CN103776194B - 一种太阳能驱动的co2吸收式制冷机 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其包括：依次相连并形成制冷回路的吸收器、增压泵、上端安装有透光元件的太阳能发生器、减压元件、蒸发器和吸收器，蒸发器与吸收器相连；连通于吸收器与太阳能发生器之间连接管路上的流量控制阀；制冷回路中流通有流动工作介质；流动工作介质为由CO2和萘啶衍生物组成的混合溶液。吸收器内的CO2和吸收剂混合溶液经增压泵增压，进入到太阳能发生器内；经过太阳光辐射，CO2从吸收剂中分离出来，通过节流器降压进入蒸发器产生制冷效果，剩余吸收剂则重新回到吸收器；CO2在蒸发器内吸收热量气化，重新回到吸收器内，并溶解到吸收剂中；本发明采用CO2作为吸收式制冷机的工作介质，具有无毒、无爆炸性、比功率和节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域的制冷机，特别涉及一种太阳能驱动的CO2吸收式制冷机。
技术背景
在自然界中，CO2是最丰富的化学物质之一，为大气的一部分，也包含在某些天然气或油田伴生气中以及碳酸盐形成的矿石中。大气里含CO2为0.03～0.04wt%，总量约2.75×1012吨，主要由含碳物质燃烧和动物新陈代谢产生。因此，CO2是一种自然工质，不会对环境造成影响，不会燃烧爆炸，并且极易获得。目前CO2作为制冷剂的研究主要集中在蒸汽压缩式制冷机中，随着氟利昂等制冷剂逐步退出历史舞台，CO2作为一种优良的制冷工质，又逐渐开始成为蒸汽压缩式制冷的研究热点。但是采用CO2作为蒸汽压缩循环的工质需要把CO2压缩到10MPa以上的压力，对压缩机的要求很苛刻，因此也制约了CO2制冷技术的发展。
太阳能是地球上最丰富的能源，取之不竭，用之不尽。太阳每秒钟辐射到地球表面的能量相当于500万吨煤，地球上的风能、水能、生物质能、波浪能等都间接来自于太阳能，所以说太阳能资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，在环境日益恶化的今天，太阳能资源日益显得尤为珍贵。
近年来人们在进行CO2的捕集研究时发现了很多种能够吸收CO2同时在特定条件又能够释放CO2的化合物，这其中有一种称为萘啶衍生物的材料在吸收了CO2之后在太阳光的辐射之下能够将CO2重新释放出来，这启发了我们利用太阳能作为驱动并采用CO2跟萘啶衍生物溶液配对构建CO2吸收式制冷循环。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，可有效解决现有CO2蒸汽压缩制冷循环中压缩机压比要求高的技术缺陷，同时因为采用太阳能作为驱动，具有运行成本低的优点。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其包括：
依次相连并形成制冷回路的吸收器、增压泵、上端安装有透光元件的太阳能发生器、减压元件、蒸发器和吸收器，蒸发器与吸收器相连；
连通于所述吸收器与所述太阳能发生器之间连接管路上的流量控制阀；
所述制冷回路中流通有流动工作介质；所述流动工作介质为由CO2和萘啶衍生物组成的混合溶液。
本发明的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其特征在于，还包括回热器，所述回热器安装在所述太阳能发生器与所述减压元件之间连接管路上；所述回热器两端还分别与所述蒸发器和所述吸收器相连通。
本发明的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其特征在于，还包括回热器、喷嘴和引射器；所述回热器、喷嘴和引射器依次连接于由所述太阳能发生器至减压元件之间连接管路上，所述引射器入口与所述蒸发器相连；所述回热器两端还分别与所述减压元件和所述吸收器相连通。
所述的透光元件为石英玻璃。
所述的减压元件为节流阀、毛细管或透平膨胀机。
所述萘啶衍生物溶液为含氮的萘啶衍生物溶液。
本发明提供的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机具有结构紧凑、无毒、无爆炸性、对环境友好等特点，同时它采用太阳能作为主要驱动，可以利用太阳能、汽车尾气、工业废热、地热等作为其热源，电力缺乏的场合有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明一种太阳能驱动的CO2吸收式制冷机（实施例1）的结构示意图；
图2为本发明一种太阳能驱动的CO2吸收式制冷机（实施例2）的结构示意图；
图3为本发明一种太阳能驱动的CO2吸收式制冷机（实施例3）的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步描述本发明。
图1、图2和图3分别为本发明实施例1、实施例2和实施例3的结构示意图；由图可知，本发明提供的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其包括：
依次相连并形成制冷回路的吸收器1、增压泵2、上端安装有透光元件4的发生器3、减压元件5、蒸发器6和吸收器1，蒸发器6与吸收器1相连；
连通于所述吸收器1与所述发生器2之间连接管路上的流量控制阀7；
所述制冷回路中流通有流动工作介质；所述流动工作介质为由CO2和萘啶衍生物组成的混合溶液。
本发明的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，还包括回热器8，所述回热器8安装在所述发生器3与所述减压元件5之间连接管路上；所述回热器8两端还分别与所述蒸发器6和所述吸收器1相连通。
