CN105222448A - 太阳能吸附式接触法制取冰浆装置 - Google Patents

太阳能吸附式接触法制取冰浆装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能吸附式接触法制取冰浆装置。本发明包括太阳能吸附制冷循环、接触式制冰浆循环和蓄热水箱循环三部分,所述太阳能吸附制冷循环包括太阳能集热板、太阳能吸附床、套管冷凝器、节流阀和蒸发器,所述蒸发器接触式制冰浆循环包括蒸发器、载冷剂通道、喷头、泵、水阀、融霜装置、冰浆发生器和蓄冰箱等;吸附床与蓄热水箱可通过水循环进行热交换,不仅降低吸附温度,同时将多余的热量储存到蓄热水箱中供生活热水使用。本发明的制取冰浆装置将太阳能吸附式制冷与接触式制取冰浆装置结合起来,接触式制冰浆装置结构简单,所述喷嘴将低温载冷剂射入冰浆制取装置中,直接冷却水溶液从而生成冰浆,提高了换热系数。与间接式制冰相比,直接接触不存在冰层堆积的问题,因此不需额外除冰等措施。

Description

太阳能吸附式接触法制取冰浆装置
技术领域
[0001] 本发明涉及冰浆应用领域的一种太阳能吸附式接触法制取冰浆装置。
背景技术
[0002] 20世纪以来,工业迅速发展,而同时产生的问题是能源过度消耗,不可再生资源面临着枯竭,自然环境也遭到了不同程度的破坏,能源短缺问题亟待解决。为了缓解这种局面,蓄冷技术被提出并且得到了快速发展,冰蓄冷最早进入人们的视野。冰浆蓄冷技术可以解决目前城市用电紧张和电力损耗的问题,起到“削峰填谷”的作用。利用夜间充足低廉的电力把冷量储存在冰中,白天用电高峰期间将冰融化释放出相变潜热,为用户提供空调所需冷量。
[0003] 动态冰浆溶液是一种固液两相溶液,与固态冰相比,它具有热物性好、传热系数高、可流动、能量密度大等优良特点,因此目前的冰蓄冷领域内对冰浆的研究已成为主要趋势。
[0004]目前常见的的制取冰浆装置主要由传统蒸汽压缩式制冷装置提供冷量,完全依赖于电能,制冷空调用电能耗占总能耗比例越来越大,亟需新型环保能源出现。太阳能是一种已得到较广泛应用的可再生能源,除了受天气状况影响较大外,受其他因素比如地域、季节等的影响较小,在炎热的夏季更是十分充足,较易收集。利用丰富易取的太阳能进行吸附式制冷,并与接触式制冰浆装置结合,白天脱附蓄能,晚上吸附制冰,制取的冰浆可用于次日白天制冷等用途。
发明内容
[0005] 本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷,而提供一种太阳能吸附式接触法制取冰浆装置,以有效的利用夏日充足的太阳能进行制冰蓄冷,减少对电能的依赖,缓解电力紧张的局面。
[0006] 为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
[0007] —种太阳能吸附式接触法制取冰浆装置,包括太阳能吸附制冷循环、接触式制冰浆循环和蓄热水箱循环三部分,
[0008] 所述太阳能吸附制冷循环包括太阳能集热板、太阳能吸附床、套管冷凝器、节流阀和蒸发器,太阳能集热板连接太阳能吸附床,太阳能吸附床连接套管冷凝器进口,套管冷凝器内设置冷却水通道,套管冷凝器出口通过设置节流阀的管路连接蒸发器进口,蒸发器出口通过管路连接太阳能吸附床;
[0009] 所述接触式制冰浆循环包括载冷剂通道、喷头、栗、水阀、融霜装置、冰浆发生器和蓄冰箱;蒸发器内设置载冷剂通道,载冷剂通道顶部出口连接喷头,喷头设置于冰浆发生器顶部,冰浆发生器中部连接蓄冰箱,冰浆发生器底部通过管路连接载冷剂通道底部入口 ;
[0010] 所述蓄热水箱循环是蓄热水箱分别通过设置热水循环栗的管路和设置热水阀的管路与太阳能吸附床连接。
[0011] 所述太阳能吸附床采用沸石-水工质对。
[0012] 所述喷头处设置有融冰装置,融霜装置通过设置水栗和阀的管路与蓄热水箱连接。
[0013] 所述太阳能吸附床采用沸石-水工质对,因为沸石吸附温度较低,较易开始吸附过程,对冷媒冷却,沸石和水无毒且对大气无污染,为环境友好型介质。
[0014] 所述蒸发器为接触式制冰浆循环提供冷源,由于制冷剂可溶于水,不能直接与水接触制取冰浆,因此通过制冷剂冷却不溶水低温冷媒的方法,将被冷却的低温载冷剂直接喷入冰浆发生器与水接触,使水降温至冰点形成冰浆;冰浆输送至蓄冰箱,不溶水的载冷剂在底部与水分离,重新输送至蒸发器套管中被冷却。
[0015] 所述太阳能集热器白天吸收太阳能,加热吸附床使其升温,压力增大,完成脱附过程,被吸附介质通过冷凝器、节流阀后在蒸发器中以液体状态停留;晚上吸附床逐渐降温,压力减小,开始进行吸附过程,蒸发器内的吸附介质被吸入吸附床,使载冷剂冷却降温制取冰浆,蓄存在蓄冰箱内,供白天制冷利用,如此反复。
