本实用新型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amulti-sectionverticalabsorptionheatexchangerfordistrictheatingsystem.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。
技术实现要素：
针对背景技术中存在的问题，本实用新型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；
并串联正反向方式：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，另一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的吸收器顺序连通，最后再汇合；
并串联反正向方式：先分成两路，一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的冷凝器顺序连通，另一路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；
并串联双反向方式：先分成两路，一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的冷凝器顺序连通，另一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的吸收器顺序连通，最后再汇合；
并联冷凝器进入方式：先并联顺序接入各级的冷凝器和吸收器，最后再汇合；
并联吸收器进入方式：先并联顺序接入各级的吸收器和冷凝器，最后再汇合。
在每一级独立的吸收式循环中，冷凝器和蒸发器之间以隔压流动装置相连；发生器与该级冷凝器之间连通，每一级的吸收器与该级蒸发器之间连通；发生器溶液出口连接溶液换热器的热侧进口，溶液换热器的热侧出口连接吸收器的溶液进口，吸收器的溶液出口连接溶液罐溶液进口，溶液罐溶液出口连接溶液换热器的冷侧进口，溶液换热器的冷侧出口连接发生器的溶液进口；相邻两级的每对发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器间，传热量相差都不超过5％。
所述隔压流动装置为u型管，包括顺序相连的u型管进口段、u型管冷却段和u型管出口段；其中u型管进口段与冷凝器冷凝水出口相连，u型管出口段与蒸发器冷凝水入口相连；通过对u型管冷却段内的流体进行冷却换热，防止隔压流动装置内出现气液两相流，避免出现蒸汽穿透。
所述u型管冷却段外加装换热器，将u型管冷却段内流体的温度降至u型管出口段出口压力对应的饱和温度以下，其中换热器的热侧为u型管冷却段，接入换热器冷侧的冷侧管道内的低温流体为冷剂水罐的低温冷剂水或其它可利用的冷源。
一种基于多级高效大温差吸收式热泵的吸收式换热器，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、冷却水管路和水水换热器，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吸收冷却水管路中冷却水的热量，水水换热器的热侧入口与高温热水管路的出口相连，水水换热器的热侧出口与低温热水管路的入口相连，水水换热器的冷侧入口与冷却水管路入口并联分出的一股相连，水水换热器的冷侧出口直接排出或与各级冷凝器和吸收器相连的冷却水管路汇合后再排出。
本实用新型的有益效果在于：
1.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。
2.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。
3.通过对隔压流动装置8的流体冷却降温可避免隔压装置内出现两相流动从而出现蒸汽旁通，可进一步提高机组的性能，可将机组制冷cop提升10％以上。
附图说明
图1为本实用新型一种多级高效大温差吸收式热泵及吸收式换热器实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中独立吸收式循环(溶液循环、冷剂水循环)及隔压装置的示意图；
图3为本实用新型实施例2的结构示意图；
图4为本实用新型实施例3的结构示意图；
图5为本实用新型实施例4的结构示意图；
