[發明專利]一種多級高效大溫差吸收式熱泵及吸收式換熱器

在審

• 申請號: 201910360578.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110030758A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 謝曉云;江億;才華;朱超逸;易禹豪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F25B15/00
• 分類號: F25B15/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

本發明公開了屬于熱泵系統領域的一種多級高效大溫差吸收式熱泵及吸收式換熱器，包括：p級內部獨立的吸收式循環、高溫熱水管路、低溫熱水管路和冷卻水管路，各級吸收式循環中的蒸發壓力依次逐級升高；高溫熱水管路正向與各級發生器相連，低溫熱水管路反向與各級蒸發器相連，各級的冷凝器和吸收器都與冷卻水管路相連以將熱量放給冷卻水。其中通過多級獨立的吸收式循環，增加各級獨立調節能力，使裝置中各級傳熱量分配均勻，最大化分級效果。通過在一臺機組中創造多個獨立的吸收式循環并通過外部熱水、冷水路連接各個循環，實現吸收式熱泵或吸收式換熱器的高效大溫差換熱。

技術領域

本發明屬于熱泵系統技術領域，具體為一種多級高效大溫差吸收式熱泵及吸收式換熱器。

背景技術

溴化鋰吸收式熱泵或吸收式換熱器被廣泛應用于供暖系統以及各類工業過程當中，在實際應用中由于應用條件的需求，吸收式熱泵或吸收式換熱器的發生器、冷凝器、吸收器、蒸發器側出現外部流體的進出口溫差達到10～30℃的情況，如某機組標準工況需達到：發生器側熱水進口為100℃，出口為70℃；吸收器側冷水進口為45℃，出口為60℃；冷凝器側冷水進口為45℃，出口為60℃；蒸發器側熱水進口為47℃，出口為25℃。由于機組中尤其是機組的冷凝器和蒸發器換熱過程為一股變溫流體與一股恒溫流體的換熱，當變溫流體進出口溫差達到10～30℃時，將出現極大的三角形傳熱耗散，造成機組性能降低(詳見學術論文A multi-section vertical absorption heat exchanger for district heatingsystem.IJR,2016)。為此，就需要通過將一個換熱過程分為多個子換熱過程的方式來減小傳熱耗散并提高機組性能。已有專利針對這一問題提出過不少解決方法，如中國專利號ZL201710641952.5、中國專利號ZL201610396313.2和中國專利號ZL201410432395.2的專利均公開了通過將一個吸收式循環中的冷凝過程或蒸發過程分為多段進行來實現大溫差傳熱過程；然而申請人基于理論計算和性能實測發現，由于上述技術中多段之間的溶液循環或冷劑水循環相互耦合，各段之間的內部溶液或冷劑水的循環流量不能獨立調節，而外部的熱水或冷水又是相互串接很難調節流量，導致實際運行中出現各段之間傳熱量分配并不均勻，造成很大的換熱面積浪費，在實際降低了上述技術下機組的實際性能的同時提高了機組的制造成本，使現有技術難以體現出應有的性能優勢和經濟優勢。

與此同時，申請人在本領域首次發現吸收式熱泵的常用隔壓裝置U型管內存在氣液兩相流并導致冷凝器和蒸發器間出現蒸汽旁通，使得機組的COP降低10％以上，隔壓裝置的氣液兩相流制約了現有吸收式熱泵COP的進一步提高。

為此，本申請提出一種多級高效大溫差吸收式熱泵及吸收式換熱器，在流程上設計了多級獨立的溶液循環及獨立的冷劑水循環形成的多個吸收式循環過程，并通過外部熱水、冷水管路將多個獨立循環連接為一個整體，能夠保證在實現大溫差吸收式傳熱過程的同時保持各個循環的內部溶液流量、冷劑水流量獨立調節自由度，使得各級之間的傳熱量分配更均勻，提高機組性能。

發明內容

針對背景技術中存在的問題，本發明提供了一種多級高效大溫差吸收式熱泵，其特征在于，包括：p級內部獨立的吸收式循環、高溫熱水管路、低溫熱水管路和冷卻水管路，其中2≤p≤20，各級吸收式循環中的蒸發壓力依次逐級升高；高溫熱水管路正向與各級發生器相連，低溫熱水管路反向與各級蒸發器相連，各級的冷凝器和吸收器都與冷卻水管路相連以將熱量放給冷卻水。

所述各級的冷凝器和吸收器與冷卻水管路相連的方式分為：

全并聯方式：先分成兩路，一路并聯接入各級冷凝器的入口，另一路也并聯接入各級吸收器的入口；各級冷凝器的出口與各級吸收器的出口再匯合；

并串聯雙正向方式：先分成兩路，一路按蒸發壓力由低至高的順序將各級的冷凝器順序連通，另一路也按蒸發壓力由低至高的順序將各級的吸收器順序連通，最后再匯合；