CN101737995A - 微正压运行的吸附制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微正压运行的吸附制冷系统。将烃基或氨基工质作为制冷剂用于所述的吸附制冷系统，使其在压力范围0.10～1.00MPa(绝对压力)的微正压环境工作，降低设备负荷和造价，提高吸附制冷系统长期工作的稳定性；采用管翅式、板翅式或热管换热器作为吸附换热器，提高系统换热效率、缩短循环周期；系统采用回热和回质循环，能量利用率高，制冷效率高。本发明的吸附制冷系统微正压操作，对制冷系统设备的要求较低，可利用低温热能驱动，制冷系统可稳定、可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸附制冷系统，尤其适合热能驱动的，操作压力范围在0.10～1.00MPa(绝压)的吸附制冷系统，属于制冷技术领域。
背景技术
吸附制冷技术具有节能和环保两大优势，受到制冷、新能源和环保领域的共同关注。目前采用氨、水、甲醇或乙醇等为制冷工质的吸附制冷系统，对设备制造要求较高，系统运行稳定性不高：以氨为制冷工质的系统，操作压力高，设备负荷大；以水、甲醇或乙醇为制冷工质时，系统需要在高真空条件下操作，金属密封问题难以解决，容易泄漏，导致系统运行不稳定。
梅乌涅尔等在《Applied Thermal Engineering》上发表的《固体吸附式制冷和热泵装置的热驱动循环》[Meunier，Solid sorption heat powered cycles for coolingand heat pumping applications.Applied Thermal Engineering，1998，18(9-10)：715-729]中提出了将操作压力接近环境压力的混合工质用于吸附制冷系统的概念，并认为操作压力接近或稍高于大气环境压力的吸附制冷系统，对于推动吸附制冷技术工业化和商品化进程具有重要意义。中国专利CN1232159发明了一种“吸附吸收耦合制冷装置”，将吸附和吸收制冷的方法进行耦合，采用双组分工质兼作吸收剂和制冷剂，降低了工作压力，但是其发生器和吸收器一体，制冷量损失较大。目前未见采用上述工质作为制冷剂的吸附制冷产品或样机系统。
吸附器是吸附制冷系统的关键设备，吸附器由常规两相流体换热器演化而来，一侧是制冷剂气体与多孔吸附剂固体，另一侧是液相或气相换热流体。目前吸附制冷系统中比较常见的高效吸附器是管翅式吸附器、板翅式吸附器和热管型吸附器。中国实用新型专利“管翅式快速吸附床”公开了一种管翅式吸附器，其翅片为金属基片，两侧涂敷吸附剂与金属粉末混合制成涂层，用于氨为制冷剂的制冷系统中。刘艳玲等[一种新型太阳能吸附式制冷系统的设计及性能模拟.化工学报，2005，56(5)：791-795]采用板翅式换热器作为吸附床的硅胶-水吸附制冷系统，系统可用太阳能驱动，效率高。但是目前常用的吸附器受系统工作压力的限制，为了保证其承压能力和传热性能，吸附器金属热容较大，影响了制冷系统性能。将板翅式、管翅式和热管吸附器用于操作压力略高于环境压力的微正压吸附制冷系统中，尚未见相关报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有吸附制冷系统采用的制冷工质对系统设备要求高，系统长期运行性能不稳定的缺点，提供一种热能驱动的微正压运行的吸附制冷系统，系统采用传热效果优良的换热器作为吸附器，操作压力略高于环境压力(0.10～1.00MPa)，实现连续稳定的制冷。
本发明是通过以下技术方案实现的，将烃基或氨基工质作为制冷剂用于吸附制冷系统，使其在微正压环境工作，提高其长期工作的稳定性；选用管翅式、板翅式或热管换热器作为吸附换热器，提高系统效率。
