[發(fā)明專利]低溫熱源驅(qū)動的兩級吸附式冷凍循環(huán)系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810038831.2
• 申請日: 2008-06-12
• 公開（公告）號: CN101303181A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 王麗偉;王如竹;徐律;吳靜怡
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: F25B17/08
• 分類號: F25B17/08
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種吸附冷凍循環(huán)系統(tǒng)，具體是一種低溫熱源驅(qū)動的兩級吸附式冷凍循環(huán)系統(tǒng)。屬于吸附制冷領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前在空調(diào)應用方面，吸附與吸收式制冷已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化。代表性的產(chǎn)品為溴化鋰-水吸收式制冷機組以及硅膠-水吸附式制冷機組。但對于冷凍工況，尤其對于驅(qū)動溫度低于100℃的余熱，在實現(xiàn)制冷溫度低于0℃的冷藏以及冷凍效果的工況，目前唯一可用的技術(shù)為吸附式制冷技術(shù)。但在低溫熱源(驅(qū)動溫度低于90℃)驅(qū)動的工況下，國內(nèi)外的研究中，吸附制冷設備的制冷溫度都是在-5℃～0℃左右，很難實現(xiàn)更低溫度的制冷。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，為了解決以上問題，N?Le?Pierres在International?Journal?of?Rfrigeration(2007；30：1050-1058)上面發(fā)表了“Experimental?results?of?a?solar?powered?cooling?system?at?lowtemperature”(“太陽能驅(qū)動的低溫冷卻系統(tǒng)的試驗結(jié)果”，《國際制冷雜志》，2007；30：1050-1058)，該文章提出了采用氯化鋇的兩級循環(huán)。其具體原理是利用一個氯化鋇吸附床(冷卻床)的制冷輸出，來冷卻另外一個氯化鋇吸附床(制冷床)，使其冷卻溫度可以達到20℃以下，從而可以實現(xiàn)-15～-20℃以下的制冷。對于氯化物無機鹽工質(zhì)對，由于吸附熱的量級相對于制冷劑的潛熱來說，為2倍左右(例如氯化鋇的吸附熱為2215kJ/kg，氨的汽化潛熱在-15℃時為1312kJ/kg)，在這種條件下，冷卻床中吸附劑的質(zhì)量必須等于制冷床中吸附劑質(zhì)量的兩倍以上，才可以完全帶走制冷床吸附過程中所產(chǎn)生的吸附熱，這導致了整個系統(tǒng)的制冷COP非常低。該制冷系統(tǒng)的制冷COP低于0.1，僅為0.07～0.09左右。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低溫熱源驅(qū)動的兩級吸附式冷凍循環(huán)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)在低溫熱源驅(qū)動條件下-10℃以下的冷量輸出，并提高其制冷性能系數(shù)COP。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括：冷卻水入口、冷凝器、冷凝器換熱器、第一冷媒閥門、第一冷卻接管、第一熱媒閥門、熱媒入口、第一吸附床換熱器出口、第二冷媒閥門、第二熱媒閥門、第一熱媒接管、第二熱媒接管、第一吸附床換熱器、第一吸附床、第一氨接管、第一氨閥、截流閥、第二氨接管、第二吸附床換熱器、第二吸附床、第二吸附床換熱器出口、第三氨接管、第二氨閥、冷凍液入口、蒸發(fā)器換熱器、冷凍液出口、蒸發(fā)器、第三氨閥、第四氨接管、第二冷卻接管。

冷卻水入口與冷凝器換熱器下部相連接，冷凝器換熱器放置于冷凝器內(nèi)部。冷凝器換熱器上部與第一冷卻接管以及第二冷卻接管相連接。第一冷媒閥門連接在第二冷卻接管上，第二冷媒閥門連接在第一冷卻接管上。第二冷卻接管與第一吸附床換熱器下部相連接，第一吸附床換熱器上部與第一吸附床換熱器出口相連接。熱媒入口通過第一熱媒接管與第二吸附床換熱器的上部相連接，第二熱媒閥門連接在第一熱媒接管上。熱媒入口通過第二熱媒接管與第一吸附床換熱器相連接，第一熱媒閥門連接在第二熱媒接管上。第一吸附床換熱器安裝在第一吸附床內(nèi)部。第二吸附床換熱器安裝在第二吸附床內(nèi)部。第二吸附床換熱器出口與第二吸附床換熱器的下部相連接。冷凍水入口與蒸發(fā)器換熱器的上部相連接，冷凍水出口與蒸發(fā)器換熱器的下部相連接。蒸發(fā)器換熱器安裝在蒸發(fā)器的內(nèi)部。第一氨接管安裝在第一吸附床與第二吸附床之間，第一氨閥安裝在第一氨接管上面。第二氨接管安裝在蒸發(fā)器與冷凝器之間，截流閥安裝在第二氨接管上。第三氨接管連接在第二吸附床與蒸發(fā)器之間，第二氨閥安裝在第三氨接管上面。第四氨接管連接在冷凝器與第一吸附床之間，第三氨閥安裝在第四氨接管上。

該系統(tǒng)的工作過程包括兩個過程，一為第二吸附床與第一吸附床之間的加熱解吸過程。第二吸附床采用氯化鈣為主要吸附劑，第一吸附床采用氯化鋇為主要吸附劑。第二吸附床加熱解吸時，第二氨閥、第三氨閥以及節(jié)流閥關(guān)閉。第二冷媒閥門、第一熱媒閥門關(guān)閉，第二吸附床在熱媒的加熱作用下開始解吸，第一吸附床在冷卻水的冷卻作用下開始吸附。第一吸附床的吸附作用可以大大拉動第二吸附床的解吸效果，降低其對熱源溫度的要求。第二個工作過程為第二吸附床冷卻吸附、第一吸附床加熱解吸。此時第一氨閥、第一冷卻閥門、第二熱媒閥門關(guān)閉，第二吸附床在冷卻水的冷卻作用下吸附蒸發(fā)器中的氨制冷劑，產(chǎn)生制冷效果。第一吸附床在熱媒的加熱作用下解吸，所解吸出來的制冷劑在冷凝器中冷凝。