專利名稱：吸收式制冷系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景技術(shù)發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及使用吸收循環(huán)，例如吸收式制冷系統(tǒng)的裝置。本發(fā)明尤其是涉及到使用制冷劑、吸收劑和傳熱添加劑的吸收式制冷系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)的描述吸收式制冷系統(tǒng)一般包括一個吸收器、一臺或多臺泵、一個或多個發(fā)生器、一個冷凝器、一個蒸發(fā)器、必需的管路及控制器。系統(tǒng)使用包括吸收劑和制冷劑的流體。這樣的流體根據(jù)吸收劑的相對濃度是高還是低分別被稱作為濃流體和稀流體。具體地說，稀流體含有大約56-60重量百分比的溴化鋰，而濃流體含有大約59-65百分比的溴化鋰，確切的量取決于運行溫度和循環(huán)的設(shè)計參數(shù)。
參照使用單一發(fā)生器的吸收循環(huán)簡單地說明吸收式制冷系統(tǒng)的運行。稀流體從吸收器流出或被抽取。隨后稀流體被供給發(fā)生器，在發(fā)生器內(nèi)從稀流體中蒸發(fā)制冷劑。由于從稀流體中蒸發(fā)出制冷劑，使得流體中吸收劑濃度增高，而此時的流體則被稱為濃流體。
蒸發(fā)后的制冷劑在冷凝器內(nèi)冷凝并流到蒸發(fā)器內(nèi)。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收環(huán)境熱量，提供所需的制冷效果。制冷劑因吸收熱量而蒸發(fā)。
蒸發(fā)的制冷劑流到吸收器內(nèi)，在該吸收器內(nèi)其與從發(fā)生器返回的濃流體相遇。濃流體吸收制冷劑，因此，濃流體變成稀流體。
通過將一定量的添加劑加到系統(tǒng)的流體中可提高吸收式制冷系統(tǒng)的性能。例如將2-乙基已醇(辛醇)添加到溴化鋰溶液中能提高吸收式制冷系統(tǒng)的性能。尤其是，添加劑能提高吸收器和冷凝器內(nèi)的換熱率。從而這樣的添加劑被稱作為傳熱添加劑。
然而，在某些吸收式制冷系統(tǒng)中，特別是那些使用一個以上發(fā)生器的吸收式制冷系統(tǒng)中，發(fā)生器的運行溫度可能要超過傳熱添加劑的熱分解溫度。傳熱添加劑的熱分解溫度不利地影響吸收式制冷系統(tǒng)，這是人們所不希望的。
人們曾經(jīng)致力于通過減少或消除傳熱添加劑流到發(fā)生器內(nèi)的流量來使傳熱添加劑的分解為最少。例如，US專利號4,315411描述了一種從流體中分離出一部分傳熱添加劑的分離器。該分離器所公開的重要一點是稀流體流出吸收器。所公開的分離器以重力進行分離。它包括一個大到足以降低流體流速的容腔。容腔包括位于下部的入口和位于頂部的出口。一小部分流體，主要是富含傳熱添加劑的流體從其頂部的出口流出，而大量的流體，含傳熱添加劑的流體流出位于下部的出口.
這種設(shè)計的主要缺陷是依靠其重力進行沉降，并已被證實是不實用的。特別是，該系統(tǒng)的運行速度極低。從而，需要一種在不必延長溶液貯存時間的情況下使傳熱添加劑的分解降到最小程度。
通過調(diào)節(jié)泵取率可以提高這些吸收式制冷系統(tǒng)的性能。盡管降低泵取率會增加單效和雙效制冷系統(tǒng)的熱性能系數(shù)(供給到利用由蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷卻作用而分出的高溫發(fā)生器)，同樣也會增加一臺(多臺)發(fā)生器的溫度。
但是，在三效系統(tǒng)中，普遍認為調(diào)節(jié)泵取率是一種不希望采用的手段，這是因為預(yù)計發(fā)生器溫度會增加。在三效系統(tǒng)中的高溫發(fā)生器具體是在分解傳熱添加劑的溫度下運行。降低泵取率會使發(fā)生器溫度更高。圖4示出了一個例如公開于US專利No.5,205,136上的400噸并行連接的三效系統(tǒng)。當泵取率下降時，離開高溫發(fā)生器的濃流體的溫度快速升高。已經(jīng)證實因為降低泵取率會增加濃流體的濃度會使溫度升高，然后，會使?jié)饬黧w的沸點升高。
降低泵取率不僅不利于并聯(lián)的、三效系統(tǒng)中的傳熱添加劑，而且不能對性能系數(shù)提供所希望的增益。離開發(fā)生器的濃流體的溫度越高，帶給熱交換器的負荷越大。由于熱交換器僅能回收濃流體中大約70％的熱量，而當其在吸收器中不能利用時，其余的30％就被浪費掉了。當濃流體的熱量增加時，浪費掉的熱量就增加。
熱交換器中的熱量損失增加會抵消因降低泵取率而實現(xiàn)的性能系數(shù)的增益。如圖3所示，當泵取率降低時，并聯(lián)系統(tǒng)的性能系數(shù)幾乎不保持不變。從而，調(diào)節(jié)泵取率并不是提供三效系統(tǒng)性能的可行手段。
發(fā)明概述本發(fā)明要解決上述討論的傳熱添加劑分解問題，并且能夠快速運行和以額定能力執(zhí)行。此外，本發(fā)明提供一種熱性能系數(shù)高于其它三效方法和系統(tǒng)的三效吸收式制冷方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點部分通過下面描述，而部分從說明書中可明顯看出或可以通過實施本發(fā)明而了解。借助于權(quán)利要求中特別指出的這些單元和組合將可實現(xiàn)并得到本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點。
本發(fā)明的吸收式制冷系統(tǒng)包括一臺吸收器，在吸收器內(nèi)包含吸收劑的流體吸收制冷劑蒸汽，傳熱添加劑蒸汽在該流體表面冷凝，形成包括吸收劑、制冷劑和添加劑的流體。這種吸收式制冷系統(tǒng)包括兩臺或多臺發(fā)生器，這些發(fā)生器具有在低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度下運行的低溫發(fā)生器和在高于傳熱添加劑的熱分解溫度下運行的高溫發(fā)生器。
本發(fā)明的系統(tǒng)利用從將被送回到高溫發(fā)生器內(nèi)的流體中除去傳熱添加劑并使傳熱添加劑的熱分解為最小。制冷劑和傳熱添加劑在低溫發(fā)生器內(nèi)蒸發(fā)，從而，形成包括制冷劑和傳熱添加劑的低溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑且基本上無傳熱添加劑的低溫液體。僅將液體供給到高溫發(fā)生器內(nèi)。因此，如果可能的話，僅有少量的傳熱添加劑承受高溫發(fā)生器的溫度。
此外，本發(fā)明包括減少吸收式制冷系統(tǒng)中的傳熱添加劑的分解方法，該方法是在低溫發(fā)生器內(nèi)將包括制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑的流體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑但低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度來形成包括制冷劑和傳添加劑的低溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑但基本上沒有傳熱添加劑的低溫液體。在高溫發(fā)生器內(nèi)低溫液體被加熱到可超過傳熱添加劑的熱分解溫度來產(chǎn)生包括制冷劑的高溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑的高溫液體。低溫蒸汽被冷凝成包括制冷劑和傳熱添加劑的冷凝液體。然后，冷凝液體在帶蒸發(fā)器熱交換器的蒸發(fā)器內(nèi)被蒸發(fā)而冷卻蒸發(fā)器熱交換器內(nèi)的介質(zhì)并產(chǎn)生包括制冷劑和傳熱添加劑的蒸汽。在吸收器內(nèi)，包含高溫液體的流體吸收蒸發(fā)的蒸汽中所包含的制冷劑蒸汽，而蒸發(fā)的蒸汽中的傳熱添加劑在流體的表面冷凝形成稀流體。
