一种高温发生器及其控制方法和制冷机与流程

1.本发明涉及制冷设备技术领域，具体涉及一种高温发生器及其控制方法和制冷机。


背景技术：

2.双效吸收式制冷机是指具有两次发生过程的溴化锂吸收式制冷机，其包括高温发生器、低温发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器以及各部件之间的管路结构，主要通过溴化锂溶液在高温发生器和低温发生器中蒸发浓缩产生冷剂蒸汽，冷剂蒸汽流入低温发生器时对溴化锂溶液再次浓缩，产生更多的冷剂蒸汽，而后冷剂蒸汽进入真空冷凝器冷凝，最终于真空蒸发器中低温蒸发并被浓缩溴化锂溶液吸收，冷剂蒸汽在低温蒸发时吸热，使与之接触的冷媒水降温，获得温度较低的冷媒水作为制冷媒介。
3.现有技术中，对于以蒸汽、高温水为热源的双效吸收式制冷机，其高温发生器通常采用满液式发生器，即传热管内为热源，满液式发生器内部的溴化锂溶液没过传热管进行换热。而由于满液式发生器内的溶液存在静液柱影响，传热管的换热效率有限，需要在全部溶液均加热至发生温度时才可产出冷剂，制冷机启动时间较长，节能性能较差；由于满液式发生器内部积存有大量溶液，制冷机的整体重量较大，不利于制冷机的搬运和运行，而且在停机状态下，若发生热源泄漏等情况时，会导致满液式发生器内的大量溶液发生结晶现象，对高温发生器造成损坏。
4.因此，如何提供一种以蒸汽、高温水为热源，换热效率较高、节能性能较好且内部积存溶液较少的双效吸收式制冷机，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种以蒸汽、高温水为热源，换热效率较高、节能性能较好且内部积存溶液较少的双效吸收式制冷机
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种高温发生器，用于双效吸收式制冷机，所述高温发生器包括筒体和设置于所述筒体内的布液装置、若干传热管群，所述传热管群内部流通有热源，所述热源为蒸汽或超过100℃的高温水，溶液能够从所述布液装置进入所述筒体，至少部分所述溶液能够喷淋或滴淋至所述传热管群的外壁以蒸发浓缩，蒸发出的冷剂能够从设置于所述筒体的冷剂出口输出，浓缩后的所述溶液能够从设置于所述筒体的溶液出口输出。
7.采用如上结构，流入高温发生器的至少部分溶液能够经布液装置喷淋或滴淋至传热管群的外壁，并在传热管群的外壁形成一层液膜，以进行高效换热、蒸发浓缩，整体蒸发浓缩效率较高，节能性能较好；且高温发生器内积存的溶液较少，制冷机的整体重量较小，利于制冷机的搬运和运行，即使在停机时发生热源泄漏等事故，由于溶液较少回流较快，不易发生结晶现象。
8.可选地，所述溶液能够通过进液管路进入所述布液装置，所述布液装置至少设有
三个出液口。
9.可选地，所述热源为蒸汽，所述热源从各所述传热管群的上方流入、下方流出；或，所述热源为超过100℃的高温水，所述热源从各所述传热管群的下方流入、上方流出。
10.可选地，所述筒体内分为设置于上部的喷淋区和设置于下部的满液区，所述喷淋区和所述满液区均设有所述传热管群，所述溶液能够没过所述满液区的所述传热管群。
11.可选地，所述喷淋区和所述满液区之间设置有隔板，所述隔板与所述筒体之间具有缺口，所述缺口设置于远离所述溶液出口的一侧，经过所述喷淋区的所述溶液能够被隔板7集中后，通过所述缺口流入所述满液区。
12.可选地，设置于所述满液区的所述传热管群的宽度小于设置于所述喷淋区的所述传热管群的宽度，所述筒体的底板倾斜设置。
13.可选地，还包括检测组件和控制组件，所述检测组件能够分别检测布液装置内的所述溶液的饱和温度和所述筒体内的饱和温度，所述控制组件能够控制流入所述筒体的所述溶液的流量。
14.可选地，还包括检测组件和控制组件，所述检测组件能够检测所述筒体内若干位置的所述溶液的浓度、温度，所述控制组件能够控制流入所述传热管群的所述热源的流量。
15.本发明还提供一种高温发生器的控制方法，基于上文所描述的高温发生器，检测组件分别检测进液管路内溶液的饱和温度和筒体内的饱和温度，控制组件计算二者的差值或比值，当差值或比值不小于第一预设值时，所述控制组件增加流入所述筒体的所述溶液的流量，直至差值或比值小于所述第一预设值。
