專利名稱：一種船用尾氣余熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及尾氣余熱吸收式制冷機熱源控制技術領域，特別涉及一種船用尾氣余熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置。
背景技術：
吸收式制冷是一種以熱能為動力的制冷方式。對于發(fā)動機尾氣余熱的利用通常是將發(fā)動機排出的高溫煙氣換熱轉化為蒸汽的熱能進而推動制冷機工作系統的吸收制冷循環(huán)。為確保制冷機正常工作，作為熱源的蒸汽的溫度必須穩(wěn)定保持在適當的范圍。首先，蒸汽溫度必須達到吸收制冷循環(huán)要求的最低工作溫度，在通常的利用尾氣余熱的場合，該溫度值視不同的工況條件約為100 120°C，一般發(fā)動機尾氣余熱都可以達到。但吸收式制冷機要穩(wěn)定正常工作且達到最佳的制冷效率，蒸汽溫度應保持在170 180°C之間的范圍內(同樣按制冷機的不同工況條件)。由于發(fā)動機的運轉即尾氣余熱的熱量具有不穩(wěn)定性，當熱量過大時，必須將過多的熱量排走，蒸汽溫度才不會過高，才能保證制冷機正常工作。因此，必須對所利用的發(fā)動機尾氣的余熱進行控制。對發(fā)動機尾氣余熱的利用，目前采用的方式是使尾氣通過尾氣換熱器將水加熱成高溫蒸汽。所述尾氣換熱器為圓筒形管殼式結構，其內部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行并等距以圓環(huán)形排布，尾氣換熱器其底部為尾氣入口，頂部為尾氣出口，在尾氣換熱器上部、下部分別設有蒸汽出口、冷凝水回流入口，所述蒸汽出口和冷凝水回流入口均與尾氣換熱器的殼程連通。工作時，尾氣走管程，水-蒸汽走殼程，尾器由尾氣入口通入尾氣換熱器，通過換熱管，從尾氣出口排走。為對所利用的發(fā)動機尾氣的余熱進行控制，通常較簡單和直接的方式是在尾氣通道設置帶有控制系統的三通閥。制冷機工作時，三通閥打開，讓尾氣直接通入尾氣換熱器；當尾氣熱量過多使蒸汽溫度高于設定溫度時，制冷機的蒸汽溫度控制器發(fā)出信號，三通閥動作，將尾氣從旁通管排走，不使尾氣進入換熱器；當設備需要熱量(蒸汽溫度低于設定溫度)時，溫度控制器控制三通閥再動作，將尾氣引入換熱器。如此通過三通閥的動作，實現對所利用的尾氣余熱進行控制。但是，這種方式的明顯缺陷是三通閥一直處于高溫尾氣(高達400 600°C)的環(huán)境下，閥門板常常處于高溫狀態(tài)而容易變形，電動執(zhí)行機構在高溫環(huán)境下也容易損壞而無法正常使用，此時就必須停機檢修或更換相關部件，這種現象比較嚴重時，制冷機連續(xù)工作十天八天就要進行維護處理，造成設備停工、材料的大量耗用和運行成本的增高。而更嚴重的問題是由于閥門板變形和電動部件損壞，造成系統控制失效、執(zhí)行機構動作失靈，導致設備故障甚至發(fā)生事故。特別當帶有渦輪增壓的發(fā)動機中冷有異常時，使尾氣溫度大幅上升(這種情況并非少見)，三通閥不能立即關閉(或完全關閉)換熱器的尾氣進口并將發(fā)動機尾氣從旁通管排走，此時，大量的高溫煙氣涌入換熱管，熱量迅速積聚，使蒸汽溫度突然升高，壓力增大，直至蒸汽安全閥啟動排汽減壓；或過高溫蒸汽加熱氨-水溶液，氨氣壓力升高，直至氨-水循環(huán)系統安全閥啟動噴氨。這種事故的發(fā)生嚴重影響了制冷機設備的正常工作和安全生產。
