专利名称：一种扩散吸收式热变换器的制作方法
技术领域：
本发明属于吸收式热泵以及低品位能源利用领域，尤其涉及一种扩散吸收式热变 换器。
背景技术：
吸收式热变换器可采用低品位能源驱动，能有效利用工业余热、地热、太阳能等低 品位能源，此外，吸收式热变换器可避免使用对大气臭氧层有破坏作用的制冷工质，故对节 能和环保均具有重要的意义。传统的H2CVLiBr吸收式热变换器已经投入商业应用，但由于 机械式溶液泵运行的温度较高，H2CVLiBr溶液的强腐蚀性限制了它的广泛应用。扩散吸收式制冷机是通过制冷剂向扩散气体中扩散获得降温的效果，循环内部基 本上是等压的，利用热驱动气泡泵的热虹吸作用就可以推动吸收剂和制冷剂在系统中流 动，无需使用高温溶液泵和制冷剂泵就能工作。本发明将扩散吸收式制冷机循环原理应用到传统吸收式热变换器中，提出一种扩 散吸收式热变换器，利用吸收剂、制冷剂和扩散气体在不同温度和浓度下的相平衡关系变 化，来营造吸收器和发生器中吸收剂溶液对制冷剂蒸汽的不同吸收势差，从而可以采用热 驱动气泡泵实现吸收剂溶液和制冷剂液体的同时泵送，可以不再使用传统吸收式热变换器 中消耗电能较多的机械式高温溶液泵和制冷剂泵，只需消耗微量的风机电能吹送扩散气体 就能工作，大幅减少了宝贵电能的消耗，简化了热变换器的结构，提高了运行的可靠性。特 别适用于中低温热资源丰富，同时又需要使用高温热的场合，有良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种扩散吸收式热变换器。扩散吸收式热变换器包括发生器、提升管、第一气液分离器、精馏装置、冷凝器、第 二气液分离器、蒸发器、吸收器、储液器、回热器和风机；发生器的第一端口与回热器的第 二端口相连，发生器的第二端口与风机的第二端口相连，发生器的第三端口与提升管的底 部进口相连，提升管的顶部出口经第一气液分离器的第一端口插入第一气液分离器高度的 1/2以上，第一气液分离器的第二端口与回热器的第三端口相连，第一气液分离器的第三端 口与精馏装置的第一端口相连，精馏装置的第二端口与冷凝器的第一端口相连，冷凝器的 第二端口与第二气液分离器的第一端口相连，第二气液分离器的第二端口与风机的第一端 口相连，第二气液分离器的第三端口与蒸发器的第一端口相连，蒸发器的第二端口与吸收 器的第一端口相连，吸收器的第二端口与回热器的第四端口相连，吸收器的第三端口与储 液器的第一端口相连，储液器的第二端口与回热器的第一端口相连。所述的冷凝器位于热变换器最高的位置，第二气液分离器的位置低于冷凝器的位 置，蒸发器的位置低于第二气液分离器的位置，吸收器的位置低于蒸发器的位置，储液器的 位置低于吸收器的位置，回热器的位置低于储液器的位置，精馏装置的位置低于冷凝器的 位置，第一气液分离器的位置低于精馏装置的位置，提升管的位置低于第一气液分离器的 位置，第一气液分离器的第二端口高于吸收器的第二端口。
所述的制冷剂为水、碳烃类、烃的卤化物、醇类或醚类中的一种或多种。吸收剂为 盐类、醇类、醚类、酮类、胺类、醛类或离子液体中的一种或多种。扩散剂为氢气、惰性气体、 碳烃类、烃的商化物或二氧化碳。本发明与传统的吸收式热变换器相比，不再使用传统吸收式热变换器中的高温机 械式溶液泵和制冷剂泵，具有以下有益效果
1)采用热驱动气泡泵同时泵送吸收剂溶液和制冷剂液体后，只需消耗微量的风机电 能吹送扩散气体就能工作，大幅减少了宝贵电能的消耗
2)彻底解决了机械式溶液泵在高温下的腐蚀难题，简化了热变换器的结构，提高了运 行的可靠性。
附图是扩散吸收式热变换器结构示意图中发生器1、提升管2、第一气液分离器3、精馏装置4、冷凝器5、第二气液分离器6、 蒸发器7、吸收器8、储液器9、回热器10、风机11。
