专利名称：船舶废气驱动的氨水吸收式制冷机的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种制冷技术领域的装置，具体是一种船舶废气驱动的氨水吸收 式制冷机。
背景技术：
随着船舶作业方式的调整，作业航程渐远，时间加长人们对船舶运行的节能以及 环保要求越来越高。特别是渔船，传统渔船的带冰保鲜方式已越来越不适应现有渔业生产 保鲜要求。因此，在船舶上广泛推广应用制冷新技术已成必然。船舶上现有的制冷技术主要有压缩式制冷技术和吸收式制冷技术。压缩式制冷系 统机组主要包括制冷压缩机、冷凝器、热交换器、蒸发器和冻结机等。吸收式制冷一般采用 氨水吸收式制冷技术，此种系统机组主要包括发生器、精馏器、冷凝器、回热器、过冷器、蒸 发器等。氨水吸收式制冷机和压缩式制冷机相比，其主要优点是可以用船舶高温废气 驱动，具有节能效果；使用自然工质，对大气臭氧层无破坏作用，具有环保效果；整个装置 除泵外均为塔、罐等热交换设备，结构简单，便于加工制造；振动、噪音较小；负荷在30 100%范围内调节时，装置的经济性没有明显变化；维修简单、操作方便、易于管理。已有大 量研究人员对船舶废气驱动的氨水吸收制冷机做了大量有意义的研究。传统船舶废气驱动的氨水吸收制冷机需要克服一些技术难题。例如(1)传统系 统复杂，难以小型化。这是因为氨与水在相同压力下的蒸发温度比较接近，所以从发生器蒸 发出来的氨气中带有许多的水蒸气。为了提高装置的经济性和达到较低的蒸发温度，必须 采用分凝和精馏设备来提高氨气的浓度，这样既增加了系统的复杂性，同时使得氨水吸收 制冷系统过于庞大。(2)船舶在海上颠簸剧烈，而传统的氨水吸收制冷机一般都采用降膜蒸 发技术，这样就使降膜吸收性能受船舶颠簸的影响很大。同时，溶液容易从发生器进入冷凝 器以及从发生器进入蒸发器，从而污染制冷剂以至不能正常运行。经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号为CN 101033898A，专利名称为 一种船舶发动机排气余热驱动的船用氨水吸收制冷机。该发明利用船舶排气余热加热充 满氨水溶液的发生器，氨气连同溶液一起进入气液分离器，分离出的含水氨气通过分凝器 被部分提纯后在冷凝器内冷凝；氨液在套管蒸发器内蒸发产生冷量，冷氨气和未蒸发的含 水氨液在盘管过冷器进一步换热，并在重力作用和压差作用下进入满液鼓泡吸收器；氨气 泡被自气液分离器并经溶液换热器冷却的稀氨水溶液吸收，浓氨水溶液进入氨水溶液储液 器，并由溶液泵将其泵入满液发生器。此发明使用分凝器来提纯氨气，使得系统结构复杂； 同时不能有效利用精馏热，从而降低了系统的性能吸收；使用的满液式发生器，由于其具有 自由液面，所以其性能将受船舶颠簸很大影响。中国专利公开号为CN 2153745Y，专利名称为船用氨水吸收式余热制冷机。该 专利包括发生器、多管式精馏器、冷凝器、蒸发器。精馏器管内装有一定尺寸的高效填料，能 保证船只在颠簸摇晃中时吸收器的吸收性能。但此精馏器结构复杂，使得整个系统尺寸较大，不利于系统的小型化。中国专利公开号为CN 101017040A，专利名称为利用尾气余热的氨水吸收式制冷 装置用的尾气换热器。该专利利用余热制冷装置提供温度稳定，连续的制冷效果。尾气换热 器采用外接式结构，有利于维修和更换。该外接尾气换热器为管壳式蒸汽发生器，在尾气换 热器和余热发生器之间接有汽液分离器。本发明中氨气发生过程中，使用了尾气换热器、余 热发生器以及汽液分离器，使得整个系统过于复杂，体积过于庞大，占用船舶过多的容积， 不利于在船舶中的实际使用。