[发明专利]可预混的变温冷却吸收器以及吸收式循环系统

说明书

本发明涉及能源化工，提供一种可预混的变温冷却吸收器，包括壳体，还包括第一冷却管，腔室通过隔板分为预混空间与换热空间，预混空间位于换热空间上方，隔板上布置有与预混空间连通且可向换热空间喷射的若干喷头，于壳体上设置有第一进口、第二进口以及第一出口，第一进口与第二进口均与预混空间连通，第一冷却管位于换热空间内，壳体上设置有第一冷却进口以及第一冷却出口，第一冷却进口与第一冷却出口均连通第一冷却管；还提供一种吸收式循环系统，包括上述吸收器。本发明中吸收器能够实现传质和冷却过程的耦合方式和相应的结构布置，从而提高了整个吸收过程的热力学完善度，大幅度降低冷却介质的耗量，从而完全提高整个吸收式循环系统的效率。

技术领域

本发明涉及能源化工领域，尤其涉及一种可预混的变温冷却吸收器以及吸收式循环系统。

背景技术

吸收式循环系统较为广泛地应用于制冷、动力和气体分离等技术领域，如吸收式制冷机(热泵)、吸收式发动机(以氨水为吸收工质对的循环系统，也称为Kalina循环发动机)以及各种吸收式气体分离系统。这些系统都是以热能为驱动力，仅需消耗少量机械功，从而实现对外持续输出制冷量、机械功(电能)或实现工艺过程中的气体组分的分离。吸收式循环系统的基本原理都是利用热能驱动发生(蒸馏)过程，将浓溶液分离成高浓度的蒸汽和低浓度的溶液。蒸汽部分进入后续的制冷(制冷机/热泵)、动力(发动机)子系统或气体分离子系统等，实现对外的有用功输出或气体组分分离。低浓度的溶液与从吸收器返回的浓溶液回热后进入吸收器，再度吸收相应的组分转变成浓溶液后再度增压、泵送到发生器，完成一个循环。

传统吸收式系统中的吸收器，无论其内部是否带有附加的强化传热传质的结构，本质上均是由定温吸收驱动的，即吸收器内部的吸收过程发生在某一固定温度下，或者由某一固定温度确定，也称为吸收温度。由于吸收过程是放热过程，在此温度下发生的吸收过程，也称为定温冷却过程，该类吸收器也可称为定温冷却吸收器。显然，此定温冷却过程中，只有当冷却介质也是定温(出入口温度一致)，系统才具有最高的热力学效率，否则会使吸收温度升高，或需要更低入口温度的冷却介质，或需要大幅增加冷却介质的供给量，进而增加能耗。现实中，从源头上来讲，能由各类系统高效利用的冷却介质都不是定温的，而是具有明显的温度分布特性，或称为变温冷却介质。因此，基于定温冷却驱动的传统吸收式系统吸收器都未实现吸收过程与变温冷却(介质)很好的匹配。

吸收式系统吸收器的内部过程较为复杂，存在复杂的传热、传质和流动过程，由于其内部传质过程伴随的是气、液两相的并流过程，一定程度上限制了吸收效率的提高，从而进一步影响系统效率。现有对吸收式系统吸收器的研究，都是从传统的定温冷却过程(吸收与冷却分离)出发，而主要集中在其内部的传热和传质上，尤其是强化传质。实际上，吸收式系统吸收器内部的吸收过程是与放热过程完全地耦合在一起的，其内部在传质的同时，伴随着与之密切相关的放热，如不能同时进行冷却，必然产生相应的温升。传统吸收式系统吸收器都将吸收与冷却两个过程分开考虑，即在主要吸收过程完成后再进行冷却，这不仅影响吸收效率，而且也会增加冷却介质的耗量，进而限制整个吸收式系统效率的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可预混的变温冷却吸收器，旨在用于解决现有的吸收式系统吸收与冷却过程分开影响吸收效率以及增加冷却介质耗量的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种可预混的变温冷却吸收器，包括具有腔室的壳体，还包括第一冷却管，所述腔室通过隔板分为预混空间与换热空间，所述预混空间位于所述换热空间上方，所述隔板上布置有与所述预混空间连通且可向所述换热空间喷射的若干喷头，于所述壳体上设置有第一进口、第二进口以及第一出口，所述第一进口与所述第二进口均与所述预混空间连通，其中所述第一进口供稀溶液进入所述预混空间内，所述第一出口与所述换热空间的底部连通且供低压高浓度溶液排出所述换热空间，所述第二进口供被吸收工质低压蒸汽进入所述预混空间内，所述第一冷却管位于所述换热空间内，所述壳体上设置有第一冷却进口以及第一冷却出口，所述第一冷却进口与所述第一冷却出口均连通所述第一冷却管。