本发明的吸附制冷系统包括：吸附器I和吸附器II、蒸发器5、制冷剂储罐7、冷凝器8、热水箱1、冷水箱9、水泵2a、水泵2b、制冷剂阀门(4a、4b、4c、4d、4e和4f)、换热流体两向三通阀(3a、3b、3c和3d)和节流阀6；所述的部件分别通过制冷剂管线与换热流体管线连接，连接方式为：对于制冷剂管线，制冷剂从制冷剂储罐7流出，通过节流阀6进入蒸发器5，再通过制冷剂阀门(4a)流进吸附器(I)的吸附剂侧，然后经制冷剂阀门(4e)进入冷凝器(8)；或通过制冷剂阀门(4b)流进吸附器(II)的吸附剂侧，然后经制冷剂阀门(4d)进入冷凝器(8)，最后由制冷剂阀门4c返回到制冷剂储罐7；吸附器I和II的吸附剂侧由回质阀4f联接；对于换热流体管线，热水箱1内的热水通过水泵2a输送，流经两向三通阀3a后进入吸附器(I)或吸附器(II)的换热流体侧，然后经两向三通阀3d返回到热水箱1；冷水箱9的冷水由水泵2b输送，经过两向三通阀3b流进吸附器(I)或吸附器(II)换热流体侧，然后经两向三通阀3c返回到冷水箱9。
本发明采用的制冷剂为烃基制冷剂或氨基制冷剂，优选所述的烃基制冷剂是正丁烷和/或异丁烷，或至少为正丁烷、异丁烷中的一种与至少为丙烷、乙烷、乙烯或丙烯中的一种的混合物；优选所述的氨基制冷剂是氨与至少为水、甲醇或者乙醇中的一种的混合物，或氨与至少为硝酸锂、硫氰酸钠或硫氰酸锂盐中的一种的混合物。所述的制冷剂在-20～45℃范围典型的制冷和空调操作工况下饱和蒸汽压为0.10～1.00MPa。
本发明的吸附剂根据所述的制冷剂分类如下：对于烃基制冷剂，吸附剂是活性炭类、硅铝比10～200的高硅铝比型分子筛、全硅分子筛、磷铝分子筛、硅磷铝分子筛、金属元素掺杂的磷铝分子筛、疏水硅胶或金属有机骨架(MOFs)中的至少一种；对于氨基制冷剂，吸附剂是活性炭类、硅铝比2～10为低硅铝比型分子筛、硅胶、磷铝分子筛、硅磷铝分子筛、金属元素掺杂的磷铝分子筛或碱土金属卤化物中的至少一种。优选活性炭类为果壳活性炭、果核活性炭、石油焦活性炭、超级活性炭、活性炭纤维或炭分子筛；优选金属元素是镁、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌或钼中的至少一种。
本发明的吸附器是板式吸附器、管翅式吸附器或板翅式吸附器，或者是热管型吸附器。管翅式吸附器由管翅式换热器转化改装而成，管程为换热流体侧，壳程为吸附剂侧。对于板翅式吸附器由板翅式换热器转化改装而成，翅片一侧为吸附剂侧，另一侧为换热流体侧。
本发明的蒸发器和冷凝器均是板翅式换热器，一侧为制冷剂侧，另一侧为换热流体侧。
本发明一个循环周期分为四个工作过程：(1)吸附器I解吸-吸附器II吸附：热水对吸附器I加热，换热后返回到热水箱1，解吸出制冷剂蒸汽进入冷凝器8冷凝为液体；冷水对吸附器II冷却，换热后返回到冷水箱9，制冷剂由蒸发器5蒸发后被吸附器II中的吸附剂吸附，蒸发器5产生冷量；(2)回质过程：吸附器I与吸附器II间通过回质阀门进行均压，提高解吸效率和制冷效率；(3)回热过程：回质过程完成后，吸附器I进入冷却吸附过程初始阶段，冷水开始进入吸附器I，由于吸附器I内滞留有解吸过程的热水，吸附器I出口的换热流体保持较高的温度，而此时吸附器II进入加热解吸初始阶段，其出口换热流体温度较低，通过延迟切换吸附器I和II出口的两向三通阀(3c和3d)，回收部分显热和吸附热，提高系统效率；(4)吸附器I吸附-吸附器II解吸：吸附器I冷却吸附，冷水与吸附器I换热后返回到冷水箱9，蒸发器5中的制冷剂蒸发产尘的制冷剂蒸汽被吸附器I中的吸附剂吸附，蒸发器5产生冷量；吸附器II加热解吸，热水与吸附器II换热后返回到热水箱1，吸附器II解吸出的制冷剂蒸汽进入冷凝器冷凝为液体。上述四个过程完成后，再返回过程(1)，进入下一个周期的制冷循环，蒸发器5始终输出冷量，实现连续制冷过程。
