專利名稱：吸收式制冷中弦月形通道溶液提升與蒸汽發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸汽發(fā)生器，特別涉及一種吸收式制冷中弦月形通道溶液提升與蒸汽發(fā)生器，屬于工程熱物理與能源利用學(xué)科領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
半個(gè)多世紀(jì)前就誕生的溴化鋰吸收式制冷機(jī)，由于其熱力系數(shù)低，當(dāng)時(shí)并沒有引起社會(huì)的足夠重視。但從20世紀(jì)60年代末開始，世界能源出現(xiàn)危機(jī)，特別是進(jìn)入80年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)給人類帶來(lái)福音的氟里昂制冷工質(zhì)，對(duì)人類賴以生存的大氣臭氧層已經(jīng)造成了非常嚴(yán)重的破壞，并正呈上升趨勢(shì)，這時(shí)人們對(duì)于可利用低品位廢氣作為熱源的溴化鋰吸收式制冷機(jī)才開始傾注巨大的關(guān)注。
溴化鋰吸收式制冷機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是制冷工質(zhì)對(duì)人體無(wú)毒副作用，對(duì)大氣無(wú)污染，運(yùn)動(dòng)部件少，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安全，無(wú)噪音，而且可利用普通低壓蒸汽(1.2bar以上)或75℃以上的低品位廢熱水以及太陽(yáng)能作為熱源。這對(duì)于有大量廢氣、廢熱水可利用的石油化工、冶金、發(fā)電和輕工業(yè)等領(lǐng)域的熱源綜合利用，以及開辟利用新的清潔能源都是非常有利的。
吸收式制冷機(jī)須靠屏蔽式溶液泵完成制冷循環(huán)，因而體積龐大，不適宜家庭小冷量場(chǎng)合使用。因此，要實(shí)現(xiàn)吸收式制冷機(jī)的小型化，必須取消屏蔽式溶液泵，實(shí)現(xiàn)無(wú)泵自循環(huán)。
國(guó)際上，美國(guó)、日本作了長(zhǎng)期較深入的研究，已研制出小型太陽(yáng)能無(wú)泵溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)，已有一定數(shù)量投入運(yùn)行，但其熱力系數(shù)受加熱介質(zhì)溫度的影響很大，溫度過高或過低都會(huì)引起熱力系數(shù)明顯地降低。
迄今，我國(guó)對(duì)小型無(wú)泵溴化鋰吸收式制冷機(jī)的研制工作曾作了一定努力，但尚未獲得成功，關(guān)鍵在于尚未找到一種通過熱虹吸作用提升溶液能力很強(qiáng)，且發(fā)生蒸汽能力也很強(qiáng)的創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，利用弦月形狹縫通道結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的熱虹吸能力的特性，提出一種溶液提升與蒸汽發(fā)生兼一身的發(fā)生器。它包括一加熱筒44及置于加熱筒44中的由一內(nèi)管35與外管36組成的套管，內(nèi)管35的外壁與外管36的內(nèi)壁之間形成弦月形狹縫通道，其下端與稀溶液槽38相連通，上端與濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32相連通，加熱筒44底部側(cè)面設(shè)有一加熱水進(jìn)口管31，加熱水進(jìn)口管31下部設(shè)有旁通管45與內(nèi)管35的底部相連通，加熱筒44的頂部設(shè)有旁通管42與內(nèi)管35相連通。本發(fā)明的內(nèi)管35與外管36為偏心相套、相切，形成極限偏心弦月形通道。稀溶液由套管底部進(jìn)入弦月形狹縫通道，由其上部的濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32排出濃溶液。這種發(fā)生器具有很強(qiáng)的溶液提升與蒸汽發(fā)生功能，可利用低品位熱源及太陽(yáng)能，自動(dòng)地將溶液從低處提升到高處，實(shí)現(xiàn)自循環(huán)，該發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，不僅溶液提升量及提升高度大，而且發(fā)生的蒸汽量多而快，完全滿足無(wú)泵小型溴化鋰吸收式制冷機(jī)自循環(huán)的要求，配有該發(fā)生器的吸收式制冷系統(tǒng)具有高效、節(jié)能、安全、無(wú)噪音、無(wú)污染等顯著優(yōu)點(diǎn)。