在另一方面，本發(fā)明包括反串聯(lián)和反串并聯(lián)連接的三效制冷方法和系統(tǒng)，當將泵取率保持在8-11的范圍內(nèi)時，該方法和系統(tǒng)意外地降低了高溫發(fā)生器的運行溫度，并可提高性能系數(shù)。
在另一方面，本發(fā)明包括反串聯(lián)連接的三效制冷方法和系統(tǒng)，當?shù)蜏責峤粨Q器的效率大約為0.68-0.74，中溫熱交換器的效率大約為0.76-0.82，高溫熱交換器的效率至少大約為0.87時，該方法和系統(tǒng)意外地提高性能系數(shù)并以低溫運行。
在另一方面，本發(fā)明包括反串并聯(lián)連接的三效制冷方法和系統(tǒng)，當?shù)蜏責峤粨Q器的效率大約為0.81-0.87，中溫熱交換器的效率大約為0.78-0.86，高溫熱交換器的效率至少大約為0.87時，該方法和系統(tǒng)意外地提高了性能系數(shù)并以低溫運行。
應(yīng)該理解上述的一般描述和下述的詳細描述僅是示范性的和解釋性的，并不限制本發(fā)明的權(quán)利保護范圍。
附圖構(gòu)成本發(fā)明的一部分，其示出了本發(fā)明的幾個實施例，并與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。
參照詳細說明和附圖，來對本發(fā)明作示意性描述其中附圖的簡要說明
圖1是示意性圖，并不對應(yīng)本發(fā)明的反串聯(lián)連接多效吸收式制冷系統(tǒng)的規(guī)模；圖2是示意性圖，并不對應(yīng)本發(fā)明的反串-并聯(lián)連接多效吸收式制冷系統(tǒng)的規(guī)模；圖3示出了在各種泵取率時三效系統(tǒng)的熱性能系數(shù)；和圖4示出了在各種泵取率下離開三效系統(tǒng)的高溫發(fā)生器的流體溫度。
優(yōu)選實施例的描述現(xiàn)在，詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，這些實施例由附圖示出。在整個附圖中，，相同或相似部件使用相同的附圖標記。
A.本發(fā)明中有效的制冷劑、吸收劑和傳熱添加劑本發(fā)明的吸收式制冷方法和系統(tǒng)使用包括制冷劑、吸收劑和傳熱添加劑的流體。最好，吸收劑是溴化鋰溶液，制冷劑是水，而傳熱添加劑是2-乙基已醇。然而，本發(fā)明可用于使用其它類型的吸收劑、制冷劑和傳熱添加劑的系統(tǒng)和方法中。
一旦理解了本發(fā)明所公開的原理和范圍，如1-氨基壬烷那樣的適用于溴化鋰水溶液的其它有機傳熱添加劑對本領(lǐng)域的普遍技術(shù)人員來說是公知的。如果分別使用了不同于溴化鋰和水的吸收劑和制冷劑，則可選擇除2-乙基已醇之外的傳熱添加劑。例如，在包括氯酸鋰和水的流體中，可用硝基苯作傳熱添加劑，而在包括溴化鋰/甘醇/水的流體中可用辛醇作添加劑。
當使用水作為制冷劑時可以使用的其它吸收劑包括氫化鈉和氫化鉀的組合物或溴化鋰、溴化鋅和溴化鈣的組合物。辛醇將作為添加劑與這些流體一起運行，但不如和包括溴化鋰和水的流體那樣好。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)多種制冷劑、吸收劑和傳熱添加劑的所有組合的應(yīng)用，其中制冷劑的沸點低于吸收劑的沸點。然而，根據(jù)本發(fā)明的目的，制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑流體可以包括三種以上的組份。例如，吸收劑單獨可包括二種組份。類似地，在流體中可存在如防腐劑之類的其它添加劑。正如一個普遍技術(shù)人員所能理解的，本發(fā)明可用于各種這樣的流體。
B.傳熱添加劑的功能添加合適的傳熱添加劑到系統(tǒng)內(nèi)能增加其冷卻能力。例如，傳熱添加劑增加吸收器和冷凝器的導(dǎo)熱率，因此，增加了冷動能力。更特別地，若考慮到吸收器的話，傳熱添加劑可增加傳熱系數(shù)，因此，加速濃流體吸收制冷劑蒸汽和從濃流體傳熱給冷卻液。當吸收劑和制冷劑分別是溴化鋰和水時，添加辛醇作為傳熱添加劑可將傳熱系數(shù)從大約70-80Btu/ft2°F增加到大約250Btu/ft2°F。
此外，傳熱添加劑降低過冷度，其是實際運行條件距所希望的平衡條件的偏差的衡量標準。當吸收器內(nèi)的稀流體可能吸收了最大量的制冷劑時達到平衡。然而，在正常的運行條件下，稀流體不會在吸收器內(nèi)停留足夠長時間來達到平衡。一種可觀察到的結(jié)果是離開吸收器的稀流體含有的吸收劑的量超過從蒸汽壓力-溫度曲線計算出的量。另外，不可能達到理論上可能的冷卻量，也就是說，因為制冷劑的蒸發(fā)量少于吸收量，所以能力下降。當通過提高濃流體的濃度來補償離開吸收器的稀流體濃度升高力爭使系統(tǒng)保持所希望的能力時，發(fā)生器溫度將很可能升高。當實際運行條件進一步偏離所希望的平衡條件時，冷卻量將減少。
與平衡狀態(tài)對應(yīng)的過冷度是0°。傳熱添加劑的一個好處是它使過冷度接近于0°。例如，在使用水作為制冷劑使用溴化鋰作為吸收劑的系統(tǒng)中，添加2-乙基已醇作為傳熱添加劑可將過冷度從25°F降低到大約1°F。
已確信使用傳熱添加劑的結(jié)果是能夠擾動熱交換器管上溴化鋰流體的表面膜。當不存在傳熱添加劑時，相當穩(wěn)定且透明的溴化鋰膜流過吸收器管。當存在傳熱添加劑時，該膜層被強烈擾動，這通常可歸因于表面張力梯度。擾動使得熱交換比管上的穩(wěn)態(tài)流體膜更好。擾動促進了更快速的混合，擾動本身促進傳質(zhì)(蒸汽進入吸收劑中)和傳熱(使得因吸熱而變暖的表面膜到達底層熱交換管的冷表面)。傳熱添加劑可以被認為是一種類似于化學(xué)催化劑，一種加速化學(xué)處理而其本身不會永久改變的物質(zhì)。
系統(tǒng)需要少量的傳熱添加劑。例如，當使用2-乙基已醇和溴化鋰溶液時，對于大約500加侖的溴化鋰溶液使用0.5到1.0升的2-乙基已醇就足夠了(大約為溴化鋰重量的55-58％)。加入的量可以超過該值。但是，允許在系統(tǒng)內(nèi)截流傳熱添加劑。截流是一種傳熱添加劑被截流在系統(tǒng)的各個部分內(nèi)的現(xiàn)象。而且，傳熱添加劑可能以各種方式損失，例如，在清洗系統(tǒng)過程中。建議每500加侖溴化鋰溶液中加入至少3加侖傳熱添加劑2-乙基已醇，以補償截流或其它損失。確信在不考慮所使用的系統(tǒng)大小或結(jié)構(gòu)的情況下該比例是合適的。
盡管傳熱添加劑能夠提高吸收器和冷凝器的導(dǎo)熱率，但它們在循環(huán)的高溫部位會分解。在三效制冷系統(tǒng)中存在這樣的高溫部位，其中一個或幾個發(fā)生器的運行溫度高于傳熱添加劑的熱分解溫度。傳熱添加劑的熱分解溫度會對制冷系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。
C.本發(fā)明的吸收式制冷系統(tǒng)本發(fā)明的吸收式制冷系統(tǒng)的實施例示于圖1和2中。蒸發(fā)器46和吸收器10最好包裝在普通的外殼58內(nèi)。在蒸發(fā)器46中，噴霧頭47將液態(tài)制冷劑和傳熱添加劑霧化噴到蒸發(fā)器盤管48上，使制冷劑和傳熱添加劑蒸發(fā)。蒸發(fā)器收集器50收集沒有蒸發(fā)的任何液態(tài)制冷劑和傳熱添加劑。具體地說，蒸發(fā)器收集器50將包含過量的或過剩的制冷劑，以便在可能需要更多制冷劑的運行條件下允許其變化。