图6为本实用新型实施例5的结构示意图；
图7为本实用新型实施例6的结构示意图；
图8为本实用新型实施例7的结构示意图；
图9为本实用新型实施例8的结构示意图；
图10为本实用新型实施例9的结构示意图；
图11为本实用新型实施例10的结构示意图；
图12为本实用新型实施例11的结构示意图；
图13为本实用新型实施例12的结构示意图；
图14为本实用新型实施例13的结构示意图；
图15为本实用新型实施例14的结构示意图；
图16为本实用新型实施例15的结构示意图；
图17为本实用新型实施例16的结构示意图。
其中：1-发生器；2-冷凝器；3-吸收器；4-蒸发器；5-溶液换热器；6-冷剂水罐；7-溶液罐；8-隔压流动装置；9-u型管进口段；10-u型管出口段；11-u型管冷却段；12-换热器；13-冷侧管道；14-水水换热器；
101-第一级发生器；102-第二级发生器；119-第十九级发生器；120-第二十级发生器；201-第一级冷凝器；202-第二级冷凝器；219-第十九级冷凝器；220-第二十级冷凝器；301-第一级吸收器；302-第二级吸收器；319-第十九级吸收器；320-第二十级吸收器；401-第一级蒸发器；402-第二级蒸发器；419-第十九级蒸发器；420-第二十级蒸发器；501-第一级溶液换热器；502-第二级溶液换热器；519-第十九级溶液换热器；520-第二十级溶液换热器；601-第一级冷剂水罐；602-第二级冷剂水罐；619-第十九级冷剂水罐；620-第二十级冷剂水罐；701-第一级溶液罐；702-第二级溶液罐；719-第十九级溶液罐；720-第二十级溶液罐。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1和图2所示本实用新型多级高效大温差吸收式热泵的实施例1，包括p级内部独立的吸收式循环(即独立的溶液循环和独立的冷剂水循环)、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，即各级蒸发器4的蒸发温度(也即腔体内的饱和水温度)依次增加；通过将蒸发过程中的恒温饱和水顺序拆分为多个级别温度下的饱和水，也就是通过对恒温饱和水进行分级，从而形成近似“变温”的饱和水流体，因此才能有效的应用于当低温热水需要较大温差的情况中，以减少传热损失；具体的，通过利用多个级别的吸收式循环进行独立调节，以实现将蒸发过程中恒温饱和水的温度进行拆分；
进一步的，是通过将各个循环中的溶液流量及冷剂水流量调整到最优值，使各级之间传热量分配更均匀，最大化分级的效果；对溶液和冷剂水管路的布置为：高温热水管路正向与各级发生器1相连，低温热水管路反向与各级蒸发器4相连，各级的冷凝器2和吸收器3都与冷却水管路相连以将热量放给冷却水；按蒸发压力逐级提高的方向进行的连接为正向，反之为反向，下同。
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式分别为：全并联方式、并串联双正向方式、并串联正反向方式、并串联反正向方式、并串联双反向方式、并联冷凝器进入方式和并联吸收器进入方式这七种连接方式，其中：
全并联方式：先分成两路，一路并联接入各级冷凝器2的入口，另一路也并联接入各级吸收器3的入口；各级冷凝器2的出口与各级吸收器3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2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3顺序连通，最后再汇合；
并串联正反向方式：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2顺序连通，另一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的吸收器3顺序连通，最后再汇合；
并串联反正向方式：先分成两路，一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的冷凝器2顺序连通，另一路按蒸发压力由低至高的顺序将各级的吸收器3顺序连通，最后再汇合；
并串联双反向方式：先分成两路，一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的冷凝器2顺序连通，另一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的吸收器3顺序连通，最后再汇合；
