[發明專利]利用低品位熱能和化學物質溶解熱制冷的制冷機

無效

• 申請號: 201010518935.0
• 申請日: 2010-10-26
• 公開（公告）號: CN102455082A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 謝鵬飛
• 申請（專利權）人: 謝鵬飛
• 主分類號: F25B27/00
• 分類號: F25B27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種制冷機，特別是一種利用低品位熱和化學物質溶解熱制冷的制冷機，屬于冰箱、空調制冷技術領域。

背景技術

目前常見的制冷方法有：蒸汽壓縮式制冷，蒸汽吸收式制冷，蒸汽噴射式制冷，吸附式制冷，空氣膨脹制冷、渦流管制冷等。這些方法都有各自的局限性和弊端，特別是在利用低品位熱能來制冷有著明顯不足：如蒸汽壓縮式制冷機主要依賴電能來驅動壓縮機工作來制冷，其制冷劑容易污染破壞大氣層；蒸汽吸收式制冷機可以利用太陽能等來制冷，但是系統復雜，體積龐大，對吸附床技術要求高，價格昂貴，難以實現商業化。蒸汽噴射式制冷機需要高溫高壓的蒸汽，設備龐大，商業價值很低。空氣膨脹制冷、渦流管制冷都需要消耗大量高壓的壓縮氣體才能實現，也較少使用。而已公知的一些利用太陽能和化學物質溶解熱制冷的方法，主要是先將化合物如硝酸銨等溶解于水大量吸熱制冷，然后再利用太陽能汽化濃縮該水溶液，使化合物結晶析出，然后再次在化合物中加入水進行溶解吸熱，如此反復循環，該方法缺點在于周期性制冷，不能連續制冷，循環周期長，以及需要經常性補充制冷劑及水，另外由于水的沸點較高常壓下為100攝氏度，水溶液的蒸發濃縮難度大，速度慢，而且結構復雜，管路及閥門很多，需要人工切換，難以自動化智能化控制，商業價值低。

發明內容

為克服現有低品位熱能制冷方法的不足，本發明設計了一種利用低品位熱能和化學物質溶解熱制冷的制冷機。

該制冷機的基本原理是讓固體化學物質(如硝酸銨)在水中溶解，利用溶解熱制冷，并使溶液接近飽和狀態，然后按1：1至1：2之間的比例在溶液中加入高濃度的低沸點萃取劑(如90%的乙醇或丙酮水溶液等)進行混合，這時將有大量的化學物質(如硝酸銨等)結晶析出，并沉淀，然后將上層的混合液(如硝酸銨、水、乙醇混合液)引流到低品位熱能蒸餾器中，利用低品位熱能將混合液中的萃取劑(如乙醇或丙酮等)在真空(負壓)條件下蒸餾出來，并冷凝成液態循環使用，蒸餾剩下的低濃度的化學物質水溶液(硝酸銨溶液)被引出并返回加入到之前結晶析出的化學物質晶體沉淀中，再次溶解吸熱，并通過水泵攪動溶解更多化學物質晶體，使溶液接近飽和，然后所得飽和溶液再加入蒸餾冷凝出來的萃取劑進行結晶，如此反復循環制冷。

本發明包括一個蒸餾器，一個結晶沉降筒，一個盤管式熱交換器，一個離心式制冷循環泵，一個母液循環泵。

所述蒸餾器布置在上方，結晶沉降筒和盤管式熱交換器在蒸餾器的下方。

所述蒸餾器為一個傾斜40°到65°之間角度布置的密閉的箱體，內部有洄流槽及冷凝集液板，箱體上有一個母液進料口，一個母液出料口及一個冷凝液出口。洄流槽裝在箱體的背部底面，箱體正面上方(也即洄流槽正面相對的)箱板為冷凝集液板。

所述結晶沉降筒為豎直的細長倒圓錐形園筒，尖端在下方，上端有混合結晶管及母液排料口，結晶沉降筒底部側壁有母液進料口。所述混合結晶管的上端有一個濃液進口和一個冷凝液進口。所述結晶沉降筒底部出口直接與離心式制冷循環泵進口相對接，離心式制冷循環泵出口與盤管式熱交換器進口相接，盤管式熱交換器出口與混合結晶管上端的濃液進口相接。混合結晶管上端的冷凝液進口與蒸餾器箱體上的冷凝液出口相接。結晶沉降筒上端的母液排料口通過母液循環泵與蒸餾器箱體上的母液進料口相接，結晶沉降筒側壁底部的母液進料口蒸餾器箱體上的母液出料口相接。制冷機所用的低沸點萃取劑是指在常壓下比水的沸點要低，能夠與水相混溶，但是化學物質在該萃取劑中的溶解度要遠小于化學物質在水中的溶解度，該萃取劑常溫常壓下為液態。

整個系統除了相互之間的管路連接外，對外界是完全密閉的，并且整個系統內部的空氣都被萃取劑蒸汽置換出去，同時系統內部被抽成一定的負壓。結晶沉降筒及盤管式熱交換器中充滿化學物質(如硝酸銨等)的飽和水溶液，蒸餾器的洄流槽及集液槽中裝有高濃度低沸點的萃取劑(95%以上的乙醇或丙酮溶液等)，通過控制循環速度或外界熱能供應量可使本發明的制冷機制冷溫度保持在0到20攝氏度之間。