CN103673376B - 一种加热与吸附热结合的热量转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加热与吸附热结合的热量转换装置，由热管组水箱、复合吸附剂热管组、输高压气管、进水管、高压阀、燃气管、燃烧嘴、换热板、喷水嘴、高压管、点火器、热空气喷嘴、输水管、球阀、吸附热风机水箱、吸附热回收罩、吸附热回收管、热空气管、冷凝器热风机水箱、冷凝热回收罩、冷凝热回收管、配水箱、水泵、贮液筒、节流阀、蒸发器、出水管、低压管、低压阀、燃气排放管、电磁阀所组成。本发明结构简单，造价低，是一种高吸附率、高效节能装置，可实现多热量的能源加热供暖、加热制冷、加热发电，其适用范围广，可用于汽车、船舶的余热加热和制冷。

Description

一种加热与吸附热结合的热量转换装置
技术领域
本发明属于吸附式制冷与吸附热泵技术领域，特别是一种加热与吸附热结合的热量转换装置。
背景技术
随着社会的进步和经济的发展，对能源的需求量越来越大，吸附式制冷和吸附热泵技术也随之迅速发展。《吸附式制冷》一书介绍了吸附式制冷和吸附热泵的工作原理、设备结构和应用情况，而实际应用中发现普遍存在的问题是：结构复杂，体积庞大，造价昂贵，功率小，吸附率低，使其很难进入商品市场。
实用新型专利申请号201220194564X公开了一种“回收吸附热升温升压系统装置”，虽然具有一定的回收吸附热的效果，但是该装置由压力筒、水冷却系统及燃烧锅炉组合制成，同样存在着结构复杂，体积庞大的缺陷，而且其燃烧的燃煤烟气会污染大气和环境，因此也难以实现商品产业化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用“固体吸附热”原理，将外部加热能和固体吸附热产生的热能结合起来，进行多热量的热能源加热供暖、加热制冷和加热发电的加热与吸附热结合的热量转换装置。
为此，本发明所采取的解决方案是：
一种加热与吸附热结合的热量转换装置，其特征在于，由热管组水箱、复合吸附剂热管组、输高压气管、进水管、高压阀、燃气管、燃烧嘴、换热板、喷水嘴、高压管、点火器、热空气喷嘴、输水管、球阀、吸附热风机水箱、吸附热回收罩、吸附热回收管、热空气管、冷凝器热风机水箱、冷凝热回收罩、冷凝热回收管、配水箱、水泵、贮液筒、节流阀、蒸发器、出水管、低压管、低压阀、燃气排放管、电磁阀组成；两个热管组水箱内上部分别固定进水管、热空气喷嘴、换热板、点火器和燃气管，进水管下面均布有喷水嘴，燃气管下面设有燃烧嘴，热管组水箱内装复合吸附剂热管组，复合吸附剂热管组通过出口端输高压气管和高压阀与高压管连接，高压管另一端连接在冷凝器热风机水箱上部，冷凝器热风机水箱与配水箱通过水泵组合连接，冷凝器热风机水箱下部通过贮液筒和节流阀连接蒸发器，蒸发器通过低压管和低压阀与并联的两个热管组水箱内复合吸附剂热管组的入口端连接，吸附热风机水箱通过输水管和球阀连接进水管，两个热管组水箱的出水管经由球阀和水泵连接在吸附热风机水箱下部，吸附热风机水箱出风口安装带有吸附热回收管的吸附热回收罩，冷凝器热风机水箱出风口安装带有冷凝热回收管的冷凝热回收罩，吸附热回收管与冷凝热回收管分别连接在带有电磁阀的热空气管上，热空气管出口端与并联的两个热空气喷嘴相连。