四

圖1是本發(fā)明在溴化鋰吸收式制冷空調(diào)系統(tǒng)中的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中4(a)是主視圖，4(b)是俯視圖。
圖5是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中5(a)是主視圖，5(b)是俯視圖。
圖6是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中6(a)是主視圖，6(b)是俯視圖。
圖7是本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中7(a)是主視圖，7(b)是俯視圖。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)說明。
參見圖1，本發(fā)明的弦月形通道溶液提升與蒸汽發(fā)生器1位于吸收式制冷系統(tǒng)的中心部分，其上部設(shè)有一環(huán)形冷凝器2。冷凝器2下端設(shè)有冷卻水進(jìn)水管22，上端設(shè)有冷卻水出水管19，下方設(shè)有一U形節(jié)流管20。U形節(jié)流管20，其中之一端與冷凝液集液槽2-1連通，另一端與位于冷凝器2下方的環(huán)形蒸發(fā)器5相連通，其下端引出管與溶液濃度調(diào)節(jié)室21相連通。環(huán)形冷凝器2與不凝氣體儲(chǔ)存室3緊鄰。環(huán)形吸收器4位于發(fā)生器1的上部，與環(huán)形蒸發(fā)器5緊鄰，其上端通過連接管與處于熱交換器17中心部分的濃溶液室15相連通，其下端通過連接管與濃稀溶液控制閥9相連通。環(huán)形蒸發(fā)器5的上下端通過連接管與空調(diào)機(jī)7相連通。
濃稀溶液控制閥9的下端設(shè)有兩條連接管，一條與冷卻水進(jìn)水管22相連通，另一條與熱交換器17中的濃溶液室15相連通，其側(cè)面設(shè)有連接管與溶液排汽包16相連通。溶液排汽包16通過另一連接管與不凝氣體儲(chǔ)存室3相連通，其下端設(shè)有的連接管與熱交換器17中的稀溶液室14相連通。
熱交換器17由三室組成上部為壓力平衡室13，下部為溴化鋰稀溶液儲(chǔ)存室14，溴化鋰濃溶液儲(chǔ)存室15位于稀溶液儲(chǔ)存室14之中。
蒸汽發(fā)生器1上部的環(huán)形蒸發(fā)器5及環(huán)形吸收器4同在氣體冷媒及稀溶液收集腔10之中。氣體冷媒及稀溶液收集腔10底部設(shè)有輸送管11與熱交換器17中的稀溶液室14相連通。蒸汽發(fā)生器1底部側(cè)面設(shè)有加熱水進(jìn)口管31，其頂部側(cè)面設(shè)有加熱水出口管18。
參見圖1，本發(fā)明在溴化鋰吸收式制冷空調(diào)系統(tǒng)中，包括弦月形通道溶液提升與蒸汽發(fā)生器1，來(lái)自熱交換器17的稀溶液將在該發(fā)生器中被加熱水加熱蒸發(fā)，產(chǎn)生高壓水蒸汽，高壓水蒸汽將進(jìn)入冷凝器2中冷凝。該發(fā)生器在發(fā)生高壓水蒸汽的同時(shí)，將使稀溶液變成為濃溶液，并將此濃溶液提升到發(fā)生器的上部。冷凝器2由冷卻水冷卻，22和19分別為冷卻水進(jìn)、出水管。冷凝后的液體進(jìn)入U(xiǎn)形節(jié)流管20節(jié)流成為液體冷媒水，然后進(jìn)入蒸發(fā)器5在蒸發(fā)盤管外蒸發(fā)制冷。其產(chǎn)生的冷量由空調(diào)制冷水帶走，送入空調(diào)機(jī)7中，8和6分別為空調(diào)制冷水進(jìn)、出口管。液體冷媒水在蒸發(fā)盤管外蒸發(fā)成為氣體冷媒(低壓水蒸汽)，在氣體冷媒及稀溶液收集腔10中被吸收器4盤管外噴淋的溴化鋰濃溶液吸收，成為溴化鋰稀溶液，匯集在收集腔10的底部，經(jīng)溴化鋰稀溶液輸送管11流入熱交換器17中的溴化鋰稀溶液儲(chǔ)存室14，吸收器4在吸收氣體冷媒(低壓水蒸汽)時(shí)所產(chǎn)生的熱量由冷卻水帶走。
參見圖1，23為加熱水(可以是低品位廢熱蒸汽、廢熱水、太陽(yáng)能熱水或其他燃?xì)饧訜崴?，24為冷卻水，25為空調(diào)制冷水，26為溴化鋰稀溶液，27為溴化鋰濃溶液，28為氣體冷媒(低壓水蒸汽)，29為液體冷媒水，30為高溫高壓水蒸汽。