中国专利公开号CN 201093796Y，专利名称为氨水吸收式制冷机。该专利的系 统由发生器、精馏塔、冷凝器、膨胀阀、吸收器以及蒸发器等部件组成。精馏塔内有填料层， 填料层上方有回流氨液的喷淋管。该专利的使用了精馏塔，使得整个系统的体积较大，不利 于系统的小型化；同时，使用回流氨液来进行氨气提纯，精馏热也未被充分利用，使得系统 的性能系数较低；吸收器有自然液面，吸收性能将受船舶颠簸摇晃影响。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种船舶废气驱动的氨水吸收式制冷 机，利用多次回热过程，有效提高了制冷机的性能系数。其回热装置有，氨气低温冷却器、氨 气高温冷却器、回热器以及过冷器，分别回收精馏时的凝结热、溶液显热、氨气显热等；本发 明没有精馏装置，整个系统结构紧凑，有利于小型化生产；本发明的吸收器利用管道内汽液 的渠道流特性，使得氨气和氨水在并联的细管内流动，系统的吸收性能不受船舶颠簸摇晃 的影响；本发明的发生器利用细管内沸腾发生，氨水在多个并联细管内沸腾，发生器内没有 焊接点，从而可以有效提高发生器的可靠性。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括包括发生器、回热流程组件、 冷却流程组件、过冷器以及蒸发器，其中回热流程组件分别与发生器和冷却流程组件相 连，冷却流程组件和过冷器连接，过冷器和蒸发器相连。所述的回热流程组件包括回热流程组件外壳、回热段盘管、氨气高温冷却段盘 管、氨气低温冷却段盘管、氨气低温冷却段顶部出口和回热段底部出口，其中回热段底部 出口和回热流程组件外壳底部相连，氨气低温冷却段顶部出口和回热流程组件外壳顶部相 连，氨气低温冷却段盘管底部和回热段盘管底部相连，回热段盘管顶部和氨气高温冷却段 盘管顶部相连，氨气低温冷却段盘管在氨气高温冷却段盘管上部，氨气高温冷却段盘管在 回热段盘管上部。所述的发生器包括烟气进口、烟气出口、发生器外壳和发生器盘管，其中烟气 进口和发生器外壳底部相连，烟气出口和发生器外壳顶部相连，发生器盘管焊接在发生器 外壳内。所述的冷却流程组件包括冷却流程组件外壳、冷凝段盘管、冷却水出口、吸收段 盘管、冷却水进口，其中冷却水进口和冷却流程组件外壳底部相连，吸收段盘管焊接冷却 流程组件外壳内，冷凝段盘管焊接在冷却流程组件外壳内，冷凝段盘管在吸收段盘管上部。所述的过冷器包括过冷器盘管和过冷器外壳；所述的蒸发器包括冷媒水进口、 蒸发器盘管、蒸发器外壳、冷媒水出口，泵阀包括溶液泵、节流阀和膨胀阀，其中过冷器 盘管焊接在过冷器外壳内，过冷器底部分别与节流阀和吸收段盘管相连，吸收段盘管和溶液泵相连，过冷器盘管顶部依次和膨胀阀及蒸发器盘管底部串联，蒸发器盘管顶部和过冷 器顶部相连，蒸发器盘管焊接在蒸发器外壳内。本发明和现有技术相比，其主要优点包括(1)利用多次回热过程，有效提高了制 冷机的性能系数。其回热装置有，氨气低温冷却器、氨气高温冷却器、回热器以及过冷器，分 别回收精馏时的凝结热、溶液显热、氨气显热等；(2)简化了精馏装置，整个系统结构紧凑， 有利于小型化生产；(3)吸收器利用管道内汽液的渠道流特性，使得氨气和氨水在并联的 细管内流动，系统的吸收性能不受船舶颠簸摇晃的影响；(4)发生器利用细管内沸腾发生， 氨水在多个并联细管内沸腾，发生器内没有焊接点，从而可以有效提高发生器的可靠性。