在蒸發(fā)器收集器50內(nèi)的液體最好通過一個出口55流到泵57內(nèi)，該泵57抽取液體經(jīng)管路51送到引射器45，在該引射器45內(nèi)，與來自發(fā)生器的制冷劑和傳熱添加劑結(jié)合。具體地說，供給到引射器45內(nèi)的流體中的大約八分之一來自蒸發(fā)器收集器50，而其它的八分之七來自發(fā)生器。結(jié)合后的流體經(jīng)管42流到噴霧頭47。在蒸發(fā)器46內(nèi)的液態(tài)制冷劑和傳熱添加劑的這種再循環(huán)增強了制冷劑和傳熱添加劑的蒸發(fā)并確保了液態(tài)制冷劑和傳熱添加劑的量足以弄濕蒸發(fā)器盤管48的表面。從制冷劑泵57流出的高壓制冷劑和傳熱添加劑同樣也起到泵的作用，制冷劑和傳熱添加劑經(jīng)引射器45從發(fā)生器返回。
液態(tài)制冷劑和傳熱添加劑在蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)根據(jù)負荷的需要將流過蒸發(fā)器盤管48的制冷流體(最好是水或加防凍劑的水)冷卻到大約38到48F溫度。使制冷流體循環(huán)通過制冷系統(tǒng)的一個適當?shù)墓ぷ髫撦d，通常指熱交換器49，就可以從蒸發(fā)器分享對制冷流體的冷卻效果。泵69將微冷的制冷流體泵到負載49，在其內(nèi)吸收熱量，它的溫度升高到大約54-65°F。被加熱的制冷流體經(jīng)管路67返回到蒸發(fā)器盤管48，在盤管48內(nèi)，其將從該負載獲取的熱量傳給制冷劑和傳熱添加劑后又被冷卻。
由蒸發(fā)器46產(chǎn)生的制冷劑和傳熱添加劑蒸汽圍著收集器50流過并進入吸收器10內(nèi)。在吸收器10內(nèi)，包括吸收劑的流體吸收制冷劑蒸汽，而傳熱添加劑蒸汽在流體表面冷凝，形成包括吸收劑、制冷劑和傳熱添加劑的稀流體。蒸發(fā)器-吸收器外殼58內(nèi)的壓力是蒸發(fā)器46內(nèi)的水的溫度下的水蒸汽壓力，具體說是大約0.1psia。
為了便于制冷劑蒸汽的吸收和傳熱添加劑的冷凝，利用噴霧頭噴霧濃流體并將其噴到熱交換器52上而冷卻該濃流體。來自如冷卻塔63的制冷流體可以經(jīng)泵79、管路65，流過熱交換器盤管52進行循環(huán)。優(yōu)選的冷卻流體是95 °F以下的不起氧化皮的、非腐蝕性的水。盡管可從蓄水池，河流，井或海洋中抽水用作冷卻流體，但最好使用來自冷動塔的水，這是由于能夠更好地控制冷卻流體的溫度和質(zhì)量。
濃流體在流過熱交換器盤管52后，被稀釋到其接近于制冷劑蒸汽的平衡(過冷到約0°)?，F(xiàn)在已成為稀流體的濃流體從熱交換器盤管52上落到吸收器10的收集器內(nèi)的稀流體21中，吸收器10包括位于基本上其底部的出口12，稀流體可從該出口流出。最好該出口12包括用于接收稀流體的位于吸收器收集器表面附近的一段直管，以便于吸收器收集器的表面不會積聚添加劑。
從出口12流出的流體經(jīng)管路14流到第一泵16，該泵由傳統(tǒng)的諸如電動機17經(jīng)軸19驅(qū)動的。泵16將流體升壓至發(fā)生器壓力并最好經(jīng)一管由泵抽取稀流體，并將第一部分稀流體供給到低溫發(fā)生器內(nèi)，使第二部分稀流體返回到吸收器內(nèi)。如圖1和2所示，管30從泵16引出稀流體，將部分流體經(jīng)過管30′供給到發(fā)生器內(nèi)，將其余部分流體經(jīng)管30″供給到引射器44。
最好，引射器44接收由泵16泵取的稀流體的大約44％。在引射器44內(nèi)，稀流體與來自發(fā)生器的濃流體混合。噴霧頭54霧化噴出混合的流體到熱交換器盤管52上。
發(fā)生器接收由泵16抽取的稀流體的其余部分。發(fā)生器加熱稀流體而從吸收劑中分離制冷劑，使得制冷劑蒸發(fā)但吸收劑仍保持為液態(tài)。濃縮的吸收劑返回到吸收器，而濃縮的制冷劑返回到蒸發(fā)器。
發(fā)生器可利用合適的管路或管道以幾種希望的構(gòu)成聯(lián)到吸收器和蒸發(fā)器。例如，圖1示出一種反串流動布置，這種布置方式將稀流體引過發(fā)生器。圖2示出了反串并聯(lián)流動布置，這種布置方式將稀流體引過發(fā)生器。
1.反串聯(lián)連接的多效吸收式制冷系統(tǒng)在圖1所示的本發(fā)明的實施例中，在反串聯(lián)流動布置中，低溫發(fā)生器、中溫發(fā)生器和高溫發(fā)生器被連接到一臺吸收器上。
來自吸收器10的稀流體流過低溫溶液熱交換器90，該熱交換器90在其進入低溫發(fā)生器74之前預(yù)熱稀流體。尤其是，熱交換器90的結(jié)構(gòu)是稀流體在管30′內(nèi)與從高溫發(fā)生器70排出的高溫液體發(fā)生熱交換關(guān)系。高溫液體最好通過一根管子20流入和流出熱交換器90。預(yù)熱稀流體可以減少必須由發(fā)生器74供給的熱量。
低溫發(fā)生器74用于接收來自吸收器10的稀流體并將其預(yù)熱到足以蒸發(fā)制冷劑但低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度，從而形成包括制冷劑和傳熱添加劑蒸汽的低溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑的低溫液體。如圖1所示，管30′最好將稀流體供給到低溫發(fā)生器74的收集器內(nèi)。另外，在本發(fā)生器和其它發(fā)生器內(nèi)輸入的流體可由噴霧頭噴霧到發(fā)生器管束上?；蛘?，稀流體從在第一管束36內(nèi)冷凝的蒸汽(從中溫發(fā)生器72)吸收熱量，因此，蒸發(fā)了稀流體中的制冷劑，形成包括制冷劑和傳熱添加劑的低溫蒸汽。大量的制冷劑蒸汽吹去了發(fā)生器內(nèi)少量相對的非揮性傳熱添加劑。當傳熱添加劑蒸汽代替被吹掉的添加劑蒸汽時，它也將被制冷劑蒸汽吹去。這種蒸汽蒸餾處理蒸發(fā)了稀流體中的幾乎所有相對的非揮發(fā)的傳熱添加劑。
在優(yōu)選的實施例中，發(fā)生器壓力和溫度和第一管束36的傳熱特性設(shè)計成從供給到低溫發(fā)生器74的稀流體中除去大部分傳熱添加劑。在優(yōu)選的反串聯(lián)系統(tǒng)中，低溫發(fā)生器74不需要除去所有傳熱添加劑。至少隨后的一臺發(fā)生器在低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度下運行。因此，隨后的發(fā)生器能夠在將流體供給到高溫發(fā)生器之前，除去離開低溫發(fā)生器的流體中的任何傳熱添加劑。
作為一個例子，對于本發(fā)明的370噸系統(tǒng)而言，低溫發(fā)生器具體在大約0.94psia的壓力下運行，并將稀流體加熱到大約175°F。這些條件足以除去制冷劑和大部分(如果不是全部的話)傳熱添加劑。在本例中，從發(fā)生器74流出的低溫液體含有大約58.3％的溴化鋰，和41.7％的水，并基本上不含辛醇，即小于大約1-5ppm。
最好，低溫發(fā)生器內(nèi)設(shè)置一個冷凝器，該冷凝器冷凝低溫蒸汽形成包括制冷劑和傳熱添加劑的冷凝液體。如圖1所示，低溫發(fā)生器74上部圍住帶熱交換器39的冷凝器38。熱交換器39相互連接到冷卻塔63和熱交換器盤管52(在吸收器10內(nèi))。冷凝器38內(nèi)的熱交換器冷凝蒸發(fā)的制冷劑和傳熱添加劑形成冷凝液體。冷凝器接收器40收集冷凝液體，，然后這些液體流過管路88到達引射器45。
沒有蒸發(fā)的那部分稀流體形成包括制冷劑和吸收劑的低溫液體。低溫液體收集在低溫發(fā)生器74的收集器內(nèi)并通過出口22流出。