16.本发明还提供一种高温发生器的控制方法，基于上文所描述的高温发生器，检测组件检测筒体内若干位置的溶液的浓度、温度，若任意位置的所述溶液的浓度、温度不小于第二预设值时，控制组件减少流入传热管群的热源的流量，直至各位置的所述溶液的浓度、温度均低于第二预设值；第三预设值大于所述第二预设值，若所述控制组件减少流入所述传热管群的所述热源的流量后，任意位置的所述溶液的浓度、温度不小于第三预设值，则所述控制组件切断热源。
17.本发明还提供一种制冷机，包括高温发生器、低温发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器以及各部件之间的管路结构，所述高温发生器即为上文所描述的高温发生器。
附图说明
18.图1是本发明所提供高温发生器的第一种实施方式的正视剖面示意图；
19.图2是图1中高温发生器的侧视剖面示意图；
20.图3是本发明所提供高温发生器的第二种实施方式的正视剖面示意图；
21.图4是图3中高温发生器的侧视剖面示意图；
22.图5是本发明所提供高温发生器的第三种实施方式的正视剖面示意图；
23.图6是图5中高温发生器的侧视剖面示意图；
24.图7是本发明所提供高温发生器的第四种实施方式的正视剖面示意图；
25.图8是图7中高温发生器的侧视剖面示意图；
26.图9是本发明所提供高温发生器的第五种实施方式的正视剖面示意图；
27.图10是图9中高温发生器的侧视剖面示意图；
28.图11是本发明所提供高温发生器的第六种实施方式的正视剖面示意图；
29.图12是图11中高温发生器的侧视剖面示意图；
30.图13是本发明所提供高温发生器在运行时溶液的流入和流出示意图；
31.图14是本发明所提供高温发生器在运行时热源的流入和流出示意图。
32.图1-14中的附图标记说明如下：
33.1筒体、2布液装置、3传热管群、4冷剂出口、5溶液出口、6进液管路、7隔板、8热源进口、9热源出口、10溶液调节阀、11溶液泵、12热源调节阀。
具体实施方式
34.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
35.本发明实施例提供一种高温发生器，用于双效吸收式制冷机，请参考图1-12，高温发生器包括筒体1和设置于筒体1内的布液装置2、若干传热管群3，传热管群3内部流通有热源，热源为蒸汽或超过100℃的高温水，溶液能够从布液装置2进入筒体1，至少部分溶液能够喷淋或滴淋至传热管群3的外壁以蒸发浓缩，蒸发出的冷剂能够从设置于筒体1的冷剂出口4输出，浓缩后的溶液能够从设置于筒体1的溶液出口5输出。
36.采用如上结构，流入高温发生器的至少部分溶液能够经布液装置2喷淋或滴淋至传热管群3的外壁，并在传热管群3的外壁形成一层液膜，以进行高效换热、蒸发浓缩，整体蒸发浓缩效率较高，节能性能较好；且高温发生器内积存的溶液较少，制冷机的整体重量较小，利于制冷机的搬运和运行，即使在停机时发生热源泄漏等事故，由于溶液较少回流较快，不易发生结晶现象；由于喷淋或滴淋的换热效率较高，且不存在静液柱影响，传热管群3的体积可以减小，或设计为占地面积较小的窄高型结构，从而使高温发生器的体积减小、占地面积减小、运行重量降低且成本降低；在启动高温发生器时无需填充溶液，因此高温发生器的启动时间较快。
37.请参考图1-12，本实施例中筒体1为高温发生器的外壳；布液装置2是设置于筒体1顶部、均匀设置有若干喷淋口或滴淋口的扩液装置，其至少能够将流入筒体1的部分溶液均匀喷淋或滴淋至传热管群3，使该部分溶液与传热管群3进行高效换热、蒸发浓缩；传热管群3设置于筒体1内部、布液装置2的下方，其内部流通有热源，以为筒体1内部和需要蒸发浓缩的溶液提供热量。
38.溶液能够通过进液管路6进入布液装置2，经喷淋或滴淋、蒸发浓缩后滴落至筒体1的底部，最终通过溶液出口5流出筒体1，溶液蒸发生成的冷剂经设置于筒体1侧壁的冷剂出口4流出筒体1，完成溶液的浓缩以及冷剂的分离。
39.由于溶液通过布液装置2重新分配后再进入筒体1，因此进液管路6能够设置于布液装置2的任意一侧，使溶液从布液装置2的任意一侧进入，均不会对筒体1内的溶液换热效果产生影响，进液管路6的设置更为灵活，高温发生器的装配更为方便。
