CN100588891C - 余热驱动吸附式冷冻机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种制冷技术领域的余热驱动吸附式冷冻机组，其中：蒸汽加热管路位于蒸汽发生器内，加热管路外部空间构成蒸汽发生器，蒸汽发生器上部加热阀门与吸附单元管相连，吸附剂位于第一吸附单元管和第二吸附单元管的内部，冷却器位于蒸汽发生器的下部，冷却管路位于冷却器内部，冷却器的上部通过水泵与冷却三通阀相连，然后再与第一吸附单元管和第二吸附单元管连接。第一吸附床通过第一冷凝器与第一氨储液器连接，第一氨储液器与第一蒸发器的上部连接。第二吸附床的上部通过第二冷凝器与第二氨储液器连接，第二氨储液器与第二蒸发器的上部连接。本发明解决了腐蚀问题，减少阀门数量，改善了阀门的工作工况，提高了系统运行可靠性和安全性。

Description

余热驱动吸附式冷冻机组

技术领域

本发明涉及的是一种制冷技术领域的冷冻机组，具体是一种余热驱动吸附式冷冻机组。

背景技术

吸附式制冷具有零ODP(臭氧消耗潜能值)、零GWP(全球温暖化潜力值)、能够利用低品位热能等优点，符合21世纪有关经济，环保可持续发展的人类发展主题。吸附式制冷系统可以采用低品位的热能，如太阳能，工业余热，发动机余热和地热等，这对制冷/空调领域的节能意义重大，因此可以对目前电力的紧张供应起到缓解作用。另外与蒸汽压缩式制冷相比，它具有结构简单，无运动部件，噪声低，寿命长等特点，和吸收式制冷相比，吸附式制冷不存在结晶和精馏问题。吸附式制冷采用固体作为吸附剂，因此，它的应用范围更广泛，可以用于震动，倾颠和旋转等场所，能更有效的利用低品位热源。

经对现有技术的公开文献检索发现，中国专利公开号：CN1614342，公开日为2005年5月11日，发明名称为：余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机，该专利自述为：制冰机系统包括两个吸附床，一个海水冷凝器，两个加热阀门，两个冷却三通阀，一个回质阀门，一个烟气加热器，两个氨冷凝器，两个满液式蒸发器，一个液位控制。吸附床的加热和冷却分别采用不同的热管回路，加热热管工质为水，冷却热管工质为丙酮。其不足之处在于：吸附床的加热和冷却采用不同的工作介质，吸附床的加热过程中，热管加热管路内的压力为正，而在吸附床的冷却过程，丙酮为冷却介质，冷却热管管路内的压力为负，因此加热阀门和冷却三通阀频繁的在正负压工作状态之间进行切换，阀门工作环境恶劣，使用寿命缩短。同时系统阀门过多，降低了吸附式制冷系统的可靠性和安全性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种余热驱动吸附式冷冻机组，吸附床的加热和冷却分别通过闭路循环完成，解决现有传统由于冷热交变而导致的烟气腐蚀问题，同时减少阀门的数量以提高系统运行的可靠性，再者改变系统中阀门的工作状态，使阀门始终处于正压状态，提高系统的工作寿命，同时改变回质阀门的位置，使吸附式冷冻机组实现真正的连续制冷。

