用于吸收式冷却装置的发生器

本发明涉及吸收式冷却装置的发生器，该发生器用于从致冷剂与吸 收剂的溶液中分离出二者。

吸收式冷却装置回路向蒸发器供应液体致冷剂。在该蒸发器中的致 冷剂从其周围吸收热量，以提供所需的冷却效果并经历从液体至蒸汽的 相变。然后已汽化的致冷剂被吸收剂所吸收，以形成致冷剂和吸收剂的 溶液。该溶液被供应到发生器，通常通过使该致冷剂蒸发成为蒸汽，从 而使在该发生器中该二者被分离，然后该蒸汽被冷凝并再供应至该蒸发 器以继续提供所需的冷却效果。该分离出的吸收剂用于从该蒸发器吸收 已汽化的致冷剂。

然而，来自发生器的被分离出的吸收剂仍含有大量的致冷剂，所以 不能吸收所需量的已汽化的致冷剂。于是该回路需要更多的吸收剂来补 偿这点，导致产生：具有更大管道的较大的吸收式冷却装置回路，较多 的吸收剂成本和较高的运行成本。还希望保证发生器不用尽致冷剂-吸 收剂溶液，否则为使致冷剂蒸发而连续加热容易造成损害。

根据本发明的第一方面，吸收式冷却装置的发生器包括：

带有接纳吸收剂与致冷剂的溶液的入口的容器；

用于致冷剂蒸汽排出该容器的第一出口；和

用于未汽化的液体排出该容器的第二出口；

其中于该容器内在该入口与该第二出口之间设置有阻挡件，并且该 阻挡件被布置成，使对于通过该第二出口排出的未汽化的液体，它必须 经过该阻挡件的第一部分之下和第二部分之上。

含有最多的吸收剂的未汽化的液体的部分形成最浓的吸收剂溶 液，该部分将是浓稠的，因此将沉积在容器的底部。通过将阻挡件布置 成未汽化的液体必须通过该阻挡件第一部分之下，使得只有更浓的吸收 剂溶液流至第二出口。未汽化的液体通过间隙而流过该阻挡件第一部分 之下，该间隙的尺寸决定了排走的未汽化的液体的浓度。

通过使阻挡件布置成未汽化的液体必须流过该阻挡件第二部分之 上，使得该容器在应用中将不会用尽致冷剂-吸收剂溶液。

因为有更多溶液通过该入口持续地输送、致冷剂蒸汽的蒸发以及为 其它目的而可能输送或排出溶液，在阻挡件入口侧的容器的部分中的流 体将是紊流的。因此要确定容器中的溶液水平面是非常困难的。然而， 由于流过阻挡件第一部分之下的液体只流到阻挡件的第二出口侧，使阻 挡件第二出口侧的容器部分含有相对平静容积的溶液。诸如透明板的观 察装置最好设置在阻挡件第二出口侧的容器壁上，以观察容器中溶液的 水平面。

具有低于容器底部的吸收剂浓度的较低浓度吸收剂的未汽化的溶 液可从容器的较高部分排出，如下面详细说明中所描述的。

通过实例和参考附图，现将进一步描述本发明，其中：

图1是根据本发明形成的吸收式冷却装置的示意图，该发明带有立 体表示的再生器；

图2是图1中的再生器的侧视图，该再生器带有侧罩板及撤去的绝 缘层；

图3是图2中的再生器的俯视图；

图4是图2中的再生器的上和下箱、热交换管及热-虹吸通道的局 部剖侧视图；

图5是图4中箭头V方向的视图；

图6是图4的俯视图；

图7是沿图4中VII-VII线的剖视图；

图8是沿图4中VIII-VIII线的剖视图；

图9是图4中的再生器部件的顶部的沿图4中的箭头IX的视图；

图10表示的是图4中的X区域的放大图；

图11是用于加热图1中的再生器的燃气燃烧器的燃气供应及控制 顺序方案的示意图；和

图12是表示图1至11中图示的发生器的效率和热交换管壁温度的 曲线图，该发生器有11排热交换管并使用额定功率为350kW的燃气燃 烧器进行加热。

在图中相同的标记表示相同的或类似的零件。

参考图1，吸收式冷却装置2包括：再生器4，其沿管路6向冷凝 器8(本身公知)供应致冷剂蒸汽或气相的致冷剂，并且沿管路10经单 向阀12和泵14向吸收器16(本身公知)供应浓的液体吸收剂。液体致 冷剂从冷凝器8供应至管路20中的膨胀装置18(本身公知)并且该致 冷剂从此处进入蒸发器22(本身公知)。管路24运载致冷剂蒸汽至吸 收器16，在吸收器16中致冷剂溶入吸收剂中，以形成含有致冷剂的吸 收剂稀溶液。该溶液经管路28中的单向阀26和泵30运送至该再生器， 在该再生器中通过使致冷剂蒸发将该稀溶液变成浓的吸收剂。

