CN106288492A - 一种用于汽车的风冷式吸收式制冷机 - Google Patents

一种用于汽车的风冷式吸收式制冷机 Download PDF

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Abstract

一种用于汽车的风冷式吸收式制冷机，包括发生器、风冷冷凝器、节流阀、蒸发器、风冷吸收器、喷射器、溶液泵、风冷预冷器、溶液换热器、气液分离器、风机和汽车废气排放管道。发生器为废热气加热的翅片管换热器，放置在汽车废气排放管道内；本发明通过采用喷射器和非绝热吸收器及其流程组合，简化了系统，完成了蒸发器制冷剂蒸气的吸入过程，实现吸收式制冷循环，而且还通过喷射器扩压段的升压，提高了吸收器的工作压力。本发明避免了风冷绝热吸收制冷循环为防止溶液温度过高而必须大大增加吸收器中溶液的循环量的问题，减少了溶液泵的流量和耗功，降低了溶液冷却器的热负荷，进一步改善了吸收器的吸收效果，增加了制冷量，提高了循环效率。

Description

一种用于汽车的风冷式吸收式制冷机
技术领域
本发明涉及一种吸收式制冷机，尤其涉及一种利用汽车废热的吸收式制冷机。
背景技术
近年来，随着世界经济的发展，人类已面临着日益严重的全球气候变暖和能源枯竭的威胁，节能减排和可再生能源的开发利用已经成为能源利用领域最重要的研究课题。目前，空调制冷装置有电驱动压缩式和热能驱动吸收式两种。电驱动压缩式正成为生活和工业生产的必需品之一，它的广泛使用不但造成城市用电峰谷差即高峰电力供不应求、低谷电力供过于求等电力供应比例失调问题，而且它所使用主导制冷剂含有破坏大气臭氧层的有害物质，还有助于造成地球温室效应，这些问题使电驱动空调器面临严峻挑战。而吸收式制冷机以热能为驱动力，热能既可以是高品位的热能，如高温高压蒸汽或热水、燃油或燃气；还可以是低品位的热能，如废热、余热、太阳能或地热等等，而且吸收式制冷机可以以水、氨、碳氢化合物以及对臭氧层无破坏作用且低GWP的HFCs等为制冷剂，因此具有清洁环保、节能节电、消除电力峰谷差、应用范围广、操作简单、运行部件少、运行费用低等优势。特别是目前各类汽车绝大多数是采用以汽油、柴油以及天然气等化石燃料的发动机为主，汽车发动机在驱动汽车运行的同时会排出大量的温度高达600℃-800℃的废热，这些废热完全能够为以吸收式制冷机为核心的汽车空调提供足够的驱动热源，因此要使吸收式制冷机能够应用于汽车空调，首要需要解决的就是吸收式制冷机的小型化和风冷化，但是，目前所应用的吸收式制冷系统中绝大多数是水/溴化锂空调机组，也有少量氨/水吸收式制冷机组，这些机组需要采用水冷却，这大大限制吸收式制冷更为广泛的应用，尤其是向小型空调系统方向的发展。为了使吸收式制冷系统得到更为广泛的应用，更加适应于风冷化，为此国内外许多研究者做出了不懈的努力，取得了长足的进步。申请号200110025649.5公开了一种小型节能风冷绝热吸收燃气空调装置，申请号200910304105.5也公开了一种绝热吸收制冷循环装置，申请号201110435202.8则公开了一种氨水绝热吸收制冷系统，申请号201120543674.8公开了一种小型吸收式制冷装置，但它们的共同特点是冷凝器和溶液冷却器均采用风冷式，但是吸收器却是采用绝热式，即风冷绝热吸收制冷循环。申请号201310310180.9公开了一种小型风冷式吸收式制冷机，但其系统结构复杂，不能满足汽车空调结构简单、体积小的要求
发明内容
本发明的目的是提出一种结构简单、效率高的风冷吸收式制冷机，该风冷吸收式制冷机采用废热为驱动热源、R290和R600a等较低压力的环保制冷剂及其润滑油为工质对。