结合图1，本发明的微正压吸附制冷系统四个工作过程如下：
(1)吸附器I解吸-吸附器II吸附
该过程开始时，吸附器I、吸附器II、蒸发器5、制冷剂储罐7与冷凝器8间的制冷剂阀门(4a、4b、4c、4d、4e和4f)、节流阀6都处于关闭状态。两向三通阀3a连通热水箱1与吸附器I换热流体进口，两向三通阀3d连通吸附器I换热流体出口与热水箱1，热水由水泵2a送入吸附器I，与吸附器换热后返回到热水箱1。由于吸附器I吸附剂侧处于封闭状态，随着与热水换热的持续进行，吸附器内吸附剂与制冷剂的温度不断升高，制冷剂不断被解吸出来形成蒸汽，吸附器内的压力也就不断升高，当到达冷凝温度对应的饱和压力后，打开制冷剂阀门4e，解吸的制冷剂气体由于压差的推动进入到冷凝器8，在冷凝器8中冷凝成液体，冷凝热被换热流体B带走，制冷剂液体通过制冷剂阀门4c后进入制冷剂储罐7。所述的换热流体B为空气或水。
同时，两向三通阀3b连通冷水箱9与吸附器II的换热流体进口，三通阀3c连通吸附器II换热流体出口与冷水箱9，冷水通过热水泵2b送入吸附器II，与吸附器换热后回流到冷水箱9。吸附器II的吸附剂侧处于封闭状态，随着与冷水换热的持续进行，吸附器内吸附剂与制冷剂的温度不断下降，制冷剂蒸汽不断被吸附，吸附器内的压力也不断降低。当低于蒸发器的压力后，打开制冷剂阀门4b，由于压差的推动，制冷剂在蒸发器5中蒸发成蒸汽后进入吸附器II被吸附剂吸附，蒸发器5产生冷量，制冷剂储罐7内的制冷剂液体经节流阀6节流膨胀后进入蒸发器5。通过冷媒A输出冷量。当两个吸附器内的吸附剂分别解吸充分和吸附饱和后，该过程结束，关闭制冷剂阀门(4a、4b、4c、4d和4e)和节流阀6。
(2)回质过程
刚刚完成解吸过程的吸附器I压力比较高，完成吸附过程的吸附器II压力比较低，打开吸附器I与吸附器II的阀门4f，两吸附器连通，吸附器I内的高压气体进入由于压差的推动进入到压力较低的吸附器II内，实现回质，当两个吸附器压力平衡时关闭阀门4f。回质过程可使处于解吸阶段的吸附器降低压力，相当于进一步解吸出制冷剂，则再次进行冷却吸附时，可增加吸附量，提高系统的性能。
(3)回热过程
回质过程完成后，吸附器I进入冷却吸附过程初始阶段，通过切换两向三通阀(3a和3b)，冷水开始进入吸附器I，由于吸附器I内滞留有解吸过程热水，吸附器I出口的换热流体保持较高的温度，通过延迟切换吸附器I出口的两向三通阀3c，让换热流体继续回流到热水箱1；而此时吸附器II进入加热解吸初始阶段，热水开始进入吸附器II，由于吸附器II内滞留有解吸过程冷水，吸附器II出口的换热流体的温度较低，让换热流体继续回流到冷水箱9，当吸附器I和吸附器II出口换热流体温度接近时，切换两向三通阀(3c和3d)，使流过吸附床I的冷水返回冷水箱9，流过吸附床II的热水返回热水箱1，这是一个回收部分显热和吸附热的过程。
(4)吸附器I吸附-吸附器II解吸
热水不断进入吸附器II，与吸附器II换热后返回到热水箱1，随着换热持续进行，吸附器II内吸附剂与制冷剂的温度不断升高，制冷剂不断被解吸出来形成蒸汽，由于吸附器II吸附剂侧处于封闭状态，吸附器II内的压力不断升高，当到达冷凝温度对应的饱和压力后，打开制冷剂阀门4d，解吸的制冷剂气体由于压差的推动进入到冷凝器8，在冷凝器8中冷凝成液体，冷凝热被换热流体B带走，制冷剂液体通过制冷剂阀门4c后进入制冷剂储罐7。