并联冷凝器进入方式：先并联顺序接入各级的冷凝器和吸收器，最后再汇合；
并联吸收器进入方式：先并联顺序接入各级的吸收器和冷凝器，最后再汇合。
在每一级独立的吸收式循环中，冷凝器2和蒸发器4之间以隔压流动装置8相连；发生器1与该级冷凝器2之间连通，每一级的吸收器3与该级蒸发器4之间连通；发生器1溶液出口连接溶液换热器5的热侧进口，溶液换热器5的热侧出口连接吸收器3的溶液进口，吸收器3的溶液出口连接溶液罐7溶液进口，溶液罐7溶液出口连接溶液换热器5的冷侧进口，溶液换热器5的冷侧出口连接发生器1的溶液进口；
在实施例1中，p＝20，即包括20级的发生器1，20级的冷凝器2，20级的吸收器3，20级蒸发器4，20级的溶液换热器5，20级的冷剂水罐6和20级的溶液罐7；
高温热水管路内流动的高温热水依次经过第1级的第一级发生器101、第2级的第二级发生器102…第19级(第p-1级)的第十九级发生器119和第20级(第p级)的第二十级发生器120放热后排出；
低温热水管路内流动的低温热水依次经过第20级(第p级)的第二十级蒸发器420、第19级(第p-1级)的第十九级蒸发器419…第2级的第二级蒸发器402和第1级的第一级蒸发器401放热后排出；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：全并联方式，其中冷却水管路内流动的冷却水先分为两路，第一路又分为p路与第1级的第一级冷凝器201、第2级的第二级冷凝器202…第19级(第p-1级)的第十九级冷凝器219和第20级(第p级)的第二十级冷凝器220分别吸热后汇合并排出，第二路也分为p路与第1级的第一级吸收器301、第2级的第二级吸收器302…第19级(第p-1级)的第十九级吸收器319和第20级(第p级)的第二十级吸收器320分别吸热后汇合并排出；各级中，相邻两级的每对发生器1、冷凝器2、吸收器3和蒸发器4间，传热量相差都不超过5％。
如图2所示的隔压流动装置8为u型管，包括：u型管进口段9、u型管出口段10和u型管冷却段11，其中，u型管进口段9、u型管冷却段11和u型管出口段10顺序相连，u型管进口段9与冷凝器2冷凝水出口相连，u型管出口段10与蒸发器4冷凝水入口相连。通过对u型管冷却段11内的流体进行冷却换热，防止隔压流动装置8内出现气液两相流，避免出现蒸汽穿透；
对u型管冷却段11内的流体进行冷却换热，即将u型管冷却段11内流体的温度降至u型管出口段10出口压力对应的饱和温度以下，保证隔压流动装置8内流体为纯液相流动；在u型管冷却段11外加装换热器12与低温流体进行换热，其中换热器12的热侧为u型管冷却段11，接入换热器12冷侧的冷侧管道13内的低温流体为机组内的冷剂水罐6的低温冷剂水或其它可利用的冷源。
如图3所示本实用新型的实施例2，未描述部分与实施例1相同；
在实施例2中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并串联双正向方式，其中冷却水管路内流动的冷却水先分为两路，第一路依次经过第1级的第一级冷凝器201、第2级的第二级冷凝器202…第19级的第十九级冷凝器219和第20级的第二十级冷凝器220吸热后排出，第二路依次经过第1级的第一级吸收器301、第2级的第二级吸收器302…第19级的第十九级吸收器319和第20级的第二十级吸收器320吸热后排出。
如图4所示本实用新型的实施例3，未描述部分与实施例1相同；
在实施例3中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并串联反正向方式，其中冷却水管路内流动的冷却水先分为两路，第一路依次经过第20级的第二十级冷凝器220、第19级的第十九级冷凝器219…第2级的第二级冷凝器202和第1级的第一级冷凝器201吸热后排出，第二路依次经过第1级的第一级吸收器301、第2级的第二级吸收器302…第19级的第十九级吸收器319和第20级的第二十级吸收器320吸热后排出。
如图5所示本实用新型的实施例4，未描述部分与实施例1相同；