此外，三通閥和旁通管的安裝占用非常大的空間，這對在船上(特別是中小型漁船)的使用環(huán)境更是很不適合。而且，使用三通閥開關將尾氣旁通或引入換熱器來控制提供制冷機的熱量，從響應速度和準確性上不容易做到使提供制冷機的蒸汽控制在最佳的工作溫度。而這一問題的解決正是要求體積小、重量輕、制冷效率高的船用制冷機所非常需要的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種船用尾氣余熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，該裝置采用風冷型的散熱方式控制蒸汽的溫度，以實現對吸收式制冷機熱源的控制，使船用吸收式制冷機能連續(xù)正常工作并獲得最佳的制冷效率。本發(fā)明所提出的技術解決方案是這樣的一種船用尾氣余熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，包括尾氣換熱器I和吸收式制冷機主機8，該尾氣換熱器I上部設有第I蒸汽出口 3，其下部設有冷凝水回流入口 12，吸收式制冷機主機8設有第2蒸汽入口 9和冷凝水出口 10，還設有風冷式散熱器2，設在風冷式散熱器2頂部的第I蒸汽入口 5通過輸汽管4與所述第I蒸汽出口 3貫通連接，設在風冷式散熱器2底部的第2蒸汽出口 6通過送汽管7與所述第2蒸汽入口 9貫通連接，所述冷凝水出口 10通過回流管11與冷凝水回流入口 12貫通連接，所述風冷式散熱器2的一側設有冷卻空氣入口 15，與冷卻空氣入口 15對應的另一側設有冷卻空氣出口 16，風冷式散熱器2的冷卻空氣入口 15處設有散熱風扇2-4，所述散熱風扇2-4的工作電源與吸收式制冷機主機8的蒸汽溫度控制器電氣連接。所述尾氣換熱器I為圓筒形管殼式結構，其內部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行并等距以圓環(huán)形排布，尾氣換熱器I底部設有尾氣入口 13，尾氣換熱器I頂部設有尾氣出口 14，尾氣換熱器I上部、下部分別設有第I蒸汽出口 3、冷凝水回流入口 12，第I蒸汽出口 3和冷凝水回流入口 12均與尾氣換熱器I的殼程連通。所述風冷式散熱器2由風冷式散熱器主體、散熱風扇2-4和風道2-5組成，所述風冷式散熱器主體由一組散熱管2-1、水平翅片2-2、箱殼2-6和電動百葉窗2-3組成,一組豎置、等距、相互平行的散熱管2-1布排在箱殼2-6內，該組散熱管2-1從上至下設有等距排列并相互平行的水平翅片2-2，在散熱管2-1組的頂部和底部分別設有上空腔2-7和下空腔2-8，該組散熱管2-1的管頂部端和管底部端分別與上空腔2-7和下空腔2-8貫通連接，所述上空腔2-7設有第I蒸汽入口 5，所述下空腔2-8設有第2蒸汽出口 6，所述箱殼2_6前、后側面分別設有電動百葉窗2-3，所述箱殼2-6在所述風冷式散熱器2的冷卻空氣入口 15一側設有風道2-5，在風道2-5內設有散熱風扇2-4，所述電動百葉窗2-3的控制電源與散熱風扇2-4的工作電源并聯且與吸收式制冷機主機8的蒸汽溫度控制器電氣連接。所述尾氣換熱器I和所述風冷式散熱器2均采用直立式安裝，風冷式散熱器2的第2蒸汽出口 6高于吸收式制冷機主機8的第2蒸汽入口 9，吸收式制冷機主機8的冷凝水出口 10高于尾氣換熱器I殼體的頂部。與現有技術相比，本發(fā)明具有如下顯著效果
