CN101818962A - 制冷剂自动平衡的硅胶-水吸附制冷机 - Google Patents
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Abstract
一种制冷技术领域的制冷剂自动平衡的硅胶-水吸附制冷机,左吸附床、左冷凝器和左隔离器构成真空左腔,右吸附床、右冷凝器和右隔离器构成真空右腔,左隔离器、右隔离器和蒸发器构成热管蒸发腔,真空左腔、真空右腔和热管蒸发腔由外壳围成一个整体,真空左腔、真空右腔和热管蒸发腔相互通过隔板隔开,本发明中设有自动补水机,吸附系统在运行的时候,制冷剂工质水能实现自动内平衡,从而提高了系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种制冷技术领域的装置,尤其涉及的是一种制冷剂自动平衡的硅胶-水吸附制冷机。
背景技术
随着社会的发展,节能和环保问题越来越受到各国的重视。如何减低建筑能耗、如何取代氟里昂压缩制冷成为研究热点问题。吸附式制冷可以有效解决上述问题。吸附制冷系统使用水、甲醇等作为制冷剂,可以由55℃~90℃的热水驱动,这些热源在工业中大量存在,很容易由太阳能加热得到。已经有大量研究人员对吸附式制冷做了大量有意义的研究。
传统吸附制冷系统在产业化方面有以下需要改进的地方:采用两床交替地加热和冷却过程以实现连续制冷,在运行过程中,需要在制冷剂回路使用多个真空挡板阀以控制吸附床内的压力,确保吸附床内压力上升到冷凝压力(解吸工况)或下降到蒸发压力(吸附工况)才将吸附床与冷凝器或蒸发器相连;在冷却水,热水以及冷冻水管路上,也需要更多的切换阀门,所以整个系统的阀门较多,降低了系统的可靠性;同时,在两个床轮流工作的过程中,很难保证两个床的水工质质量一样,这是因为在两个床在切换之前,首先要打开两个床之间的回质真空阀,进行回质过程,回质过程的目的是为了使得解吸床解吸得更加充分,从而提高吸附剂的循环吸附量,进而提高了吸附制冷量,但回质过程可能导致两个吸附床中的工质水质量不相等,即一个吸附床在吸附的时候,工质水多余,而另一个吸附床在吸附的时候,工质水不够用。
经对现有技术的文献检索发现,中国发明专利申请号为:200810041457.1,名称:无真空切换阀门的硅胶-水吸附制冷机。该技术有左吸附床、左冷凝器和左蒸发器组成左真空腔,右吸附床、右冷凝器和右蒸发器组成右真空腔。两个真空腔完全隔离并由外壳包围成一整体。系统集成一冷冻水箱,冷冻水箱被隔板分成冷冻水蓄冷水箱和冷冻水回水水箱,从蒸发器中流出的冷冻水在冷冻水蓄冷水箱中混合后向用户端提供冷量,然后升温的冷冻水回流到冷冻水回水水箱,并通过冷冻水泵输送到蒸发器中进行冷却降温。系统通过5个三通阀门和3个电磁阀实现吸附床加热解吸/冷却吸附过程切换,并且通过两个蒸发器之间的回热来实现回质过程。该技术中没有了真空阀门,但仍然无法保证给吸附真空腔自动补充制冷剂水。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种制冷剂自动平衡的硅胶-水吸附制冷机,在吸附制冷机组内设有自动补水机,能有效保证机组在运行过程中,制冷剂可以自动内平衡,从而保证每个吸附床能有足够的制冷剂工质水。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括:左吸附床、回质阀门、左吸附床出口管、左吸附床入口管、右吸附床、右吸附床入口管、右吸附床出口管、左冷凝器、右冷凝器、左冷凝器出口管、左冷凝器入口管、右冷凝器出口管、右冷凝器入口管、冷凝水收集板、左隔离器、右隔离器、隔离器托盘、蒸发器、蒸发器托盘、U型管、自动补水机、冷凝水下降管、冷冻水入口管、冷冻水出口管、抽真空及加制冷剂水管、隔板和外壳,其中:左吸附床出口管和左吸附床入口管分别与左吸附床的盘管相连,右吸附床入口管和右吸附床出口管分别与右吸附床的盘管相连,回质阀门设于左右吸附床之间,左冷凝器出口管和左冷凝器