图1为本发明结构示意图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。如图1所示，本实施例包括发生器1、回热流程组件2、冷却流程组件3、过冷器4、 蒸发器5，其中其中发生器1和回热流程组件2连接，回热流程组件2和冷却流程组件3 相连，冷却流程组件3和过冷器4连接，过冷器4和蒸发器5相连。所述的发生器1包括烟气进口 6、烟气出口 7、发生器外壳8、发生器盘管9，其中 烟气进口 6和发生器外壳8底部相连，烟气出口 7和发生器外壳8顶部相连，发生器盘管9 焊接在发生器外壳8内。所述的回热流程组件2包括回热流程组件外壳10、回热段盘管11、氨气高温冷 却段盘管12、氨气低温冷却段盘管13、氨气低温冷却段顶部出口 14、回热段底部出口 15，其 中回热段底部出口 15和回热流程组件外壳10底部相连，氨气低温冷却段顶部出口 14和 回热流程组件外壳10顶部相连。氨气低温冷却段盘管13底部和回热段盘管11底部相连， 回热段盘管11顶部和氨气高温冷却段盘管12顶部相连。氨气低温冷却段盘管13在氨气 高温冷却段盘管12上部，氨气高温冷却段盘管12在回热段盘管11上部。所述的冷却流程组件3包括冷却流程组件外壳16、冷凝段盘管17、冷却水出口 18、吸收段盘管19、冷却水进口 20，其中冷却水进口 20和冷却流程组件外壳16底部相连， 吸收段盘管19焊接冷却流程组件外壳16内，冷凝段盘管17焊接在冷却流程组件外壳16 内。冷凝段盘管17在吸收段盘管19上部。所述的过冷器4包括过冷器盘管21、过冷器外壳22 ；蒸发器5包括冷媒水进口 23、蒸发器盘管24、蒸发器外壳25、冷媒水出口 26 ；泵阀包括溶液泵27、节流阀28、膨胀阀 29。其中过冷器盘管21焊接在过冷器外壳22内，过冷器4底部和节流阀28相连，并和吸 收段盘管19相连，再和溶液泵27相连，过冷器盘管21顶部和膨胀阀29相连，膨胀阀29再 和蒸发器盘管24底部相连，蒸发器盘管24顶部和过冷器4顶部相连，蒸发器盘管24焊接 在蒸发器外壳25内。如图1所示，本装置具体工作方式包括以下
1)烟气工作流程烟气从烟气进口 6进入发生器1，从烟气出口 7排出，烟气加热 发生器盘管9。2)冷却水工作流程冷却水从冷却水进口 20进入冷却流程组件3，从冷却流程组 件出口 18流出，冷却水冷却吸收段盘管19和冷凝段盘管17。3)冷媒水工作流程冷媒水从冷媒水进口进入蒸发器，从冷媒水出口流出，冷媒 水在蒸发器中温度被降低，从而输出冷量。4)氨水及其汽液两相流工作流程氨水在发生器盘管9中被加热后，从发生器盘 管底部流出，进入到回热流程组件的回热段盘管11部分，加热回热段盘管后，从回热段底 部出口 15流出，经过节流阀28后，和过冷器4底部出来的氨气一起进入到吸收段盘管19顶 部，在吸收段盘管中被冷却后，从吸收段盘管底部流出，进入到氨气低温冷却段盘管13的 顶部，在氨气低温冷却段盘管中被加热后，从氨气低温冷却段盘管底部流出，进入到回热段 盘管11底部，在回热段盘管中被加热后，从回热段盘管顶部流出，进入到氨气高温冷却段 盘管12顶部，在氨气高温冷却段盘管中被加热后，从氨气高温冷却段盘管底部流出，进入 到发生器盘管9顶部，在发生器盘管中被加热。这样就实现了连续的循环运行。5)氨蒸气和氨液工作流程含水氨蒸汽从发生器盘管9进入到回热流程组件2 中，在氨气高温冷却段盘管12处被冷却，水蒸汽被冷凝，水的凝结热加热此段盘管内氨水。 含水氨蒸汽继续上升，在氨气低温冷却段盘管13处被冷却，水蒸汽被进一步冷凝，水的凝 结热加热此段盘管内氨水。纯度为0.998的氨气从氨气低温冷却段顶部出口 14流出，进入 到冷凝段盘管17，在冷凝段被冷凝成氨液，氨液从冷凝段盘管底部流出，进入到过冷器盘管 21底部，在此盘管中被冷却，再从过冷器盘管顶部流出，进入到蒸发器盘管24底部底部，在 蒸发器中蒸发成氨气，从蒸发器盘管顶部流出，进入到过冷器4中，从过冷器底部流出，和 从节流阀28流出的氨水一起进入到吸收段盘管19中，在吸收段盘管中，氨水不断吸收氨 气，形成富氨氨水。