[發明專利]變溫冷卻吸收器以及吸收式循環系統

在審

• 申請號: 201710826783.2
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107830657A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 公茂瓊;鹿丁;郭浩;陳高飛;董學強;沈俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F25B37/00
• 分類號: F25B37/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙)44316
• 代理人: 趙勍毅

技術領域

本發明涉及能源化工領域，尤其涉及一種變溫冷卻吸收器以及吸收式循環系統。

背景技術

吸收式循環系統較為廣泛地應用于制冷、動力和氣體分離等技術領域，如吸收式制冷機(熱泵)、吸收式發動機(以氨水為吸收工質對的循環系統，也稱為Kalina循環發動機)以及各種吸收式氣體分離系統。這些系統都是以熱能為驅動力，僅需消耗少量機械功，從而實現對外持續輸出制冷量、機械功(電能)或實現工藝過程中的氣體組分的分離。吸收式循環系統的基本原理都是利用熱能驅動發生(蒸餾)過程，將濃溶液分離成高濃度的蒸汽和低濃度的溶液。蒸汽部分進入后續的制冷(制冷機/熱泵)、動力(發動機)子系統或氣體分離子系統等，實現對外的有用功輸出或氣體組分分離。低濃度的溶液與從吸收器返回的濃溶液回熱后進入吸收器，再度吸收相應的組分轉變成濃溶液后再度增壓、泵送到發生器，完成一個循環。

傳統吸收式系統中的吸收器，無論其內部是否帶有附加的強化傳熱傳質的結構，本質上均是由定溫吸收驅動的，即吸收器內部的吸收過程發生在某一固定溫度下，或者由某一固定溫度確定，也稱為吸收溫度。由于吸收過程是放熱過程，在此溫度下發生的吸收過程，也稱為定溫冷卻過程，該類吸收器也可稱為定溫冷卻吸收器。顯然，此定溫冷卻過程中，只有當冷卻介質也是定溫(出入口溫度一致)，系統才具有最高的熱力學效率，否則會使吸收溫度升高，或需要更低入口溫度的冷卻介質，或需要大幅增加冷卻介質的供給量，進而增加能耗。現實中，從源頭上來講，能由各類系統高效利用的冷卻介質都不是定溫的，而是具有明顯的溫度分布特性，或稱為變溫冷卻介質。因此，基于定溫冷卻驅動的傳統吸收式系統吸收器都未實現吸收過程與變溫冷卻(介質)很好的匹配。

吸收式系統吸收器的內部過程較為復雜，存在復雜的傳熱、傳質和流動過程，由于其內部傳質過程伴隨的是氣、液兩相的并流過程，一定程度上限制了吸收效率的提高，從而進一步影響系統效率。現有對吸收式系統吸收器的研究，都是從傳統的定溫冷卻過程(吸收與冷卻分離)出發，而主要集中在其內部的傳熱和傳質上，尤其是強化傳質。實際上，吸收式系統吸收器內部的吸收過程是與放熱過程完全地耦合在一起的，其內部在傳質的同時，伴隨著與之密切相關的放熱，如不能同時進行冷卻，必然產生相應的溫升。傳統吸收式系統吸收器都將吸收與冷卻兩個過程分開考慮，即在主要吸收過程完成后再進行冷卻，這不僅影響吸收效率，而且也會增加冷卻介質的耗量，進而限制整個吸收式系統效率的提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種變溫冷卻吸收器，旨在用于解決現有的吸收式系統吸收與冷卻過程分開影響吸收效率以及增加冷卻介質耗量的問題。

本發明是這樣實現的：

本發明實施例提供一種變溫冷卻吸收器，包括具有腔室的殼體，還包括第一冷卻管以及噴液管，于所述殼體上設置有第一進口、第二進口以及第一出口，所述第一進口與所述第二進口均位于所述第一出口上方，其中所述第一進口供稀溶液進入所述腔室內，所述第一出口供低壓高濃度溶液排出所述腔室，所述第二進口供被吸收工質低壓蒸汽進入所述腔室內，所述第一冷卻管以及所述噴液管均位于所述腔室內，所述第一進口與所述噴液管連通，且所述殼體上設置有第一冷卻進口以及第一冷卻出口，所述第一冷卻進口與所述第一冷卻出口均連通所述第一冷卻管。

進一步地，還包括第二冷卻管，所述殼體上還設置有第二冷卻進口以及第二冷卻出口，所述第二冷卻管連通所述第二冷卻進口與所述第二冷卻出口，所述第二冷卻出口位于所述第二冷卻進口與所述噴液管之間且所述第二冷卻進口位于所述第一冷卻出口上方。

進一步地，所述第二冷卻出口靠近所述噴液管，或者所述第二冷卻出口與所述第二冷卻進口之間的距離小于所述第二冷卻出口與所述噴液管之間的距離。

進一步地，所述第一冷卻進口靠近所述殼體的下端且所述第一冷卻管至少部分位于所述腔室底部的溶液內。

進一步地，所述第一冷卻管具有豎直延伸的吸收段，所述吸收段為彎折結構。

進一步地，還包括回熱管，所述回熱管上設置有溶液泵，于所述殼體上還設置有第二出口以及第三進口，所述回熱管依次連通所述第一出口、第二進口以及所述第二出口。

進一步地，所述第三進口靠近所述第一出口，所述回熱管至少部分位于所述腔室底部的溶液內。

進一步地，所述回熱管位于所述腔室內的部分位于所述腔室底部的溶液上方。

進一步地，所述回熱管位于所述腔室內的部分為彎折結構。

進一步地，所述第二出口靠近所述第一進口。