本发明提供的一种用于汽车的风冷式吸收式制冷机，其特征在于，一种用于汽车的风冷式吸收式制冷机，其特征在于，它包括发生器、风冷冷凝器、节流阀、蒸发器、风冷吸收器、喷射器、溶液泵、溶液换热器(9)、气液分离器和风机；发生器为用于废热气加热的翅片管换热器，使用时放置在汽车废气排放管道内；风冷吸收器也是翅片管换热器；发生器的出口端与气液分离器的入口段相接，气液分离器用于使发生器产生的制冷剂蒸汽能够与溶液分离；气液分离器的顶部出口端依次通过风冷冷凝器、节流阀、蒸发器与喷射器的中间入口端相连接；气液分离器的底部的出口端依次通过溶液热交换器的第二通道与喷射器主入口端相接；喷射器的出口端与吸收器的入口端相连接，吸收器的出口端与溶液泵的入口端相连接，溶液泵的出口端通过溶液热交换器的第一通道与发生器的入口端相连接；风冷冷凝器、蒸发器和风冷吸收器均设有用于提供空气强制流动动力的风机。
作为上述技术方案的改进，它还包括风冷预冷器，风冷预冷器位于溶液热交换器的第二通道与喷射器主入口端之间，且风冷预冷器上设有用于提供空气强制流动动力的风机。
本发明采用喷射器代替常规吸收式制冷系统中的溶液节流阀，并利用喷射器内部所形成的低压区吸入蒸发器产生的制冷剂蒸汽，利用喷射器内的扩压段，使得进入喷射器的溶液与制冷剂蒸汽混合物升压，从而提高吸收器内的工作压力，有效提高了吸收器的吸收效率和系统循环效率。
本发明工作时，汽车发动机的排气流过发生器时对发生器管道内的液体工质对进行加热，部分制冷剂从液体工质对中沸腾出来，完成发生过程；从喷射器中出来的气态制冷剂与液体工质对的混合物进入风冷吸收器的传热管中，一边流动一边吸收，产生的热量被传热管外的空气带走，完成吸收过程；从发生器出口端的气液分离器中出来的高压液体工质对进入喷射器，产生高速射流，形成低压区，从而将蒸发器中产生的制冷剂蒸气吸入混合、吸收，并进入喷射器扩压段升压后，进入风冷吸收器，完成制冷剂蒸气的吸入与升压过程。
本发明通过采用非绝热吸收器和喷射器及其流程组合，不仅完成了蒸发器制冷剂蒸气的吸入过程，实现吸收式制冷循环，而且还通过喷射器扩压段的升压，提高了吸收器的工作压力，与常规吸收式制冷循环相比，提高了吸收效率，同时还避免了风冷绝热吸收制冷循环为防止溶液温度过高而必须大大增加吸收器中的溶液的循环量的问题，减少了溶液泵的流量和耗功，降低了溶液冷却器的热负荷，进一步改善了吸收器的吸收效果，增加了制冷量，提高了循环效率。
附图说明
图1为本发明实例提供的小型风冷式吸收式制冷机的一种具体实施方式的结构示意图；
图中：1发生器，2风冷冷凝器，3节流阀，4蒸发器，5吸收器，6喷射器，7溶液泵，8风冷预冷器，9溶液换热器，10气液分离器，11风机，12汽车发动机排气管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明提供的一种风冷式吸收式制冷机，其特征在于，它包括发生器1、风冷冷凝器2、节流阀3、蒸发器4、吸收器5、喷射器6、溶液泵7、风冷预冷器8、溶液换热器9、气液分离器10和风机11。
发生器1为翅片管换热器，发生器1共有两个接口，一个出口端接口，一个入口端接口，气液分离器10有三个接口，一个入口端，一个底部出口端，一个顶部出口端，发生器1出口端接口与气液分离器10的入口端连接，气液分离器10的顶部出口端与风冷冷凝器2的入口端相接，风冷冷凝器2的出口端与节流阀3的入口端相连接，节流阀3的出口端与蒸发器4的入口端相连接，蒸发器4的出口端与喷射器6的中间入口端相连接，喷射器6有三个接口，一个主入口端，一个中间入口端，一个出口端，喷射器6的主入口端通过风冷预冷器8和溶液热交换器9的第二通道与气液分离器10的底部出口端相连接，喷射器6的出口端与吸收器5的入口端相连接，吸收器5的出口端依次通过溶液泵7和溶液热交换器9的第一通道与发生器1的入口端相连接。
上述系统中风冷吸收器6和溶液热交换器9均能够实现充分换热的情况下，也可取消风冷预冷器8，。
下面以R290-润滑油作为制冷剂-吸收剂工质对为例说明其上述结构的工作过程。