在实施例4中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并串联正反向方式，其中冷却水管路内流动的冷却水先分为两路，第一路依次经过第1级的第一级冷凝器201、第2级的第二级冷凝器202…第19级的第十九级冷凝器219和第20级的第二十级冷凝器220吸热后排出，第二路依次经过第20级的第二十级吸收器320、第19级的第十九级吸收器319…第2级的第二级吸收器302和第1级的第一级吸收器301吸热后排出。
如图6所示本实用新型的实施例5，未描述部分与实施例1相同；
在实施例5中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并串联双反向方式，其中冷却水管路内流动的冷却水先分为两路，第一路依次经过第20级的第二十级冷凝器220、第19级的第十九级冷凝器219…第2级的第二级冷凝器202和第1级的第一级冷凝器201吸热后排出，第二路依次经过第20级的第二十级吸收器320、第19级的第十九级吸收器319…第2级的第二级吸收器302和第1级的第一级吸收器301吸热后排出。
如图7所示本实用新型的实施例6，未描述部分与实施例1相同；
在实施例6中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并联冷凝器进入方式，其中冷却水管路内流动的冷却水分为p路，第1路依次经过第1级的第一级冷凝器201与第一级吸收器301吸热、第2路依次经过第2级的第二级冷凝器202与第二级吸收器302吸热…第19路依次经过第19级的第十九级冷凝器219与第十九级吸收器319、第20路依次经过第20级的第二十级冷凝器220与第二十级吸收器320吸热后，汇合并排出。
如图8所示本实用新型的实施例7，未描述部分与实施例1相同；
在实施例7中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并联吸收器进入方式，其中冷却水管路内流动的冷却水分为p路，第1路依次经过第20级的第二十级吸收器320与第二十级冷凝器220吸热、第2路依次经过第19级的第十九级吸收器319与第十九级冷凝器219吸热…第19路(第p-1路)依次经过第2级的第二级吸收器302与第二级冷凝器202、第20路(第p路)依次经过第1级的第一级吸收器301与第一级冷凝器201吸热后，汇合并排出。
如图9所示本实用新型的实施例8，未描述部分与实施例1相同；
在实施例8中，多级高效大温差吸收式热泵还包括水水换热器14，形成一种多级高效大温差吸收式换热器；其中高温热水管路的出口与水水换热器14的热侧入口相连，低温热水管路的入口与水水换热器14的热侧出口相连，冷却水管路入口并联分出的一股与水水换热器14的冷侧入口相连，水水换热器14的冷侧出口直接排出或与各级冷凝器2和吸收器3相连的冷却水管路汇合后再排出。
在实施例8中，p＝20，即包括20级的发生器1，20级的冷凝器2，20级的吸收器3，20级蒸发器4，20级的溶液换热器5，20级的冷剂水罐6和20级的溶液罐7；
高温热水管路内流动的高温热水依次经过第1级的第一级发生器101、第2级的第二级发生器102…第19级的第十九级发生器119和第20级的第二十级发生器120放热后进入水水换热器14的热侧放热；加热后的低温热水由低温热水管路依次经过第20级的第二十级蒸发器420、第19级的第十九级蒸发器419…第2级的第二级蒸发器402和第1级的第一级蒸发器401放热后排出；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：全并联方式，其中冷却水管路中的冷却水先并联分出一股进入与水水换热器14的冷侧与水水换热器14的热侧换热，另一股再分为两路，第一路又分为p路与第1级的第一级冷凝器201、第2级的第二级冷凝器202…第19级的第十九级冷凝器219和第20级的第二十级冷凝器220分别吸热后汇合，第二路也分为p路与第1级的第一级吸收器301、第2级的第二级吸收器302…第19级的第十九级吸收器319和第20级的第二十级吸收器320分别吸热后汇合，并与水水换热器14的冷侧出口的冷却水和与第一路吸热后的冷却水汇合排出。
如图10所示本实用新型的实施例9，未描述部分与实施例8相同；
