CN107606816B - 低品位热驱动吸附式化学反应制冷热泵循环装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低品位热驱动吸附式化学反应制冷热泵循环装置及方法，该装置包括制冷工质循环回路、吸附回路、解析回路、工作液体循环回路。吸附器解析出的高温高压的气态制冷工质氨气和二氧化碳进入化学反应冷却器，被工作液体吸收并生成氨基甲酸铵，输出热量，生成物溶于工作液体，混合溶液经回热器、节流装置进入化学反应蒸发器，氨基甲酸铵分解生成氨气和二氧化碳并蒸发出来，输出冷量，氨气和二氧化碳被吸附器吸附、解析，形成循环，并可通过阀门启闭，两吸附器交替吸附、解析，实现冷量或热量的连续输出。本发明利用可逆化学反应实现制冷/制热，相比于相变制冷/制热拥有更高的性能系数，同时可实现低品位热能的高效利用，对环境无破坏作用。

Description

低品位热驱动吸附式化学反应制冷热泵循环装置及方法
技术领域
本发明属于空调设备技术领域，具体涉及一种低品位热驱动吸附式化学反应制冷热泵循环装置及方法。
背景技术
目前人工制冷的方法，总的可分为物理方法和化学方法两大类，而绝大多数制冷方法都属于物理方法。其中，利用物质相变的吸热效应制冷应用比较广泛，然而受制冷剂热力性质的影响，相变制冷的单位质量制冷量、性能系数并不高。因此，考虑采用化学方法实现制冷。
氨基甲酸铵是合成尿素的中间产物，白色固体，不稳定，加热易发生分解反应。氨基甲酸铵形成二氧化碳和氨的分解反应是高度吸热的，化学反应热为2010KJ/KG。氨基甲酸铵的分解与温度和压力密切相关，可以通过将压力降低到对应于设定温度的饱和压力以下或者将温度提高到对应于设定压力的饱和温度以上实现。二氧化碳与氨气可以在不同温度条件下进行化学反应，可以在室温、一个大气压、无水蒸气参与的情况下，生成氨基甲酸铵(NH2COONH4)，合成反应过程放热。因此，可以利用二氧化碳和氨气的可逆化学反应实现制冷或制热。由于氨基甲酸铵合成、分解与温度、压力密切相关，在制冷或制热的工况下，循环的压缩比较大，根据合成反应和分解反应所需要的平衡压力得到其压缩比较大，可能达18以上，需要一种装置来实现工质在较大的压缩比下的升压过程。
吸附式制冷/热泵技术可由热能驱动，利用吸附剂对制冷工质气体的吸附和解析来实现。吸附式制冷循环由于利用热能为动力，只需要消耗很少的机械能。同时吸附式制冷采用非氟氯烃类物质作为制冷工质，系统中很少使用运动部件，可以利用品位较低的热能，如余热、废热、太阳能等。可以大量节约能耗，具有节能、环保、结构简单、无噪音、运行稳定可靠等突出优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种低品位热驱动吸附式化学反应制冷热泵循环装置，该装置利用可逆化学反应来实现制冷/制热，相比于传统的吸附相变制冷/制热，拥有更高的性能系数，同时利用吸附式系统提升制冷剂气体的压力，可实现废热、余热、太阳能、地热等低品位热能的高效利用，产生冷量或热量满足用户用冷/用热需求。
本发明的另一个目的是提供一种利用所述循环装置制冷制热的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低品位热驱动吸附式化学反应制冷热泵循环装置，包括化学反应冷却器1、节流装置、化学反应蒸发器4、回热器7、低温换热器14、高温换热器15、第一吸附器20；
化学反应冷却器1的气体进口与第一吸附器20的气体进/出口连接；化学反应冷却器1的液体进口与回热器7的低温侧出口连接，回热器7的低温侧进口与化学反应蒸发器4的液体出口连接；化学反应冷却器1的液体出口与回热器7的高温侧进口连接，回热器7的高温侧出口与节流装置的进口连接，节流装置的出口与化学反应蒸发器4的液体进口连接；化学反应蒸发器4的气体出口与第一吸附器20的气体进/出口连接；
低温换热器14和高温换热器15的出口分别与第一吸附器20的液体进口连接，低温换热器14和高温换热器15的进口分别与第一吸附器20的液体出口连接。
进一步地，所述循环装置采用的气态制冷工质为氨气和二氧化碳，工作液体为有机醇。