所述换热板为含有稀土的“L”形不锈钢板。
所述复合吸附剂热管组为复合吸附剂热管和复合吸附剂活性碳纤维热管形成的热管组，采用复合吸附剂烧结方法制成热管，外层为碳钢管或不锈钢管，钢管内装复合吸附剂、催化剂和丝网管。
所述吸附热风机水箱与热管组水箱组合连接。
所述热空气管上的电磁阀与计算机连接。
本发明的第二种组合方式是，拆除本发明加热与吸附热结合的热量转换装置中的蒸发器，而将冷凝器热风机水箱与配套封闭循环储热筒连接，封闭循环储热筒连接供暖系统，即可利用本发明热量转换装置进行热空气供暖。
本发明的第三种组合方式是，将复合吸附剂热管组与200℃、2.5MPa储氨气筒封闭循环连接，储氨气筒与汽轮机储气筒配套连接，即可利用汽轮机喷嘴推动汽轮机，汽轮机带动发电机实现氨气压力温度推动汽轮机发电，达到分网发电的目的。
本发明加热与吸附热结合的热量转换过程为：
首先，两组复合吸附剂热管组，其中一组复合吸附剂热管组充满氨气，称为复合吸附剂氨热管组Ⅰ；另一组即复合吸附剂热管组Ⅱ。复合吸附剂热管组Ⅱ用水冷却，复合吸附剂氨热管组Ⅰ用燃烧嘴的燃气热空气加热。
从燃烧嘴喷出的燃气燃烧后形成的火焰对换热板上面进行加热，换热板下面进入的空气在换热板的转换作用下，将燃烧火焰的热量转换成高温热空气。利用高温热空气对复合吸附剂氨热管组Ⅰ进行加热，复合吸附剂氨热管组Ⅰ受热分解出的180℃、1.6MPa氨气经由输气管和高压管进入冷凝器热风机水箱，再由冷凝器热风机水箱进入蒸发器，蒸发器吸热后产生冷气，制冷后的低压氨气经低压管进入用水冷却的复合吸附剂热管组Ⅱ，产生吸附热，吸附热使冷却水温度升高变为热水，进入吸附热风机水箱的热水温度通过风机转换为热空气，吹出的热空气通过吸附热回收罩收集后，经由吸附热回收管和热空气管进入热空气喷嘴，热空气喷嘴将热空气喷在换热板下面，与换热板上面的燃气火焰一起通过换热板转换为热空气，对复合吸附剂氨热管组Ⅰ进行加热。复合吸附剂氨热管组Ⅰ与复合吸附剂热管组Ⅱ连续不断的水冷却和加热，即完成全部加热-制冷-热量转换加热工作过程。
加热与吸附热结合的热量转换装置结构简单，造价低，是一种高吸附率、高效节能装置，实现了多热量的能源加热供暖、加热制冷、加热发电，其适用范围广，可用于汽车、船舶的余热加热和制冷。
本发明装置加热制冷时：加热功率：60kW/h；制热性能系数COA为3；总热效率：85%；制冷系数COP达到2.5。
加热供暖时：加热功率：60kW/h； COA为2；总热效率：85%；COP达到1.7。
加热发电时：加热功率：60kW/h； COA为2；总热效率：85%；COP达到1.7。
附图说明
图1是加热与吸附热结合的热量转换装置结构示意图。
图中：热管组水箱11、热管组水箱12、复合吸附剂热管组2、输高压气管3、进水管4、高压阀51、高压阀52、燃气管6、燃烧嘴7、换热板8、喷水嘴9、高压管10、点火器11、热空气喷嘴12、输水管13、球阀14、吸附热风机水箱15、吸附热回收罩16、吸附热回收管17、热空气管18、冷凝器热风机水箱19、冷凝热回收罩20、冷凝热回收管21、配水箱22、水泵231、水泵232、贮液筒24、节流阀25、蒸发器26、出水管27、低压管28、低压阀29、燃气排放管30、电磁阀31。
具体实施方式
