一种常压式吸收器以及吸收式热泵系统技术方案

本申请提供了一种常压吸收器和采用该常压吸收器的吸收式热泵系统，该吸收器包括膜组件，所述膜组件包括对稀释液蒸汽具有选择透过性的膜材，所述稀释液流动于膜材的一侧，所述热媒流动于所述膜材另一侧，所述膜材包括有气隙，且在所述膜材一侧的热媒的平衡蒸汽压小于另一侧的稀释液的表面的蒸气压，因此，在吸收器中，在稀释液和热媒同时流经吸收器时，稀释液的蒸汽和热量透过膜材传递至热媒中，热媒被稀释并升温，与现有技术相比，吸收器能够在常压下工作，并且稀释液不需要被汽化后再输入吸收器中，系统的结构大幅简化，而且减少了稀释液的汽化、液化过程，系统的能耗大幅降低，能效得到有效提高。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及吸收式热泵
，特别是涉及一种常压式吸收器以及吸收式热泵系统。
技术介绍
日常生活和工业生产过程中,大量场所需要通过一定的方法获取热流体或将环境温度升高,常见的方法是通过燃烧化石燃料获取高温热能或直接采用电能驱动制冷或制热机组来获取热量。直接使用电能会消耗高品位能源，而燃烧化石燃料则是消耗地球上宝贵的不可再生能源,同时化石燃料燃烧后排出的烟气也将对环境造成一定程度的破坏。因此,很多学者致力于研究开发利用可再生能源或低温工业废热直接驱动的制热系统,从而减少不可再生能源或高品位能源的消耗,实现节能和环保的目的。常见的方式主要有喷射式、吸附式、吸收式等。然而这些方式都存在一定的缺点,例如喷射式以水作为循环工质时,易造成发生器温度过高，而采用有机物作为工质在有效降低发生温度的同时亦降低了循环效率；而吸附式则存在循环效率低、发生器温度高、设备占地面积大等缺点。因此，目前国内外相对成熟,并进行工业化示范运行的制热方案就是采用吸收式循环。吸收式热泵作为热源机械,以溶液（热媒）和制冷剂（稀释液）为工作介质，并由热能驱动，通过循环实现将热能从一个热源输送到另一个热源的目的，是一种能有效利用可再生能源和低品位热能的装置，具有节能和环保的优点。吸收式热泵可将余热的温度提高到满足用户需求的水平，而其运转所需要的热能可由太阳能或地热能以及工业废水和废气余热等廉价能源提供。常见吸收式热泵的主要构件包括作为制冷剂液体蒸发场所的蒸发器、作为溶液吸收制冷剂蒸气场所的吸收器、作为制冷剂从溶液脱离场所的发生器、作为制冷剂蒸汽凝结场所的冷凝器。在系统运转时，吸收式热泵的发生器利用热能加热溶液以使溶液浓度提高，吸收器中利用浓溶液吸收来自蒸发器的制冷剂蒸汽而生成吸收热来使得溶液温度升高，并以此来加热对象介质。在传统的吸收式热泵中，制冷剂和溶液都是直接接触的，如公告号CN104236160A中国专利技术专利申请公开说明书提到了一种结合冷却装置与吸收式热泵的混合系统,该混合系统由一吸收式热泵以及一压缩式冷却装置构成。在该专利技术中，吸收式热泵的吸收器连接在第一蒸发器与发生器之间,吸收剂与蒸发后的冷媒分别从发生器与第一蒸发器被传送至吸收器,直接相混合后排出。由于制冷剂和溶液需要直接接触，因此需要进行真空或者高压处理，而且会造成二次能源浪费，能源效率低，而且制冷剂需要专门配备蒸发器和冷凝器，系统结构复杂、成本高。
技术实现思路
本申请的目的设计一种常压吸收式热泵系统，使该系统具有结构紧凑而简单、能耗低、成本低及环保的优点。专利技术思路：本专利技术借鉴到膜蒸馏技术，膜蒸馏技术是利用高分子膜的固有特性和某些结构上的功能达到蒸馏目的的技术，是集合传统蒸馏方法与膜分离技术于一身的高效分离技术。在进行膜蒸馏循环时，不需要将膜组件内溶液加热到沸腾状态,只需要在膜两侧营造适当的温差或浓度差即可实现蒸馏,因此膜蒸馏过程的操作温度相比于传统的蒸馏要低得多，自然的，设备运转过程的压力为常压或接近常压,故设备简单、操作方便。虽然膜蒸馏技术主要是用户蒸馏（分离的过程），与热泵系统的核心过程——热媒和稀释液的混合是相反的过程，但是本申请专利技术人注意到，膜蒸馏的传质推动力由膜两侧的蒸汽压差产生，如果利用膜两侧的蒸汽压差产生的推动力来将稀释液蒸汽推动到热媒中，即可有效的利用高分子膜的特性，达到简化设备，提高热效的目的。本申请的目的通过以下技术方案实现：提供了一种常压式吸收器，所述吸收器包括膜组件，所述膜组件包括对稀释液蒸汽具有选择透过性的膜材，所述稀释液流动于膜材的一侧，所述热媒流动于所述膜材另一侧，所述膜材包括有气隙，且在所述膜材一侧的热媒的平衡蒸汽压小于另一侧的稀释液的表面的蒸气压，以使得稀释液的蒸汽和热量透过膜材传递至热媒中。其中，所述膜组件是板式膜组件或者板翅式膜组件，所述板式膜组件或者板翅式膜组件的膜材将吸收器的内腔分割为热媒流道和稀释液流道，所述热媒流道和稀释液流道相互平行，所述热媒流向和稀释液流向相互交叉或者相逆。其中，所述板翅式膜组件由多层相互平行的板翅式膜材叠加而成，所述板翅式膜材包括翅状突起，所述翅状突起是三角形、正弦型或矩形。其中，所述膜组件的俯视图形状为四边形或者六边形。其中，所述膜组件为中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件包括相互平行的热媒中空纤维排布层和稀释液中空纤维排布层，所述热媒中空纤维排布层排布有热媒中空纤维管，所述稀释液中空纤维排布层排布有稀释液中空纤维管，所述热媒中空纤维管中热媒的流向与稀释液中空纤维管稀释液的流向相交或者相逆。还提供一种常压吸收式热泵系统，包括热媒循环回路和稀释液回路，所述热媒循环回路包括吸收器、第一换热器和再生器，所述热媒在吸收器中稀释升温后输出至第一换热器中加热待加热的流体，在第一换热器中被冷却后传送至再生器，在再生器中被蒸发浓缩后传送至吸收器，所述稀释液循环回路将稀释液传送至吸收器中以稀释热媒，所述吸收器是上述任意一种常压式吸收器，以使得稀释液的蒸汽和热量透过膜材传递至热媒中并对热媒进行稀释并升温。其中，还包括第三换热器和储液槽，所述再生器的输出端输出的热媒经第三换热器后传送储液槽，所述储液槽存储热媒并给吸收供给热媒，所述稀释液回路的稀释液流经所述第三换热器以将所述热媒冷却。其中，还包括第二换热器，所述再生器的输出端输出的热媒经第三换热器后传送至吸收器，所述第一换热器的热媒输出端输出的热媒流经第二换热器以和所述再生器的输出端输出的热媒进行热交换。其中，还包括至少一个辅助换热器，所述再生器中浓缩热媒时产生的高温蒸汽经辅助换热器来对第一换热器流出的热媒或者待加热的流体进行加热。有益效果：本申请提供了一种常压吸收器和采用该常压吸收器的吸收式热泵系统，该吸收器包括膜组件，所述膜组件包括对稀释液蒸汽具有选择透过性的膜材，所述稀释液流动于膜材的一侧，所述热媒流动于所述膜材另一侧，所述膜材包括有气隙，且在所述膜材一侧的热媒的平衡蒸汽压小于另一侧的稀释液的表面的蒸气压，因此，在吸收器中，在稀释液和热媒同时流经吸收器时，稀释液的蒸汽和热量透过膜材传递至热媒中，热媒被稀释并升温，与现有技术相比，吸收器能够在常压下工作，并且稀释液不需要被汽化后再输入吸收器中，系统的结构大幅简化，而且减少了稀释液的汽化、液化过程，系统的能耗大幅降低，能效得到有效提高。附图说明图1是依据本专利技术所提供的一种常压吸收式热泵系统及其应用第1种结构和流程示意图。图2是依据本专利技术所提供的一种常压吸收式热泵系统及其应用第2种结构和流程示意图。图3是依据本专利技术所提供的一种常压吸收式热泵系统及其应用第3种结构和流程示意图。图4是依据本专利技术所提供的一种常压吸收式热泵系统及其应用第4种结构和流程示意图。图5是图1至图4所示吸收器为板式膜组件时流道结构示意图。图6是图1至图4所示吸收器为侧进侧出板式膜组件时流道结构示意图。图7是图1至图4所示吸收器为六边形板式膜组件时流道结构示意图。图8是图1至图4所示吸收器为板翅式膜组件时流道结构示意图。...