40.本实施例中布液装置2至少设有三个出液口，该出液口为设置于布液装置2下方的喷淋口或滴淋口，布液装置2内的溶液能够通过喷淋口或滴淋口以喷淋或滴淋的方式进入筒体1内，该种设置方式能够保证进入筒体1的溶液均匀的喷淋或滴淋至传热管群3的外壁，使至少部分溶液能够覆盖传热管群3的外壁形成液膜以进行换热。
41.可以理解，筒体1、布液装置2和传热管群3的具体结构和形状可以根据实际情况进行设置，冷剂出口4、溶液出口5、进液管路6和出液口的设置位置同样可以根据实际情况进行设置，本发明对此均不做限定，只要各部件能够实现上文所描述的技术效果即可。
42.本实施例中热源为蒸汽时，热源从各传热管群3的上方流入、下方流出，请参考图1、图4、图9和图11，图中热源进口8和热源出口9的箭头方向即为热源的流动方向，由于蒸汽为气态热源，其在换热时会发生冷凝，因此采用上述流动方向更能够充分利用热源，还能够防止热源回流；如图9和图11所示，由于筒体1内传热管群3分为两部分，因此热源还可以同时从两个传热管群3的上方或下方流入，同时从下方或下方流出；
43.本实施例中热源为超过100℃的高温水时，热源从各传热管群3的下方流入、上方流出，请参考图6和图8，图中热源进口8和热源出口9的箭头方向即为热源的流动方向，由于高温水为液态热源，从下至上的流动方式具有更高的热量利用效率，且越下方的热源温度越高，越下方的溶液浓度也越高，该方式能够更好地适应溶液的蒸发浓缩；当然，热源为超过100℃的高温水时，也可以从各传热管群3的上方流入、下方流出，或如上文所描述的同时从两个传热管群3的上方或下方流入，同时从下方或上方流出。
44.本实施例中筒体1内分为设置于上部的喷淋区和设置于下部的满液区，喷淋区和满液区均设有传热管群3，溶液能够没过满液区的传热管群3；喷淋区和满液区之间设置有隔板7，隔板7和筒体1之间具有缺口，该缺口设置于远离溶液出口5的一侧，经过喷淋区的溶液能够被隔板7集中后，通过缺口流入满液区。
45.由于溶液喷淋或滴淋至传热管群3形成液膜的换热方式效率较高，若传热管群3的高度较高，则易导致溶液在向下流动的过程中过度蒸发，溶液中的溶质结晶于传热管群3的管壁，影响高温发生器的使用寿命。
46.请参考图5和图6，该种实施方式中，筒体1内分为设置于上部的喷淋区和设置于下部的满液区，溶液在喷淋区与传热管群3进行喷淋或滴淋式换热，流入满液区后与传热管群3进行沉浸式换热，能够有效防止溶液发生结晶；本实施方式中热源采用高温水，喷淋区和满液区的传热管群3相互连通，热源从设置于满液区的传热管群3流入，从设置于喷淋区的传热管群3流出，溶液从喷淋区流入满液区前先被隔板7集中，再通过缺口流入至满液区，溶液的流向是从缺口向溶液出口5，与热源的流向完全相反，能够实现溶液同热源的完全逆流换热，热源的利用率较高。
47.请参考图7和图8，本实施方式中喷淋区和满液区的设置形式与图5和图6的实施方式相同，热源的设置方式也相同，不再赘述；本实施方式中设置于满液区的传热管群3的宽度小于设置于喷淋区的传热管群3的宽度，且筒体1的底板倾斜设置，其中，传热管群3的宽度是指在图8的左右方向上传热管群3的尺寸，该种设置方式能够大幅减少满液区的溶液积存量，从而大幅减少所需的溶液填充量，在高温发生器停机时溶液能够较快返回至吸收器，降低传热管群3损坏导致满液区溶液结晶的概率。
48.请参考图9和图10，本实施方式中热源采用蒸汽，且喷淋区和满液区的传热管群3不连通，即喷淋区和满液区的传热管群3各自具有热源进口8和热源出口9，溶液在喷淋区和满液区分别利用不同热源进行换热，换热效率更高。
49.请参考图11和图12，本实施方式相比图9和图10的实施方式，区别仅在于本实施方式中设置于满液区的传热管群3的宽度小于设置于喷淋区的传热管群3的宽度，且筒体1的
底板倾斜设置，其效果也与图7和图8的实施方式相同，不再赘述。
50.此外，还可以将筒体1分为上下两区，且两区均为喷淋区，请参考图3和图4，该种实施方式与图1和图2中不分区的实施方式近似，仅是传热管群3的设置形式不同，不再赘述。
51.可以理解，基于上文所描述的筒体1内部分区方式，以及热源的类型、流动方向，在实际应用中可进行自由组合，只要采用若干组合方式中的任意一种，其均应包含在本发明的保护范围内。
52.本实施例还包括检测组件和控制组件，检测组件能够分别检测进液管路6内的溶液的饱和温度和筒体1内的饱和温度，还能够检测筒体1内若干位置的溶液的浓度、温度；控制组件能够控制流入筒体1的溶液的流量和流入传热管群3的热源的流量。