本发明是以下技术方案实现的，本发明所述的余热驱动吸附式冷冻机组，包括：冷却器、冷却管路、水泵、加热管路、蒸汽发生器、第一蒸汽回流阀、第二蒸汽回流阀、第一吸附床、第二吸附床、第一吸附单元管、第二吸附单元管、吸附剂、第一蒸汽加热阀、第二蒸汽加热阀、冷却三通阀、第一冷凝器，第二冷凝器、冷却水管、第一氨储液器、第二氨储液器，氨阀、冷冻水管、第一蒸发器、第二蒸发器。连接方式为：加热管路位于蒸汽发生器内，加热管路内部通加热蒸汽。蒸汽发生器位于第一吸附床和第二吸附床的下部。吸附剂位于第一吸附单元管和第二吸附单元管的内部。蒸汽发生器上部通过第一加热阀门与第一吸附单元管相连，然后通过第一蒸汽回流阀，回到蒸汽发生器。蒸汽发生器上部通过第二加热阀门与第二吸附单元管相连，然后通过第二蒸汽回流阀，回到蒸汽发生器。冷却器位于蒸汽发生器的下部。冷却管路位于冷却器内部，冷却管路内通冷却水，冷却器上部通过水泵与冷却三通阀连接，然后分两路分别与第一吸附单元管和第二吸附单元管相连。第一吸附床的上部与第一冷凝器的上部连接，第一冷凝器的下部与第一氨储液器的上部连接，第一冷凝器位于第一氨储液器的上部，第一氨储液器的下部与第一蒸发器的上部连接，第一氨储液器位于第一蒸发器的上部。第二吸附床的上部与第二冷凝器的上部连接，第二冷凝器的下部与第二氨储液器的上部连接，第二冷凝器位于第二氨储液器的上部，第二氨储液器的下部与第二蒸发器的上部连接，第二氨储液器位于第二蒸发器的上部。第一蒸发器和第二蒸发器之间通过氨阀连接，实现第一吸附床和第二吸附床之间的回质过程，同时保护第一蒸发器和第二蒸发器内的冷量，实现系统的真正连续制冷过程。

本发明工作过程有三个，一为第一吸附床的加热解吸过程，第二吸附床的冷却吸附过程；二为第一吸附床和第二吸附床之间的回质过程；三为第一吸附床的冷却吸附过程，第二吸附床的加热解吸过程。

本发明的有益效果：闭路式热管加热和单相流体冷却，有效的解决了以往热管型吸附式制冷系统的盐析腐蚀，烟气腐蚀以及安全隐患问题。吸附床的加热和冷却采用相同的工作介质，简化了吸附床的结构；改善了蒸汽加热阀门和冷却三通阀的工作状态，使得阀门始终处于正压的工作条件，提高了阀门的使用寿命和系统运行的可靠性。相对于已有的余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机，这种设计方式的优点还在于可以利用一个蒸汽发生器和一个冷却器对多个吸附床进行加热和冷却，完成多床发生器的加热解吸和冷却吸附过程。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，余热驱动吸附式冷冻机组，包括：冷却器1，冷却管路2，水泵3，加热管路4，蒸汽发生器5，第一蒸汽回流阀6a，第二蒸汽回流阀6b，第一吸附床7a，第二吸附床7b，第一吸附单元管8a，第二吸附单元管8b，吸附剂9，第一蒸汽加热阀10a，第一蒸汽加热阀10b，冷却三通阀11，第一冷凝器12a，第二冷凝器12b，冷却水管13，第一氨储液器14a，第二氨储液器14b，氨阀15，冷冻水管16，第一蒸发器17a，第二蒸发器17b。

其连接方式为：加热管路4位于蒸汽发生器5内，加热管路4内部通加热蒸汽。蒸汽发生器5位于第一吸附床7a和第二吸附床7b的下部。吸附剂9位于第一吸附单元管8a和第二吸附单元管8b内。蒸汽发生器5上部通过第一加热阀门10a与第一吸附单元管8a相连，然后通过第一蒸汽回流阀6a回到蒸汽发生器5。蒸汽发生器5上部通过第二加热阀门10b与第二吸附单元管8b相连，然后通过第二蒸汽回流阀6b回到蒸汽发生器5。冷却器1位于蒸汽发生器5的下部。冷却管2路位于冷却器1内部，冷却管路2内通冷却水，冷却器1上部通过水泵3与冷却三通阀11连接，然后分两路分别与第一吸附单元管8a和第二吸附单元管8b相连。第一吸附床7a的上部与第一冷凝器12a的上部连接，第一冷凝器12a的下部与第一氨储液器14a的上部连接，第一冷凝器12a位于第一氨储液器14a的上部，第一氨储液器14a的下部与第一蒸发器17a的上部连接，第一氨储液器14a位于第一蒸发器17a的上部。第二吸附床8b的上部与第二冷凝器12b的上部连接，第二冷凝器12b的下部与第二氨储液器14b的上部连接，第二冷凝器12b位于第二氨储液器14b的上部，第二氨储液器14b的下部与第二蒸发器17b的上部连接，第二氨储液器14b位于第二蒸发器17b的上部。第一蒸发器17a和第二蒸发器17b之间通过氨阀15连接，实现第一吸附床7a和第二吸附床7b之间的回质过程，同时保护第一蒸发器17a和第二蒸发器17b内的冷量，实现系统的真正连续制冷过程。

