旋转吸收式热泵 |
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申请号 | CN200380110725.6 | 申请日 | 2003-11-21 | 公开(公告)号 | CN1878992A | 公开(公告)日 | 2006-12-13 |
申请人 | 罗塔蒂卡公司; | 发明人 | 沙比尔·戈里蒂萨特基·雷托拉扎; 乌奈·奥内德拉·埃加尼亚; 若泽·曼努埃尔·卡诺·罗德里格斯; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种旋转吸收式 热 泵 。本发明的泵包括旋转组件(1),该旋转组件包括: 蒸汽 发生器 (2)、 冷凝器 (3)、 蒸发 器 (4)和吸收器(5),它们都彼此相连从而形成用于挥发性 流体 成分和其吸收液体的流体流动路径。所述热泵还包括向所述 蒸汽发生器 (2) 传热 的装置,该传热装置包括布置在所述旋转装置(1)中的热交换单元(6),热流体流经该热交换单元。所述传热装置还包括用于将所述热流体从静态环境传输到所述热交换单元(6)的转接装置。 | ||||||
权利要求 | 1、旋转吸收式热泵,包括旋转单元(1),该旋转单元包括: |
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说明书全文 | 技术领域背景技术已知以在压缩机中进行冷却蒸汽的机械再压缩原理运转的机械压缩 泵。高压下压缩的蒸汽在冷凝器中散热而冷凝成液体。液体从冷凝器经 过膨胀阀在低压低温下膨胀,并从膨胀阀进入蒸发器蒸发,在蒸发器中 制冷,或者更准确地说,从大气中吸热。接着又开始在压缩机中的循环。 通过吸收循环运转的热泵被热起动,即,它们通过应用热源获得先 冷凝(以制热)后蒸发(以制冷)的冷却蒸汽。因此,在这种热泵中, 压缩机的功能通过由热源作用加热的发生器来执行。此外,膨胀阀的功 能由吸收器执行。 在通过旋转吸收循环运转的热泵中,整个循环是转动的,从而热传 递过程更加剧烈。另外,当在热泵的腔室之间泵送溶液时,该转动被逆 转。 ES 2 103 258 T3描述了一种通过由气体燃烧起动的旋转吸收循环 运转的热泵。所述热泵包括旋转单元,该旋转单元包括被传有热量的蒸 汽发生器。由气体燃烧产生的热量从热源向蒸汽发生器的传递是通过辐 射进行的,因此在所述热源和所述蒸汽发生器之间没有物理接触。结果, 尽管蒸汽发生器与旋转单元一起转动,但热源可保持固定。 EP 0 855 008 B1公开了一种通过旋转吸热循环运转的双效热泵, 该循环也由气体燃烧起动。在双效系统中,通过引入中间冷凝器和中间 发生器而获得附加冷却效果。 发明内容本发明的主要目的是提供一种可由任何热源起动的旋转吸收式热 泵。 本发明的热泵包括一旋转单元,该旋转单元包括蒸汽发生器、冷凝 器、蒸发器和吸收器,它们彼此相连从而构成挥发性流体成分和吸收该 流体成分的液体的流体流动路径(trajectory),并且所述热泵还包括向 蒸汽发生器传热的传热装置。所述传热装置包括布置在旋转单元中的热 交换器,热流体流经该热交换器。 流经该热交换器的热流体由外部热源加热。因此,本发明热泵的传 热装置还包括将所述热流体从在旋转单元自身的外部的静态环境 (static environment)传输到热交换器的转接装置(adaptor means)。 本发明的热泵既可以是单效的,也可以是双效的。 对于本发明的热泵,假设通过热流体向热发生器传热,那么为了产 生热量,可以使用能够将流体加热到所需温度的任何热源,例如可以使 用太阳能板、机器和发动机冷却系统等。 根据附图及其详细描述,将明白本发明的这些和其它优点和特征。 附图说明图1是本发明实施例的剖视图。 图2是图1的实施例的传热装置和蒸汽发生器的剖视图。 