由图1可见，本发明加热与吸附热结合的热量转换装置主要是由热管组水箱11、热管组水箱12、复合吸附剂热管组2、输高压气管3、进水管4、高压阀51、高压阀52、燃气管6、燃烧嘴7、换热板8、喷水嘴9、高压管10、点火器11、热空气喷嘴12、输水管13、球阀14、吸附热风机水箱15、吸附热回收罩16、吸附热回收管17、热空气管18、冷凝器热风机水箱19、冷凝热回收罩20、冷凝热回收管21、配水箱22、水泵231、水泵232、贮液筒24、节流阀25、蒸发器26、出水管27、低压管28、低压阀29、燃气排放管30、电磁阀31所构成。
热管组水箱11和热管组水箱12内上部分别依次固定有进水管4、热空气喷嘴12、换热板8、点火器11和燃气管6。换热板8采用含有稀土的“L”形不锈钢板制成。燃气管6与外部燃气管道相连。进水管4的下面均布有喷水嘴9，燃气管6的下面设有燃烧嘴4，热管组水箱11和热管组水箱12内分别安装复合吸附剂热管组2，复合吸附剂热管组2分别通过高压阀51、高压阀52和出口端输高压气管3与高压管10连接，高压管10的另一端连接在冷凝器热风机水箱19的上部，冷凝器热风机水箱19与配水箱22组合连接，冷凝器热风机水箱19与配水箱22之间设有水泵231。冷凝器热风机水箱19的下部连接贮液筒24，贮液筒24通过节流阀25连接蒸发器26，蒸发器26通过低压管28和低压阀29与并联的热管组水箱11和热管组水箱12内的复合吸附剂热管组2的入口端连接。吸附热风机水箱15通过输水管13和球阀14连接在进水管4上，热管组水箱11和热管组水箱12的出水管27经由球阀29和水泵232连接在吸附热风机水箱15的下部，吸附热风机水箱15的出风口安装有吸附热回收罩16，吸附热回收罩16下面带有吸附热回收管17；冷凝器热风机水箱19的出风口安装有冷凝热回收罩20，冷凝热回收罩20下面带有冷凝热回收管21，吸附热回收管17与冷凝热回收管21分别连接热空气管18，热空气管18上带有电磁阀31，热空气管18的出口端与并联的两个热空气喷嘴12相连，同时电磁阀31还与外部计算机连接，通过计算机控制两个热空气喷嘴12的喷气量。
两组复合吸附剂热管组2采用复合吸附剂热管和复合吸附剂活性碳纤维热管形成的热管组，系采用复合吸附剂烧结方法制成，外层为碳钢管或不锈钢管，钢管内装复合吸附剂、催化剂和丝网管。
本发明的第二种组合方式是，拆除加热与吸附热结合的热量转换装置中的蒸发器26，而将冷凝器热风机水箱19与封闭循环储热筒连接，封闭循环储热筒再与供暖系统连接，即可利用本发明交换结合装置进行热空气供暖。
本发明的第三种组合方式是，将复合吸附剂热管组2与200℃、2.5MPa储氨气筒封闭循环连接，储氨气筒再与汽轮机储气筒配套连接，即可利用汽轮机喷嘴推动汽轮机，汽轮机带动发电机实现氨气压力温度推动汽轮机发电，达到分网发电的目的。
本发明加热与吸附热结合的热量转换过程为：
首先，两组复合吸附剂热管组，其中一组复合吸附剂热管组充满氨气，称为复合吸附剂氨热管组Ⅰ；另一组即复合吸附剂热管组Ⅱ。复合吸附剂热管组Ⅱ用水冷却，复合吸附剂氨热管组Ⅰ用燃烧嘴的燃气热空气加热。