现有技术相比，本装置的主要优点体现在(1)此系统利用多次回热过程，有效提 高了制冷机的性能系数。其回热装置有，氨气低温冷却器、氨气高温冷却器、回热器以及过 冷器，分别回收精馏时的凝结热、溶液显热、氨气显热等。当热水温度140°C，冷却水温度 26°C，冷媒水出口温度-10°C，此系统的性能系数COP为0. 5，而传统系统的性能系数为0. 3 左右。(2)此装置没有精馏装置，整个系统结构紧凑，有利于小型化生产；(3)此装置的吸收 器利用管道内汽液的渠道流特性，使得氨气和氨水在并联的细管内流动，系统的吸收性能 不受船舶颠簸摇晃的影响；(4)此装置的发生器利用细管内沸腾发生，氨水在多个并联细 管内沸腾，发生器内没有焊接点，从而可以有效提高发生器的可靠性。
权利要求
一种船舶废气驱动的氨水吸收式制冷机，包括发生器、回热流程组件、冷却流程组件、过冷器以及蒸发器，其中回热流程组件分别与发生器和冷却流程组件相连，冷却流程组件和过冷器连接，过冷器和蒸发器相连，其特征在于所述的回热流程组件包括回热流程组件外壳、回热段盘管、氨气高温冷却段盘管、氨气低温冷却段盘管、氨气低温冷却段顶部出口和回热段底部出口，其中回热段底部出口和回热流程组件外壳底部相连，氨气低温冷却段顶部出口和回热流程组件外壳顶部相连，氨气低温冷却段盘管底部和回热段盘管底部相连，回热段盘管顶部和氨气高温冷却段盘管顶部相连，氨气低温冷却段盘管在氨气高温冷却段盘管上部，氨气高温冷却段盘管在回热段盘管上部。
2.根据权利要求1所述的船舶废气驱动的氨水吸收式制冷机，其特征是，所述的发生 器包括烟气进口、烟气出口、发生器外壳和发生器盘管，其中烟气进口和发生器外壳底 部相连，烟气出口和发生器外壳顶部相连，发生器盘管焊接在发生器外壳内。
3.根据权利要求1所述的船舶废气驱动的氨水吸收式制冷机，其特征是，所述的冷却 流程组件包括冷却流程组件外壳、冷凝段盘管、冷却水出口、吸收段盘管、冷却水进口，其 中冷却水进口和冷却流程组件外壳底部相连，吸收段盘管焊接冷却流程组件外壳内，冷凝 段盘管焊接在冷却流程组件外壳内，冷凝段盘管在吸收段盘管上部。
4.根据权利要求1所述的船舶废气驱动的氨水吸收式制冷机，其特征是，所述的过冷 器包括过冷器盘管和过冷器外壳；所述的蒸发器包括冷媒水进口、蒸发器盘管、蒸发器 外壳、冷媒水出口，泵阀包括溶液泵、节流阀和膨胀阀，其中过冷器盘管焊接在过冷器外 壳内，过冷器底部分别与节流阀和吸收段盘管相连，吸收段盘管和溶液泵相连，过冷器盘管 顶部依次和膨胀阀及蒸发器盘管底部串联，蒸发器盘管顶部和过冷器顶部相连，蒸发器盘 管焊接在蒸发器外壳内。
全文摘要
一种制冷技术领域的船舶废气驱动的氨水吸收式制冷机，包括发生器、回热流程组件、冷却流程组件、过冷器以及蒸发器，其中回热流程组件分别与发生器和冷却流程组件相连，冷却流程组件和过冷器连接，过冷器和蒸发器相连。本发明简化精馏装置并使得整个系统结构紧凑，有利于小型化生产；吸收器利用管道内汽液的渠道流特性，使得氨气和氨水在并联的细管内流动，系统的吸收性能不受船舶颠簸摇晃的影响；发生器利用细管内沸腾发生，氨水在多个并联细管内沸腾，发生器内没有焊接点，从而可以有效提高发生器的可靠性。
文档编号F25B27/02GK101915478SQ20101025239
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者夏再忠, 王如竹, 陆紫生 申请人:上海交通大学