CN101240951A - 双重吸附式制冷循环系统 - Google Patents

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王如竹
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Abstract

一种双重吸附式制冷循环系统，属于制冷空调技术领域。本发明中，高温反应器出口与高温调节阀进口连接，高温调节阀出口与冷凝器进口连接，冷凝器出口与节流阀进口连接，节流阀出口与蒸发器进口连接，蒸发器出口与低温调节阀进口连接，低温调节阀出口与低温反应器进口连接，低温反应器出口与再吸附调节阀进口连接，再吸附调节阀出口与高温反应器进口连接。高温反应器中安装高温反应器加热及冷却盘管，冷凝器、蒸发器中分别安装换热盘管，低温反应器中安装低温反应器加热及冷却盘管。两种不同的金属氯化物吸附剂分别填装于高温、低温反应器内。本发明不仅提高了吸附式制冷循环系统的工作性能，且解决了基本型制冷过程的不连续问题。

Description

双重吸附式制冷循环系统
技术领域
本发明涉及一种制冷空调领域的系统，具体是一种基于吸附—再吸附过程的双重吸附式制冷循环系统。
背景技术
在整个能源消耗中，建筑能耗占有很大比例，其中制冷空调约占建筑能耗的85％以上，尤其近些年随着生活水平的提高，人们对舒适性空调的需求量不断增加，致使制冷空调的耗电比例迅速增加，夏季甚至需拉闸限电，因此，在制冷空调领域实施高效节能技术的意义非常重大；此外，每年大量的低品位余热(如废热、工业余热等)得不到合理利用而被排放，造成大量能源浪费。固体吸附式制冷作为一种可有效利用太阳能和低品位余热的绿色制冷技术，已成为国内外制冷空调节能技术领域关注的热点。
目前，固体吸附式制冷循环系统根据制冷机理的不同可分为吸附制冷循环和再吸附制冷循环。前者利用制冷剂的蒸发相变潜热来实现制冷，因在吸附制冷循环中加热吸附剂解吸所需的解吸热远大于制冷剂的蒸发潜热，导致系统的工作性能较低；再吸附制冷循环中采用两种不同的化学吸附剂，利用低温反应器中吸附剂在解吸过程中吸收的解吸热实现制冷，由于解吸热通常约为制冷剂蒸发潜热的两倍，因此再吸附制冷循环相对吸附制冷循环可有效提高系统的工作性能。无论是吸附制冷循环还是再吸附制冷循环，其不足之处是基本型循环的制冷过程均是间歇的，且都存在一次高温解吸热输入，一次制冷量(蒸发相变潜热制冷或解吸热制冷)输出，即高温解吸热的输入和制冷量的输出在循环次数上是相等的，只是能量数量不同而已，因此，这种热量输入和制冷量输出的方式在一定程度上限制了吸附、再吸附制冷循环中系统工作性能的提高。
经对现有技术的公开文献检索发现，目前提高固体吸附式制冷工作性能的主要措施是采用强化换热和回热回质技术，而不是以改进传统固体吸附式制冷循环方式为主要手段，例如中国专利申请号为CN01111038.4的“独立加热/回热/回质/冷却的多效吸附式制冷循环系统”专利，即是通过采用回热回质技术来提高固体吸附式制冷循环的工作性能；中国专利申请号为CN200410025398.0的“基于分离热管的高效可靠的吸附制冷机”专利，即是通过采用热管强化换热技术来提高制冷系统的工作性能；并没有涉及新型固体吸附式制冷循环系统的开发。
发明内容
本发明的目的在于针对传统吸附制冷循环和再吸附制冷循环的不足，提供一种基于吸附—再吸附过程的双重吸附式制冷循环系统。本发明系统中，每输入一次高温解吸热就可以得到两次制冷量的输出，相对基本型吸附制冷循环和再吸附制冷循环，本发明不仅可提高固体吸附式制冷循环的工作性能，还能解决基本型制冷过程的不连续问题。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：高温反应器、高温反应器加热及冷却盘管、高温调节阀、冷凝器、冷凝器换热盘管、节流阀、蒸发器、蒸发器换热盘管、低温调节阀、低温反应器、低温反应器加热及冷却盘管、再吸附调节阀、两种不同的金属氯化物吸附剂(其中高温反应器内填充高温反应金属氯化物吸附剂，低温反应器内填充低温反应金属氯化物吸附剂)。
高温反应器出口与高温调节阀进口连接，高温调节阀出口与冷凝器进口连接，冷凝器出口与节流阀进口连接，节流阀出口与蒸发器进口连接，蒸发器出口与低温调节阀进口连接，低温调节阀出口与低温反应器进口连接，低温反应器出口与再吸附调节阀进口连接，再吸附调节阀出口与高温反应器进口连接。高温反应器中填装高温反应金属氯化物吸附剂、并安装加热及冷却盘管，冷凝器中安装冷凝器换热盘管，蒸发器中安装蒸发器换热盘管，低温反应器中填装低温反应金属氯化物吸附剂、并安装加热及冷却盘管。
本发明的工作过程包括四个大的过程：
错误！未找到引用源。高温反应器中高温反应金属氯化物吸附剂的加热解吸过程。在加热解吸过程中，关闭高温反应器与低温反应器之间的再吸附调节阀，通过高温反应器中的加热盘管对反应器中的高温反应金属氯化物吸附剂进行加热，当吸附剂的温度上升到解吸温度后，开启高温反应器与冷凝器之间的高温调节阀，制冷剂从吸附剂中解吸出来，完成解吸过程。
错误！未找到引用源。制冷剂的冷凝和节流过程。从高温反应器中解吸出来的制冷剂蒸汽进入冷凝器放出热量凝结成液态制冷剂，然后流经节流阀节流形成低温低压的液态制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂的凝结及节流过程。