本实施例中，蒸汽发生器5和冷却器1采用相同的工作介质。

本实施例中，第一吸附单元管8a和第二吸附单元管8b采用钢铝翅片管。吸附剂9位于第一吸附单元管8a和第二吸附单元管8b的翅片间。

本实施例中，蒸汽发生器5设置在第一吸附床7a和第二吸附床7b的下部，第一吸附单元管8a设置在第一吸附床7a内。第二吸附单元管8b设置在第二吸附床7b内。

本实施例中，第一冷凝器12a位于第一氨储液器14a的上部，第一氨储液器14a位于第一蒸发器17a的上部。第二冷凝器12b位于第二氨储液器14b的上部，第二氨储液器14b位于第二蒸发器17b的上部。

本实施例中，第一吸附床7a与第一冷凝器12a之间，第一冷凝器12a与第一氨储液器14a之间以及第一氨储液器14a与第一蒸发器17a之间实现无阀的连接。第二吸附床7b与第二冷凝器12b之间，第二冷凝器12b与第二氨储液器14b之间以及第二氨储液器14b与第二蒸发器17b之间实现无阀的连接。

本实施例工作过程有三个，一为第一吸附床7a的加热解吸过程，第二吸附床7b的冷却吸附过程；二为第一吸附床7a和第二吸附床7b之间的回质过程；三为第一吸附床7a的冷却吸附过程，第二吸附床7b的加热解吸过程。以下对这三个工作过程作详细的描述。

一、第一吸附床7a的加热解吸过程，第二吸附床7b的冷却吸附过程。

在第一吸附床7a加热解吸过程中，与第一吸附床7a连接的冷却三通阀11关闭，第一蒸汽加热阀门10a开启。在外界热源的加热作用下，蒸汽发生器5中的工作介质蒸发，从蒸汽发生器5中出来的蒸汽进入通过第一蒸汽加热阀10a进入第一吸附单元管8a，为第一吸附单元8a管提供热量并使第一吸附单元管8a的温度上升，当第一吸附床7a中第一吸附单元管8a翅片间的吸附剂9温度上升到解吸温度后，与吸附剂9结合的制冷剂从吸附剂9中解吸出来，在第一冷凝器14a内被冷凝成氨液，氨液被储存在第一氨储液器14a内，完成吸附剂9的再生过程，即解吸过程。为下一次的吸附过程做准备。

在第二吸附床7b的冷却吸附过程中，与第二吸附床7b连接的第二加热阀门7b关闭，冷却三通阀11开启，冷却器1中的冷却介质在水泵3的提升作用下进入第二吸附单元管8b，在第二吸附单元管8b内吸收吸附热后，重新回到冷却器1中被冷却水冷却，重复以上过程对第二吸附床7b内第二吸附单元管8b翅片间的吸附剂9进行冷却，当吸附剂9的温度降到吸附温度后，制冷剂开始与吸附剂9结合，这样就导致制冷剂在第二蒸发器17b内蒸发，实现制冷过程，并同时完成吸附过程。

二、第一吸附床7a和第二吸附床7b之间的回质过程。

在第一吸附床7a和第二吸附床7b之间的回质过程中，完成解析过程的第一吸附床7a中的压力比较高，而此时刚刚完成吸附过程的第二吸附床7b中的压力比较低。打开第一吸附床7a和第二吸附床7b之间的氨阀15，两床被联通，第一吸附床7a所对应的第一氨储液器14a内的液体，以及第一吸附床7a内的高压气体通过氨阀15，在两床之间的压差的作用下流到第二吸附床7b对应的第二蒸发器17b中，实现第一吸附床7a和第二吸附床7b之间的回质过程。此时第一吸附床7a进一步的解吸，第二吸附床7b进一步的吸附，从而提高系统中制冷剂的循环量，进而提高吸附系统的性能。