[0016] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0017] 1、本发明的制取冰浆装置中的太阳能吸附制冷循环为制取冰浆提供冷量,夏季太阳能十分充足,太阳照射方向与地面夹角较大,集热效率大,吸附式制冷效率较高。且太阳能为可再生资源,可在夏季用电高峰期减少制冷耗能占总电能的比例,节能环保。
[0018] 2、本发明的制取冰浆装置将太阳能吸附式制冷与接触式制取冰浆装置结合起来,接触式制冰浆装置结构简单,所述喷嘴将低温载冷剂射入冰浆制取装置中,直接冷却水溶液从而生成冰浆,提高了换热系数。与间接式制冰相比,直接接触不存在冰层堆积的问题,因此不需额外除冰等措施。
[0019] 本发明的制取冰浆装置中的蓄热水箱与太阳能吸附床相连,白天脱附过程中多余的热量可送至蓄热水箱供热水使用;夜晚吸附过程中,沸石吸收水分产生吸附热,影响进一步吸附,此时开启阀门,水从蓄热水箱流入吸附床带走热量,吸收吸附过程中产生的吸附热,降低吸附温度。
附图说明
[0020]图1所示为本发明太阳能吸附式接触法制取冰浆装置的结构示意图。
[0021] 图中:1、套管冷凝器出口 2、套管冷凝器进口 3、太阳能集热板4、太阳能吸附床5、热水阀6、蓄热水箱7、水栗8、阀9、融霜装置10、喷头11、蓄冰箱12、冰浆发生器13、载冷剂层14、蒸发器出口 15、载冷剂通道16、蒸发器进口 17、节流阀18、冷却水通道19、热水循环栗。
具体实施方式
[0022] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0023] 本发明太阳能吸附式接触法制取冰浆装置的结构示意图如图1所示,包括太阳能吸附制冷循环、接触式制冰浆循环和蓄热水箱循环三部分,
[0024] 所述太阳能吸附制冷循环包括太阳能集热板3、太阳能吸附床4、套管冷凝器、节流阀17和蒸发器,太阳能集热板连接太阳能吸附床,太阳能吸附床连接套管冷凝器进口 2,套管冷凝器内设置冷却水通道18,套管冷凝器出口 I通过设置节流阀17的管路连接蒸发器进口 16,蒸发器出口 9通过管路连接太阳能吸附床;
[0025] 所述接触式制冰浆循环包括载冷剂通道15、喷头10、冰浆发生器12和蓄冰箱11 ;蒸发器内设置载冷剂通道,载冷剂通道顶部出口连接喷头,喷头设置于冰浆发生器顶部,冰浆发生器中部连接蓄冰箱,冰浆发生器底部通过管路连接载冷剂通道底部入口 ;
[0026] 所述蓄热水箱循环是蓄热水箱6分别通过设置热水循环栗19的管路和设置热水阀5的管路与太阳能吸附床连接;所述吸附床与蓄热水箱可通过水循环进行热交换将多余的热量储存到蓄热水箱中供使用。
[0027] 所述太阳能集热板和太阳能吸附床与水平方向倾角在30° -60°之间,以保证最大程度吸收太阳能。集热板吸收热量后传给吸附床,白天太阳能充足,吸附床升温,制冷剂(水)从吸附床(沸石)中脱附蒸发,高温高压水蒸气经过套管冷凝器冷凝、节流阀节流,变为低温低压液体,在蒸发器中滞留;夜晚吸附床逐渐降温,压力降低,此时蒸发器内压力较高,白天滞留在蒸发器内的低温低压液体被吸附床吸附,完成吸附制冷过程,制取的冰浆可用于次日白天制冷等用途。套管蒸发器中的载冷剂被冷却至低温。
[0028] 所述蓄热水箱与太阳能吸附床相连,白天脱附过程中多余的热量可送至蓄热水箱供热水使用;夜晚吸附过程中,沸石吸收水分产生吸附热,影响进一步吸附,此时开启热水阀5,水从蓄热水箱流入吸附床带走热量,吸收吸附过程中产生的吸附热,降低吸附温度。
[0029] 所述蒸发器为接触式制冰浆循环提供冷源,由于制冷剂可溶于水,不能直接与水接触制取冰浆,因此通过制冷剂冷却不溶水的载冷剂,再将被冷却的低温载冷剂直接喷入冰浆发生器与水接触,使水降温至冰点形成冰浆;冰浆输送至蓄冰箱,不溶水的载冷剂在底部与水分离,重新输送至蒸发器套管中被冷却。如此反复,冰浆蓄冷技术可缓解用电高峰电力不足局面。
[0030] 所述低温载冷剂在水栗作用下被输送至接触制冰浆装置中,方式为通过喷嘴喷入冰浆发生室,低温载冷剂与水直接接触,水被冷却至冰点形成冰浆,冰浆与低温载冷剂由于不可相溶而分层,冰浆流入蓄冰箱,低温载冷剂重新被栗送回套管蒸发器中再次循环。
[0031] 所述喷头处流过低温载冷剂与水进行热交换,为防止冰层堆积堵塞出口,设置有融霜装置,融霜所需热量可由蓄热水箱提供。融霜装置通过设置水栗7和阀8的管路与蓄热水箱连接。
[0032] 所述套管冷凝器为水冷冷却方式,需通入冷却水,建立冷却塔,本装置适用于做大型装置,不仅可以利用夏季充足的太阳能资源,还可以制取冰浆,多余的热量储存到蓄热水箱中还可供生活热水使用。可极大减小对电能的依赖,有效利用可再生资源和发展冰浆蓄冷技术,缓解夏季用电高峰电力不足的局面,节能环保,效率较高。