错误！未找到引用源。低温反应器中低温反应金属氯化物吸附剂的冷却吸附过程。在冷却吸附过程中，仍然关闭高温反应器与低温反应器之间的再吸附调节阀，通过低温反应器的冷却盘管对反应器中的低温反应金属氯化物吸附剂进行冷却，当吸附剂的温度降低到吸附温度后，打开低温反应器与蒸发器之间的低温调节阀，低温反应器中的低温反应金属氯化物吸附剂开始对制冷剂进行吸附，制冷剂在蒸发器中蒸发相变产生制冷效果，这是本发明双重吸附式循环系统中的第一次冷量输出。
错误！未找到引用源。低温反应器与高温反应器之间的再吸附制冷过程。在再吸附过程中，高温反应器与冷凝器之间的高温调节阀和低温反应器与蒸发器之间的低温调节阀均关闭，高温反应器因解吸过程完成后具有较强的吸附性能，同时，低温反应器因吸附过程完成后已达到吸附饱和状态，利用冷却盘管对高温反应器内的高温反应金属氯化物吸附剂进行冷却使其温度降低，当高温反应器中吸附剂的温度下降到吸附温度后，高温反应器与低温反应器之间的再吸附调节阀打开，此时，高温反应器内高温反应金属氯化物吸附剂发生高温下的吸附反应，低温反应器内低温反应金属氯化物吸附剂发生低温下的解吸过程，其中高温反应器的吸附热由冷却盘管中的冷却水带走，而低温反应器的解吸热由加热盘管中的冷媒水提供，而被降温的冷媒水用于空调制冷，从而实现再吸附制冷，这是本发明双重吸附式循环系统中的第二次冷量输出。
本发明具有显著的优点和积极的效果：其一，双重吸附式制冷系统在每次循环过程中，仅对高温反应器输入一次高温解吸热，就能实现两次制冷量的输出，即低温反应器与蒸发器之间发生的制冷剂相变潜热制冷和高温反应器与低温反应器之间发生的再吸附制冷。其二，双重吸附式制冷循环系统的基本型循环可实现连续制冷，当高温反应器加热解吸时，低温反应器与蒸发器之间发生制冷剂相变潜热制冷；当高温反应器解吸完毕时，低温反应器吸附饱和，由原来低温反应器与蒸发器间的相变制冷切换为低温反应器和高温反应器之间的再吸附制冷。其三，双重吸附式制冷循环系统具有较大的制冷能力。与吸附循环相比，制冷能力高出利用解吸热产生的制冷量；与再吸附循环相比，其制冷能力高出制冷剂蒸发潜热的制冷量。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
其中：1是高温反应器，2是高温反应器加热及冷却盘管，3是高温反应金属氯化物吸附剂，4是高温调节阀，5是冷凝器，6是冷凝器换热盘管，7是节流阀，8是蒸发器，9是蒸发器换热盘管，10是低温调节阀，11是低温反应器，12是低温反应器加热及冷却盘管，13是低温反应金属氯化物吸附剂，14是再吸附调节阀。
图中实线箭头方向表示制冷剂的流动方向，虚线箭头方向表示盘管中传热流体水的流动方向。
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，本实施例包括高温反应器1、高温反应器加热及冷却盘管2、高温反应金属氯化物吸附剂3、高温调节阀4、冷凝器5、冷凝器换热盘管6、节流阀7、蒸发器8、蒸发器换热盘管9、低温调节阀10、低温反应器11、低温反应器加热及冷却盘管12、低温反应金属氯化物吸附剂13、再吸附调节阀14。
高温反应器1出口与高温调节阀4进口连接，高温调节阀4出口与冷凝器5进口连接，冷凝器5出口与节流阀7进口连接，节流阀7出口与蒸发器8进口连接，蒸发器8出口与低温调节阀10进口连接，低温调节阀10出口与低温反应器11进口连接，低温反应器11出口与再吸附调节阀14进口连接，再吸附调节阀14出口与高温反应器1进口连接。高温反应器1中安装高温反应器加热及冷却盘管2，冷凝器5中安装冷凝器换热盘管6，蒸发器8中安装蒸发器换热盘管9，低温反应器11中安装低温反应器加热及冷却盘管12。高温反应金属氯化物吸附剂3填装于高温反应器1内，低温反应金属氯化物吸附剂13填装于低温反应器11内。
所述高温反应金属氯化物吸附剂3工作温度高于低温反应金属氯化物吸附剂13。
所述高温反应金属氯化物吸附剂3在每次循环过程中，由外界高温热源输入解吸热。
本系统中，制冷剂的流动均是单向的，制冷剂依次经过高温反应器1、冷凝器5、蒸发器8、低温反应器11，再回到高温反应器1，形成一个环状的流动循环回路。
进行加热解吸时，打开高温调节阀4，关闭再吸附调节阀14，利用高温反应器加热盘管2对高温反应器1中的高温反应金属氯化物吸附剂3进行加热解吸；解吸出的制冷剂蒸汽进入冷凝器5并与冷凝器换热盘管6进行换热，冷却成液态的制冷剂流经节流阀7进入蒸发器8。
进行吸附制冷时，打开低温调节阀10，利用低温反应器11中的低温反应器冷却盘管12对低温反应金属氯化物吸附剂13进行冷却吸附，蒸发器8中的低温低压液态制冷剂在低温反应金属氯化物吸附剂13的吸附作用下发生相变吸收蒸发器换热盘管9中传热流体水的热量，产生冷媒水，实现双重吸附式制冷循环系统中的第一次冷量输出。
进行再吸附制冷时，关闭高温调节阀4和低温调节阀10，利用高温反应器冷却盘管2对高温反应器1中的高温反应金属氯化物吸附剂3进行冷却，当高温反应金属氯化物吸附剂3的温度下降到吸附温度时，打开再吸附调节阀14，高温反应器1内高温反应金属氯化物吸附剂发生高温下的吸附反应，低温反应器11内低温反应金属氯化物吸附剂发生低温下的解吸过程。高温反应器1中高温反应金属氯化物吸附剂3释放的吸附热通过高温反应器冷却盘管2中的传热流体水带走，低温反应器11中低温反应金属氯化物吸附剂13向低温反应器加热盘管12中的传热流体水吸收热量，而被降温的冷媒水用于空调制冷，实现双重吸附式制冷循环系统中的第二次冷量输出。

