[发明专利]一种多级高效大温差吸收式热泵及吸收式换热器

说明书

本发明公开了属于热泵系统领域的一种多级高效大温差吸收式热泵及吸收式换热器，包括：p级内部独立的吸收式循环、高温热水管路、低温热水管路和冷却水管路，各级吸收式循环中的蒸发压力依次逐级升高；高温热水管路正向与各级发生器相连，低温热水管路反向与各级蒸发器相连，各级的冷凝器和吸收器都与冷却水管路相连以将热量放给冷却水。其中通过多级独立的吸收式循环，增加各级独立调节能力，使装置中各级传热量分配均匀，最大化分级效果。通过在一台机组中创造多个独立的吸收式循环并通过外部热水、冷水路连接各个循环，实现吸收式热泵或吸收式换热器的高效大温差换热。

技术领域

本发明属于热泵系统技术领域，具体为一种多级高效大温差吸收式热泵及吸收式换热器。

背景技术

溴化锂吸收式热泵或吸收式换热器被广泛应用于供暖系统以及各类工业过程当中，在实际应用中由于应用条件的需求，吸收式热泵或吸收式换热器的发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器侧出现外部流体的进出口温差达到10～30℃的情况，如某机组标准工况需达到：发生器侧热水进口为100℃，出口为70℃；吸收器侧冷水进口为45℃，出口为60℃；冷凝器侧冷水进口为45℃，出口为60℃；蒸发器侧热水进口为47℃，出口为25℃。由于机组中尤其是机组的冷凝器和蒸发器换热过程为一股变温流体与一股恒温流体的换热，当变温流体进出口温差达到10～30℃时，将出现极大的三角形传热耗散，造成机组性能降低(详见学术论文A multi-section vertical absorption heat exchanger for district heatingsystem.IJR,2016)。为此，就需要通过将一个换热过程分为多个子换热过程的方式来减小传热耗散并提高机组性能。已有专利针对这一问题提出过不少解决方法，如中国专利号ZL201710641952.5、中国专利号ZL201610396313.2和中国专利号ZL201410432395.2的专利均公开了通过将一个吸收式循环中的冷凝过程或蒸发过程分为多段进行来实现大温差传热过程；然而申请人基于理论计算和性能实测发现，由于上述技术中多段之间的溶液循环或冷剂水循环相互耦合，各段之间的内部溶液或冷剂水的循环流量不能独立调节，而外部的热水或冷水又是相互串接很难调节流量，导致实际运行中出现各段之间传热量分配并不均匀，造成很大的换热面积浪费，在实际降低了上述技术下机组的实际性能的同时提高了机组的制造成本，使现有技术难以体现出应有的性能优势和经济优势。

与此同时，申请人在本领域首次发现吸收式热泵的常用隔压装置U型管内存在气液两相流并导致冷凝器和蒸发器间出现蒸汽旁通，使得机组的COP降低10％以上，隔压装置的气液两相流制约了现有吸收式热泵COP的进一步提高。

为此，本申请提出一种多级高效大温差吸收式热泵及吸收式换热器，在流程上设计了多级独立的溶液循环及独立的冷剂水循环形成的多个吸收式循环过程，并通过外部热水、冷水管路将多个独立循环连接为一个整体，能够保证在实现大温差吸收式传热过程的同时保持各个循环的内部溶液流量、冷剂水流量独立调节自由度，使得各级之间的传热量分配更均匀，提高机组性能。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种多级高效大温差吸收式热泵，其特征在于，包括：p级内部独立的吸收式循环、高温热水管路、低温热水管路和冷却水管路，其中2≤p≤20，各级吸收式循环中的蒸发压力依次逐级升高；高温热水管路正向与各级发生器相连，低温热水管路反向与各级蒸发器相连，各级的冷凝器和吸收器都与冷却水管路相连以将热量放给冷却水。

所述各级的冷凝器和吸收器与冷却水管路相连的方式分为：

全并联方式：先分成两路，一路并联接入各级冷凝器的入口，另一路也并联接入各级吸收器的入口；各级冷凝器的出口与各级吸收器的出口再汇合；

并串联双正向方式：先分成两路，一路按蒸发压力由低至高的顺序将各级的冷凝器顺序连通，另一路也按蒸发压力由低至高的顺序将各级的吸收器顺序连通，最后再汇合；