具体实施例方式如附图所示，无运动部件的扩散吸收式热变换器包括发生器1、提升管2、第一气 液分离器3、精馏装置4、冷凝器5、第二气液分离器6、蒸发器7、吸收器8、储液器9、回热器 10和风机11 ；发生器1的第一端口 Ia与回热器10的第二端口 IOb相连，发生器1的第二 端口 Ib与风机11的第二端口 lib相连，发生器1的第三端口 Ic与提升管2的底部进口相 连，提升管2的顶部出口经第一气液分离器3的第一端口 3a插入第一气液分离器3高度的 1/2以上，第一气液分离器3的第二端口北与回热器10的第三端口 IOc相连，第一气液分 离器3的第三端口 3c与精馏装置4的第一端口如相连，精馏装置4的第二端口 4b与冷凝 器5的第一端口 fe相连，冷凝器5的第二端口恥与第二气液分离器6的第一端口 6a相 连，第二气液分离器6的第二端口 6b与风机11的第一端口 Ila相连，第二气液分离器6的 第三端口 6c与蒸发器7的第一端口 7a相连，蒸发器7的第二端口 7b与吸收器8的第一端 口 8a相连，吸收器8的第二端口汕与回热器10的第四端口 IOd相连，吸收器8的第三端 口 8c与储液器9的第一端口 9a相连，储液器9的第二端口 9b与回热器10的第一端口 IOa 相连。所述的冷凝器( 位于热变换器最高的位置，第二气液分离器(6)的位置低于冷 凝器(5)的位置，蒸发器(7)的位置低于第二气液分离器(6)的位置，吸收器(8)的位置低 于蒸发器(7)的位置，储液器(9)的位置低于吸收器(8)的位置，回热器(10)的位置低于 储液器(9)的位置，精馏装置(4)的位置低于冷凝器(5)的位置，第一气液分离器(3)的位 置低于精馏装置(4)的位置，提升管(2)的位置低于第一气液分离器(3)的位置，第一气液 分离器(3)的第二端口(3b)高于吸收器(8)的第二端口(Sb)。所述的制冷剂为水、碳烃类、烃的卤化物、醇类或醚类中的一种或多种。吸收剂为 盐类、醇类、醚类、酮类、胺类、醛类或离子液体中的一种或多种。扩散剂为氢气、惰性气体、 碳烃类、烃的商化物或二氧化碳。所述的扩散剂为沸点低于制冷剂，密度小，不与制冷剂、吸收剂发生反应。
所述的吸收剂为能吸收制冷剂的溶剂。所述的发生器1、冷凝器5、蒸发器7、吸收器8以及回热器10均是换热器，可以采 用喷淋式或沉浸式，也可以是套管式或其他形式，其换热管可以是普通管也可以是强化管。所述的提升管2主要起到提升溶液和驱动溶液循环的作用，可以是一般金属管， 也可以为耐压软管。所述的第一气液分离器3和第二气液分离器6的作用是将进入其中的两相混合物 平衡分离，气相从其顶部流出，液相从其底部流出。所述的储液器9与普通制冷装置中储液器类似；精馏装置4与普通制冷装置中精 馏装置类似。上述所述的各个部件之间的连接采用金属管路连接，高温管路外包裹保温材料。本实施例采用H2O为制冷剂，四甘醇二甲醚(E181)为吸收剂，He为扩散剂。制冷剂H2O在发生器1中吸收中温热量，向扩散剂He气体中蒸发扩散，形成混合 物H2OAfe气泡在提升管2中上升，同时提升发生后的E181/H20稀溶液，进入第一气液分离 器3，在其中分离后从第一气液分离器3的上部流入精馏装置4。H2OAfe气体在精馏装置4 中被提纯后，向上进入冷凝器5中被常温冷却介质冷却，制冷剂H2O被液化，而扩散剂He仍 为气态。然后，制冷剂H2O液体与扩散剂He气体一起进入第二气液分离器6，并在其中被分 离。扩散剂He气体从第二气液分离器6的顶部流出，经风机11加压后进入发生器1。液体 制冷剂H2O则从第二气液分离器6底部流出，进入蒸发器8中被中温热量加热汽化，然后制 冷剂H2O气体进入吸收器被E181/H20稀溶液吸收。从第一气液分离器3流出的E181/H20稀溶液进入回热器10，被来自储液器9的 E181/H20浓溶液加热后进入吸收器8吸收来自蒸发器8的制冷剂H2O气体。吸收后的E181/ H2O浓溶液经储液器9进入回热器10，被来自第一气液分离器3的稀溶液冷却后流入发生 器1中再次被发生。