同时，冷水通过水泵2b送入吸附器I，与吸附器I换热后返回冷水箱9，吸附器I的吸附剂侧处于封闭状态，随着与冷水换热的持续进行，吸附器I内吸附剂与制冷剂的温度不断下降，制冷剂蒸汽不断被吸附，吸附器I内的压力也不断降低。当低于蒸发器的压力后，打开制冷剂阀门4a，由于压差的推动，制冷剂在蒸发器5中蒸发成蒸汽后进入吸附器I被吸附剂吸附，蒸发器5产生冷量，制冷剂储罐7内的制冷剂液体经节流阀6节流膨胀后进入蒸发器5。通过冷媒A输出冷量。当两个吸附器内的吸附剂分别吸附饱和与解吸充分后，该过程结束，关闭制冷剂阀门(4a、4b、4c、4d和4e)和节流阀6。
至此，再重复过程(1)，进入下一个制冷循环周期。
本发明的有益效果：
(1)本发明装置在典型吸附制冷和吸附空调工况下，操作压力0.10～1.00MPa(绝对压力，略高于环境压力)，设备负荷下降，制冷效率高，造价低，装置运行安全性和稳定性得到显著提高；
(2)本发明的制冷工质是绿色工质，不破坏臭氧层或产生温室效应，对环境无冲击，工质可同时用于制冰和空调工况；
(3)本发明将管翅式、板翅式和热管型吸附换热器用于微正压运行的吸附制冷系统，可缩短循环周期，提高系统效率；
(4)本发明的系统可充分利用各种低品位热能，广泛适用于化工厂和电厂余热、船舶车辆余热和废热、地热能和太阳能。
附图说明
图1是本发明的微正压吸附制冷系统流程示意图，其中：I和II分别为吸附器；1-热水箱；2a-热水泵；3a～3d-换热流体两向三通阀；4a～4f-制冷剂阀门；2b-冷却水泵；5-蒸发器；6-节流阀；7-制冷剂储液罐；8-冷凝器；9-冷水箱；A-冷媒流体；B-换热流体。
具体实施方式
本发明可结合附图1具体实施，但并不限制本发明的使用范围。
实施例1
本发明采用的吸附器I和吸附器II为尺寸结构相同的板翅式换热器，其内部由翅片和隔板构成的翅片单元体叠积排列固定而成，翅片一侧紧密填充固体吸附剂，另一侧为换热流体。
选择51％(质量分数)正丁烷、46％(质量分数)异丁烷和3％(质量分数)丙烷的液相混合物为制冷剂，椰壳活性炭为吸附剂，板翅式换热器为吸附器，吸附温度为30℃，解吸温度为120℃，蒸发压力为0.16MPa(对应饱和温度为5℃)，环境温度为30℃，冷凝压力为0.36MPa，解吸、吸附过程均为8min，回热时间为2min，回质时间为1min，系统制冷功率为130W/kg，COP为0.14。具体工作过程如下：
(1)吸附器I解吸-吸附器II吸附
120℃(解吸温度)的热水进入吸附器I，与吸附器I换热后返回到热水箱1，活性炭温度升高，解吸出烃蒸汽，吸附器I内的压力不断升高，当冷凝压力到达0.36MPa(对应的冷凝温度30℃)后，打开制冷剂阀门4e，解吸出的烃蒸汽进入到冷凝器8，在冷凝器8中冷凝成液体后进入制冷剂储罐7。同时，冷水进入吸附器II，与吸附器II换热后回流到冷水箱9，活性炭被冷却，吸附烃蒸汽，吸附器II内的压力也不断降低，当吸附压力降至0.16MPa(对应饱和温度为5℃)后，打开制冷剂阀门4b，烃混合物在蒸发器5中蒸发成蒸汽后进入吸附器II被活性炭吸附，蒸发器5产生冷量，并通过空气(冷媒流体A)输出冷量。8min后，两个吸附器内的活性炭分别解吸充分和吸附饱和，该过程结束。
(2)回质过程
打开吸附器I与吸附器II的阀门4f，两吸附器连通，吸附器I内的高压蒸汽(0.36MPa)进入到压力较低的吸附器II(0.16MPa)内，实现回质，1min后两个吸附器压力平衡时关闭阀门4f。该过程可提高系统制冷效率。
(3)回热过程
