[发明专利]吸收式制冷系统和方法

说明书

本发明的背景技术

发明领域

本发明涉及使用吸收循环，例如吸收式制冷系统的装置。本发明尤其是涉及到使用制冷剂、吸收剂和传热添加剂的吸收式制冷系统。

现有技术的描述

吸收式制冷系统一般包括一个吸收器、一台或多台泵、一个或多个发生器、一个冷凝器、一个蒸发器、必需的管路及控制器。系统使用包括吸收剂和制冷剂的流体。这样的流体根据吸收剂的相对浓度是高还是低分别被称作为浓流体和稀流体。具体地说，稀流体含有大约56-60重量百分比的溴化锂，而浓流体含有大约59-65百分比的溴化锂，确切的量取决于运行温度和循环的设计参数。

参照使用单一发生器的吸收循环简单地说明吸收式制冷系统的运行。稀流体从吸收器流出或被抽取。随后稀流体被供给发生器，在发生器内从稀流体中蒸发制冷剂。由于从稀流体中蒸发出制冷剂，使得流体中吸收剂浓度增高，而此时的流体则被称为浓流体。

蒸发后的制冷剂在冷凝器内冷凝并流到蒸发器内。制冷剂在蒸发器内吸收环境热量，提供所需的制冷效果。制冷剂因吸收热量而蒸发。

蒸发的制冷剂流到吸收器内，在该吸收器内其与从发生器返回的浓流体相遇。浓流体吸收制冷剂，因此，浓流体变成稀流体。

通过将一定量的添加剂加到系统的流体中可提高吸收式制冷系统的性能。例如将2-乙基已醇(辛醇)添加到溴化锂溶液中能提高吸收式制冷系统的性能。尤其是，添加剂能提高吸收器和冷凝器内的换热率。从而这样的添加剂被称作为传热添加剂。

然而，在某些吸收式制冷系统中，特别是那些使用一个以上发生器的吸收式制冷系统中，发生器的运行温度可能要超过传热添加剂的热分解温度。传热添加剂的热分解温度不利地影响吸收式制冷系统，这是人们所不希望的。

人们曾经致力于通过减少或消除传热添加剂流到发生器内的流量来使传热添加剂的分解为最少。例如，US专利号4,315411描述了一种从流体中分离出一部分传热添加剂的分离器。该分离器所公开的重要一点是稀流体流出吸收器。所公开的分离器以重力进行分离。它包括一个大到足以降低流体流速的容腔。容腔包括位于下部的入口和位于顶部的出口。一小部分流体，主要是富含传热添加剂的流体从其顶部的出口流出，而大量的流体，含传热添加剂的流体流出位于下部的出口.

这种设计的主要缺陷是依靠其重力进行沉降，并已被证实是不实用的。特别是，该系统的运行速度极低。从而，需要一种在不必延长溶液贮存时间的情况下使传热添加剂的分解降到最小程度。

通过调节泵取率可以提高这些吸收式制冷系统的性能。尽管降低泵取率会增加单效和双效制冷系统的热性能系数(供给到利用由蒸发器产生的冷却作用而分出的高温发生器)，同样也会增加一台(多台)发生器的温度。

但是，在三效系统中，普遍认为调节泵取率是一种不希望采用的手段，这是因为预计发生器温度会增加。在三效系统中的高温发生器具体是在分解传热添加剂的温度下运行。降低泵取率会使发生器温度更高。图4示出了一个例如公开于US专利No.5,205,136上的400吨并行连接的三效系统。当泵取率下降时，离开高温发生器的浓流体的温度快速升高。已经证实因为降低泵取率会增加浓流体的浓度会使温度升高，然后，会使浓流体的沸点升高。

降低泵取率不仅不利于并联的、三效系统中的传热添加剂，而且不能对性能系数提供所希望的增益。离开发生器的浓流体的温度越高，带给热交换器的负荷越大。由于热交换器仅能回收浓流体中大约70％的热量，而当其在吸收器中不能利用时，其余的30％就被浪费掉了。当浓流体的热量增加时，浪费掉的热量就增加。

热交换器中的热量损失增加会抵消因降低泵取率而实现的性能系数的增益。如图3所示，当泵取率降低时，并联系统的性能系数几乎不保持不变。从而，调节泵取率并不是提供三效系统性能的可行手段。

发明概述

本发明要解决上述讨论的传热添加剂分解问题，并且能够快速运行和以额定能力执行。此外，本发明提供一种热性能系数高于其它三效方法和系统的三效吸收式制冷方法和系统。

本发明的附加特征和优点部分通过下面描述，而部分从说明书中可明显看出或可以通过实施本发明而了解。借助于权利要求中特别指出的这些单元和组合将可实现并得到本发明的这些特征和优点。

本发明的吸收式制冷系统包括一台吸收器，在吸收器内包含吸收剂的流体吸收制冷剂蒸汽，传热添加剂蒸汽在该流体表面冷凝，形成包括吸收剂、制冷剂和添加剂的流体。这种吸收式制冷系统包括两台或多台发生器，这些发生器具有在低于传热添加剂的热分解温度的温度下运行的低温发生器和在高于传热添加剂的热分解温度下运行的高温发生器。