(I)本發(fā)明船用尾氣余熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，將常規(guī)采用的對尾氣通道的尾氣流量進行控制變換為對吸收式制冷機主機內蒸汽溫度進行控制，使對制冷機主機的熱源的控制機構避開高溫煙氣的惡劣環(huán)境，提高了整個制冷控制系統的穩(wěn)定性、可靠性和有效性。(2)去除了尾氣管道的三通閥、旁通管等，因而大量節(jié)省了耐高溫金屬材料和降低了成本；同時又顯著減少了為安裝這些設備而占用的空間，這對于重量、體積和安裝要求都倍受制約的船用設備是一重大進步。(3)采用風冷散熱方式，散熱器與冷卻源同處一體，安裝、使用方便。散熱風機功率不高(一般700W左右)，耗電少。(4)本裝置可利用船體結構的多層性，便于尾氣換熱器和風冷式散熱器都采用豎式安裝，使本裝置的有關部分處于不同的水平高度，令水-汽回路的冷凝水可依靠重力回流，從而實現水-汽閉路循環(huán)而不會發(fā)生傳熱介質的損失，提高了熱能的利用率和運行的可靠性，并有助于制冷循環(huán)的制冷效率的提升，同時也降低了設備的安裝要求。本發(fā)明還可適用于類似船用的其他環(huán)境下工作的利用發(fā)動機尾氣余熱的吸收式制冷設備，配套適用的制冷終端，可應用于制冰、冷凍、空調、工藝冷卻等領域。


圖1是本發(fā)明一個實施例的一種船用尾氣余熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置的結構示意圖。圖中標記說明如下
1，尾氣換熱器；2，風冷式散熱器；2-1，散熱管；2-2，水平翅片；
2-3，電動百葉窗； 2-4，散熱風扇； 2-5，風道； 2-6，箱殼；
2-7，上空腔； 2-8，下空腔； 3，第I蒸汽出口； 4，輸汽管；
5，第I蒸汽入口； 6，第2蒸汽出口； 7，送汽管；8，吸收式制冷機主機；
9，第2蒸汽入口； 10，冷凝水出口； 11，回流管；12，冷凝水回流入口；
13，尾氣入口； 14，尾氣出口； 15，冷卻空氣入口； 16，冷卻空氣出口。
具體實施例方式通過下面實施例對本發(fā)明作進一步詳細闡述。參見圖1所示，一種船用尾氣余熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置由尾氣換熱器I和風冷式散熱器2組成，尾氣換熱器I上部設有第I蒸汽出口 3，其下部設有冷凝水回流入口 12 ;風冷式散熱器2的頂部設有第I蒸汽入口 5，其底部設有第2蒸汽出口 6 ;吸收式制冷機主機8設有第2蒸汽入口 9和冷凝水出口 10。所述尾氣換熱器I的第I蒸汽出口 3通過輸汽管4與所述風冷式散熱器2的第I蒸汽入口 5貫通連接，風冷式散熱器2的第2蒸汽出口 6通過送汽管7與吸收式制冷機主機8的第2蒸汽入口 9貫通連接，吸收式制冷機主機8上的冷凝水出口 10通過回流管11與尾氣換熱器I的冷凝水回流入口 12貫通連接，如此構成了閉合的水-汽循環(huán)回路。風冷式散熱器2的一側為冷卻空氣入口 15，與冷卻空氣入口 15相對的另一側為冷卻空氣出口 16，風冷式散熱器2在冷卻空氣入口 15 —側設有散熱風扇2-4,該散熱風扇2-4的工作電源與吸收式制冷機主機8的蒸汽溫度控制器(圖中未示出)電氣連接。尾氣換熱器I為圓筒形管殼式結構，其內部的換熱管簇與圓筒管殼的中軸線平行并等距以圓環(huán)形排布，有利于增大換熱面積和使水蒸汽受熱均勻。