入口管分别与左冷凝器的盘管相连,右冷凝器出口管和右冷凝器入口管分别与右冷凝器的盘管相连,左吸附床出口管、左吸附床入口管、右吸附床入口管和右吸附床出口管上分别和外壳相连,U型管和抽真空及加制冷剂水管相连,抽真空及加制冷剂水管和蒸发器托盘相连,冷冻水入口管和冷冻水出口管分别与蒸发器的盘管相连,左右隔离器的盘管外设有隔离器托盘,蒸发器的盘管外设有蒸发器托盘,冷凝器位于隔离器之上,隔离器位于蒸发器之上,冷凝水收集板分别与冷凝器和隔离器托盘相连,冷凝水下降管分别与隔离器和蒸发器托盘相连,设于蒸发器托盘的上方,自动补水机设于蒸发器托盘之上,自动补水机分别与蒸发器托盘和隔离器托盘相连,左吸附床、左冷凝器和左隔离器构成真空左腔,右吸附床、右冷凝器和右隔离器构成真空右腔,左隔离器、右隔离器和蒸发器构成热管蒸发腔,真空左腔、真空右腔和热管蒸发腔由外壳围成一个整体,真空左腔、真空右腔和热管蒸发腔相互通过隔板隔开。
所述的外壳的底部设有排水口和支腿。
所述的自动补水机包括:限流管、限流管节流口、储液器和溢流管,其中:限流管和隔离器托盘相连,储液器和隔离器托盘的底部相连,限流管的出口处设有限流管节流口,储液器的一侧和溢流管相连,另一侧和限流管出口相连,溢流管和蒸发器托盘相连。
所述的左冷凝器和右冷凝器是结构尺寸相同的热交换器,盘管内走的是冷却水,盘管外是制冷剂水蒸气冷凝。
所述的左吸附床和右吸附床是结构尺寸相同的翅片管式换热器,盘管内走的是热水或冷却水,翅片间填充硅胶。
所述的左隔离器和右隔离器是结构尺寸相同的换热器,热管工质水蒸气在盘管内冷凝,制冷剂水在盘管外的托盘中蒸发。
所述的蒸发器是带有蒸发器托盘的换热器,冷冻水从盘管内流过,热管工质水在蒸发器托盘中蒸发。
左吸附床加热解吸,右吸附床冷却吸附过程:热水从左吸附床入口管进入左吸附床;冷却水从左冷凝器入口管进入进入左冷凝器,然后进右吸附床,冷却右吸附床,最后流出。
当左吸附床被加热时,水工质将被从硅胶吸附剂中解吸出来,解吸出来的水蒸汽在左冷凝器中冷凝成液态,并流入冷凝水收集板中,然后流入左隔离器托盘中,再流入自动补水机中,多余的水则流入到蒸发器托盘中;另一部分冷凝水流入U型管中,起到液封作用,使得左冷凝器和蒸发器隔开。当右吸附床被冷却时,水工质在右隔离器托盘中被硅胶吸附剂吸附,由于右隔离器托盘中的水的大量蒸发,所以产生制冷效果,冷却右隔离器的盘管中的水蒸汽,使得水蒸汽冷凝成液体,从右边的隔离器冷凝水下降管流入到蒸发器托盘中。蒸发器托盘中的水大量蒸发,流入到右隔离器的盘管中。由于蒸发器的盘管中工质水的大量蒸发,所以蒸发器就可以产生制冷效果,冷冻水从冷冻水入口管流入,从冷冻水出口管流出,并带出冷量。
蒸发器托盘有23层,从上往下依次排列,当最上面的托盘被制冷剂工质水注满后,制冷剂工质水将自动溢流进入下一层,直到所有托盘都注满制冷剂工质水。隔离器托盘有34层,从上往下依次排列,当最上面的托盘被制冷剂工质水注满后,制冷剂工质水将自动溢流进入下一层,直到所有托盘都注满制冷剂工质水。
如果右隔离器托盘中的水分都被硅胶吸附剂吸附完了,这时自动补水机中的水分,将通过限流片出口,流入到右隔离器托盘的中,使得右隔离器能够自动补水。
从左吸附床至右吸附床的回质过程:当左吸附床的解吸过程和右吸附床的吸附过程临近结束时,打开回质阀门,使得左吸附床和右吸附床相互连通。打开回质阀门前,左吸附床的压力比右吸附床的压力高。打开回质阀门后,左吸附床压力迅速下降,使得左吸附床中的硅胶进一步解吸水分。同时,右吸附床的压力会迅速上升,右吸附床中的硅胶进一步吸附水分。这样就可以提高系统的循环吸附量,从而可以提高吸附制冷量。
本发明相比现有技术具有以下优点:本发明中设有自动补水机,吸附系统在运行的时候,制冷剂工质水能实现自动内平衡,从而提高了系统的可靠性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是自动补水机的结构示意图。
具体实施方式