最好，本發(fā)明的吸收式制冷系統(tǒng)包括第二泵，該泵從低溫發(fā)生器抽取低溫液體通過中溫熱交換器供給到中溫發(fā)生器內(nèi)。如在圖1中所示，管15將低溫液體從出口22輸送到泵26。泵26通過管31將液體泵到中溫發(fā)生器72。
在進入發(fā)生器72之前，管31導(dǎo)入和引出中溫溶液熱交換器92預(yù)熱低溫液體。在熱交換器92內(nèi)，低溫液體在管31內(nèi)流動，與從高溫發(fā)生器70排出的高溫液體進行熱交換。高溫液體最好流過導(dǎo)入和引出熱交換器92的管20。
最好設(shè)置中溫發(fā)生器72，該熱交換器72接收低溫液體并將其加熱到足以使制冷劑蒸發(fā)但又低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度，形成包括制冷劑的中溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑的中溫液體。管31將低溫液體供給到中溫發(fā)生器72的收集器內(nèi)。低溫液體在第二管束76內(nèi)冷凝的蒸汽(從高溫發(fā)生器70)中吸收熱量，因此，使低溫液態(tài)制冷劑蒸發(fā)。制冷劑蒸汽將殘留的全部液態(tài)傳熱添加劑吹掉并一起形成中溫蒸汽，中溫蒸汽流出中溫發(fā)生器72而進入管86。
在優(yōu)選實施例中，中溫發(fā)生器72中的條件基本上使全部傳熱添加劑從低溫液體中蒸發(fā)出。例如，對于本發(fā)明的370噸系統(tǒng)而言，中溫發(fā)生器一般在大約7.5PSIA下工作低溫液體被第二管束76加熱到大約266°F。在本實施例中，從低溫發(fā)生器74的出口22流出的低溫液體含有大約57.9％的溴化鋰，42.1％的水和幾乎沒有辛醇。
在將熱量傳送給低溫液體后，在第二管束內(nèi)冷凝的制冷劑流入管86內(nèi)，在該管86內(nèi)，其與由中溫發(fā)生器72產(chǎn)生的中溫蒸汽混合。另外，可以用管18和噴頭64將冷凝的制冷劑直接輸送到冷凝器38，如圖中的虛線所示。最好冷凝液體流入管86并流過第一管束36，由于其部分熱量可以被傳送給低溫發(fā)生器74內(nèi)的稀流體，因此，熱效率可提高10％。
沒有被第二管束76蒸發(fā)的那部分低溫液體形成包括制冷劑和吸收劑的中溫液體。中溫液體收集在中溫發(fā)生器72的收集器內(nèi)并流出出口23。
最好本發(fā)明的吸收式制冷系統(tǒng)包括第三泵，該泵用于從中溫發(fā)生器將中溫液體通過高溫溶液熱交換器輸送到高溫發(fā)生器。如圖1所示，管29從出口23輸送中溫液體到泵28。泵28通過管32將液體泵到高溫發(fā)生器。
在進入高溫發(fā)生器70之前，管32穿過熱交換器94預(yù)熱中溫液體。在熱交換器94中，中溫液體在管32內(nèi)流動，與從高溫發(fā)生器70排出的高溫液體進行熱交換。高溫液體流過管20，并通過熱交換器94。
設(shè)置有一個中溫發(fā)生器70，該發(fā)生器用于接收來自中溫發(fā)生器中溫液體并將中溫液體預(yù)熱到足以蒸發(fā)制冷劑并有能地超過傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度，從而形成包括制冷劑的高溫蒸汽和包括吸收劑的高溫液體。管32將中溫液體供給到高溫發(fā)生器74的收集器內(nèi)。中溫液體從第三管束78吸收熱量，因此，使液態(tài)制冷劑蒸發(fā)形成高溫蒸汽。
最好，由燃燒器37產(chǎn)生的一股熱流體加熱第三管束78。燃燒器37燃燒碳氫燃料，如天然氣或石油等。另外，可以直接用盤管內(nèi)的火焰加熱第三管束78，這是傳統(tǒng)技術(shù)，或者利用普通技術(shù)人員所公知的其它手段來加熱。
高溫蒸汽經(jīng)管82流入第二管束76。高溫蒸汽在第二管束76內(nèi)被冷凝，并最好在管86內(nèi)與中溫蒸汽混合。
沒有被第三管束78蒸發(fā)掉的那部分中溫液體形成包括吸收劑的高溫液體，高溫液體收集在高溫發(fā)生器70的收集器內(nèi)。高溫液體或濃流體可流過位于高溫發(fā)生器70底部的出口24。高溫液體在通過熱交換器94、92、90后返回到吸收器10。
作為例子，對于本發(fā)明的370噸制冷系統(tǒng)而言，高溫發(fā)生器的運行壓力大約為46.2psia離開高溫發(fā)生器70的高溫液體的溫度大約為86°F。在本例中，從發(fā)生器70流出的高溫液體含有大約62.96％的溴化鋰，和37.04％的水，2-乙基已醇的含量不高。
如圖1的本發(fā)明的實施例所示，低溫和中溫發(fā)生器從供給到高溫發(fā)生器的流體除去制冷劑和基本全部傳熱添加劑。來自發(fā)生器的制冷劑和傳熱添加劑在引射器45內(nèi)與來自蒸發(fā)器收集器50的制冷劑和傳熱添加劑混合?；旌狭黧w被噴到蒸發(fā)器盤管48上，因此，冷卻了負荷49。最終的制冷劑和傳熱添加劑蒸汽流入吸收器內(nèi)，與從發(fā)生器返回的濃流體混合形成稀流體并繼續(xù)循環(huán)。
本反串連制冷系統(tǒng)的示例性發(fā)生器壓力、溫度和流體流量基于泵取率為10的運行系統(tǒng)。泵取率10使得發(fā)生器溫度意外地低于三效系統(tǒng)的典型泵取率(大約為18)所決定的溫度。例如，泵取率為18時，離開高溫發(fā)生器的濃流體的溫度具體為大約450°F。在這種溫度(通常超過400°F，其中傳熱添加劑是2-乙基已醇)下，傳熱添加劑可能出現(xiàn)分解。此外，當發(fā)生器以大于約400°F的溫度運行時，可能出現(xiàn)腐蝕問題。在加工高溫部件時需要使用如蒙乃爾的耐腐材料來消除該問題。
如圖4所示，把泵取率降低到8至11的范圍內(nèi)時，并最好降低到10時，意外地降低了高溫發(fā)生器的運行溫度并因此使傳熱添加劑分解為最少。中了充分顯示降低泵取率所帶來的優(yōu)點，圖3和圖4示出了400噸系統(tǒng)的性能，其中，系統(tǒng)的熱交換效率根據(jù)本發(fā)明并不是最佳的。圖3和圖4的系統(tǒng)具有熱效率0.72、0.80和0.80分別對應(yīng)于低溫、中溫和高溫熱交換器。
降低泵取率最好的方法是從吸收器向發(fā)生器僅供給第一部分稀流體并使第二或剩余部分稀流體返回到吸收器。尤其是，大約56％的稀流體供給到發(fā)生器而大約44％的稀流體返回到吸收器。同樣也可以采用使泵減速，使導(dǎo)向發(fā)生器的管上的閥節(jié)流或一個普通技術(shù)人員根據(jù)所公開的內(nèi)容而可明顯地了解的其它方法來降低泵取率。不過，優(yōu)選的是使稀流體再循環(huán)到吸收器，這是因為它能確保有足夠的流體弄濕熱交換器透管52。
盡管當泵取率降低發(fā)生器溫度通常會升高，但在本發(fā)明的反串連系統(tǒng)中，當泵取率降低時，離開高溫發(fā)生器高溫發(fā)生器的濃流體的溫度不會明顯升高。更特別地，如圖3所示，當泵取率下降時，反串連系統(tǒng)的性能系數(shù)顯著地增加。可以確信降低泵取率可減少通過熱交換器的稀流體的流量，降低熱交換器上的負荷，并減少熱交換器的損失，因此有助于提高系統(tǒng)的性能系數(shù)。
此外，通過將某些熱交換器的效率降到低于通常所用的效率來確定示例性地列出的發(fā)生器壓力、溫度和流體量。利用本領(lǐng)域所公知的方法來設(shè)計溶液熱交換器，以便提供效率的可變性。具體地說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)增加熱交換器效率將提高系統(tǒng)的性能。如表1所示，本發(fā)明的反串連制冷系統(tǒng)以十分不同的方式作用。降低某些熱交換器的效率可意外地提供反串連系統(tǒng)的性能。