权利要求
1.一种扩散吸收式热变换器，其特征在于包括发生器(1)、提升管O)、第一气液分离 器(3)、精馏装置G)、冷凝器(5)、第二气液分离器(6)、蒸发器(7)、吸收器(8)、储液器 (9)、回热器(10)和风机(11)；发生器(1)的第一端口(Ia)与回热器(10)的第二端口 (IOb)相连，发生器(1)的第二端口(Ib)与风机(11)的第二端口(lib)相连，发生器(1) 的第三端口(Ic)与提升管O)的底部进口相连，提升管( 的顶部出口经第一气液分离器(3)的第一端口(3a)插入第一气液分离器(3)高度的1/2以上，第一气液分离器(3)的第 二端口(3b)与回热器(10)的第三端口(IOc)相连，第一气液分离器(3)的第三端口(3c) 与精馏装置的第一端口 Ga)相连，精馏装置的第二端口 Gb)与冷凝器(5)的第 一端口(5a)相连，冷凝器(5)的第二端口(5b)与第二气液分离器(6)的第一端口(6a)相 连，第二气液分离器(6)的第二端口(6b)与风机(11)的第一端口(Ila)相连，第二气液 分离器(6)的第三端口(6c)与蒸发器(7)的第一端口(7a)相连，蒸发器(7)的第二端口 (7b)与吸收器⑶的第一端口(8a)相连，吸收器⑶的第二端口(8b)与回热器(10)的第 四端口(IOd)相连，吸收器(8)的第三端口(8c)与储液器(9)的第一端口(9a)相连，储液 器(9)的第二端口(9b)与回热器(10)的第一端口(IOa)相连。
2.根据权利要求1所述的一种扩散吸收式热变换器，其特征在于所述的冷凝器(5)位 于热变换器最高的位置，第二气液分离器(6)的位置低于冷凝器( 的位置，蒸发器(7)的 位置低于第二气液分离器(6)的位置，吸收器(8)的位置低于蒸发器(7)的位置，储液器 (9)的位置低于吸收器(8)的位置，回热器(10)的位置低于储液器(9)的位置，精馏装置(4)的位置低于冷凝器(5)的位置，第一气液分离器(3)的位置低于精馏装置的位置， 提升管O)的位置低于第一气液分离器(3)的位置，第一气液分离器(3)的第二端口(3b) 高于吸收器(8)的第二端口(Sb)。
3.根据权利要求1所述的一种扩散吸收式热变换器，其特征在于制冷剂为水、碳烃类、 烃的卤化物、醇类或醚类中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种扩散吸收式热变换器，其特征在于吸收剂为盐类、醇类、 醚类、酮类、胺类、醛类或离子液体中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种扩散吸收式热变换器，其特征在于扩散剂为为氢气、惰 性气体、碳烃类、烃的卤化物或二氧化碳。
全文摘要
本发明公开了一种扩散吸收式热变换器。本发明包括具有依次连接的发生器、提升管、第一气液分离器、精馏装置、冷凝器、第二气液分离器、蒸发器、吸收器、储液器、回热器、风机。本发明采用热驱动气泡泵实现吸收剂溶液和制冷剂液体的同时泵送，无需使用机械式溶液泵和制冷剂泵，大幅简化了热变换器的结构，节约了宝贵的电能，提高了运行的可靠性。特别适用于中低温热资源丰富，同时又需要使用高温热的场合，有良好的应用前景。
文档编号F25B15/00GK102121763SQ20111004684
公开日2011年7月13日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者孙腾飞, 崔抗, 王勤, 陈光明, 龚磊 申请人:浙江大学