更进一步地，所述的有机醇为丙二醇或乙二醇中的一种或两者的混合物。
进一步地，包括第二吸附器9，化学反应冷却器1的气体进口与第二吸附器9的气体进/出口连接，化学反应蒸发器4的气体出口与第二吸附器9的气体进/出口连接，低温换热器14和高温换热器15的出口分别与第二吸附器9的液体进口连接，低温换热器14和高温换热器15的进口分别与第二吸附器9的液体出口连接。
更进一步地，化学反应冷却器1的气体进口通过阀门21与第一吸附器20的气体进/出口连接，化学反应蒸发器4的气体出口通过阀门8与第二吸附器9的气体进/出口连接，化学反应冷却器1的气体进口通过阀门22与第二吸附器9的气体进/出口连接，化学反应蒸发器4的气体出口通过阀门23与第一吸附器20的气体进/出口连接，低温换热器14的出口通过阀门11与第一吸附器20的液体进口连接，低温换热器14的进口通过阀门18与第一吸附器20的液体出口连接，低温换热器14的出口通过阀门13与第二吸附器9的液体进口连接，低温换热器14的进口通过阀门16与第二吸附器9的液体出口连接，高温换热器15的出口通过阀门10与第一吸附器20的液体进口连接，高温换热器15的进口通过阀门19与第一吸附器20的液体出口连接，高温换热器15的出口通过阀门12与第二吸附器9的液体进口连接，高温换热器15的进口通过阀门17与第二吸附器9的液体出口连接。
进一步地，所述化学反应冷却器1中设有化学反应冷却器冷却水或热媒水管路2，化学反应蒸发器4中设有冷冻水或低温热源管路5。
进一步地，所述的节流装置为U型管、毛细管或节流阀，优选为U型管。
利用本发明循环装置制冷制热的方法，包括以下步骤：
步骤1：处于解析状态的吸附器解析出高温高压气态制冷工质，气态制冷工质进入化学反应冷却器被工作液体吸收并反应，反应生成物溶于工作液体形成混合溶液，被冷却水冷却或加热热媒水；
步骤2：混合溶液经过节流装置进入化学反应蒸发器，在低温低压下反应生成物分解吸热，生成气态制冷工质，并从工作液体中蒸发出来，吸收冷冻水或低温热源的热量；
步骤3：化学反应蒸发器的工作液体经过回热器将化学反应冷却器出来的液体过冷，然后送入化学反应冷却器；
步骤4：气态制冷工质被处于吸附状态的吸附器吸附，吸附结束后，使吸附饱和的吸附器进入解析状态，解析出高温高压气态制冷工质，重复以上步骤形成循环。
进一步地，当一个吸附器吸附低温低压的气态制冷工质时，另一个吸附器同时解析出高温高压的气态制冷工质，当吸附、解析结束时，使吸附饱和的吸附器受热解析出气态制冷工质，使解析结束的吸附器吸附气态制冷工质。
进一步地，所述的气态制冷工质为氨气和二氧化碳，工作液体为有机醇。
更进一步地，所述的有机醇为丙二醇或乙二醇中的一种或两者的混合物。
有益效果：
(1)本发明利用可逆化学反应来实现制冷/制热，相比于传统的吸附相变制冷/制热，制冷量或制热量较大，由于化学反应热比相变潜热大得多，因此拥有更高的性能系数。
(2)本发明利用吸附剂对制冷工质气体的吸附和解析来实现制冷工质的升温升压，通过阀门启闭，两吸附器交替吸附、解析，实现冷量或热量的连续输出，保证整体系统连续运行，是一种高效的低品位热驱动吸附式制冷/热泵循环。
(3)本发明通过设置回热器将冷却器出来的溶液过冷，回收冷量的同时提高循环的制冷量和制冷系数。
(4)由于吸附式系统以热能为驱动方式，可由废热、余热、太阳能、地热等驱动，因此，本发明便于利用废热、余热、太阳能、地热等低品位热能，可实现低品位热能的高效利用同时产生冷量或热量满足用户用冷和用热需求。并且只需要消耗很少的机械能，运动部件较少，具有高效、环保、无噪音、运行稳定可靠等突出优点。
(5)本发明采用非氟氯烃类物质作为制冷工质，不破坏臭氧层，对环境无破坏作用。
附图说明
图1为低品位热驱动吸附式化学反应制冷热泵循环装置示意图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明低品位热驱动吸附式化学反应制冷热泵循环装置包括制冷工质循环回路、吸附回路、解析回路、工作液体循环回路。
如图1所示，本发明提供的循环装置包括化学反应冷却器1、节流装置、化学反应蒸发器4、回热器7、低温换热器14、高温换热器15、第一吸附器20；