图3是用于将热流体从静态环境传输到本发明热泵的旋转单元的转 接装置的实施例的剖视图。 图4是本发明实施例的剖视图,其中冷凝器与外界直接接触。 具体实施方式图1的本发明实施例对应于通过旋转吸收循环运转的单效热泵。所 述实施例的热泵包括旋转单元1,该旋转单元包括: 蒸汽发生器2, 冷凝器3, 吸收器5,和 蒸发器4。 本发明的热泵还可以是双效泵,在这种情况下它还可以包括第二冷 凝器和第二发生器。 本发明的热泵包括用于向蒸汽发生器2传热的传热装置,所述传热 装置包括布置在旋转单元1中的热交换器6。通过流经热交换器6的热流 体进行传热。通过使用在旋转吸收循环中循环的溶液在外部冲洗热交换 器6,这样在热交换器6内部循环的热流体的热量通过对流和传导进行传 递,从而使所述溶液的挥发性部分蒸发。 热交换器6包括螺旋管,所述螺旋管在内部和外部成波纹状。通过 所述波纹表面,增加了热交换面并促进水蒸汽的成核作用。在热交换器6 的波纹表面上的溶液膜的转动有助于增加蒸汽发生器2的效率,从而获 得传热系数高的蒸汽发生器2。 所述螺旋管可以由铜、镀镍铜或铜镍合金制成。在优选实施例中, 所述螺旋管由镀镍铜或铜镍合金制成,因为在超过90℃的温度下,当溶 液与铜接触时存在侵蚀的危险。镍保护铜不受侵蚀。 假设热流体必须从静态环境传输到旋转单元1,则传热装置包括使 所述热流体传输可行的转接装置。 图2和图3中更详细示出的传热装置还包括布置在静态环境中的用 于热流体的入口管8和出口管9,以及同轴布置在旋转单元1的旋转轴 12上的入口管10和出口管11。所述入口管10和出口管11将静态环境 的入口管8和出口管9与热交换器6连接。所述转接装置包括旋转密封 件7,该旋转密封件使静态环境与旋转单元1的旋转轴12接合。 旋转单元7包括由低摩擦材料制成的轴套13。在优选实施例中,所 述轴套13由石墨制成,不过它也可以由碳或各种程度的聚合物制成。轴 套13布置在静态环境与旋转单元1的旋转轴12的端部之间。这样,不 需要在所述旋转密封件7中使用轴承,从而本发明避免了轴承处于像热 流体这样的高温(为了产生蒸汽,如果泵为单效泵则热流体温度必须超 过90℃,如果泵为双效泵则热流体温度必须超过180℃)环境下寿命短 产生的问题。另外,避免了在使用轴承的情况下所需的维护作业。 旋转轴12的入口管10位于出口管11的内部。所述入口管10的端 部连接到静态环境的入口管8,出口管11通过布置在旋转轴12表面上的 孔17连接到静态环境的出口管9。轴套13将进入入口管10的热流体与 流出出口管11的热流体分开。在轴套13与旋转轴12之间产生用作润滑 剂的流体膜。 如图1所示,旋转单元1通过具有相应轴承15的支承件14和具有 相应轴承15′的支承件14′而固定在其旋转轴12的两侧上。如图3中 详细所示,传热装置包括安装在支承件14上的壳体16,所述壳体16包 括静态环境的入口管8和出口管9,将轴套13固定在所述壳体16内部。 在本实施例中,所述壳体16由塑料制成。 热泵还包括防止热流体到达支承件14的轴承15的机械紧固件18。 如果热流体仍然会到达轴承15,则支承件14就包括排出所述热流体的孔 19。 通过转动旋转单元1,与静态热泵相比,本发明的热泵在更高的冷 却温度下运行。这意味着在本发明的热泵中空气用作散热体从而可以省 去冷却塔,考虑到冷却塔因其产生的健康问题而受到严重质疑这具有重 要意义。在本发明的热泵中,使用通过空气冷却的外部热交换器代替冷 却塔,在吸收器5和冷凝器3中产生的热量通过空气散去。 在优选实施例中,如图4所示,可通过使冷凝器3与外界直接接触 而降低蒸汽发生器2的温度。这使得冷凝器3利用外界空气直接冷却, 从而显著降低冷凝温度。因此,能够得到与在使用冷却塔的情况下获得 的温度相近的温度。另外,由于冷凝器3直接与外界接触,因此在外部 交换器中散去的热量减少。 |