[發(fā)明專利]利用低品位熱的跨臨界/吸收復(fù)合制冷裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210147756.X
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102650478A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何一堅;蔣云云;朱祖文;唐黎明;松鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: F25B25/02
• 分類號: F25B25/02;F25B27/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種跨臨界/吸收復(fù)合制冷裝置，具體涉及一種利用低品位熱的跨臨界/吸收制冷復(fù)合制冷裝置。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)部門，溫度低于200℃，甚至是50~60℃的低品位余熱廣泛而大量地存在，例如燃?xì)廨啓C、冶金行業(yè)、水泥行業(yè)、石化行業(yè)、食品加工行業(yè)排出海量的低品位余熱。對于這些余熱，傳統(tǒng)技術(shù)難以利用而且經(jīng)濟(jì)性極差，因此，往往都是直接向環(huán)境排放，不僅造成了能量的極大浪費，而且也造成了糟糕的環(huán)境熱污染。

利用低品位熱進(jìn)行空調(diào)制冷也是一種極具潛力的應(yīng)用途徑,其中吸收制冷技術(shù)就是利用低品位熱制冷的主要方法之一。常規(guī)吸收制冷技術(shù)利用溴化鋰水溶液或者氨水工業(yè)作為工質(zhì),這些常規(guī)吸收制冷裝置由于循環(huán)自身的局限性，在利用低品位熱制冷上存在一些比較大的缺點，例如溫度比較低的低品位熱難以利用或者其能量轉(zhuǎn)換效率非常低、所獲得的制冷能量密度比較低等。因此，常規(guī)吸收制冷技術(shù)在利用溫度比較低的低品位熱制冷上面臨著巨大挑戰(zhàn)，非常有必要發(fā)展能利用溫度比較低的低品位熱高效制冷的新技術(shù)。

自上世紀(jì)50年代，Altenkirch首次提出壓縮/吸收復(fù)合制冷系統(tǒng)以來，由于壓縮/吸收復(fù)合制冷技術(shù)具有能量轉(zhuǎn)換效率比較高的優(yōu)點,壓縮/吸收復(fù)合制冷技術(shù)得到了比較大的發(fā)展。

現(xiàn)有壓縮/吸收復(fù)合制冷技術(shù)，一般分為兩類：一類為壓縮子系統(tǒng)與吸收制冷子系統(tǒng)之間通過開式方式復(fù)合；另一類為壓縮子系統(tǒng)與吸收制冷子系統(tǒng)相互獨立，通過閉式方式復(fù)合。

對于開式壓縮/吸收復(fù)合制冷技術(shù)存在一些缺陷：（1）壓縮機的進(jìn)出口壓力均與連接位置進(jìn)出口的熱源溫度密切相關(guān)，對壓縮機有專門的要求，例如為避免污染溶液，壓縮機要求是無油壓縮機；（2）壓縮系統(tǒng)與吸收系統(tǒng)采用相同制冷劑，由于吸收制冷與壓縮制冷存在本質(zhì)的差別，采用相同的制冷劑不可避免地要犧牲他們中一方的性能，甚至雙方的性能；（3）制冷劑/工作流體的選擇受到比較大的局限，例如溴化鋰/水或氨/水等工質(zhì)對對壓縮機材質(zhì)有特殊要求，壓縮機的等熵效率偏低。

相對來說，閉式壓縮/吸收復(fù)合制冷系統(tǒng)則能比較好地克服前述缺陷。現(xiàn)已開發(fā)了若干常規(guī)壓縮/吸收復(fù)合制冷新技術(shù)，例如多種形式的開式常規(guī)壓縮/吸收復(fù)合制冷系統(tǒng)、利用較低品位太陽能的開式常規(guī)壓縮/吸收復(fù)合制冷循環(huán)等。但是，這些常規(guī)壓縮/吸收復(fù)合制冷技術(shù)，無論是開式復(fù)合系統(tǒng)，還是閉式復(fù)合系統(tǒng)，在能量利用效率以及利用50℃~60℃這一溫度范圍很低的極低品位熱有效制冷上仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)。例如文獻(xiàn)報道的常規(guī)壓縮/氨水吸收復(fù)合制冷系統(tǒng)在能量轉(zhuǎn)換效率上具有優(yōu)勢，但是在較低品位熱的制冷上與常規(guī)兩級吸收制冷系統(tǒng)所能利用的低品位熱熱源的溫度相當(dāng)，僅為約65℃的熱源。

已有申請?zhí)枮?01010510850.8的發(fā)明專利公開了一種低品位熱能輔助驅(qū)動的復(fù)合式低溫制冷系統(tǒng)，包括發(fā)生器、噴射器、工質(zhì)泵、冷凝器、氣液分離器、壓縮機、第一節(jié)流部件、冷凝蒸發(fā)器、第二節(jié)流部件、蒸發(fā)器、加熱器。該發(fā)明通過噴射器的作用降低了壓縮機的功耗，也成功的利用了低品位熱，但制冷效果有待提高。

自從蒙特利爾議定書簽署以后，可以采用自然工質(zhì)的跨臨界循環(huán)的研究得到了極大的關(guān)注。跨臨界循環(huán)具有獨特的放熱過程，它以近似于變溫度的相變放熱的方式釋放熱量并且大部分在溫度比較高的溫區(qū)釋放，這類循環(huán)在制取高溫?zé)岱矫骟w現(xiàn)了很大的優(yōu)勢。例如,在制冷溫度為0°С制熱溫度為80°С的二氧化碳跨臨界熱泵循環(huán)其制冷COP可以達(dá)到2.0~3.0，80°С以上的熱量占總熱量的約60%。因而，跨臨界循環(huán)自身具有大量可以利用的熱能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種利用低品位熱的跨臨界/吸收復(fù)合制冷裝置，通過跨臨界循環(huán)子系統(tǒng)、高壓級吸收制冷子系統(tǒng)和低壓級吸收制冷子系統(tǒng)之間合理的能量耦合，既把跨臨界循環(huán)子系統(tǒng)的冷凝熱利用起來,也可以利用外部溫度比較低的低品位熱。

本發(fā)明一種利用低品位熱的跨臨界/吸收復(fù)合制冷裝置，包括高壓級吸收制冷子系統(tǒng)、跨臨界循環(huán)子系統(tǒng)和低壓級吸收制冷子系統(tǒng)，其特征在于，

所述高壓級吸收制冷子系統(tǒng)的高壓發(fā)生器蒸汽出口與冷凝器入口相連，冷凝器出口與第一節(jié)流裝置入口相連，第一節(jié)流裝置出口與過冷器第一入口相連，過冷器第一出口與第一吸收器第一入口相連，第一吸收器出口與第一循環(huán)泵入口相連，第一循環(huán)泵出口與第一溶液換熱器第一通道入口相連，第一溶液換熱器第一通道出口與高壓發(fā)生器溶液入口相連，高壓發(fā)生器溶液出口與第一溶液熱交換器第二通道入口相連，第一溶液熱交換器第二通道出口與第二節(jié)流裝置入口相連，第二節(jié)流裝置出口與第一吸收器第二入口相連；