该致冷剂优选为水(H2O)，在此情况下在管路6中的致冷剂蒸汽是 水蒸汽，而液体吸收剂优选为溴化锂(LiBr溶液/H2O)，虽然也可用其 它的致冷剂及吸收剂混合物，例如氨作为致冷剂而水作为吸收剂。

现在参考图1至10，将更详细地描述再生器2的各个方面。再生器 2包括：底架32和下箱36；该底架32支承着平行管形状的外罩34(在 图5至7中以虚线表示)；该下箱36基本上是矩形截面的并具有平的 顶部37，从该顶部37向上具有多个基本是垂直的热交换管38A、38B， 管38A具有圆柱形的平直的外表面，而管38B具有由翅片40形成的集 热结构。热交换管38A、38B穿通上箱42的平直底部41，该上箱42基 本是矩形截面的并且其容积大于下箱36的。

热绝缘材料位于罩34和包括箱36、42的结构与热交换管38A、38B 之间，该热绝缘材料具有上内面44A(图2)、下内面44B(图2)以及 两个相对的侧内面44C、44D(图5)，在其之间形成组合的燃烧室，而 烟道46也是部分地由箱顶部37及箱底部44的表面形成。热绝缘层可 包括一层或多层合适的材料，例如陶瓷纤维板和/或陶瓷毡和/或矿毛绝 缘纤维。热交换管38A、38B基本上整个地位于燃烧室46之内。位于上 游或罩34的前端部48的燃气燃烧器50是预混式，燃烧器50具有电扇 或叶轮，其将已与燃气混合的燃烧空气推送到燃烧器出口孔或燃烧表 面，该出口孔或燃烧表面布置在基本上是矩形的垂直细长的框架52内 (图2)，框架52在具有更长的侧壁54(只示出了一个侧壁，图2)的 罩34内。如果愿意，上述燃烧器出口孔可包括金属纤维燃烧器。在罩 34外部，在矩形管56内的下游烟道通道引自燃烧室46。从上面可以理 解到热交换管38A、38B与来自燃烧器50通过燃烧室46的热的加热燃 气或燃烧产物的流动方向X是交叉流的关系，更具体地说是与流动方向 X成直角，还可看到热交换管38A、38B布置成多排，在本具体例子中是 11排，沿着燃烧热产物的流动方向每排互相间隔开，每排横截于燃烧产 物的流动方向X延伸，此处每排至少有两根热交换管，在本例子中是每 排有4根热交换管。相对于流动方向X，带翅片的热交换管38B布置在 或朝向管38A、38B排列的下游端，而光滑的热交换管38A在排列中位 于带翅片热交换管的上游。在本例子中有7排光滑的热交换管38A和4 排带翅片热交换管38B。

两个热-虹吸管58A、58B基本上垂直地布置，并从下箱36延伸至 上箱42并且通入该每个箱内。如从图5至7可理解到的，热-虹吸管 58A、58B被热绝缘材料包围，该热绝缘材料把各管与燃烧室46隔开并 且阻挡从燃烧室至热-虹吸管的热量传递。相对于燃烧产物在燃烧室46 的流动方向X，60、62分别是箱36、42的上游端，而64、66是它们各 自的下游端。热-虹吸管58A、58B在邻近相应的上游端62、60处通入 上箱42和下箱36内。相对于方向X，热-虹吸管58B是管58A的下游 并且约沿下箱36的大致中间通入下箱36内，管58B还通入上箱42内 并离上游端62近而离下游端66远。然而，热虹吸管的数目、它们的尺 寸及入口-出口位置都可调整。将来自管路28(图1)的稀的致冷剂/ 吸收剂溶液供应至上箱42的入口管68通入上箱42内，该入口管68与 热-虹吸管58A(见图4、5)的入口相对。用于排出浓的吸收剂溶液至 管路10(图1)的出口管70引自上箱的下游端66，而用于排出致冷剂 蒸汽或气体至管路6(图1)的出口管72引自上箱的顶部。

