃縮、 升溫，然后泵入發(fā)生器1中，發(fā)生器1中產生的冷劑蒸汽在冷凝器2中冷凝， 通過節(jié)流裝置3進入蒸發(fā)器4噴淋，冷劑泵5將蒸發(fā)器4中的制冷劑循環(huán)噴淋 蒸發(fā)。
在圖2中，氨水溶液的logP-1/T圖和溴化鋰水溶液的迪林圖來看，傳統(tǒng)的 單效吸收式制冷循環(huán)是一個近似于平行四邊形的循環(huán)。'
在圖3中，氨水溶液的logP-1/T圖和溴化鋰水溶液的迪林圖來看，新循環(huán) 是一個矩形的循環(huán)，新循環(huán)的發(fā)生過程向低溫區(qū)移動。
在圖4中，將膜蒸餾傳質回熱看成為熱側溶液發(fā)生和冷側溶液吸收的組合，
則膜蒸餾傳質回熱吸收式制冷循環(huán)可認為是無窮多級單效吸收式制冷循環(huán)。
根據膜蒸餾傳質的機理，其膜蒸餾傳質的驅動力是膜兩側溶液的蒸汽壓差，
考慮膜兩側溶液通過膜的傳熱，膜蒸餾傳質回熱吸收式制冷循環(huán)如圖5所示。 圖中A-B和C-D為膜蒸餾傳質，B-B'和D-D'為溶液換熱器回熱。 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。 本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例 和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范 圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保 護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等 同物界定。
權利要求1. 一種新型膜蒸餾回熱吸收式制冷裝置，包括發(fā)生器，冷凝器，節(jié)流裝置，蒸發(fā)器，冷劑泵，吸收器，溶液泵和溶液熱交換器，其特征在于所述發(fā)生器和溶液熱交換器之間設置一膜蒸餾傳質換熱器，所述膜蒸餾傳質換熱器為在所述膜蒸餾傳質換熱器的膜的熱側和冷側溶液形成一定的蒸汽壓差，從而實現(xiàn)回熱的膜換熱器。
2. 根據權利要求1所述的新型膜蒸餾回熱吸收式制冷裝置，其特征在于， 在所述發(fā)生器的底部連接一管道，所述管道經過所述膜蒸餾傳質換熱器和溶液 熱交換器之后接入到所述吸收器中，在所述吸收器的底部安裝溶液泵，所述溶 液泵上連接一管道經過所述膜蒸餾傳質換熱器和溶液熱交換器之后連接在所述 發(fā)生器的上端。
3. 根據權利要求1所述的新型膜蒸餾回熱吸收式制冷裝置，其特征在于， 在所述發(fā)生器的頂部還接有一管道與所述冷凝器相連通，所述冷凝器的底部接 有一管道和蒸發(fā)器的頂部相連通。
4. 根據權利要求1所述的新型膜蒸餾回熱吸收式制冷裝置，其特征在于，在所述發(fā)生器中設置一個用于保持溶液恒溫的驅動熱源裝置。
5. 根據權利要求1所述的新型膜蒸餾回熱吸收式制冷裝置，其特征在于 所述的膜蒸餾傳質換熱器是一個直接接觸式的膜蒸餾分離裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種新型膜蒸餾回熱吸收式制冷裝置，涉及制冷技術領域，包括發(fā)生器，冷凝器，節(jié)流裝置，蒸發(fā)器，冷劑泵，吸收器，溶液泵和溶液熱交換器，其特征在于所述發(fā)生器和溶液熱交換器之間設置一膜蒸餾傳質換熱器，膜蒸餾傳質在膜的熱側和冷側溶液形成一定的蒸汽壓差，實現(xiàn)回熱過程。本實用新型產生的有益效果是對驅動熱源溫度的要求大大降低；制冷系數(shù)大大提高；吸收式制冷設備將得到簡化，制造工藝性得到提高。
文檔編號F25B15/00GK201209974SQ20082005750
公開日2009年3月18日 申請日期2008年4月21日 優(yōu)先權日2008年4月21日
發(fā)明者吳延嘉, 孫文哲, 丹 曹, 巍 曹, 鄧申江 申請人:上海海事大學