如表1所示，當?shù)蜏責峤粨Q器的效率提高時，該系統(tǒng)最初就示出性能可得到意料之中的提高。但效率在大約0.76時，高溫發(fā)生器的溫度明顯升高，而且性能下降。低溫熱交換器的優(yōu)選效率是0.68到0.74的范圍，最佳是大約0.74。
當修正中溫熱交換器的效率時，系統(tǒng)展示出類似的動作。然而在不明顯地升高發(fā)生器溫度或使性能系數(shù)下降時其效率可增加到大約.82。高溫熱交換器的優(yōu)選的效率是從0.76到0.82，最佳是0.82.
當改變高溫熱交換器效率時，該系統(tǒng)以預(yù)期的方式運作。提高高溫熱交換器的效率將使高溫發(fā)生器的溫度下降并增加該系統(tǒng)的性能系數(shù)。假如是經(jīng)濟實用的話，那么高溫熱交換器的優(yōu)選效率是1。目前，優(yōu)選的效率是最經(jīng)濟實用，其為0.87。
表1反串連三效系統(tǒng)中熱交換器效率的影響低溫熱交換器 中溫熱交換器 高溫熱交換器 發(fā)生器溫度 COP0.64 0.80 0.80 387 1.810.66 0.80 0.80 387 1.820.68 0.80 0.80 388 1.830.70 0.80 0.80 388 1.840.72 0.80 0.80 388 1.840.74 0.80 0.80 389 1.850.76 0.80 0.80 407 1.820.78 0.80 0.80 410 1.830.80 0.80 0.80 412 1.830.82 0.80 0.80 414 1.830.74 0.76 0.80 389 1.820.74 0.78 0.80 389 1.830.74 0.80 0.80 389 1.850.74 0.82 0.80 389 1.870.74 0.84 0.80 407 1.850.74 0.86 0.80 408 1.860.74 0.88 0.80 309 1.880.74 0.82 0.70 396 1.760.74 0.82 0.80 389 1.870.74 0.82 0.85 386 1.920.74 0.82 0.87 385 1.94本發(fā)明的反串方法和系統(tǒng)確保極少量傳熱添加劑到達高溫發(fā)生器并因此使傳熱添加劑分解最少。本發(fā)明還可通過降低高溫發(fā)生器的溫度來進一步使傳熱添加劑分解為最少。此外，本發(fā)明的效率更高。換句話說，本發(fā)明的反串聯(lián)方法和系統(tǒng)的性能系數(shù)高于并聯(lián)三效系統(tǒng)的性能系數(shù)(在可比的條件下)，而且在如此低溫度下運行以致于傳熱添加劑的分解根據(jù)不是一個問題，即使溫度變得過高，傳熱添加劑也不會暴露于循環(huán)的過熱部分內(nèi)。
2.反串并聯(lián)的多效吸收式制冷系統(tǒng)在圖2所示的本發(fā)明的另一個實施例中，以反串并聯(lián)流動布置方式設(shè)置低溫發(fā)生器、中溫發(fā)生器和高溫發(fā)生器。
來自吸收器10的稀流體流過低溫溶液熱交換器90，該熱交換器90在其進入低溫發(fā)生器74之前預(yù)熱稀流體。熱交換器90的結(jié)構(gòu)是稀流體在管30′內(nèi)與從高溫發(fā)生器70排出的高溫液體和從中溫發(fā)生器72排出的中溫液體發(fā)生熱交換關(guān)系。高溫液體最好通過一根管子20流入和流出熱交換器90。預(yù)熱稀流體可以減少必須由發(fā)生器74供給的熱量。
低溫發(fā)生器74用于接收來自吸收器10的稀流體并將其預(yù)熱到足以蒸發(fā)制冷劑但低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度，從而形成包括制冷劑和傳熱添加劑蒸汽的低溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑液體的低溫液體。如圖2所示，管30′將稀流體供給到低溫發(fā)生器74的收集器內(nèi)。稀流體從在第一管束36內(nèi)冷凝的蒸汽(從中溫發(fā)生器72)吸收熱量，因此，蒸發(fā)了稀流體中的制冷劑形成包括制冷劑和傳熱添加劑的低溫蒸汽。大量的制冷劑蒸汽吹去了發(fā)生器內(nèi)少量相對非揮性傳熱添加劑。
在優(yōu)選的實施例中，發(fā)生器壓力和溫度和第一管束36的傳熱特性設(shè)計成從供給到低溫發(fā)生器74的稀流體中基本上除去全部傳熱添加劑。在反串并聯(lián)系統(tǒng)中，低溫發(fā)生器必須除去幾乎全部傳熱添加劑，由于其將流體直接供給到高溫發(fā)生器。
作為一個例子，對于本發(fā)明的370噸系統(tǒng)而言，低溫發(fā)生器具體在大約0.94psia的壓力下運行，并將稀流體加熱到大約164°F。這些條件足以除去制冷劑和大部分(如果不是全部的話)傳熱添加劑。在本例中，從發(fā)生器74流出的低溫液體含有大約55.0％的溴化鋰，和45.0％的水，并基本上不含2-乙基已醇，即小于大約1-5ppm。
最好，低溫發(fā)生器內(nèi)設(shè)置一個冷凝器，該冷凝器冷凝低溫蒸汽形成包括制冷劑和傳熱添加劑的冷凝液體。如圖1所示，低溫發(fā)生器74上部圍住帶熱交換器39的冷凝器38。熱交換器39相互連接到冷卻塔63和熱交換器盤管52(在吸收器10內(nèi))。熱交換器39冷凝蒸發(fā)的制冷劑和傳熱添加劑形成冷凝液體。冷凝器接收器40收集冷凝液體，，然后這些液體流過管路88到達引射器45。
沒有蒸發(fā)的那部分稀流體形成包括制冷劑和吸收劑的低溫液體。低溫液體收集在發(fā)生器74的收集器內(nèi)并通過出口22流出。
最好，本發(fā)明的吸收式制冷系統(tǒng)包括第二泵，該泵從低溫發(fā)生器抽取低溫液體通過中溫溶液熱交換器供給到中溫發(fā)生器內(nèi)通過高溫溶液熱交換器供給到高溫發(fā)生器。如在圖2中所示，管15將低溫液體從出口22輸送到泵26。泵26通過管31泵取液體，管31將流體導(dǎo)入和引出熱交換器92。在指揮部92內(nèi)，管31內(nèi)的流體與從高溫發(fā)生器70排出的高溫液體和從中溫發(fā)生器72排出的中溫液體進行熱交換。
管31分成管31′和管31″。管31′是發(fā)生器72的入口管。管31″引入發(fā)生器72之前，將流體導(dǎo)入和引出中溫溶液熱交換器92。在熱交換器92內(nèi)，低溫液體在管31內(nèi)流動，與從高溫發(fā)生器70排出的高溫液體進行熱交換。
最好設(shè)置中溫發(fā)生器72，該熱交換器72接收第一部分低溫液體并將其加熱到足以使制冷劑蒸發(fā)但又低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度，形成包括制冷劑的中溫蒸汽和包括吸收劑的中溫液體。管31將低溫液體供給到中溫發(fā)生器72的收集器內(nèi)。低溫液體從第二管束76內(nèi)冷凝的蒸汽(從高溫發(fā)生器70)中吸收熱量，因此，使低溫液態(tài)制冷劑蒸發(fā)成中溫蒸汽。中溫蒸汽流出中溫發(fā)生器72流入管86內(nèi)。
作為一個例子，對于本發(fā)明的370噸系統(tǒng)而言，中溫發(fā)生器一般在大約7.85PSLA下工作，低溫液體被第二管束76加熱到大約275°F。在本實施例中，從低溫發(fā)生器74的出口22流出的低溫液體含有大約59.95％的溴化鋰，40.05％的水而幾乎沒有2-乙基已醇。
