[发明专利]蒸气吸收制冷

说明书

本发明涉及制冷。尤其是，本发明涉及蒸气吸收制冷。本发明提供一种实施蒸气吸收制冷的方法以及一种蒸气吸收制冷装置。本发明还提供一种运行蒸气吸收制冷系统的吸收级的方法以及用于蒸气吸收制冷装置的吸收级装置。

两个主热传递体系中的一个大致用于制冷，即蒸气压缩或蒸气吸收。本发明关于蒸气吸收。

一般说来，蒸气压缩和蒸气吸收制冷循环都是基于可逆的朗肯循环或可逆的卡诺循环来运行的。所述循环依次包括：(i)在压缩级增加气态制冷剂的压力；(ii)在恒定压力下冷凝制冷剂以使其液化，从而降低制冷剂的热容量；(iii)通过阀或膨胀涡轮降低压力以获得部分蒸发制冷剂；以及(iv)使制冷剂通过与热传递介质(例如空气、水或其它流体)进行热传递而蒸发，该热传递介质具有更高的温度并通过与制冷剂进行热传递而冷却。此后，蒸发制冷剂返回压缩级，并且重复循环。热传递介质被冷却下来或制冷。

蒸气压缩与蒸气吸收循环之间的主要不同在于制冷剂压力增加的方式。在蒸气压缩制冷循环中，利用压缩机机械地实现压缩，压缩机构成了蒸气压缩制冷系统主要的输入功需求。然而，在蒸气吸收制冷循环中，压缩机被下列所替代：(i)吸收器，蒸发制冷剂在其中与作为液体的吸收剂接触，(ii)泵，所述泵使富制冷剂吸收剂从吸收器流入发生器或再生器塔，(iii)发生器或再生器塔，制冷剂在其中从富制冷剂吸收剂中分馏出来，然后富制冷剂蒸气作为具有足够高压力的塔顶馏分产品从所述发生器或再生器塔中排出，以在冷凝器中冷凝。

从上述简要的说明可以看出，蒸汽吸收制冷循环或系统的输入功包括运行循环泵所需要的功，以及蒸发制冷剂和随后从富制冷剂吸收剂中回收制冷剂所需要的功或热。因此，在蒸汽吸收制冷系统中，需要降低系统实现特定制冷效果所需要的输入功，从而增加性能系数。

许多因素影响通过蒸气吸收制冷系统能实现的的性能系数。这样的一个因素是能实现的再生器的塔顶馏分温度，即，离开再生器的制冷剂的温度。这个温度确定系统的运行压力，并且对性能系数具有重大的影响，这是因为增加的温度需要使得在将制冷剂冷却到预期的蒸发温度时需要消耗制冷量的较大比例。

影响效率的另一因素是从再生器塔顶馏分产品中回收的制冷剂的纯度。这将尤其地影响蒸发器的效率。更特别地，在塔顶馏分产品中夹带的任何吸收剂需要消耗一些制冷量来冷却吸收剂，而不是制冷剂。

蒸汽吸收制冷系统的高效运行的又另一限制是吸收器的底部平衡温度，即富制冷剂吸收剂的温度。考虑到富制冷剂吸收剂在其离开吸收器的温度下的蒸气压力，该温度影响发生器必须运行所处的压力。更特别地，更高的吸收器离开温度需要更高的吸收剂与制冷剂的比率，从而增加再生器所需要的热输入。

还值得注意的是，吸收制冷系统典型地这样运行：将在低压下在蒸发器中蒸发制冷剂(例如氨)溶解(即吸收)在溶剂(例如水)中，然后通过蒸馏从水中分离制冷剂(例如氨)。用于分离制冷剂的蒸馏压力必须足够高从而能够在冷凝器中在可用的冷却介质所能达到的温度下冷凝。该原理的影响在于，大量溶剂(例如水)被加热和冷却到一定温度，在该温度下，这些热量输入不能被收回，因为例如水具有很高的蒸发潜热，排出的热量也会很高。对于压缩制冷系统，唯一的循环流体是制冷剂，例如氨，这样避免了与通过系统的循环溶剂(例如水)相关的热负荷，在吸收制冷系统中会出现这种情况。

因此，本发明旨在减少实施蒸气吸收制冷所需的热输入量，以解决上述的过程限制，从而增加其性能系数。

根据本发明的一方面，提供一种用于执行蒸汽吸收制冷的方法，该方法包括：

在冷凝级中冷凝呈蒸气形式的制冷剂以获得冷凝的或液化的制冷剂；

使该液化的制冷剂进入膨胀/蒸发级；

在膨胀/蒸发级中使制冷剂与高温介质进行热传递，使得从高温介质向制冷剂传递热量，其中高温介质被冷却并且制冷剂被加热，从而液化的制冷剂中的至少一些被蒸发，因此获得蒸发制冷剂；

使蒸发制冷剂从蒸发级进入吸收级；

在吸收级中在第一压力下将蒸发制冷剂中的一些吸收到吸收剂到，从而获得部分富制冷剂吸收剂；

在压缩吸收级中使部分富制冷剂吸收剂在高于第一压力的第二压力的压缩下与蒸发制冷剂相接触，从而将蒸发制冷剂吸收到部分富制冷剂吸收剂中并获得富制冷剂吸收剂；

使富制冷剂吸收剂从压缩吸收级进入制冷剂再生级；

在再生级中从富制冷剂吸收剂中回收呈蒸汽形式的制冷剂，从而获得贫制冷剂吸收剂；

使回收的蒸发制冷剂从再生级再循环到冷凝级；以及

使贫制冷剂的吸收剂从再生级再循环到吸收级，该贫制冷剂吸收剂构成吸收级中的吸收剂。