【技术保护点】
一种常压式吸收器，其特征在于：所述吸收器包括膜组件，所述膜组件包括对稀释液蒸汽具有选择透过性的膜材，所述稀释液流动于膜材的一侧，热媒流动于所述膜材另一侧，所述膜材包括有气隙，且在所述膜材一侧的热媒的平衡蒸汽压小于另一侧的稀释液的表面的蒸气压，以使得稀释液的蒸汽和热量透过膜材传递至热媒中。

【技术特征摘要】
1.一种常压式吸收器，其特征在于：所述吸收器包括膜组件，所述膜组件包括对稀释液蒸汽具有选择透过性的膜材，所述稀释液流动于膜材的一侧，热媒流动于所述膜材另一侧，所述膜材包括有气隙，且在所述膜材一侧的热媒的平衡蒸汽压小于另一侧的稀释液的表面的蒸气压，以使得稀释液的蒸汽和热量透过膜材传递至热媒中。
2.如权利要求1所述的一种常压式吸收器，其特征在于：所述膜组件是板式膜组件或者板翅式膜组件，所述板式膜组件或者板翅式膜组件的膜材将吸收器的内腔分割为热媒流道和稀释液流道，所述热媒流道和稀释液流道相互平行，所述热媒流向和稀释液流向相互交叉或者相逆。
3.如权利要求2所述的一种常压式吸收器，其特征在于，所述板翅式膜组件由多层相互平行的板翅式膜材叠加而成，所述板翅式膜材包括翅状突起，所述翅状突起是三角形、正弦型或矩形。
4.如权利要求2所述的一种常压式吸收器，其特征在于，所述膜组件的俯视图形状为四边形或者六边形。
5.如权利要求1所述的一种常压式吸收器，其特征在于：所述膜组件为中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件包括相互平行的热媒中空纤维排布层和稀释液中空纤维排布层，所述热媒中空纤维排布层排布有热媒中空纤维管，所述稀释液中空纤维排布层排布有稀释液中空纤维管，所述热媒中空纤维管中热媒的流向与稀释液中空纤维管稀释液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄斯珉，杨敏林，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：新型
国别省市：广东;44