包括上和下箱36、42，热交换管38A、38B，以及热-虹吸管58A、 58B的单元可用例如碳钢的金属来制造。然而，因为应用的吸收剂可能 是锈蚀性的，最好用抗锈蚀金属制造上述单元，例如铜-镍合金。

当供应至上箱42的稀致冷剂/吸收剂连续地通过入口68而同时燃 烧器50工作时，该稀溶液通过热-虹吸管58A、58B向下流至下箱36 并且随后通过热交换管38A、38B向上流至上箱。当溶液在热交换管 38A、38B内上升时，致冷剂蒸发成蒸汽，该蒸汽通过出口72离开，同 时余下的浓的吸收剂通过出口70离开上箱。热交换管38A、38B基本上 可被上述的蒸发的蒸汽充满一半。

如已指出的，在本例子中有11排热交换管38A、38B，它们可用1 至11排来表示，其中相对于方向X来说1排在热交换管排列的上游端， 而11排在下游端。于是光滑的管38A为从1至7排，而带翅片管38B 为从8至11排。燃烧产物在热交换管38A、38B排列的上游端的比下游 端的热。为保证更均匀地沿流动路径X吸取热量，管38B带有翅片以增 大其从相对较冷的下游燃烧产物中吸取热量的能力。于是可以理解热- 虹吸管58A的位置有助于接纳来自入口的最初输入的稀溶液并把它供给 至下箱32中的一位置，从该位置该溶液更有可能通过上游热交换管38A 向上，如1、2及3排管，而这些热交换管38A暴露在最热的燃烧产物 之间。

可透过蒸汽的除雾器垫74布置在出口管72的入口的前面，该垫可 以是金属网或纤维；而在该垫的前方或下面是挡板76，该板76用于防 止溶液的向上涌动碰到该垫或进入该出口管。

平静区建立在上箱42内的下游端处，并且在出口管70的入口的前 方。平静区78被设计成用来减少吸收剂进入出口70时出现紊流状态的 机会和增大只是更浓的吸收剂被供应至出口的机会。在本例子中平静区 包括两个基本垂直的并横跨上箱42延伸的挡板80、82。较高的第一挡 板80与上箱42的底板隔开一间隙84(见图10)，而稍高于间隙84的 是起低坝作用的第二挡板82。然而，该第二挡板82可以用把出口70置 于箱42的底部41上方的合适距离的措施来代替，如图10所示。由于 更浓的吸收剂往往在上箱42中的下面，只有这种更浓的吸收剂能流过 间隙84并越过挡板82至出口70。通过例如使用销子固定在第一挡板80 的一个高度上，该高度是数个可能高度中的一个，可改变间隙84的尺 寸，以调节输送至出口70的吸收剂的浓度。最好在第一挡板80的顶部 设置间隙以允许蒸汽离开该平静区。

因为通过入口68连续输送溶液、蒸发的致冷剂蒸汽、通过热虹吸 管58A、58B抽取流体以及用热交换管38A、38B输送流体而产生紊流， 要确定上箱42中的流体的水平面是困难的。然而位于板80与出口70 之间的平静区呈现出相对平静的表面，从该平静的表面可确定上箱42 中流体的水平面。这个流体水平面可根据透过箱42侧边上的窥视窗的 观察来确定，例如透过垂直地延伸的由玻璃或塑料制的板进行观察。作 为代替的或附加的方法，可在平静区78中设置一个或多个水平液面传 感器来确定箱42中的流体水平面。最好有多个水平面传感器在平静区 中的上箱42内壁上布置成垂直系列。来自这些传感器的流体水平面信 息可用于流动的控制和发生器的操纵。

由于向下流过烟道管56的燃烧产物仍含有可回收的热量，管56可 衬以热绝缘材料并可包含另一个的暴露在烟道气中的热交换器86，这另 一个热交换器作为再生器/节热器/预热器。热交换器86是并排布置单 个或多个蛇形管，将其连接使液体从一个蛇形结构到下一个蛇形结构顺 序地流过它们，垂直的直管在蛇形中或每个螺旋形中的长度与烟道气流 动方向形成交叉流关系。热交换器86的入口以86A作标记，而出口为 86B。