參見圖2，本發(fā)明包括一內(nèi)管35與外管36組成的套管，該內(nèi)管35的外壁與外管36的內(nèi)壁之間形成弦月形狹縫通道，其下端與稀溶液槽38相連通，上端與濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32相連通。濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32的上部設(shè)有蒸汽百葉擋板40，下部設(shè)有濃溶液槽27-1。蒸汽百葉擋板40的下方設(shè)有溶液擋板33及壓力平衡管43。壓力平衡管43穿過濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32的斜側(cè)板，經(jīng)連接管30與熱交換器17上部的壓力平衡室13相連通。
內(nèi)管35與外管36組成的弦月形狹縫套管置于加熱筒44之中。加熱筒底部側(cè)面設(shè)有一加熱水進(jìn)口管31與之相連通，其頂部設(shè)有旁通管42與內(nèi)管35相連通。加熱水進(jìn)口管31下部設(shè)有旁通管45與內(nèi)管35的底部相連通。
稀溶液槽38位于發(fā)生器1的底部，通過連接管37與熱交換器17中的稀溶液室14相連通。
參見圖2，本發(fā)明的內(nèi)管35與外管36為偏心相套、相切，形成極限偏心弦月形通道。來(lái)自熱交換器17的溴化鋰稀溶液26，通過溴化鋰稀溶液入口37進(jìn)入溴化鋰稀溶液槽38，流入弦月形通道內(nèi)，在加熱筒44與外管36之間的加熱水23及內(nèi)管35內(nèi)的加熱水23的同時(shí)加熱下，通道內(nèi)的溴化鋰稀溶液劇烈沸騰蒸發(fā)，產(chǎn)生大量的水蒸氣沿通道上升。與此同時(shí)，溴化鋰稀溶液依靠弦月形通道很強(qiáng)的熱虹吸作用，被自動(dòng)地從通道的底部提升到通道的上部，一起進(jìn)入濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32。受到擋板33的阻擋后，大量的溴化鋰濃溶液液滴便落入濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32的底部，而氣液混合物在濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32中繼續(xù)上升，又受到濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32頂部氣液分離網(wǎng)40的阻擋，高壓水蒸氣與溴化鋰濃溶液進(jìn)一步得到分離。落入濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32底部的溴化鋰濃溶液27-1經(jīng)溴化鋰濃溶液出口34流入圖1中的熱交換器17。
在濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32特設(shè)置一壓力平衡管43，與圖1熱交換器17中的壓力平衡室13相連通，以自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力平衡室中的壓力，保證吸收式制冷系統(tǒng)中的溶液自循環(huán)連續(xù)不斷地進(jìn)行。
圖2中，31為加熱水進(jìn)口管，39為加熱水出口管，42為加熱水旁通出口管，45為加熱水旁通進(jìn)口管。
參見圖3，本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)管35的外圓與外管36的內(nèi)圓直接接觸相內(nèi)切，形成極限偏心弦月形通道。圖中，23是加熱水，26是稀溶液，44是加熱筒。
參見圖4(a)和4(b)，本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例與圖3的不同之處是，內(nèi)管35與外管36為偏心相套不直接接觸，在內(nèi)管35的上端與下端分別與一上定位管47和下定位管49相切，內(nèi)、外管通過第三根小圓管48及上、下定位管構(gòu)成固定連接，形成帶多個(gè)尖角的偏心圓環(huán)形通道。圖中，31是加熱水進(jìn)口，37是稀溶液進(jìn)口，38是稀溶液槽，39是加熱水出口，42是加熱水出口旁通管，44是加熱筒，46是加熱筒密封蓋，50是加熱水進(jìn)口。
