[發(fā)明專利]聯(lián)合驅(qū)動的金屬氫化物熱泵系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310225320.2
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103277938A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王厲;駱菁菁
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: F25B30/00
• 分類號: F25B30/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制冷與空調(diào)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種聯(lián)合驅(qū)動的金屬氫化物熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)

金屬氫化物是一種新型功能金屬材料，能在一定溫度和壓力下可逆地釋放和吸收大量氫氣，同時(shí)伴隨巨大焓變，因此可以用來構(gòu)造金屬氫化物熱泵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低溫制冷以及高溫供熱等多種功能，且具有環(huán)境友好，低品位能源利用的特點(diǎn)，是國際上競相研究開發(fā)的熱點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，按照驅(qū)動方式可將金屬氫化物熱泵分為兩類：熱驅(qū)動金屬氫化物熱泵系統(tǒng)（MHHP）和壓縮機(jī)驅(qū)動金屬氫化物熱泵系統(tǒng)（CDMHHP）。

熱驅(qū)動金屬氫化物熱泵系統(tǒng)包括有兩個反應(yīng)器（兩個反應(yīng)器中填充有不同P-T性能的金屬氫化物）為主體構(gòu)成；每個反應(yīng)器在各自的P-T平衡線上間隙式地進(jìn)行吸氫/脫氫以及預(yù)冷/預(yù)熱操作，反應(yīng)過程中所釋放出的氫氣在兩個反應(yīng)器之間進(jìn)行循環(huán)，吸氫反應(yīng)所釋放的熱量可以用于制熱，脫氫反應(yīng)所吸收的熱量可用于制冷，系統(tǒng)的驅(qū)動力為外界提供的熱量，若安裝兩套系統(tǒng)進(jìn)行分時(shí)、反相操作，還可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的制冷、制熱，這是目前最為常見的系統(tǒng)型式。

壓縮機(jī)驅(qū)動金屬氫化物熱泵系統(tǒng)（CDMHHP）包括有兩個通過壓縮機(jī)連接的反應(yīng)器，兩個反應(yīng)器中裝填同種氫化物。在運(yùn)行時(shí)，利用壓縮機(jī)做功將一個反應(yīng)器中脫附出來的氫氣增壓，使之在另一個反應(yīng)器中被吸附，隨著過程進(jìn)行，當(dāng)原來處于富氫狀態(tài)的反應(yīng)器變?yōu)樨殮錉顟B(tài)，處于貧氫狀態(tài)的反應(yīng)器變?yōu)楦粴錉顟B(tài)時(shí)，再將兩反應(yīng)器的連接管路反轉(zhuǎn)，開始下一個工作周期，由此形成半連續(xù)運(yùn)行。

熱驅(qū)動的金屬氫化物熱泵系統(tǒng)構(gòu)造及操作較復(fù)雜，不可逆損失較大，對合金對和熱源溫度都有較嚴(yán)格的要求，其優(yōu)點(diǎn)是能靈活利用熱源、無轉(zhuǎn)動機(jī)械、噪音小。

相反，壓縮機(jī)驅(qū)動的金屬氫化物熱泵系統(tǒng)構(gòu)造較簡單，不可逆損失較小，但其高溫端只能放熱，低溫端只能吸熱，即不能實(shí)現(xiàn)第一類熱泵循環(huán)，同時(shí)對多溫?zé)嵩吹钠ヅ潇`活性降低，另外當(dāng)壓縮比增加時(shí)，壓縮機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的氫氣具有更大的過熱度，增加了傳熱過程的不可逆損失。

為此，需要提供一種能綜合熱驅(qū)動和壓縮機(jī)驅(qū)動兩種優(yōu)點(diǎn)的金屬氫化物熱泵系統(tǒng)，使之具有更靈活的系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能綜合熱驅(qū)動和壓縮機(jī)驅(qū)動兩種優(yōu)點(diǎn)的金屬氫化物熱泵系統(tǒng)，使之具有更靈活的系統(tǒng)性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種聯(lián)合驅(qū)動的金屬氫化物熱泵系統(tǒng)，包括低溫反應(yīng)器，四通控制閥，壓縮機(jī)，高溫反應(yīng)器和閥門；所述低溫反應(yīng)器上設(shè)置有低溫反應(yīng)器流體進(jìn)口、低溫反應(yīng)器流體出口、低溫反應(yīng)器氫氣接口Ⅲ和低溫反應(yīng)器氫氣接口Ⅳ；所述四通控制閥上設(shè)置有四通控制閥氫氣接口Ⅰ、四通控制閥氫氣接口Ⅱ、四通控制閥氫氣接口Ⅲ和四通控制閥氫氣接口Ⅳ；所述壓縮機(jī)上設(shè)置有壓縮機(jī)氫氣進(jìn)口和壓縮機(jī)氫氣出口；所述高溫反應(yīng)器上設(shè)置有高溫反應(yīng)器流體進(jìn)口、高溫反應(yīng)器流體出口、高溫反應(yīng)器氫氣接口Ⅲ和高溫反應(yīng)器氫氣接口Ⅳ；所述低溫反應(yīng)器氫氣接口Ⅲ連接四通控制閥氫氣接口Ⅰ，四通控制閥氫氣接口Ⅱ連接壓縮機(jī)氫氣進(jìn)口，壓縮機(jī)氫氣出口連接四通控制閥氫氣接口Ⅲ，四通控制閥氫氣接口Ⅳ連接高溫反應(yīng)器氫氣接口Ⅲ，高溫反應(yīng)器氫氣接口Ⅳ通過閥門連接低溫反應(yīng)器氫氣接口Ⅳ；所述的低溫反應(yīng)器和高溫反應(yīng)器內(nèi)分別裝填有不同類型的金屬氫化物。

作為對本發(fā)明所述的聯(lián)合驅(qū)動的金屬氫化物熱泵系統(tǒng)的改進(jìn)：所述低溫反應(yīng)器內(nèi)裝填LaNi₅，所述高溫反應(yīng)器內(nèi)裝填LaNi_4.7Al_0.3。

作為對本發(fā)明所述的聯(lián)合驅(qū)動的金屬氫化物熱泵系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：所述四通控制閥氫氣接口Ⅰ連接到四通控制閥氫氣接口Ⅱ，四通控制閥氫氣接口Ⅲ連接到四通控制閥氫氣接口Ⅳ。

作為對本發(fā)明所述的聯(lián)合驅(qū)動的金屬氫化物熱泵系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：所述四通控制閥氫氣接口Ⅳ連接到四通控制閥氫氣接口Ⅱ，四通控制閥氫氣接口Ⅲ連接到四通控制閥氫氣接口Ⅰ。