回质过程完成后，切换两向三通阀(3a和3b)，冷水和热水分别开始进入吸附器I和吸附器II，吸附器I出口的换热流体保持较高的温度(80℃左右)，吸附器II出口的换热流体的温度较低(30℃左右)，延迟切换吸附器I和吸附器II出口的两向三通阀(3c和3d)，让热流体继续流回到热水箱1，冷流体继续流回到冷水箱9；当吸附器I和吸附器II出口换热流体温度接近(50℃左右)时，切换两向三通阀(3c和3d)，使吸附床I出口的冷流体返回冷水箱9，吸附床II出口的热流体返回热水箱1。该过程回收部分显热和吸附热，提高系统热利用效率。(4)吸附器I吸附-吸附器II解吸
热水不断进入吸附器II，与吸附器换热后返回到热水箱1，活性炭温度升高，解吸出烃蒸汽，吸附器II内的压力不断升高，当压力到达0.36MPa(对应冷凝温度为30℃)后，打开制冷剂阀门4d，解吸的烃蒸汽进入到冷凝器8，在冷凝器8中冷凝成液体后进入制冷剂储罐7，冷凝热被环境空气(换热流体B)带走。同时，冷水进入吸附器I，与吸附器换热后返回冷水箱9，活性炭被冷却，吸附烃蒸汽，吸附器内的压力也不断降低，当吸附压力降至0.16MPa(对应饱和温度为5℃)后，打开制冷剂阀门4a，烃混合物在蒸发器5中蒸发成蒸汽后进入吸附器I被活性炭吸附，通过冷媒A输出冷量。8min后两个吸附器内的活性炭分别吸附饱和与解吸充分后，该过程结束，关闭制冷剂阀门(4a、4b、4c、4d和4e)和节流阀6。至此一个完整的循环过程结束，再重复过程(1)，进入下一个制冷循环周期。
实施例2
本发明采用的吸附器I和吸附器II为尺寸结构相同的管翅式换热器，其内部由翅片连接在换热管上组成的翅片管有序排列固定而成，固体吸附剂紧密填充翅片侧，换热管内为换热流体。
90％(质量分数)异丁烷、2％(质量分数)乙烷和8％(质量分数)丙烯的液相混合物为制冷剂，90％(质量分数)杏壳活性炭和10％(质量分数)硅铝比为15的ZSM-5分子筛混合物为吸附剂，管翅式换热器为吸附器，吸附温度为45℃，解吸温度为110℃，蒸发压力为0.29MPa(对应饱和温度为0℃)，环境温度为40℃，冷凝压力为0.77MPa，解吸、吸附过程均为7min，回热时间为1.5min，回质时间为1.5min，系统制冷功率为90W/kg，COP为0.11。
实施例3
本发明采用的吸附器I和吸附器II为尺寸结构相同的板翅式换热器。
40％(质量分数)异丁烷和60％(质量分数)正丁烷的液相混合物为制冷剂，85％(质量分数)超级活性炭、10％(质量分数)纯硅分子筛Silicalite-1和5％(质量分数)的疏水硅胶混合物为吸附剂，板翅式换热器为吸附器，吸附温度为30℃，解吸温度为115℃，蒸发压力为0.10MPa(对应饱和温度为-5℃)，环境温度为35℃，冷凝压力为0.36MPa，解吸、吸附过程均为8min，回热时间为2min，回质时间为1min，系统制冷功率为88W/kg，COP为0.13。
实施例4
本发明采用的吸附器I为管翅式换热器，吸附器II为换热效率和吸附剂装填量与吸附器I相同的板翅式换热器。
92％(质量分数)正丁烷、6％(质量分数)丙烷和2％(质量分数)乙烷的液相混合物为制冷剂，75％(质量分数)石油焦活性炭和25％(质量分数)硅铝比为20的高硅丝光沸石混合物为吸附剂，管翅式换热器和板翅式换热器为吸附器，吸附温度为30℃，解吸温度为105℃，蒸发压力为0.21MPa(对应饱和温度为0℃)，环境温度为30℃，冷凝压力为0.50MPa，解吸、吸附过程均为9min，回热时间为1min，回质时间为1min，系统制冷功率为91W/kg，COP为0.14。
实施例5
本发明采用的吸附器I和吸附器II为尺寸结构相同的板式换热器。
50％(质量分数)正丁烷、44％(质量分数)异丁烷、4％(质量分数)丙烷和2％(质量分数)丙烯的液相混合物为制冷剂，70％(质量分数)活性炭和30％(质量分数)金属有机骨架MOF-5混合物为吸附剂，板式换热器为吸附器，吸附温度为40℃，解吸温度为120℃，蒸发压力为0.18MPa(对应饱和温度为5℃)，环境温度为30℃，冷凝压力为0.44MPa，解吸、吸附过程均为8min，回热时间为2min，回质时间为0.5min，系统制冷功率为96W/kg，COP为0.14。