本发明的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，还包括回热器8、喷嘴9和引射器10；所述回热器8、喷嘴9和引射器10依次连接于由所述连接发生器3至减压元件5之间连接管路上，所述引射器10入口与所述蒸发器6相连；所述回热器8两端还分别与所述减压元件5和所述吸收器1相连通。
所述的透光元件4为石英玻璃。所述的减压元件5为节流阀、毛细管或透平膨胀机。所述萘啶衍生物溶液为含氮的萘啶衍生物溶液。
实施例1
图1为本发明的一种太阳能驱动的CO2吸收式制冷机的实施例1的结构示意图；由图可知，本实施例1的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其包括：
依次相连并形成制冷回路的吸收器1、增压泵2、太阳能发生器3、减压元件5和蒸发器6，及连通于所述吸收器1与所述太阳能发生器3之间的连接管路上的流量控制阀7，所述蒸发器6与所述吸收器1相连；太阳能发生器3上端安装有透光元件4；所述增压泵2入口与所述吸收器1相连，所述增压泵2出口与所述发生器3相连；所述制冷回路中流通有流动工作介质；所述太阳能发生器3上端安装有透光元件4；所述流动工作介质为CO2（作为制冷剂）和含氮萘啶衍生物溶液（作为吸收剂）组成混合溶液。
所述吸收器1内装由CO2和含氮萘啶衍生物的混合溶液，该混合溶液经过增压泵2加压（压力由3MPa升高到10MPa），进入到太阳能发生器3；在太阳能发生器3内的CO2和含氮萘啶衍生物的混合溶液经过太阳光照射，CO2在萘啶衍生物溶液中的溶解度降低，部分CO2从混合溶液中分离出来，成为超临界CO2高压气体进入减压元件5，剩余的混合溶液则经过流量控制阀7减压重新回到吸收器1；超临界CO2高压气体通过减压元件5后减压膨胀，温度降低到零下15度，CO2变成气/液两相混合的低温CO2，低温CO2进入蒸发器6内，在蒸发器6内低温CO2吸收被冷却负载的热量后温度升高，之后重新流回至吸收器1内，再一次溶解到含氮萘啶衍生物溶液中；因为CO2 在整个循环中压力较高，因此CO2占据的空间相对较少，这使得整个太阳能驱动的CO2吸收式制冷机结构紧凑，便于实际应用；采用太阳能作为驱动动力源，运营成本降低，在电力不足的场合也可以使用；另外采用的工作介质无毒、无爆炸性，对环境也非常友好，不存在任何安全隐患。
实施例2
图2为本发明另一种太阳能驱动的CO2吸收式制冷机（实施例2）结构示意图。由图可知，实施例2与实施例1不同之处是增加了回热器8，即：回热器8安装在所述太阳能发生器3与所述减压元件5之间连接管路上；所述回热器8两端还分别与所述蒸发器6和所述吸收器1相连通。因为CO2的临界点温度较低，如果让其在室温进行节流制冷，难以产生较好的降温效果，因此在本实施例中，让蒸发器6中出来的温度和压力都还比较低的低温CO2流经回热器8，这样可以将高压的CO2气体冷却到室温以下再进行减压膨胀，从而使CO2达到更好的制冷效果。
实施例3：
图3为本发明再一太阳能驱动的CO2吸收式制冷机（实施例3）的结构示意图；本实施例结构在实施例1基本上增加了回热器8、喷嘴9和引射器10；所述回热器8、喷嘴9和引射器10依次连接于由所述太阳能发生器3至减压元件5之间连接管路上，所述引射器10入口与所述蒸发器6相连；所述回热器8两端还分别与所述减压元件5和所述吸收器1相连通。因为简单的节流减压过程的制冷效率较低，所以在本实施例中的所述连接发生器3至减压元件5之间连接管路上依次安装喷嘴9和引射器10；高压CO2气体在经过回热器8降温后先流经喷嘴9，经过喷嘴后CO2气体温度会降低，流动动能基本不损失；再经过引射器10后压力升高，动能可以被回收成压力能；CO2压力升高后，一部分气体再经过回热器流回吸收器1，可以提高吸收器1的吸收压力，另一部分气体经过进一步节流获得冷量；引射器10的入口与蒸发器6连通，可以降低蒸发器6内的压力，使制冷机获得更低的制冷温度。采用了喷嘴和引射器的CO2吸收式制冷系统可以获得更高的制冷效率。
Claims (6)
1.一种太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其包括：
依次相连并形成制冷回路的吸收器、增压泵、上端安装有透光元件的太阳能发生器、减压元件、蒸发器，蒸发器与吸收器相连；
设置于所述吸收器与所述太阳能发生器之间连接管路上的流量控制阀；
所述制冷回路中流通有流动工作介质；所述流动工作介质为由CO2和萘啶衍生物组成的混合溶液。
2.按权利要求1所述的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其特征在于，还包括回热器，所述回热器安装在所述太阳能发生器与所述减压元件之间连接管路上；所述回热器两端还分别与所述蒸发器和所述吸收器相连通。
3.按权利要求1所述的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其特征在于，还包括回热器、喷嘴和引射器；所述回热器、喷嘴和引射器依次连接于由所述太阳能发生器至减压元件之间连接管路上，所述引射器入口与所述蒸发器相连；所述回热器两端还分别与所述减压元件和所述吸收器相连通。
4.按权利要求1所述的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其特征在于，所述的透光元件为石英玻璃。
5.按权利要求1或3所述的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其特征在于，所述的减压元件为节流阀、毛细管或透平膨胀机。
6.按权利要求1所述的太阳能驱动的CO2吸收式制冷机，其特征在于，所述萘啶衍生物溶液为含氮的萘啶衍生物溶液。
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