Claims (4)

1、一种双重吸附式制冷循环系统，包括：高温反应器(1)、高温反应器加热及冷却盘管(2)、高温反应金属氯化物吸附剂(3)、高温调节阀(4)、冷凝器(5)、冷凝器换热盘管(6)、节流阀(7)、蒸发器(8)、蒸发器换热盘管(9)、低温调节阀(10)、低温反应器(11)、低温反应器加热及冷却盘管(12)、低温反应金属氯化物吸附剂(13)、再吸附调节阀(14)，其特征在于：高温反应器(1)出口与高温调节阀(4)进口连接，高温调节阀(4)出口与冷凝器(5)进口连接，冷凝器(5)出口与节流阀(7)进口连接，节流阀(7)出口与蒸发器(8)进口连接，蒸发器(8)出口与低温调节阀(10)进口连接，低温调节阀(10)出口与低温反应器(11)进口连接，低温反应器(11)出口与再吸附调节阀(14)进口连接，再吸附调节阀(14)出口与高温反应器(1)进口连接，高温反应器(1)中设有高温反应器加热及冷却盘管(2)，冷凝器(5)中设有冷凝器换热盘管(6)，蒸发器(8)中设有蒸发器换热盘管(9)，低温反应器(11)中设有低温反应器加热及冷却盘管(12)，高温反应金属氯化物吸附剂(3)填装于高温反应器(1)内，低温反应金属氯化物吸附剂(13)填装于低温反应器(11)内。
2、根据权利要求1所述的双重吸附式制冷循环系统，其特征是，所述高温反应金属氯化物吸附剂(3)工作温度高于低温反应金属氯化物吸附剂(13)。
3、根据权利要求1或2所述的双重吸附式制冷循环系统，其特征是，所述高温反应金属氯化物吸附剂(3)在每次循环过程中，由外界高温热源输入一次解吸热，实现两次制冷过程。
4、根据权利要求1所述的双重吸附式制冷循环系统，其特征是，制冷剂的流动均是单向的，制冷剂依次经过所述高温反应器(1)、冷凝器(5)、蒸发器(8)、低温反应器(11)，再回到高温反应器(1)，形成一个环状的流动循环回路。
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