在將熱量傳送給低溫液體后，在第二管束內(nèi)冷凝的制冷劑流入管86內(nèi)。另外，可以用管18和噴頭64將冷凝的制冷劑直接輸送到冷凝器38，最好液態(tài)制冷劑流入管86內(nèi)并流過第一管束36，因為那樣的布置能使熱效率提高10％。
沒有被第二管束76蒸發(fā)的那部分低溫液體形成包括制冷劑和吸收劑的中溫液體。中溫液體收集在發(fā)生器72的收集器內(nèi)并流出出口23。如圖2所示，最好中溫液體在通過熱交換器92和94后返回吸收器10，設(shè)置有一個中溫發(fā)生器70，該發(fā)生器用于接收來自低溫發(fā)生器的第二部分低溫液體并將中溫液體預(yù)熱到足以蒸發(fā)制冷劑并有能地超過傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度，從而形成包括制冷劑的高溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑的高溫液體。如圖2所示，管32″將低溫液體供給到高溫發(fā)生器74的收集器內(nèi)。低溫液體從第三管束78吸收熱量，因此，使液態(tài)制冷劑蒸發(fā)形成高溫蒸汽。
高溫蒸汽流過管82到第二管束76.在第二管束76被冷凝，并最好與管86內(nèi)的中溫蒸汽混合。
沒有被第三管束78蒸發(fā)掉的那部分低溫液體形成包括吸收劑的高溫液體，高溫液體收集在高溫發(fā)生器70的收集器內(nèi)。高溫發(fā)生器70在其底部有上出口24，高溫液體可通過該出口24流出。高溫液體在通過熱交換器94、92、90后返回到吸收器10。
作為例子，對于本發(fā)明的370噸制冷系統(tǒng)而言，高溫發(fā)生器70的運行壓力大約為49.2psia，高溫發(fā)生器70內(nèi)液體被加熱到大約為388°F。在本例中，從發(fā)生器70流出的高溫液體或濃流體含有大約62.96％的溴化鋰，和37.04％的水，2-乙基已醇的含量不高。
如圖2的本發(fā)明的實施例所示，在將流體供給到中溫和高溫發(fā)生器之前，低溫發(fā)生器從流體除去制冷劑和基本全部傳熱添加劑。在中溫發(fā)生器和高溫發(fā)生器內(nèi)，更多的制冷劑被除去。來自發(fā)生器的制冷劑和傳熱添加劑在引射器45內(nèi)與來自蒸發(fā)器收集器50的制冷劑和傳熱添加劑混合?；旌狭黧w被噴到蒸發(fā)器盤管48上，因此，冷卻了負荷49。最終的制冷劑和傳熱添加劑蒸汽流入吸收器內(nèi)，與從發(fā)生器返回的濃流體混合形成稀流體并繼續(xù)循環(huán)。
本反串并連制冷系統(tǒng)的示例性發(fā)生器壓力、溫度和流體流量基于泵取率為10的運行系統(tǒng)。盡管泵取率具體為18，但已發(fā)現(xiàn)當泵取率減少到8-11，最好為10時，系統(tǒng)將會更高性能和更低溫度運行。
如圖4所示，在本發(fā)明反串并聯(lián)系統(tǒng)中，當泵取率下降時，離開高溫發(fā)生器的濃流體的溫度不會明顯升高。更特別地，如圖3所示，當泵取率下降時，反串并聯(lián)系統(tǒng)的性能系數(shù)顯著增加。
此外，通過將某些熱交換器的效率降到低于通常所用的效率來獲得示例性地列出的發(fā)生器壓力、溫度和流體量。如表2所示，通過使用效率較低的熱交換器能夠意外地提高本發(fā)明的反串并聯(lián)系統(tǒng)的性能。如表2所示，當?shù)蜏責峤粨Q器的效率增加時，系統(tǒng)開始就顯示出溫度和性能預(yù)期的升高。然而，在效率為0.81時，系統(tǒng)的高溫發(fā)生器的溫度急劇下降而性能系數(shù)明顯增加。效率進一步升高到超過大約0.87時，系統(tǒng)的性能系數(shù)略有提高，但發(fā)生器溫度顯著升高。低溫熱交換器的優(yōu)選效率是0.81至0.87，而最好是0.82。
提高中溫熱交換器的效率使發(fā)生器和性能系數(shù)有規(guī)則但微小的提高。中溫熱交換器的優(yōu)選效率范圍是0.78至0.86，最好是大約0.83。
在高溫熱交換器中，提高效率能夠提高性能但不會顯著提高發(fā)生器溫度。假如是經(jīng)濟實用的話，那么高溫熱交換器的優(yōu)選效率是1。目前，優(yōu)選的效率是最經(jīng)濟實用，其為0.87。
表2反串并聯(lián)三效系統(tǒng)中熱交換器效率的影響低溫熱交換器中溫熱交換器高溫熱交換器 發(fā)生器溫度 COP0.69 0.800.80 425 1.690.72 0.800.80 426 1.700.75 0.800.80 427 1.710.78 0.800.80 430 1.730.81 0.800.80 389 1.860.84 0.800.80 390 1.870.87 0.800.80 392 1.890.8180.781.0 389 1.840.8180.801.0 389 1.860.8180.821.0 390 1.880.8180.841.0 391 1.910.8180.861.0 392 1.930.8180.834 0.80 391 1.910.8180.834 0.82 390 1.920.8181.834 0.84 390 1.940.8181.834 0.86 389 1.95本發(fā)明通過確保極少量傳熱添加劑到達高溫發(fā)生器70和降低高溫發(fā)生器的溫度來減少添加劑的分解。本發(fā)明的反串并聯(lián)制冷系統(tǒng)的運行溫度和性能系數(shù)不如反串制冷系統(tǒng)期望的那樣好。然而，比起反串制冷系統(tǒng)而言其優(yōu)點在于只使用了一臺泵(高溫泵)。此外，在較低的發(fā)生器溫度的情況下，反串并聯(lián)制冷系統(tǒng)的性能系數(shù)優(yōu)于并聯(lián)循環(huán)。
盡管根據(jù)附圖詳細地說明了本發(fā)明的特定實施例，但是該領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處公開的本發(fā)明說明書和具體措施可得到本發(fā)明的其它實施例。應(yīng)該注意到說明書和實例僅作為一種示范性的，由權(quán)利要求指出本發(fā)明的確切范圍和構(gòu)思。
權(quán)利要求
1.一種吸收式制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一臺吸收器，在其內(nèi)，包含制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑的流體吸收制冷劑蒸汽，而傳熱添加劑蒸汽在該流體表面冷凝；低溫發(fā)生器，該發(fā)生器將包含制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑的液體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑但低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度形成包括制冷劑和傳熱添加劑的低溫蒸汽；高溫發(fā)生器，該發(fā)生器將低溫液體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑并超過傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度形成包括制冷劑的高溫蒸汽和包括吸收劑的高溫液體；冷凝器，該冷凝器冷凝低溫蒸汽形成包括制冷劑和傳熱添加劑的冷凝液體；和帶蒸發(fā)器熱交換器的蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器至少蒸發(fā)冷凝的液體來冷卻蒸發(fā)器熱交換器內(nèi)的介質(zhì)，并形成包括制冷劑和傳熱添加劑的蒸汽，這些蒸汽被供給到吸收器。