Claims (4)

1.一种太阳能吸附式接触法制取冰浆装置,其特征在于,包括太阳能吸附制冷循环、接触式制冰浆循环和蓄热水箱循环三部分, 所述太阳能吸附制冷循环包括太阳能集热板、太阳能吸附床、套管冷凝器、节流阀和蒸发器,太阳能集热板连接太阳能吸附床,太阳能吸附床连接套管冷凝器进口,套管冷凝器内设置冷却水通道,套管冷凝器出口通过设置节流阀的管路连接蒸发器进口,蒸发器出口通过管路连接太阳能吸附床; 所述接触式制冰浆循环包括载冷剂通道、喷头、栗、水阀、融霜装置、冰浆发生器和蓄冰箱;蒸发器内设置载冷剂通道,载冷剂通道顶部出口连接喷头,喷头设置于冰浆发生器顶部,冰浆发生器中部连接蓄冰箱,冰浆发生器底部通过管路连接载冷剂通道底部入口 ; 所述蓄热水箱循环是蓄热水箱分别通过设置热水循环栗的管路和设置热水阀的管路与太阳能吸附床连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能吸附式接触法制取冰浆装置,其特征在于,所述太阳能集热板和太阳能吸附床与水平方向倾角在30° -60°之间。
3.根据权利要求1所述的太阳能吸附式接触法制取冰浆装置,其特征在于,所述太阳能吸附床采用沸石-水工质对。
4.根据权利要求1所述的太阳能吸附式接触法制取冰浆装置,其特征在于,所述喷头处设置有融冰装置,融霜装置通过设置水栗和阀的管路与蓄热水箱连接。
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