尾氣換熱器I底部設有尾氣入口 13，尾氣換熱器I頂部設有尾氣出口 14，尾氣換熱器I上部的第I蒸汽出口 3和下部的冷凝水回流入口 12均與尾氣換熱器I的殼程連通。風冷式散熱器2由風冷式散熱器主體、散熱風扇2-4和風道2-5組成，風冷式散熱器主體由一組散熱管2-1、水平翅片2-2、箱殼2-6和電動百葉窗2-3組成。一組散熱管2_1豎置、等距且相互平行地布排在箱殼2-6內，該組散熱管2-1從上至下設有等距排列并相互平行的水平翅片2-2，在散熱管2-1組的頂部和底部分別設有上空腔2-7和下空腔2-8，該組散熱管2-1的管頂部端和管底部端分別與上空腔2-7和下空腔2-8貫通連接。上空腔2-7設有第I蒸汽入口 5，下空腔2-8設有第2蒸汽出口 6。箱殼2-6的前、后側面分別設有電動百葉窗2-3。風道2-5設在箱殼2-6的處于風冷式散熱器2的冷卻空氣入口 15 —側,散熱風扇2-4設于風道2-5內。箱殼2-6兩側的電動百葉窗2-3的控制電源與散熱風扇2_4的工作電源并聯且與吸收式制冷機主機8的蒸汽溫度控制器電氣連接，以保證電動百葉窗2-3與散熱風扇2-4隨吸收式制冷機主機8的蒸汽溫度控制器發(fā)出的信號同步動作。尾氣換熱器I和風冷式散熱器2采用直立式安裝，風冷式散熱器2的第2蒸汽出口 6高于吸收式制冷機主機8的第2蒸汽入口 9，吸收式制冷機主機8的冷凝水出口 10高于尾氣換熱器I殼體的頂部，確保冷凝水可依靠自身重力回流到尾氣換熱器I殼程的底部。裝置運行前，須將尾氣換熱器I的殼程抽真空后注入產生蒸汽的冷水，然后連接成系統，以達到水-汽的閉路循環(huán)。裝置工作時，發(fā)動機尾氣從尾氣入口 13進入尾氣換熱器1，尾氣走管程，通過換熱管后從尾氣出口 14排出。尾氣換熱器I殼體內水被加熱后產生的蒸汽走殼程，從第I蒸汽出口 3通過輸汽管4進入第I蒸汽入口 5，蒸汽經上空腔2-7進入各散熱管2-1到達下空腔2-8，再經第2蒸汽出口 6通過送汽管7進入第2蒸汽入口 9，蒸汽經吸收式制冷主機8換熱后產生的冷凝水從冷凝水出口 10經回流管11進入冷凝水回流入口 12回到尾氣換熱器I殼程的底部。在正常供汽的情況下，箱殼2-6兩側的電動百葉窗2-3處于關合狀態(tài)，以隔離周圍環(huán)境，例如自然風對流經散熱管2-1的蒸汽溫度的影響。當從尾氣入口 13進入尾氣換熱器I的發(fā)動機尾氣的熱量使尾氣換熱器I產生的蒸汽溫度過高時，吸收式制冷主機8的蒸汽溫度控制器發(fā)出信號，散熱風扇2-4的工作電源與箱殼2-6兩側的電動百葉窗2-3的電動開關同步啟動，散熱風扇2-4轉動，兩側電動百葉窗2-3同時打開，風從冷卻空氣入口 15進入風冷式散熱器2，從冷卻空氣出口 16吹出，將多余的蒸汽熱量帶走，使蒸汽溫度降低至要求值(或降低至吸收制冷循環(huán)的最低工作溫度以下，使制冷機停止工作)。當蒸汽溫度達到要求的數值時，蒸汽溫度控制器再次發(fā)出信號，散熱風扇2-4停轉，兩側電動百葉窗2-3同時關合,恢復正常工作狀態(tài)。蒸汽在風冷散熱過程中被冷卻產生的冷凝水隨蒸汽從第2蒸汽出口 6進入第2蒸汽入口 9，再由冷凝水出口 10流出并由于重力的作用，經回流管11進入冷凝水回流入口 12返回尾氣換熱器I的底部重新被加熱。
權利要求