从燃烧嘴7喷出燃气燃烧后形成火焰对换热板8上面进行加热，换热板8下面进入的空气在换热板8的转换作用下，将火焰的热量转换成高温热空气。利用高温热空气对复合吸附剂氨热管组Ⅰ进行加热，复合吸附剂氨热管组Ⅰ受热分解出的高温高压氨气经由输高压气管3和高压管10进入冷凝器热风机水箱19，再由冷凝器热风机水箱19进入蒸发器26，蒸发器26吸热后产生冷气，制冷后的低压氨气经低压管28进入用水冷却的复合吸附剂热管组Ⅱ，产生吸附热，吸附热使冷却水温度升高变为热水，进入吸附热风机水箱15的热水温度通过风机转换为热空气，吹出的热空气通过吸附热回收罩16收集后，经由吸附热回收管17和热空气管18进入热空气喷嘴12，热空气喷嘴12将热空气喷在换热板8下面，与换热板8上面的燃气火焰一起通过换热板8转换为热空气，对复合吸附剂氨热管组Ⅰ进行加热。复合吸附剂氨热管组Ⅰ与复合吸附剂热管组Ⅱ连续不断的水冷却和加热，完成全部加热-制冷热能量转换工作过程。

Claims (7)

1.一种加热与吸附热结合的热量转换装置，其特征在于，由热管组水箱、复合吸附剂热管组、输高压气管、进水管、高压阀、燃气管、燃烧嘴、换热板、喷水嘴、高压管、点火器、热空气喷嘴、输水管、球阀、吸附热风机水箱、吸附热回收罩、吸附热回收管、热空气管、冷凝器热风机水箱、冷凝热回收罩、冷凝热回收管、配水箱、水泵、贮液筒、节流阀、蒸发器、出水管、低压管、低压阀、燃气排放管、电磁阀组成；两个热管组水箱内上部分别固定进水管、热空气喷嘴、换热板、点火器和燃气管，进水管下面均布有喷水嘴，燃气管下面设有燃烧嘴，热管水箱内装复合吸附剂热管组，复合吸附剂热管组通过出口端输高压气管和高压阀与高压管连接，高压管另一端连接在冷凝器热风机水箱上部，冷凝器热风机水箱与配水箱通过水泵组合连接，冷凝器热风机水箱下部通过贮液筒和节流阀连接蒸发器，蒸发器通过低压管和低压阀与并联的两个热管组水箱内复合吸附剂热管组的入口端连接，吸附热风机水箱通过输水管和球阀连接进水管，两个热管组水箱的出水管经由球阀和水泵连接在吸附热风机水箱下部，吸附热风机水箱出风口安装带有吸附热回收管的吸附热回收罩，冷凝器热风机水箱出风口安装带有冷凝热回收管的冷凝热回收罩，吸附热回收管与冷凝热回收管分别连接在带有电磁阀的热空气管上，热空气管出口端与并联的两个热空气喷嘴相连。
2.根据权利要求1所述的加热与吸附热结合的热量转换装置，其特征在于，所述换热板为含有稀土的“L”形不锈钢板。
3.根据权利要求1所述的加热与吸附热结合的热量转换装置，其特征在于，所述复合吸附剂热管组为复合吸附剂热管和复合吸附剂活性碳纤维热管形成的热管组，外层为碳钢管或不锈钢管，钢管内装复合吸附剂、催化剂和丝网管。
4.根据权利要求1所述的加热与吸附热结合的热量转换装置，其特征在于，所述吸附热风机水箱与热管组水箱组合连接。
5.根据权利要求1所述的加热与吸附热结合的热量转换装置，其特征在于，所述热空气管上的电磁阀与计算机连接。
6.根据权利要求1所述的加热与吸附热结合的热量转换装置，其特征在于，所述冷凝器热风机水箱与配套封闭循环储热筒连接，封闭循环储热筒连接供暖系统。
7.根据权利要求1所述的加热与吸附热结合的热量转换装置，其特征在于，所述复合吸附剂热管组与200℃、2.5MPa储氨气筒封闭循环连接，储氨气筒与汽轮机储气筒配套连接。
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