[發(fā)明專利]一種閃蒸-擴散吸收式制冷系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410829853.6
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104534739A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李華山;卜憲標;王令寶;馬偉斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 孔德超;莫瑤江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制冷技術(shù)，尤其涉及一種利用低品位熱能驅(qū)動的擴散吸收式制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國經(jīng)濟的高速增長，能源消費量持續(xù)上升，能源供給形勢日益緊張。另一方面，由于能源利用率較低，我國低品位熱能非常豐富。因而，高效、合理地開發(fā)利用低品位能源對緩解我國能源壓力及促進社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

擴散吸收式制冷系統(tǒng)可以有效地利用太陽能、地熱能、發(fā)動機余熱以及工業(yè)余熱等低品位能源，且不使用對臭氧層有破壞作用的工質(zhì)，具有十分廣闊的應用前景。但現(xiàn)有的擴散吸收式制冷系統(tǒng)由于使用氣泡泵驅(qū)動，系統(tǒng)性能系數(shù)(COP)較低，制冷量一般較小，難以用于制冷量需求較大的場合；系統(tǒng)在單一壓力下運行，亦即吸熱與放熱過程均在冷凝壓力下進行，溶液濃度及循環(huán)流量操作范圍窄，可調(diào)節(jié)性差；發(fā)生器傳熱過程存在相變，傳熱系數(shù)小。此外，目前絕大多數(shù)的擴散吸收式制冷系統(tǒng)以NH₃/H₂O為工質(zhì)，必須配置精餾器，從而造成部分熱量的損耗和浪費。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種閃蒸-擴散吸收式制冷系統(tǒng)，采用加熱器、閃蒸器及循環(huán)泵組合替代常規(guī)擴散吸收式制冷系統(tǒng)中的發(fā)生器和氣泡泵，可以在較低的熱源溫度下運行(≥70℃)，且無需精餾裝置，具有較高的COP和較大的制冷量。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案：

一種閃蒸-擴散吸收式制冷系統(tǒng)，其包括加熱器、閃蒸器、冷凝器、蒸發(fā)器、氣體熱交換器、吸收器、儲液器、循環(huán)泵以及溶液熱交換器，其中，所述氣體熱交換器包括進行熱交換的第一流體通道和第二流體通道，所述溶液熱交換器包括進行熱交換的第三流體通道和第四流體通道；所述儲液器的出液口依次通過循環(huán)泵、第四流體通道、加熱器后連接至閃蒸器的入口端，所述閃蒸器的氣體出口端通過冷凝器后連接至蒸發(fā)器的第一入口端，所述閃蒸器的液體出口端通過第三流體通道后連接至吸收器的第二入口端，所述吸收器的第一出口端連接至儲液器的進液口，所述吸收器的第二出口端通過第二流體通道連接至蒸發(fā)器的第二入口端，所述蒸發(fā)器的出口端通過第一流體通道后連接至吸收器的第一入口端。

所述閃蒸器和蒸發(fā)器的位置均低于冷凝器的位置，所述蒸發(fā)器、氣體熱交換器、吸收器以及儲液器的位置依次降低，所述溶液熱交換器、閃蒸器以及加熱器的位置依次升高，所述閃蒸器的液體出口端的位置高于吸收器的第二入口端的位置。

所述系統(tǒng)采用TFE為制冷劑，E181為吸收劑，He為擴散劑。以TFE/E181作為工質(zhì)，采用加熱器、閃蒸器及循環(huán)泵組合替代常規(guī)擴散吸收式制冷系統(tǒng)中的發(fā)生器和氣泡泵，該特征使得閃蒸-擴散吸收式制冷系統(tǒng)在兩個壓力下運行，其中，加熱器和溶液熱交換器的第四流體通道在第一壓力(高壓)下運行，系統(tǒng)其余設(shè)備在第二壓力(低壓)下運轉(zhuǎn)。且針對不同的應用場所，系統(tǒng)溶液循環(huán)流量及吸熱過程的運行壓力可以根據(jù)熱源溫度和溶液濃度進行調(diào)節(jié)，可以在較低的熱源溫度下運行(≥70℃)，且無需精餾裝置，具有較高的COP和較大的制冷量。

TFE/E181具有良好的熱物性。與NH₃/H₂O相比，TFE/E181制冷系統(tǒng)具有較低的工作壓力，安全性好，而且TFE與E181之間的沸點差較大(200.3℃)，系統(tǒng)不需要設(shè)置精餾設(shè)備。此外，理論分析表明，TFE/E181擴散吸收式制冷系統(tǒng)的性能優(yōu)于常規(guī)的NH₃/H₂O系統(tǒng)。

所述加熱器、冷凝器、蒸發(fā)器、氣體熱交換器、吸收器以及溶液熱交換器均為換熱器，可以采用噴淋式或沉浸式，也可以是套管式或其他形式，其換熱管可以是普通管也可以是強化管。

所述循環(huán)泵為磁力泵。

本發(fā)明中，出自溶液熱交換器的濃溶液進入加熱器，在其中被加熱至飽和液態(tài)，隨后進入閃蒸器，經(jīng)降壓擴容產(chǎn)生氣液兩相混合物并分離，氣相從其頂部流出進入冷凝器，液相從其底部流出進入溶液熱交換器。

與現(xiàn)有的擴散吸收式制冷技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

(1)系統(tǒng)溶液濃度、循環(huán)流量以及吸熱過程運行壓力的操作范圍變寬，系統(tǒng)具備可調(diào)節(jié)性，提高了制冷系統(tǒng)的性能系數(shù)和制冷量；

(2)系統(tǒng)要求的驅(qū)動熱源溫度進一步降低，擴大了擴散吸收式制冷系統(tǒng)的使用范圍，且溶液吸熱過程不涉及相變，傳熱系數(shù)高；

(3)閃蒸過程中只有制冷劑TFE閃發(fā)成蒸汽，吸收劑E181依然為液相，因而制冷系統(tǒng)無需精餾裝置，提高了低品位能源的利用效率；