1.一種船用尾氣余熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，包括尾氣換熱器(I)和吸收式制冷機主機(8)，該尾氣換熱器(I)上部設有第I蒸汽出口(3)，其下部設有冷凝水回流入口(12)，吸收式制冷機主機(8)設有第2蒸汽入口(9)和冷凝水出口(10)，其特征在于還設有風冷式散熱器(2 )，設在風冷式散熱器(2 )頂部的第I蒸汽入口( 5 )通過輸汽管(4 )與所述第I蒸汽出口(3)貫通連接，設在風冷式散熱器(2)底部的第2蒸汽出口(6)通過送汽管(7)與所述第2蒸汽入口(9)貫通連接，所述冷凝水出口(10)通過回流管(11)與冷凝水回流入口( 12)貫通連接，所述風冷式散熱器(2)的一側設有冷卻空氣入口( 15)，與冷卻空氣入口(15)對應的另一側設有冷卻空氣出口(16)，風冷式散熱器(2)的冷卻空氣入口(15)處設有散熱風扇(2-4)，所述散熱風扇(2-4)的工作電源與吸收式制冷機主機(8)的蒸汽溫度控制器電氣連接。
2.根據權利要求1所述的一種船用尾氣余熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，其特征在于所述風冷式散熱器(2)由風冷式散熱器主體、散熱風扇(2-4)和風道(2-5)組成，所述風冷式散熱器主體由一組散熱管(2-1)、水平翅片(2-2)、箱殼(2-6)和電動百葉窗(2-3) 組成，一組豎置、等距、相互平行的散熱管(2-1)布排在箱殼(2-6)內，該組散熱管(2-1)從上至下設有等距排列并相互平行的水平翅片(2-2)，在散熱管(2-1)組的頂部和底部分別設有上空腔(2-7)和下空腔(2-8)，該組散熱管(2-1)的管頂部端和管底部端分別與上空腔(2-7)和下空腔(2-8)貫通連接，所述上空腔(2-7)設有第I蒸汽入口(5)，所述下空腔 (2-8)設有第2蒸汽出口(6)，所述箱殼(2-6)的前、后側面分別設有電動百葉窗(2-3)，所述箱殼(2-6 )在所述風冷式散熱器(2 )的冷卻空氣入口( 15 ) —側設有風道(2-5 )，在風道 (2-5)內設有散熱風扇(2-4)，所述電動百葉窗(2-3)的控制電源與散熱風扇(2-4)的電源并聯且與吸收式制冷機主機(8 )的蒸汽溫度控制器電氣連接。
3.根據權利要求1所述的一種船用尾氣余熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，其特征在于所述尾氣換熱器(I)和風冷式散熱器(2)采用直立式安裝，所述風冷式散熱器(2)的第2蒸汽出口(6)高于吸收式制冷機主機(8)的第2蒸汽入口(9)，吸收式制冷機主機(8) 的冷凝水出口(10)高于尾氣換熱器(I)殼體的頂部。
全文摘要
一種船用尾氣余熱吸收式制冷機用的熱源控制裝置，它是在尾氣換熱器和吸收式制冷機主機之間接有風冷式散熱器，尾氣換熱器頂部的蒸汽出口通過輸汽管與風冷式散熱器頂部的蒸汽入口連接，風冷式散熱器底部的蒸汽出口通過送汽管與制冷主機的蒸汽入口連接，制冷主機冷凝水出口通過回流管與尾氣換熱器底部回流入口連接，風冷式散熱器內裝的散熱風扇送風時將溫度過高的蒸汽冷卻。本裝置采用風冷型散熱方式控制制冷主機內蒸汽溫度，以實現對吸收式制冷機熱源的控制，提高了整個制冷控制系統的穩(wěn)定性、可靠性和有效性，使之獲得最佳的工作效率。
文檔編號F25B27/02GK102997487SQ20121054907
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權日2012年12月18日
發(fā)明者龐啟東, 張文輝 申請人:佛山市匯控熱能制冷科技有限公司