实施例6
本发明采用的吸附器I和吸附器II为尺寸结构相同的板式换热器。
50％(质量分数)正丁烷、34％(质量分数)异丁烷、10％(质量分数)丙烷、3％(质量分数)乙烷和3％(质量分数)乙烯的液相混合物为制冷剂，90％(质量分数)椰壳活性炭、5％(质量分数)AlPO4-5分子筛和5％(质量分数)SAPO-34分子筛混合物为吸附剂，板式换热器为吸附器，吸附温度为40℃，解吸温度为110℃，蒸发压力为0.35MPa(对应饱和温度为5℃)，环境温度为40℃，冷凝压力为0.81MPa，解吸、吸附过程均为7min，回热时间为1min，回质时间为1.5min，系统制冷功率为102W/kg，COP为0.13。
实施例7
本发明采用的吸附器I和吸附器II为尺寸结构相同的管翅式换热器。
50％(质量分数)氨、40％(质量分数)水以及10％(质量分数)甲醇的液相混合物为制冷剂，30％(质量分数)氯化钙和70％(质量分数)椰壳活性炭混合物为吸附剂，管翅式换热器为吸附器，吸附温度为30℃，解吸温度为100℃，蒸发压力为0.12MPa(对应饱和温度为5℃)，环境温度为40℃，冷凝压力为0.53MPa，解吸、吸附过程均为12min，回热时间为2min，回质时间为2min，系统制冷功率为240W/kg，COP为0.31。
实施例8
本发明采用的吸附器I和吸附器II为尺寸结构相同的热管换热器，其内部固定安装带翅片的热管，固体吸附剂紧密填充在热管一端的翅片间，热管另一端为换热流体。
55％(质量分数)氨、40％(质量分数)甲醇以及5％(质量分数)乙醇的液相混合物为制冷剂，35％(质量分数)氯化锶、60％(质量分数)13X分子筛以及5％(质量分数)椰壳活性炭混合物为吸附剂，热管换热器为吸附器，吸附温度为35℃，解吸温度为95℃，蒸发压力为0.18MPa(对应饱和温度为-5℃)，环境温度为30℃，冷凝压力为0.71MPa，解吸、吸附过程均为13min，回热时间为1.5min，回质时间为2min，系统制冷功率为280W/kg，COP为0.31。
实施例9
本发明采用的吸附器I和吸附器II为尺寸结构相同的板翅式换热器。
60％(质量分数)氨、5％(质量分数)甲醇、5％(质量分数)乙醇和30％(质量分数)水的液相混合物为制冷剂，25％(质量分数)氯化锶和75％(质量分数)硅胶混合物为吸附剂，板翅式换热器为吸附器，吸附温度为35℃，解吸温度为105℃，蒸发压力为0.16MPa(对应饱和温度为0℃)，环境温度为35℃，冷凝压力为0.66MPa，解吸、吸附过程均为12min，回热时间为1min，回质时间为1.5min，系统制冷功率为270W/kg，COP为0.33。
实施例10
本发明采用的吸附器I和吸附器II为尺寸结构相同的管翅式换热器。
氨浓度0.85mol/mol的氨-硫氰酸钠盐、硫氰酸钠和硫氰酸锂盐混合物为制冷剂，15％(质量分数)氯化钙、15％(质量分数)氯化镁和70％(质量分数)铁掺杂磷酸铝分子筛(Fe-AlPO4-5)混合物为吸附剂，管翅式换热器为吸附器，吸附温度为35℃，解吸温度为90℃，蒸发压力为0.20MPa(对应饱和温度为5℃)，环境温度为40℃，冷凝压力为0.69MPa，解吸、吸附过程均为11min，回热时间为2.5min，回质时间为2min，系统制冷功率为210W/kg，COP为0.23。
实施例11