优选的是，使用更多的热交换器86来预热由泵30输送的稀致冷剂 /吸收剂溶液。因此图1中的点a与b之间的管路28部分被略去，通过 部分28A延伸的管路28引至入口86A。管路28B的另一部分从出口86 引至入口管68。

当设备使用更多的热交换器86时，H2O/LiBr溶液和燃烧例如天然 气的350kW燃气燃烧器50，提供约20％的过量燃烧空气，就可获得下 列的工作状况。溶液的沸腾温度约为160℃，供应到出口70的浓的溶液 是约64％的LiBr盐，而从热交换管38A、38B进入上箱42的混合物的 速度约为1.5m/s。烟道56中的烟气的温度约为210℃。图12显示了1 排至11排的热交换管壁温度的变化以及发生器的累积效率是如何沿着 热交换管排列从一排至下一排而逐渐地(和相对均匀地)增加的。上箱 42中的压力基本上趋近或等于0.5barg。

在各图中，标记88表示用于在上箱42上安装释压阀的管接头，标 记90表示用于容纳插入上箱平静区内的液体水平面传感器的进入管 道，而标记92表示常闭的排放通道。能看到上箱42的内部主要部分和 平静区78的观察玻璃分别用94、96表示。温度传感器设置在下和上箱 36、42之内。

在以上说明中，稀致冷剂/吸收剂溶液经入口管68供应至上箱42， 作为代替，管68可能堵塞或省略，并且来自管路28或管路28、28A、 28B的该稀溶液通过入口管98供应至下箱36，该入口管98与热-虹吸 管58A的下开口相对地通入下箱内。

以上已提及的组装式燃烧器50的额定为350kW。可以使用例如从 几个千瓦至兆瓦的不同额定值的组装式燃烧器。

在图11的组装式燃烧器50的燃气供应系统中，该燃烧器包括由电 动机102驱动的风扇或叶轮100，以沿管道104抽取燃烧空气，在管道 104中空气与来自燃气供应管路106的燃气在供应至燃烧器出口孔之前 进行预混合。电气控制装置(未示出)包括：电机控制器108；观测来 自叶轮100的空气/燃气气态混合物的输出压力的压力开关110；观测供 应燃气的压力的压力开关112；电磁控制阀114、116；以及空气/燃气 比例控制器118，控制器118被安排对表示管道104中小孔板120附近 的空气压力的信号作出响应。在供应任何燃气之前手动阀121必须被打 开。如果压力开关112观测的供应燃气的压力超出预定范围，控制装置 操纵一个或另一个电磁阀114、116关断燃烧器的燃气供应。如果是开 关110观测的压力超出预定范围时控制装置操纵关闭一个或另一个阀 114、116并且还使电机102停转。该控制装置可对燃烧器的燃烧率要求 作出反应并因此操纵电机控制器108，使得叶轮100速度改变以供应所 需量的燃烧空气。另一种方法是省略控制器108而叶轮100在恒速下运 转，通过操纵管道104中的节流阀122来改变供给的燃烧空气的量，该 节流阀122根据该控制装置产生的送至节流电机126的信号由该节流电 机126进行操纵。

作为应用组装式燃烧器的替代，也可应用产生用来加热热交换管 38A、38B的热气体的一些其它装置，例如来自燃汽轮机的热的排放气 体。

通过选用单根或多根热-虹吸管作为溶液输送装置和/或通过单根 或多根热-虹吸管置于热气体流动通道的外部，从该燃烧气体至该单根 或多根热-虹吸管(之间)就没有或至少只有少量或减少了的热量传 递，这促进达到较好的热-虹吸作用。稀溶液就能进入顶部腔室并且可 应用较少容积的溶液。

此外，通过把单根或多根热-虹吸管置于热气体流动通道的外部， 在该单根或多根管的尺寸、形状及位置的选择上就有较大的自由度。通 过仔细地选择适应的结构特征，稀溶液可循环/选择，并且其流速可控 制。当单根或多根热-虹吸管置于热气体流动通道外部时，它或它们较 容易被安装在发生器中，该单根或多根管可用于流体水平面测量并且材 料的总重可减小。

作为替代，形成平静区78的板80、82可置于上箱42中的任何地 方，例如在前部，在两侧中的任一侧或各种位置的任何组合位置。