三、第一吸附床7a的冷却吸附过程，第二吸附床7b的加热解吸过程。

在第一吸附床7a的冷却吸附过程中，与第一吸附床7a连接的第一加热阀门7a关闭，冷却三通阀11开启，冷却器1中的冷却介质在水泵3的提升作用下进入第一吸附单元管8a，在第一吸附单元管8a内吸收吸附热后，重新回到冷却器1中被冷却水冷却，重复以上过程对第一吸附床7a内第一吸附单元管8a翅片间的吸附剂9进行冷却，当吸附剂9的温度降到吸附温度后，制冷剂开始与吸附剂9结合，这样就导致制冷剂在第一蒸发器17a内蒸发，实现制冷过程，并同时完成吸附过程。

在第二吸附床7b加热解吸过程中，与第二吸附床7b连接的冷却三通阀11关闭，第二蒸汽加热阀门10b开启。在外界热源的加热作用下，蒸汽发生器5中的工作介质蒸发，从蒸汽发生器5中出来的蒸汽进入通过第二蒸汽加热阀10b进入第二吸附单元管8b，为第二吸附单元8b管提供热量并使第二吸附单元管8a的温度上升，当第二吸附床7b中第二吸附单元管8b翅片间的吸附剂9温度上升到解吸温度后，与吸附剂9结合的制冷剂从吸附剂9中解吸出来，在第二冷凝器14b内被冷凝成氨液，氨液被储存在第二氨储液器14b内，完成吸附剂9的再生过程，即解吸过程。为下一次的吸附过程做准备。

Claims (4)

1、一种余热驱动吸附式冷冻机组，其特征在于，包括：冷却器、冷却管路、水泵、加热管路、蒸汽发生器、第一蒸汽回流阀、第二蒸汽回流阀、第一吸附床、第二吸附床、第一吸附单元管、第二吸附单元管、吸附剂、第一蒸汽加热阀、第二蒸汽加热阀、冷却三通阀、第一冷凝器、第二冷凝器、冷却水管、第一氨储液器、第二氨储液器氨阀、冷冻水管、第一蒸发器、第二蒸发器，其中：加热管路位于蒸汽发生器内，加热管路内部通加热蒸汽，蒸汽发生器位于第一吸附床和第二吸附床的下部，吸附剂位于第一吸附单元管和第二吸附单元管的内部，第一吸附单元管设置在第一吸附床内，第二吸附单元管设置在第二吸附床内，蒸汽发生器上部通过第一加热阀门与第一吸附单元管相连，然后通过第一蒸汽回流阀，回到蒸汽发生器，蒸汽发生器上部通过第二加热阀门与第二吸附单元管相连，然后通过第二蒸汽回流阀回到蒸汽发生器，冷却器位于蒸汽发生器的下部，冷却管路位于冷却器内部，冷却管路内通冷却水，冷却器上部通过水泵与冷却三通阀连接，然后分两路分别与第一吸附单元管和第二吸附单元管相连，第一吸附床的上部与第一冷凝器的上部连接，第一冷凝器的下部与第一氨储液器的上部连接，第一冷凝器位于第一氨储液器的上部，第一氨储液器的下部与第一蒸发器的上部连接，第一氨储液器位于第一蒸发器的上部，第二吸附床的上部与第二冷凝器的上部连接，第二冷凝器的下部与第二氨储液器的上部连接，第二冷凝器位于第二氨储液器的上部，第二氨储液器的下部与第二蒸发器的上部连接，第二氨储液器位于第二蒸发器的上部，第一蒸发器和第二蒸发器之间通过氨阀连接。

2、根据权利要求1所述的余热驱动吸附式冷冻机组，其特征是，所述蒸汽发生器和冷却器，它们的工作介质相同。

3、根据权利要求1所述的余热驱动吸附式冷冻机组，其特征是，所述第一吸附单元管和第二吸附单元管为钢铝翅片管。

4、根据权利要求1所述的余热驱动吸附式冷冻机组，其特征是，所述吸附剂位于第一吸附单元管和第二吸附单元管的翅片间。

Images