[发明专利]膜蒸馏回热吸收式制冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，具体是一种膜蒸馏回热吸收式制冷装置。

背景技术

吸收式制冷技术的快速发展与当前对于能源与环保问题的研究密不可分，现有的研究热点有两个方向，第一是低品位热源(如：太阳能或废热)驱动热源的吸收式制冷技术，这类技术都是在两级吸收循环的基础上对流程做一些改进来提高系统的制冷效率；第二是高效吸收式制冷技术，主要研究多效吸收式制冷循环，研究喷射、吸附、增压与吸收式复合制冷循环，以及吸收式制冷循环工质的研究，吸收式制冷循环的回热和传热传质强化研究，这些研究都是建立在传统的单效吸收式制冷循环的基础上。

传统的单效吸收式制冷理论循环是由等压冷却吸收、等压加热发生和等浓度回热过程组成，其中回热过程由热交换器来实现。这使得发生温度较高，因而对于温度低于85℃的低品位热源只有通过两级吸收才能实现制冷，而多效机的高压发生器会要求较高的发生温度，从而带来了高温溶液腐蚀，高温溶液表面活性剂及缓蚀剂失效和高压压力控制等问题，这些问题是三效机商品化的主要障碍。

为了解决这些问题，近年来，更为先进的膜分离技术已有了长足的发展，其中一些膜分离技术已商品化。膜蒸馏(MD，Membrane Distillation)技术就是其中的一种，它抛开其“分离”的功能，本质就是一种溶液中易挥发成分在膜疏水表面汽化，并穿过膜孔在膜的另一侧冷凝的传质传热技术，传质的驱动力就是膜两侧溶液的饱和蒸汽压差。

对于现有技术的检索，膜分离技术在吸收式制冷机上的应用已出现了一些专利。如：王京华的“膜法分离吸收式制冷技术”，中国专利ZL02140485.2；宫良明男的“膜分离装置及利用膜分离的吸收式制冷机”，日本特开2003-144855；宣伯民的“膜分离浓缩溶液的溴化锂吸收式制冷机”，中国专利ZL200510048937.7。这些专利都是把膜分离装置简单应用到吸收式制冷循环中，取代原系统中的发生器，其中前者用的是膜蒸馏技术，以热源驱动，后两者采用的是渗透膜技术，以电力驱动，渗透压力将大于300kgf/cm2，一般采用多级渗透以降低渗透压力，但同时也使系统复杂化。不难看出这一方案不适应吸收式制冷技术在余热利用发展的方向。膜蒸馏的驱动力是溶液中被分离组分在膜两侧的蒸汽压力差。对于溴化锂吸收式制冷机，发生器中只有单组分物质被蒸发，在膜冷侧蒸汽压力(取决于冷却水温度，对于双效循环取决于低压发生器工作温度)不变得情况下，采用膜蒸馏由于存在膜两侧的蒸汽压力差只会提高发生器的发生压力和温度。第一个专利的应用尽管会使发生表面积增大，但膜两侧的蒸汽压力差也会增大，这有可能降低溴化锂吸收式制冷机组的热力性能。尽管如此，这些专利的提出开凿了膜技术在吸收式制冷装置中应用的先河。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的膜蒸馏回热吸收式制冷装置。新循环对驱动热源温度的要求大大降低，可采用传统吸收式制冷循环无法利用的低品位废热驱动，对于低于80℃的低品位热源，传统吸收式制冷循环需用两级吸收才能达到制冷的目的，而新循环采用单级单效就能实现。

为了实现上述技术问题采用的技术方案：

一种膜蒸馏回热吸收式制冷装置，包括发生器，冷凝器，节流装置，蒸发器，冷剂泵，吸收器，溶液泵和溶液热交换器，其特征在于：所述发生器和溶液热交换器之间设置一膜蒸馏传质换热器，膜蒸馏传质在所述膜蒸馏传质换热器膜的热侧溶液和冷侧溶液之间形成一定的蒸汽压差，实现回热过程，在理想状态下，溶液变浓度的过程为等压的过程。

在所述发生器的底部连接一管道，所述管道经过所述膜蒸馏传质换热器和所述溶液热交换器之后进入到所述吸收器中，在所述吸收器的底部安装溶液泵，所述溶液泵上连接一管道经过所述膜蒸馏传质换热器和所述溶液热交换器之后连接在所述发生器的上端。

在所述发生器的顶部还接有一管道与所述冷凝器相连通，冷凝器的底部接有一管道和所述蒸发器的顶部相连通。

所述的节流装置安装在所述冷凝器和所述蒸发器之间的管道上，所述蒸发器的底部安装冷剂泵。

所述吸收器和蒸发器之间的顶部通过管道相连通。

在所述发生器中设置一个驱动热源装置，用于保持溶液恒温。

在所述冷凝器中流过冷却水，用于将发生器发生的冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝。

所述通过冷剂泵中喷淋喷发的制冷剂，流动经过冷冻水。

所述的膜蒸馏传质换热器是一个直接接触式膜蒸馏分离装置。