參見圖5，本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例與圖4的不同之處是，內(nèi)管35與外管36為同心相套不直接接觸，在管的上端與下端分別與一上定位管51和下定位管53相切，內(nèi)、外管通過第三根小圓管52及上、下定位管51和53構(gòu)成固定連接，形成帶多個(gè)尖角的同心圓環(huán)形通道。
參見圖6，本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例與圖5的不同之處是，內(nèi)管35與外管36為同心相套不直接接觸，在內(nèi)管的外圓上焊有若干直徑相等的小圓柱54，小圓柱54的直徑為1～100mm、長(zhǎng)度為1～1000mm。小圓柱54分別與內(nèi)、外管相切，形成帶若干尖角的同心圓環(huán)形通道。每段小圓柱54之間的間隔為1～100mm，這些間隔互相連通，構(gòu)成同心圓環(huán)補(bǔ)液通道55。
參見圖7，本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例與圖6的不同之處是，內(nèi)管35與外管36為偏心相套不直接接觸，在內(nèi)管35的外圓上焊有若干直徑不等的小圓柱56，小圓柱56的直徑為1～100mm、長(zhǎng)度為1～1000mm。小圓柱56分別與內(nèi)管35、外管36相切，形成帶若干尖角的偏心弦月形通道。每段小圓柱56之間的間隔為1～100mm，這些間隔互相連通，構(gòu)成偏心圓環(huán)補(bǔ)液通道57。
由于采用了內(nèi)管35的外圓與外管36的內(nèi)圓直接接觸相內(nèi)切，形成極限偏心弦月形狹縫通道結(jié)構(gòu)形式，只需很小的過熱度就可使氣泡產(chǎn)生，沸騰氣泡在弦月形狹縫中被擠壓成扁平氣泡，具有傳熱系數(shù)高，傳熱溫差小的顯著特點(diǎn)。加上通道截面的弦月形尖角成了天然的氣泡核心，在弦月形通道內(nèi)、外加熱水的加熱下，使沸騰氣泡很容易產(chǎn)生，加劇了弦月形通道內(nèi)流體的沸騰。這樣，在弦月形通道內(nèi)、外的流體形成了很大的密度差，產(chǎn)生很強(qiáng)的熱虹吸驅(qū)動(dòng)力，使弦月形通道內(nèi)的流體(溴化鋰溶液)在這種熱虹吸驅(qū)動(dòng)力的作用下，自動(dòng)地從低處提升到位于高處的濃溶液及高壓水蒸汽收集腔32，從而實(shí)現(xiàn)小型溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)無(wú)泵自循環(huán)的目標(biāo)。
當(dāng)吸收式制冷中溴化鋰溶液的濃度較稀時(shí)，溶液提升與蒸汽發(fā)生器可采用本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，即極限偏心弦月形通道結(jié)構(gòu)形式。
當(dāng)吸收式制冷中溴化鋰溶液的濃度較濃時(shí)，溶液提升與蒸汽發(fā)生器可采用本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，即偏心弦月形通道結(jié)構(gòu)形式。這樣，可使弦月形通道的尖角度有所緩和，避免溴化鋰溶液的濃度較濃時(shí)在尖角處易出現(xiàn)結(jié)晶，堵塞管道，影響制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
根據(jù)吸收式制冷中溴化鋰溶液的濃度的不同，溶液提升與蒸汽發(fā)生器可采用本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例，或第四個(gè)實(shí)施例，或第五個(gè)實(shí)施例。
本發(fā)明不僅可應(yīng)用于溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)和氨吸收式制冷系統(tǒng)中，還可應(yīng)用于所有的石油化工、工業(yè)鍋爐、核電站等部門的蒸汽發(fā)生裝置。
權(quán)利要求