下面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:左吸附床1、回质阀门2、左吸附床出口管3、左吸附床入口管4、右吸附床5、右吸附床入口管6、右吸附床出口管7、左冷凝器8、右冷凝器9、左冷凝器入口管10、左冷凝器出口管11、右冷凝器入口管12、右冷凝器出口管13、冷凝水收集板14、左隔离器入口管15、右隔离器出口管16、隔离器托盘17、蒸发器18、蒸发器托盘19、U型管20、自动补水机21、冷凝水下降管22、冷冻水入口管23、冷冻水出口管24、抽真空及加制冷剂水管25、隔板26和外壳27,其中:左吸附床出口管3和左吸附床入口管4分别与左吸附床1的盘管相连,右吸附床入口管6和右吸附床出口管7分别与右吸附床5的盘管相连,回质阀门2设于左右吸附床之间,左冷凝器入口管10和左冷凝器出口管11分别与左冷凝器8的盘管相连,右冷凝器入口管12和右冷凝器出口管13分别与右冷凝器9的盘管相连,左吸附床出口管3、左吸附床入口管4、右吸附床入口管6和右吸附床出口管7上分别和外壳27相连,U型管20和抽真空及加制冷剂水管25相连,抽真空及加制冷剂水管25和蒸发器托盘19相连,冷冻水入口管23和冷冻水出口管24分别与蒸发器18的盘管相连,左右隔离器出口管16的盘管外设有隔离器托盘17,蒸发器18的盘管外设有蒸发器托盘19,冷凝器位于隔离器之上,隔离器位于蒸发器18之上,冷凝水收集板14分别与冷凝器和隔离器托盘17相连,冷凝水下降管22分别与隔离器和蒸发器托盘19相连,设于蒸发器托盘19的上方,自动补水机21设于蒸发器托盘19之上,自动补水机21分别与蒸发器托盘19和隔离器托盘17相连,左吸附床1、左冷凝器8和左隔离器入口管15构成真空左腔,右吸附床5、右冷凝器9和右隔离器出口管16构成真空右腔,左隔离器入口管15、右隔离器出口管16和蒸发器18构成热管蒸发腔,真空左腔、真空右腔和热管蒸发腔由外壳27围成一个整体,真空左腔、真空右腔和热管蒸发腔相互通过隔板26隔开。
所述的外壳27的底部设有排水口28和支腿29。
如图2所示,自动补水机21包括:限流管30、限流管节流口31、储液器32和溢流管33,其中:限流管30和隔离器托盘17相连,储液器32和隔离器托盘17的底部相连,限流管30的出口处设有限流管节流口31,储液器32的一侧和溢流管33相连,另一侧和限流管30出口相连,溢流管33和蒸发器托盘19相连。
当吸附床解吸时,解吸出的制冷剂工质将流入自动补水机21的储液器32,多余的制冷剂工质将从溢流管33流入蒸发器托盘19中;当吸附床中的制冷剂工质不够吸附时,储液器32中的水将经过限流管30流入到隔离器托盘17中,从而实现了自动补水功能。
所述的左冷凝器8和右冷凝器9是结构尺寸相同的热交换器,盘管内走的是冷却水,盘管外是制冷剂水蒸气冷凝。
所述的左吸附床1和右吸附床5是结构尺寸相同的翅片管式换热器,盘管内走的是热水或冷却水,翅片间填充硅胶。
所述的左隔离器入口管15和右隔离器出口管16是结构尺寸相同的换热器,热管工质水蒸气在盘管内冷凝,制冷剂水在盘管外的隔离器托盘17中蒸发。
所述的蒸发器18是带有蒸发器托盘19的换热器,冷冻水从盘管内流过,热管工质水在蒸发器托盘19中蒸发。
左吸附床1加热解吸,右吸附床5冷却吸附过程:热水从左吸附床入口管4进入左吸附床1;冷却水从左冷凝器入口管10进入进入左冷凝器8,然后进右吸附床5,冷却右吸附床5,最后流出。
当左吸附床1被加热时,水工质将被从硅胶吸附剂中解吸出来,解吸出来的水蒸汽在左冷凝器8中冷凝成液态,并流入冷凝水收集板14中,然后流入左隔离器入口管15托盘中,再流入自动补水机21中,多余的水则流入到蒸发器托盘19中;另一部分冷凝水流入U型管20中,起到液封作用,使得左冷凝器8和蒸发器18隔开。当右吸附床5被冷却时,水工质在右隔离器托盘17中被硅胶吸附剂吸附,由于右隔离器托盘17中的水的大量蒸发,所以产生制冷效果,冷却右隔离器出口管16的盘管中的水蒸汽,使得水蒸汽冷凝成液体,从右隔离器出口管16的冷凝水下降管22流入到蒸发器托盘19中。蒸发器托盘19中的水大量蒸发,流入到右隔离器出口管16的盘管中。由于蒸发器18的盘管中工质水的大量蒸发,所以蒸发器18就可以产生制冷效果,冷冻水从冷冻水入口管23流入,从冷冻水出口管24流出,并带出冷量。