本发明采用的吸附器I和吸附器II为尺寸结构相同的管翅式换热器。88％(质量分数)氨、7％(质量分数)乙醇和5％(质量分数)水的液相混合物为制冷剂，40％(质量分数)氯化钡、10％(质量分数)硅胶以及50％(质量分数)椰壳活性炭混合物为吸附剂，管翅式换热器为吸附器，吸附温度为30℃，解吸温度为85℃，蒸发压力为0.15MPa(对应饱和温度为-20℃)，环境温度为25℃，冷凝压力为0.94MPa，解吸、吸附过程均为14min，回热和回热时间均为2min，系统制冷功率为250W/kg，COP为0.11。
Claims (6)
1.一种微正压运行的吸附制冷系统，其特征在于由吸附器(I)和吸附器(II)、蒸发器(5)、制冷剂储罐(7)、冷凝器(8)、热水箱(1)、冷水箱(9)、水泵(2a)、水泵(2b)、制冷剂阀门(4a、4b、4c、4d、4e和4f)、换热流体两向三通阀(3a、3b、3c和3d)和节流阀(6)构成；所述的部件分别通过制冷剂管线与换热流体管线连接，连接方式为：对于制冷剂管线，制冷剂从制冷剂储罐(7)流出，通过节流阀(6)进入蒸发器(5)，再通过制冷剂阀门(4a)流进吸附器(I)的吸附剂侧，然后经制冷剂阀门(4e)进入冷凝器(8)；或通过制冷剂阀门(4b)流进吸附器(II)的吸附剂侧，然后经制冷剂阀门(4d)进入冷凝器(8)，最后由制冷剂阀门(4c)返回到制冷剂储罐(7)；吸附器(I)和(II)的吸附剂侧内装填吸附剂，并由回质阀(4f)联接；对于换热流体管线，热水箱(1)内的热水通过水泵(2a)输送，流经两向三通阀(3a)后进入吸附器(I)或吸附器(II)的换热流体侧，然后经两向三通阀(3d)返回到热水箱(1)；冷水箱(9)的冷水由水泵(2b)输送，经过两向三通阀(3b)流进吸附器(I)或吸附器(II)换热流体侧，然后经两向三通阀(3c)返回到冷水箱(9)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于采用的制冷剂为烃基制冷剂或氨基制冷剂；所述的制冷剂在-20～45℃范围典型的制冷和空调操作工况下饱和蒸汽压为0.10～1.00MPa。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述的烃基制冷剂为正丁烷和/或异丁烷，或至少为正丁烷、异丁烷中的一种与至少为丙烷、乙烷、乙烯或丙烯中的一种的混合物；所述的氨基制冷剂为氨与至少为水、甲醇或者乙醇中的一种的混合物，或氨与至少为硝酸锂、硫氰酸钠或硫氰酸锂盐中的一种的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于吸附剂为：对于烃基制冷剂，吸附剂是活性炭类、硅铝比10～200的高硅铝比型分子筛、全硅分子筛、磷铝分子筛、硅磷铝分子筛、金属元素掺杂的磷铝分子筛、疏水硅胶或金属有机骨架中的至少一种；对于氨基制冷剂，吸附剂是活性炭类、硅铝比为2～10低硅铝比型分子筛、硅胶、磷铝分子筛、硅磷铝分子筛、金属元素掺杂的磷铝分子筛或碱土金属卤化物中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于活性炭类为果壳活性炭、果核活性炭、石油焦活性炭、超级活性炭、活性炭纤维或炭分子筛；所述的金属元素至少为镁、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌或钼中的一种。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的吸附器是板式吸附器、管翅式吸附器、板翅式吸附器或者是热管型吸附器。
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