2.一種吸收式制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一臺吸收器，在其內(nèi)，包含制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑的流體吸收制冷劑蒸汽，而傳熱添加劑蒸汽在該流體表面冷凝，形成稀流體；低溫發(fā)生器，該發(fā)生器將稀流體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑但低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度形成包括制冷劑和傳熱添加劑的低溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑的低溫液體；中溫發(fā)生器，該發(fā)生器將低溫液體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑但溫度低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度形成包括制冷劑和傳熱添加劑的中溫蒸汽和包括吸收劑但基本上不含傳熱添加劑的中溫液體；高溫發(fā)生器，該發(fā)生器將中溫液體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑的溫度形成包括制冷劑的高溫蒸汽和包括吸收劑的高溫液體；冷凝器，該冷凝器冷凝低溫蒸汽形成包括制冷劑和傳熱添加劑的冷凝液體；和帶蒸發(fā)器熱交換器的蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器至少蒸發(fā)冷凝的液體來冷卻蒸發(fā)器熱交換器內(nèi)的介質(zhì)，并形成包括制冷劑和傳熱添加劑的蒸汽，這些蒸汽被供給到吸收器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸收式制冷系統(tǒng)，還包括一根管道，該管道從吸收器接收稀流體，向低溫發(fā)生器提供第一部分稀流體并使第二部分稀流體返回吸收器，其中系統(tǒng)的泵取率在8-11的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸收式制冷系統(tǒng)，還包括一臺效率至少約為0.87的高溫熱交換器，該熱交換器使得中溫液體與高溫液體熱交換，在進入高溫發(fā)生器前，加熱中溫液體；一臺效率范圍在0.76至0.82的中溫熱交換器，該熱交換器使得低溫液體與流過高溫熱交換器的高溫液體熱交換，在進入高溫發(fā)生器前，加熱中溫液體；一臺效率范圍在0.68至0.73的低溫熱交換器，該熱交換器使得稀流體與流過高溫和中溫熱交換器的高溫液體熱交換，在進入高溫發(fā)生器前，加熱稀流體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸收式制冷系統(tǒng)，還包括在高溫發(fā)生器內(nèi)的第三管束，該管束使外部熱源的熱量與中溫液體進行熱交換加熱中溫液體；在中溫發(fā)生器內(nèi)的第二管束，該管束使高溫蒸汽與來自低溫發(fā)生器的低溫液體進行熱交換，加熱低溫液體并使高溫蒸汽冷凝；在低溫發(fā)生器內(nèi)的第一管束，該管束使來自中溫發(fā)生器的中溫蒸汽與稀流體進行熱交換器，而加熱稀流體并冷凝中溫蒸汽，其中的中溫蒸汽混合著流過第二管束的冷凝的高溫蒸汽。
6.一種吸收式制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一臺吸收器，在其內(nèi)，包含制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑的流體吸收制冷劑蒸汽，而傳熱添加劑蒸汽在該流體表面冷凝，形成稀流體；低溫發(fā)生器，該發(fā)生器將稀流體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑但溫度低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度形成包括制冷劑和傳熱添加劑的低溫蒸汽；中溫發(fā)生器，該發(fā)生器將第一部分低溫液體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑但溫度低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度形成包括制冷劑的中溫蒸汽和包括吸收劑的中溫液體；高溫發(fā)生器，該發(fā)生器將第二部分低溫液體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑的溫度形成包括制冷劑的高溫蒸汽和包括吸收劑的高溫液體；冷凝器，該冷凝器冷凝低溫蒸汽形成包括制冷劑和傳熱添加劑的冷凝液體；和帶蒸發(fā)器熱交換器的蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器至少蒸發(fā)冷凝的液體來冷卻蒸發(fā)器熱交換器內(nèi)的介質(zhì)，并形成包括制冷劑和傳熱添加劑的蒸汽，蒸汽被應(yīng)用于吸收器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸收式制冷系統(tǒng)，還包括一根管道，該管道從吸收器接收稀流體，向低溫發(fā)生器提供第一部分稀流體并使第二部分稀流體返回吸收器，其中系統(tǒng)的泵取率在8-11的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸收式制冷系統(tǒng)，還包括一臺效率至少約為0.87的高溫熱交換器，該熱交換器使得第二部分低溫液體與高溫液體熱交換，來加熱該第二部分低溫液體；一臺效率范圍在0.78至0.86的中溫熱交換器，該熱交換器使得低溫液體與中溫液體和流過高溫熱交換器的高溫液體熱交換，來加熱中溫液體；一臺效率范圍在0.81至0.87的低溫熱交換器，該熱交換器使得稀流體與流過高溫和中溫熱交換器的高溫液體和流過中溫熱交換器的中溫液體熱交換，來加熱稀流體。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸收式制冷系統(tǒng)，其特征在于還包括在高溫發(fā)生器內(nèi)的第三管束，該管束使外部熱源的熱量與第二部分低溫液體進行熱交換加熱第二部分低溫液體；在中溫發(fā)生器內(nèi)的第二管束，該管束使高溫蒸汽與第一部分低溫液體進行熱交換，加熱該第一部分低溫液體并使高溫蒸汽冷凝；在低溫發(fā)生器內(nèi)的第一管束，該管束使中溫蒸汽與稀流體進行熱交換器，而加熱稀流體并冷凝中溫蒸汽，其中的中溫蒸汽混合著流過第二管束的冷凝的高溫蒸汽。