1.吸收式制冷中弦月形通道溶液提升及蒸汽發(fā)生器，包括一加熱筒(44)及置于加熱筒(44)中的由一內(nèi)管(35)與外管(36)組成的套管，本發(fā)明的特征在于，內(nèi)管(35)的外壁與外管(36)的內(nèi)壁之間形成弦月形狹縫通道，其下端與稀溶液槽(38)相連通，上端與濃溶液及高壓水蒸汽收集腔(32)相連通，加熱筒(44)底部側(cè)面設(shè)有一加熱水進(jìn)口管(31)，加熱水進(jìn)口管(31)下部設(shè)有旁通管(45)與內(nèi)管(35)的底部相連通，加熱筒(44)的頂部設(shè)有旁通管(42)與內(nèi)管(35)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所說的濃溶液及高壓水蒸汽收集腔(32)的上部設(shè)有蒸汽百葉擋板(40)，下部設(shè)有濃溶液槽(27-1)，蒸汽百葉擋板(40)的下方設(shè)有溶液擋板(33)及壓力平衡管(43)，平衡管(43)穿過濃溶液及高壓水蒸汽收集腔(32)的斜側(cè)板，經(jīng)連接管(30)與熱交換器(17)上部的壓力平衡室(13)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，內(nèi)管(35)的外圓與外管(36)的內(nèi)圓直接接觸相內(nèi)切，形成極限偏心弦月形通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，內(nèi)管(35)與外管(36)為偏心相套，套管的上端與下端分別與一上定位管(47)及下定位管(49)相切，內(nèi)管(35)、外管(36)通過第三根小圓管(48)及上定位管(47)、下定位管(49)構(gòu)成固定連接，形成偏心弦月形通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，內(nèi)管(35)與外管(36)為同心相套，管的上端與下端分別與上定位管(51)及下定位管(53)相切，內(nèi)、外管通過第三根小圓柱(52)及上定位管(51)、下定位管(53)構(gòu)成固定連接，形成同心環(huán)形通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，內(nèi)管(35)與外管(36)為同心相套，在內(nèi)管(35)外圓上焊有若干直徑相等的小圓柱(54)，小圓柱(54)的長(zhǎng)度為1～1000mm，分別與內(nèi)管(35)、外管(36)相切構(gòu)成固定連接，形成同心環(huán)形通道，每段小圓柱之間的間隔為1～100mm，這些間隔互相連通，形成同心環(huán)形補(bǔ)液通道(55)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，內(nèi)管(35)與外管(36)為偏心相套，在內(nèi)管外圓上焊有若干直徑不等的小圓柱(56)，小圓柱(56)的長(zhǎng)度為1～1000mm，分別與內(nèi)管(35)、外管(36)相切構(gòu)成固定連接，形成偏心弦月形通道，每段小圓柱之間的間隔為1～100mm，這些間隔互相連通，形成偏心環(huán)形補(bǔ)液通道(57)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，內(nèi)管(35)的外徑為1～298mm，外管(36)的內(nèi)徑為2～300mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，內(nèi)管(35)與外管(36)所形成的弦月形通道結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度與加熱筒(44)相等，為100～3000mm。
全文摘要
吸收式制冷中弦月形通道溶液提升與蒸汽發(fā)生器,包括由內(nèi)管與外管組成的弦月形狹縫通道套管,該套管置于加熱筒之中。稀溶液由套管底部進(jìn)入弦月形狹縫通道,由其上部的濃溶液及高壓水蒸汽收集腔排出濃溶液。該發(fā)生器具有很強(qiáng)的溶液提升與蒸汽發(fā)生功能,可利用低品位熱源及太陽(yáng)能,自動(dòng)地將溶液從低處提升到高處,實(shí)現(xiàn)自循環(huán)。配有該部件的吸收式制冷系統(tǒng)具有高效、節(jié)能、安全、無(wú)噪音、無(wú)污染等顯著優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F25B15/06GK1336507SQ0113172
公開日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2001年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月19日
發(fā)明者吳裕遠(yuǎn), 陳流芳, 鄭宏飛 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)