含制冷剂量多的溶液(R290-润滑油(丙烷-润滑油)稀溶液)在发生器1中被汽车发动机排出的高温废热气加热产生R290蒸汽并与剩余的R290-润滑油浓溶液一起流入气液分离器10并在其中实现R290蒸汽与R290-润滑油浓溶液的分离。R290蒸汽通过连接管道进入风冷冷凝器2中被风机11驱动的环境空气冷却冷凝成R290的饱和液体或过冷液体，完成冷凝过程，风冷冷凝器2的R290液体通过连接管道进入节流阀3，经过节流阀3降压降温所形成的R290的气液混合物进入蒸发器4，R290液体在蒸发器中完成吸热蒸发制冷过程后，变成R290蒸汽并通过蒸发器4与喷射器6的中间入口端之间的连接管道进入喷射器6；而气液分离器10中的R290-润滑油浓溶液通过溶液热交换器9的第二通道和风冷预冷器9连续降温后，与喷射器6的主入口端相连接，进入喷射器6形成高速射流并产生低压区，吸入从喷射器6的中间入口端进入的R290蒸汽，两者混合、吸收，并在喷射器6的扩压段升压后进入吸收器5，在吸收器5中继续完成吸收过程，形成R290-润滑油稀溶液，吸收过程产生的热量被风机11驱动的流过吸收器管外的环境空气带走。R290-润滑油稀溶液被溶液泵7从吸收器5中抽出，并送入溶液热交换器9的第二通道，在溶液热交换器9中与从气液分离器10出来的R290-润滑油浓溶液进行热量交换，R290-润滑油稀溶液温度升高后，进入发生器1，从而完成一个完整的R290-润滑油风冷吸收制冷循环。
系统中的制冷剂-吸收剂工质对，还可以是其他碳氢化合物工质对(如R600a-润滑油溶液等)、氟利昂系工质对(如R134a-DMF溶液等)、氨系工质对(如NH3-NaSCN溶液、NH3-LiNO3溶液、氨水溶液等)以及醇系工质对(如甲醇-LiBr溶液等)。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种用于汽车的风冷式吸收式制冷机，其特征在于，它包括发生器(1)、风冷冷凝器(2)、节流阀(3)、蒸发器(4)、风冷吸收器(5)、喷射器(6)、溶液泵(7)、溶液换热器(9)、气液分离器(10)和风机(11)；
发生器(1)为用于废热气加热的翅片管换热器，使用时放置在汽车废气排放管道(12)内；风冷吸收器(5)也是翅片管换热器；
发生器(1)的出口端与气液分离器(10)的入口段相接，气液分离器(10)用于使发生器(1)产生的制冷剂蒸汽能够与溶液分离；气液分离器(10)的顶部出口端依次通过风冷冷凝器(2)、节流阀(3)、蒸发器(4)与喷射器(6)的中间入口端相连接；气液分离器(10)的底部的出口端依次通过溶液热交换器(9)的第二通道与喷射器(6)主入口端相接；喷射器(6)的出口端与吸收器(5)的入口端相连接，吸收器(5)的出口端与溶液泵(7)的入口端相连接，溶液泵(7)的出口端通过溶液热交换器(9)的第一通道与发生器的入口端相连接；
风冷冷凝器(2)、蒸发器(4)和风冷吸收器(5)均设有用于提供空气强制流动动力的风机(11)。
2.根据权利要求1所述的一种风冷式吸收式制冷机，其特征在于，它还包括风冷预冷器(8)，风冷预冷器(8)位于溶液热交换器(9)的第二通道与喷射器(6)主入口端之间，且风冷预冷器(8)上设有用于提供空气强制流动动力的风机(11)。
3.根据权利要求1或2所述的一种风冷式吸收式制冷机，其特征在于，采用喷射器(6)代替常规吸收式制冷系统中的溶液节流阀，并利用喷射器(6)内部所形成的低压区吸入蒸发器(4)产生的制冷剂蒸汽，利用喷射器(6)内的扩压段，使得进入喷射器(6)的溶液与制冷剂蒸汽混合物升压，从而提高吸收器内的工作压力，有效提高了吸收器的吸收效率和系统循环效率。
4.根据权利要求1或2所述的一种风冷式吸收式制冷机，其特征在于，工作时，汽车发动机的排气流过发生器(1)时对发生器(1)管道内的液体工质对进行加热，部分制冷剂从液体工质对中沸腾出来，完成发生过程；从喷射器(6)中出来的气态制冷剂与液体工质对的混合物进入风冷吸收器(5)的传热管中，一边流动一边吸收，产生的热量被传热管外的空气带走，完成吸收过程；从发生器(1)出口端的气液分离器(10)中出来的高压液体工质对进入喷射器(6)，产生高速射流，形成低压区，从而将蒸发器(4)中产生的制冷剂蒸气吸入混合、吸收，并进入喷射器(6)扩压段升压后，进入风冷吸收器(5)，完成制冷剂蒸气的吸入与升压过程。
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