在实施例9中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并串联双正向方式，其中冷却水管路中的冷却水先并联分出一股进入与水水换热器14的冷侧与水水换热器14的热侧换热，另一股再分为两路，第一路依次经过第1级的第一级冷凝器201、第2级的第二级冷凝器202…第19级的第十九级冷凝器219和第20级的第二十级冷凝器220吸热，第二路依次经过第1级的第一级吸收器301、第2级的第二级吸收器302…第19级的第十九级吸收器319和第20级的第二十级吸收器320吸热后与第一路吸热后的冷却水汇合，随后再与水水换热器14的冷侧出口的冷却水汇合并排出。
如图11所示本实用新型的实施例10，未描述部分与实施例8相同；
在实施例10中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并串联反正向方式，其中冷却水管路中的冷却水先并联分出一股进入与水水换热器14的冷侧与水水换热器14的热侧换热，另一股再分为两路，第一路依次经过第20级的第二十级冷凝器220、第19级的第十九级冷凝器219…第2级的第二级冷凝器202和第1级的第一级冷凝器201吸热后排出，第二路依次经过第1级的第一级吸收器301、第2级的第二级吸收器302…第19级的第十九级吸收器319和第20级的第二十级吸收器320吸热后与第一路吸热后的冷却水汇合，随后再与水水换热器14的冷侧出口的冷却水汇合并排出。
如图12所示本实用新型的实施例11，未描述部分与实施例8相同；
在实施例11中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并串联正反向方式，其中冷却水管路中的冷却水先并联分出一股进入与水水换热器14的冷侧与水水换热器14的热侧换热，另一股再分为两路，第一路依次经过第1级的第一级冷凝器201、第2级的第二级冷凝器202…第19级的第十九级冷凝器219和第20级的第二十级冷凝器220吸热后排出，第二路依次经过第20级的第二十级吸收器320、第19级的第十九级吸收器319…第2级的第二级吸收器302和第1级的第一级吸收器301吸热后与第一路吸热后的冷却水汇合，随后再与水水换热器14的冷侧出口的冷却水汇合并排出。
如图13所示本实用新型的实施例12，未描述部分与实施例8相同；
在实施例12中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并串联双反向方式，其中冷却水管路中的冷却水先并联分出一股进入与水水换热器14的冷侧与水水换热器14的热侧换热，另一股再分为两路，第一路依次经过第20级的第二十级冷凝器220、第19级的第十九级冷凝器219…第2级的第二级冷凝器202和第1级的第一级冷凝器201吸热后排出，第二路依次经过第20级的第二十级吸收器320、第19级的第十九级吸收器319…第2级的第二级吸收器302和第1级的第一级吸收器301吸热后与第一路吸热后的冷却水汇合，随后再与水水换热器14的冷侧出口的冷却水汇合并排出。
如图14所示本实用新型的实施例13，未描述部分与实施例8相同；
在实施例13中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并联冷凝器进入方式，其中冷却水管路中的冷却水先并联分出一股进入与水水换热器14的冷侧与水水换热器14的热侧换热，另一股再分为p路，第1路依次经过第1级的第一级冷凝器201与第一级吸收器301吸热、第2路依次经过第2级的第二级冷凝器202与第二级吸收器302吸热…第19路依次经过第19级的第十九级冷凝器219与第十九级吸收器319、第20路依次经过第20级的第二十级冷凝器220与第二十级吸收器320吸热后汇合，随后再与水水换热器14的冷侧出口的冷却水汇合并排出。
如图15所示本实用新型的实施例14，未描述部分与实施例8相同；
在实施例14中，p＝20；
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并联吸收器进入方式，其中冷却水管路中的冷却水先并联分出一股进入与水水换热器14的冷侧与水水换热器14的热侧换热，另一股再分为p路，第1路依次经过第20级的第二十级吸收器320与第二十级冷凝器220吸热、第2路依次经过第19级的第十九级吸收器319与第十九级冷凝器219吸热…第19路依次经过第2级的第二级吸收器302与第二级冷凝器202、第20路依次经过第1级的第一级吸收器301与第一级冷凝器201吸热后汇合，随后再与水水换热器14的冷侧出口的冷却水汇合并排出。
如图16所示本实用新型的实施例15，未描述部分与实施例8相同；