如果右隔离器托盘17中的水分都被硅胶吸附剂吸附完了,这时自动补水机21中的水分,将通过限流管30出口,流入到右隔离器托盘17的中,使得右隔离器出口管16能够自动补水。
从左吸附床1至右吸附床5的回质过程:当左吸附床1的解吸过程和右吸附床5的吸附过程临近结束时,打开回质阀门2,使得左吸附床1和右吸附床5相互连通。打开回质阀门2前,左吸附床1的压力比右吸附床5的压力高。打开回质阀门2后,左吸附床1压力迅速下降,使得左吸附床1中的硅胶进一步解吸水分。同时,右吸附床5的压力会迅速上升,右吸附床5中的硅胶进一步吸附水分。这样就可以提高系统的循环吸附量,从而可以提高吸附制冷量。
Claims (6)
1.一种制冷剂自动平衡的硅胶-水吸附制冷机,包括:左吸附床、回质阀门、左吸附床出口管、左吸附床入口管、右吸附床、右吸附床入口管、右吸附床出口管、左冷凝器、右冷凝器、左冷凝器出口管、左冷凝器入口管、右冷凝器出口管、右冷凝器入口管、冷凝水收集板、左隔离器、右隔离器、蒸发器、U型管、冷凝水下降管、冷冻水入口管、冷冻水出口管、抽真空及加制冷剂水管、隔板和外壳,其特征在于:还包括,蒸发器托盘、隔离器托盘和自动补水机,左吸附床出口管和左吸附床入口管分别与左吸附床的盘管相连,右吸附床入口管和右吸附床出口管分别与右吸附床的盘管相连,回质阀门设于左右吸附床之间,左冷凝器出口管和左冷凝器入口管分别与左冷凝器的盘管相连,右冷凝器出口管和右冷凝器入口管分别与右冷凝器的盘管相连,左吸附床出口管、左吸附床入口管、右吸附床入口管和右吸附床出口管上分别和外壳相连,U型管和抽真空及加制冷剂水管相连,抽真空及加制冷剂水管和蒸发器托盘相连,冷冻水入口管和冷冻水出口管分别与蒸发器的盘管相连,左右隔离器的盘管外设有隔离器托盘,蒸发器的盘管外设有蒸发器托盘,冷凝器位于隔离器之上,隔离器位于蒸发器之上,冷凝水收集板分别与冷凝器和隔离器托盘相连,冷凝水下降管分别与隔离器和蒸发器托盘相连,设于蒸发器托盘的上方,自动补水机设于蒸发器托盘之上,自动补水机分别与蒸发器托盘和隔离器托盘相连,左吸附床、左冷凝器和左隔离器构成真空左腔,右吸附床、右冷凝器和右隔离器构成真空右腔,左隔离器、右隔离器和蒸发器构成热管蒸发腔,真空左腔、真空右腔和热管蒸发腔由外壳围成一个整体,真空左腔、真空右腔和热管蒸发腔由隔板隔开;
所述的自动补水机包括:限流管、限流管节流口、储液器和溢流管,其中:限流管和隔离器托盘相连,储液器和隔离器托盘的底部相连,限流管的出口处设有限流管节流口,储液器的一侧和溢流管相连,另一侧和限流管出口相连,溢流管和蒸发器托盘相连。
2.根据权利要求1所述的制冷剂自动平衡的硅胶-水吸附制冷机,其特征是,所述的外壳的底部设有排水口和支腿。
3.根据权利要求1所述的制冷剂自动平衡的硅胶-水吸附制冷机,其特征是,所述的左冷凝器和右冷凝器是结构尺寸相同的热交换器,盘管内走的是冷却水,盘管外是制冷剂水蒸气冷凝。
4.根据权利要求1所述的制冷剂自动平衡的硅胶-水吸附制冷机,其特征是,所述的左吸附床和右吸附床是结构尺寸相同的翅片管式换热器,盘管内走的是热水或冷却水,翅片间填充硅胶。
5.根据权利要求1所述的制冷剂自动平衡的硅胶-水吸附制冷机,其特征是,所述的左隔离器和右隔离器是结构尺寸相同的换热器,热管工质水蒸气在盘管内冷凝,制冷剂水在盘管外的隔离器托盘中蒸发。
6.根据权利要求1所述的制冷剂自动平衡的硅胶-水吸附制冷机,其特征是,所述的蒸发器是带有蒸发器托盘的换热器,冷冻水从盘管内流过,热管工质水在蒸发器托盘中蒸发。
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