10.一種在使用包括制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑的流體的吸收式制冷系統(tǒng)中減少傳熱添加劑的分解的方法，該方法的步驟如下在低溫發(fā)生器內(nèi)將包括制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑的稀流體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑但低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度形成包括制冷劑和傳熱添加劑的低溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑但基本上沒有傳熱添加劑的低溫液體；在高溫發(fā)生器內(nèi)將低溫液體加熱到超過傳熱添加劑的熱分解溫度產(chǎn)生形成包括制冷劑的高溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑的高溫液體；冷凝低溫蒸汽形成包括制冷劑和傳熱添加劑的冷凝液體；和在帶蒸發(fā)器熱交換器的蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)冷凝的液體來冷卻蒸發(fā)器熱交換器內(nèi)的介質(zhì)，并形成包括制冷劑和傳熱添加劑的蒸發(fā)器蒸汽，和使蒸發(fā)器蒸汽在吸收器內(nèi)暴露于包括高溫液體的蒸發(fā)器蒸汽中，以便于來自蒸發(fā)器蒸汽中的制冷劑被流體吸收而蒸發(fā)器蒸汽中的傳熱添加劑在流體表面上冷凝形成稀流體。
11.一種在使用包括制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑的流體的吸收式制冷系統(tǒng)中減少傳熱添加劑的分解的方法，該方法的步驟如下在低溫發(fā)生器內(nèi)將包括制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑的稀流體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑但低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度形成包括制冷劑和傳熱添加劑的低溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑的低溫液體；在中溫發(fā)生器內(nèi)將低溫液體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑但低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度形成包括制冷劑和傳熱添加劑的中溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑但基本上沒有傳熱添加劑的中溫液體；在高溫發(fā)生器內(nèi)將中溫液體加熱到足以使制冷劑蒸發(fā)形成包括制冷劑的高溫蒸汽和包括吸收劑的高溫液體；冷凝低溫蒸汽形成包括制冷劑和傳熱添加劑的冷凝液體；和在帶蒸發(fā)器熱交換器的蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)冷凝的液體來冷卻蒸發(fā)器熱交換器內(nèi)的介質(zhì)，并形成包括制冷劑和傳熱添加劑的蒸發(fā)器蒸汽，和使蒸發(fā)器蒸汽在吸收器內(nèi)暴露于包括高溫液體的蒸發(fā)器蒸汽中，以便于來自蒸發(fā)器蒸汽中的制冷劑被流體吸收而蒸發(fā)器蒸汽中的傳熱添加劑在流體表面上冷凝形成稀流體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括將泵取率保持在8-11范圍內(nèi)的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括以下步驟使中溫液體與高溫液體進行熱交換，在其進入高溫發(fā)生器前加熱中溫液體，其中高溫液體和中溫液體之間的熱交換效率至少大約0.87；使低溫液體與高溫液體進行熱交換，在其進入中溫發(fā)生器前加熱中溫液體，其中高溫液體和低溫液體之間的熱交換效率在0.78至0.86的范圍內(nèi)；使稀流體與高溫液體進行熱交換，在其進入低溫發(fā)生器前加熱稀流體，其中高溫液體和稀流體之間的熱交換效率在0.81至0.87范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括使外部熱源的熱量與中溫液體在高溫發(fā)生器內(nèi)進行熱交換，加熱中溫液體；使高溫蒸汽與低溫液體在中溫發(fā)生器內(nèi)進行熱交換，加熱低溫液體并冷凝高溫蒸汽；使混合著冷凝的高溫蒸汽的中溫蒸汽與稀流體在低溫發(fā)生器內(nèi)進行熱交換，加熱稀流體并冷凝中溫蒸汽。
15.一種在使用包括制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑的流體的吸收式制冷系統(tǒng)中減少傳熱添加劑的分解的方法，該方法的步驟如下在低溫發(fā)生器內(nèi)將包括制冷劑-吸收劑和傳熱添加劑的稀流體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑但低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度形成包括制冷劑和傳熱添加劑的低溫蒸汽和包括制冷劑和吸收劑但基本上沒有傳熱添加劑的低溫液體；在中溫發(fā)生器內(nèi)將第一部分低溫液體加熱到足以蒸發(fā)制冷劑但低于傳熱添加劑的熱分解溫度的溫度形成包括制冷劑的中溫蒸汽和包括吸收劑的中溫液體；在高溫發(fā)生器內(nèi)將第二部分低溫液體加熱到足以使制冷劑蒸發(fā)形成包括制冷劑的高溫蒸汽和包括吸收劑的高溫液體；冷凝低溫蒸汽形成包括制冷劑和傳熱添加劑液體的冷凝液體；和在帶蒸發(fā)器熱交換器的蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)冷凝的液體來冷卻蒸發(fā)器熱交換器內(nèi)的介質(zhì)，并形成包括制冷劑和傳熱添加劑的蒸發(fā)器蒸汽，和使蒸發(fā)器蒸汽在吸收器內(nèi)暴露于包括中溫和高溫液體的蒸發(fā)器蒸汽中，以便于蒸發(fā)器蒸汽中的制冷劑被流體吸收而蒸發(fā)器蒸汽中的傳熱添加劑在流體表面上冷凝形成稀流體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括將泵取率保持在8-11范圍內(nèi)的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括以下步驟使第二部分低溫液體與高溫液體進行熱交換，來加熱第二部分低溫液體，其中高溫液體和第二部分低溫液體之間的熱交換效率至少大約為0.86；使低溫液體與高溫液體和中溫液體進行熱交換，來加熱低溫液體，其中高溫和中溫液體與低溫液體之間的熱交換效率在0.78至0.86的范圍內(nèi)；使稀流體與高溫液體和中溫液體進行熱交換，來加熱稀流體，其中高溫液體和稀流體之間的熱交換效率在0.81至0.87范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括使外部熱源的熱量與第二部分低溫液體在高溫發(fā)生器內(nèi)進行熱交換，加熱第二部分低溫液體；使高溫蒸汽與第一部分低溫液體在中溫發(fā)生器內(nèi)進行熱交換，來加熱第一部分低溫液體并冷凝高溫蒸汽；使混合著冷凝的高溫蒸汽的中溫蒸汽與稀流體在低溫發(fā)生器內(nèi)進行熱交換，加熱稀流體并冷凝中溫蒸汽。
全文摘要
吸收式制冷系統(tǒng)和方法通過在流體進入以高于其熱解溫度下運行的循環(huán)(70)的部分之前在低于添加劑熱解溫度下運行的發(fā)生器(22，72)內(nèi)從流體中除去添加劑來使傳熱添加劑的分解為最少。通過降低泵取率和使特定傳熱器的效率低于標準值，反串和反串并聯(lián)三效方法和系統(tǒng)可以在分解最少性能很高的低溫下運行。
文檔編號C09K5/04GK1146802SQ95192759
公開日1997年4月2日 申請日期1995年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月26日
發(fā)明者W·J·比爾曼 申請人:約克國際公司