53.控制组件通过判断检测组件所检测到的各个数值，分别与预设值进行对比，并根据对比结果控制溶液的流量和热源的流量，以防止溶液在筒体1内部结晶。
54.本发明还提供一种高温发生器的控制方法，基于上文所描述的高温发生器，具体如下：
55.检测组件分别检测进液管路6内溶液的饱和温度和筒体1内的饱和温度，控制组件计算二者的差值或比值，当差值或比值不小于第一预设值时，控制组件增加流入筒体1的溶液的流量，直至差值或比值小于第一预设值。
56.检测组件检测筒体1内若干位置的溶液的浓度、温度，若任意位置的溶液、温度的浓度不小于第二预设值时，控制组件减少流入传热管群3的热源的流量，直至各位置的溶液的浓度均低于第二预设值；
57.第三预设值大于第二预设值，若控制组件减少流入传热管群3的热源的流量后，任意位置的溶液的浓度不小于第三预设值，则控制组件切断热源。
58.其中，第一预设值、第二预设值和第三预设值均应根据实际应用中的高温发生器的参数计算而出。
59.由于筒体1内的温度、压力等不同，溶液的饱和温度也会不同，若筒体1内外的饱和温度相差过大，则可能导致溶液在进入筒体1前便直接蒸发，形成闪发现象，在进液管路6形成气阻，影响进入筒体1的溶液的进液量，甚至对进液管路6、布液装置2造成损坏。
60.上文所述的第一预设值是指：能够形成闪发现象的筒体1内外的饱和温度差值或比值的临界值，即若筒体1内外的饱和温度差值或比值大于第一预设值时，进液管路6便会出现闪发现象；若筒体1内外的饱和温度差值或比值小于第一预设值时，则不会出现闪发现象。
61.因此，当进液管路6内溶液的饱和温度和筒体1内的饱和温度差值或比值大于第一预设值时，控制组件便会增加流入筒体1的溶液的流量，以降低进液管路6内溶液整体的饱和温度，即降低进入筒体1的溶液饱和温度，进而减小上述差值或比值，直至差值或比值小于第一预设值，能够有效防止进液管路6和布液装置2损坏，增加高温发生器的使用寿命。
62.需要注意，当进液管路6内溶液的饱和温度和筒体1内的饱和温度差值或比值大于第一预设值时，控制组件增加流入筒体1的溶液的流量的目的并不是仅仅增加溶液的流量，而是通过增大流量的方式降低溶液的温度，以降低进液管路6内溶液的饱和温度。
63.第二预设值表示溶液在筒体1内蒸发浓缩时，可能产生结晶的临界浓度值；筒体1内若干位置的溶液的浓度、温度高于第二预设值时，部分溶液的浓度、温度过高便会产生结
晶现象，导致高温发生器的使用寿命降低，此时，控制组件便会减少流入各传热管群3的热源的流量，以降低筒体1内的换热温度和效率，进而降低筒体1内的温度，减小上述浓度、温度过高的溶液的浓度值、温度值，有效防止溶液在筒体1内产生结晶，增加高温发生器的使用寿命。
64.第三预设值大于第二预设值，在控制组件已经减少热源的流量后，若筒体1内存在部分溶液的浓度值或温度值大于第三预设值，则表示仍有部分溶液的浓度、温度在逐渐增高，高温发生器内可能存在故障，控制组件便能够彻底切断热源，防止高温发生器进一步损坏。
65.可以理解，第一预设值、第二预设值和第三预设值可以是低于上文所描述的自身极限值的数值，以留出一定的缓冲，便于控制组件调整溶液和热源的流量。
66.请参考图13和图14，本实施例中控制组件通过调节溶液调节阀10的开度、溶液泵11的功率以控制溶液的流量，通过调节热源调节阀12的开度以控制热源的流量，当然，在实际应用中控制组件亦可通过其他方式控制溶液和热源的流量，本发明对此不做限定。
67.本发明还提供一种制冷机，包括高温发生器、低温发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器以及各部件之间的管路结构，该高温发生器即为上文所描述的高温发生器，由于高温发生器已经具有如上的技术效果，那么包含该高温发生器的制冷机也应具有相同的技术效果，故在此不再赘述。
68.本实施例的制冷机为双效吸收式制冷机，上文所描述的高温发生器作为制冷机内部的双效高温发生器，其溶液被热源蒸发浓缩后，蒸发出的冷剂能够作为其他发生器等部件的热源，以进行多次利用。
69.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。