在实施例15中，p＝2；
高温热水管路内流动的110℃高温热水由第一级发生器101进入，释放热量后，96.5℃的热水由第一级发生器101流出，进入第二级发生器102；再次放热至83℃，83℃的高温热水由第二级发生器102流出进入水水换热器14放热至42℃；再由水水换热器14流出，成为低温热水由低温热水管路进入第二级蒸发器402放热至31℃，31℃低温热水离开第二级蒸发器402进入第一级蒸发器401放热至20℃并排出机组。机组实现了高温热水在第一级发生器101和第二级发生器102这两级发生器中分别降温13.5℃、总温降27℃的大温差放热过程，两级发生器的传热量比例为1:1。同时实现了低温热水在第二级蒸发器402和第一级蒸发器401这两级蒸发器中分别降温11℃、总温降22℃的大温差放热过程(常规吸收式热泵及制冷机仅5℃温升)，两级蒸发器的传热量比例为1:1(传热量相差为0％)。
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并联吸收器进入方式，冷却水管路中40℃的冷却水进入机组，先并联分出一股进入与水水换热器14的冷侧与水水换热器14的热侧换热并加热至55℃，另一股再分为2路，第1路和第2路的冷却水先在第一级吸收器301和第二级吸收器302内吸收热量并升温至47.5℃，再分别对应进入各自级别的第一级冷凝器201和第二级冷凝器202再次吸热升温至55℃，汇合后约55℃的冷却水再与水水换热器14的冷侧出口的冷却水(55℃)汇合并排出机组外。机组实现了冷却水总温升15℃的大温差吸热过程(常规吸收式热泵及制冷机仅5℃温升)，同时各级传热量比例为1:1。
同时由于采用了隔压流动装置8的冷却降温技术，避免了蒸汽旁通，使得该机组的实测制冷cop达到0.85以上，明显高于常规吸收式制冷机或吸收式热泵的性能(常规机组cop为0.6～0.7)。
在实施例15的实际工作中，由于采用了2级分级设计，使得发生过程、冷凝过程、吸收过程和蒸发过程均分为2级完成，从而实现了每级传热损失更小的目的；同时，由于机组中2级的吸收式循环相对独立，使得2级传热量分配均匀，换热面积可以得到充分利用，减少了换热材料的浪费，相比已有技术可在更低的换热材料投入下实现更大温差的传热过程。
该实施例已实现发生器1、冷凝器2、吸收器3、蒸发器4在10～30℃进出口水温差的大温差传热过程，且在运行过程中，各级发生器1、各级冷凝器2、各级吸收器3和各级蒸发器4传热量分配均匀，并可将机组制冷cop提升10％以上。
如图17所示本实用新型的实施例16，未描述部分与实施例8相同；
在实施例16中，p＝3；
高温热水管路内流动的120℃高温热水由第一级发生器101进入，释放热量后，110℃的热水由第一级发生器101流出，进入第二级发生器102；再次放热至100℃，100℃的高温热水由第二级发生器102流出进入第三级发生器103；再次放热至90℃，90℃的高温热水由第三级发生器103流出进入水水换热器14放热至42℃；再由水水换热器14流出，成为低温热水由低温热水管路进入第三级蒸发器403放热至34℃，34℃低温热水离开第三级蒸发器403进入第二级蒸发器402放热至26℃，26℃低温热水离开第二级蒸发器402进入第一级蒸发器401放热至18℃并排出机组。机组实现了高温热水在第一级发生器101、第二级发生器102和第三级发生器这三级级发生器中分别降温10℃、总温降30℃的大温差放热过程，三级发生器的传热量比例为1:1:1。同时实现了低温热水在第三级蒸发器403、第二级蒸发器402和第一级蒸发器401这两级蒸发器中分别降温8℃、总温降24℃的大温差放热过程，三级蒸发器的传热量比例为1:1:1。
各级的冷凝器2和吸收器3与冷却水管路相连的方式为：并联吸收器进入方式，冷却水管路中40℃的冷却水进入机组，先并联分出一股进入与水水换热器14的冷侧与水水换热器14的热侧换热并加热至55℃，另一股再分为3路，第1路、第2路和第3路的冷却水先在第一级冷凝器201、第二级冷凝器202和第三级冷凝器203内吸收热量并升温至47.5℃，再分别对应进入各自级别的第一级吸收器301、第二级吸收器302和第三级吸收器303再次吸热升温至55℃，汇合后约55℃的冷却水再与水水换热器14的冷侧出口的冷却水(55℃)汇合并排出机组外。机组实现了冷却水总温升15℃的大温差吸热过程，同时各级间传热量比例为1:1:1。
本实施例包含多级(3级)独立的吸收式循环，其各级的溶液及冷剂水循环流量可独立调节，才使得各级传热量分配均匀，优于现有技术。当现有技术(如中国专利号zl201410432395.2的专利)采用三级设计时，仍只设有一个吸收式循环，进入各级的溶液流量及冷剂水流量不可独立调节，造成其三级之间热量分配天然地难以均匀，比如三级蒸发器的传热量分配比例约为5:3:2，使得相同换热材料下，第一级的换热负担很大，而最后一级则难以换出热量，造成材料浪费，并影响分级的效果。
上述实施例8～16所设计研发的机组现已应用于我国北方地区的集中供热系统中，实现了高效大温差换热，是支撑集中供暖系统节能减排、清洁供热的核心设备，取得了良好的社会效益。
上述实施例1～16通过在一台机组中创造多个独立的吸收式循环(包括独立的溶液路循环和独立的冷剂水循环)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。同时，通过对隔压流动装置8的流体冷却降温可避免隔压装置内出现两相流动从而出现蒸汽旁通，进一步提高机组的性能。
1.一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(1)相连，低温热水管路反向与各级蒸发器(4)相连，各级的冷凝器(2)和吸收器(3)都与冷却水管路相连。
2.根据权利要求1所述的一种多级高效大温差吸收式热泵，其特征在于，所述各级的冷凝器(2)和吸收器(3)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(2)的入口，另一路也并联接入各级吸收器(3)的入口；各级冷凝器(2)的出口与各级吸收器(3)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(2)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(3)顺序连通，最后再汇合；
并串联正反向方式：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(2)顺序连通，另一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的吸收器(3)顺序连通，最后再汇合；
并串联反正向方式：先分成两路，一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的冷凝器(2)顺序连通，另一路按蒸发压力由低至高的顺序将各级的吸收器(3)顺序连通，最后再汇合；
并串联双反向方式：先分成两路，一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的冷凝器(2)顺序连通，另一路按蒸发压力由高至低的顺序将各级的吸收器(3)顺序连通，最后再汇合；
并联冷凝器进入方式：先并联顺序接入各级的冷凝器和吸收器，最后再汇合；
并联吸收器进入方式：先并联顺序接入各级的吸收器和冷凝器，最后再汇合。
3.根据权利要求1所述的一种多级高效大温差吸收式热泵，其特征在于，在每一级独立的吸收式循环中，冷凝器(2)和蒸发器(4)之间以隔压流动装置(8)相连。
4.根据权利要求3所述的一种多级高效大温差吸收式热泵，其特征在于，所述隔压流动装置(8)为u型管，包括顺序相连的u型管进口段(9)、u型管冷却段(11)和u型管出口段(10)；其中u型管进口段(9)与冷凝器(2)冷凝水出口相连，u型管出口段(10)与蒸发器(4)冷凝水入口相连。
5.根据权利要求4所述的一种多级高效大温差吸收式热泵，其特征在于，所述u型管冷却段(11)外加装换热器(12)，将u型管冷却段(11)内流体的温度降至u型管出口段(10)出口压力对应的饱和温度以下，其中换热器(12)的热侧为u型管冷却段(11)，接入换热器(12)冷侧的冷侧管道(13)内的低温流体为冷剂水罐(6)的低温冷剂水。
6.一种基于权利要求1所述多级高效大温差吸收式热泵的吸收式换热器，其特征在于，还包括：水水换热器(14)，水水换热器(14)的热侧入口与高温热水管路的出口相连，水水换热器(14)的热侧出口与低温热水管路的入口相连，水水换热器(14)的冷侧入口与冷却水管路入口并联分出的一股相连，水水换热器(14)的冷侧出口直接排出或与各级冷凝器(2)和吸收器(3)相连的冷却水管路汇合后再排出。
技术总结