化学反应冷却器1的气体进口与第一吸附器20的气体进/出口连接；化学反应冷却器1的液体进口与回热器7的低温侧出口连接，回热器7的低温侧进口与化学反应蒸发器4的液体出口连接；化学反应冷却器1的液体出口与回热器7的高温侧进口连接，回热器7的高温侧出口与节流装置的进口连接，节流装置的出口与化学反应蒸发器4的液体进口连接；化学反应蒸发器4的气体出口与第一吸附器20的气体进/出口连接；
低温换热器14和高温换热器15的出口分别与第一吸附器20的液体进口连接，低温换热器14和高温换热器15的进口分别与第一吸附器20的液体出口连接。
本发明采用氨气和二氧化碳为气态制冷工质，氨基甲酸铵为液态制冷工质，有机醇为工作液体。本发明利用氨基甲酸铵在化学反应蒸发器中分解时吸收大量的热进行制冷，在化学反应冷却器中利用氨基甲酸铵的合成时放热实现制热。相比于传统的吸附制冷/制热，由于化学反应热比相变潜热大得多，因此拥有更高的性能系数。
氨气和二氧化碳之间的可逆化学反应：
Figure BDA0001411098490000041
处于解析状态的第一吸附器20受热解析出高温高压的气态制冷工质氨气和二氧化碳，氨气和二氧化碳进入化学反应冷却器1，被工作液体有机醇吸收并反应生成氨基甲酸铵，氨基甲酸铵溶于有机醇，被冷却水或热媒水带走热量冷却。氨基甲酸铵与有机醇混合溶液经过回热器7经节流装置降温降压，进入化学反应蒸发器4。在化学反应蒸发器4中，氨基甲酸铵分解生成氨气和二氧化碳，并从有机醇中挥发出来，此过程吸收流经化学反应蒸发器的传热管中冷冻水或低温热源的热量。蒸发后，有机醇进入回热器7与离开化学反应冷却器1的混合溶液进行热交换，最后进入化学反应冷却器1，完成有机醇循环。氨气和二氧化碳进入第一吸附器20，被第一吸附器20吸附，低温换热器中的冷却水经第一吸附器20带走吸附热，然后回到低温换热器，将热量传递给外界，最后重新回到第一吸附器20，完成冷却水循环。吸附饱和后，热水经高温换热器15后温度上升，进入第一吸附器20，第一吸附器20受热解析出高温高压的氨气和二氧化碳，进入化学反应冷却器1，热水返回高温换热器15，完成热水循环。
本发明所述的循环装置还包括第二吸附器9，化学反应冷却器1的气体进口与第二吸附器9的气体进/出口连接，化学反应蒸发器4的气体出口与第二吸附器9的气体进/出口连接，低温换热器14和高温换热器15的出口分别与第二吸附器9的液体进口连接，低温换热器14和高温换热器15的进口分别与第二吸附器9的液体出口连接。
本发明利用第一、第二吸附器以及相应的阀门实现连续制冷/制热：当一个吸附器吸附低温低压的氨气和二氧化碳气体时，另一个吸附器同时解析产生高温高压的氨气和二氧化碳气体。当吸附、解析结束时，调整阀门启闭使得吸附饱和的吸附器加热解析，从而解析出压力较高的氨气和二氧化碳气体。解析结束的吸附器通过相应阀门调整，重新与化学反应蒸发器相连，再次吸附制冷剂气体氨气和二氧化碳，从而完成整个吸附式化学反应制冷/热泵循环，实现连续制冷/制热。
本发明化学反应冷却器1的气体进口通过阀门21与第一吸附器20的气体进/出口连接，化学反应蒸发器4的气体出口通过阀门8与第二吸附器9的气体进/出口连接，化学反应冷却器1的气体进口通过阀门22与第二吸附器9的气体进/出口连接，化学反应蒸发器4的气体出口通过阀门23与第一吸附器20的气体进/出口连接，低温换热器14的出口通过阀门11与第一吸附器20的液体进口连接，低温换热器14的进口通过阀门18与第一吸附器20的液体出口连接，低温换热器14的出口通过阀门13与第二吸附器9的液体进口连接，低温换热器14的进口通过阀门16与第二吸附器9的液体出口连接，高温换热器15的出口通过阀门10与第一吸附器20的液体进口连接，高温换热器15的进口通过阀门19与第一吸附器20的液体出口连接，高温换热器15的出口通过阀门12与第二吸附器9的液体进口连接，高温换热器15的进口通过阀门17与第二吸附器9的液体出口连接。
可通过以下步骤实现循环装置的连续制冷/制热：
第一吸附器20解析，第二吸附器9吸附：阀门23、阀门22关闭，阀门21、阀门8开启。从化学反应蒸发器4离开的氨气和二氧化碳气体被第二吸附器9吸附。阀门13、阀门16开启，阀门11、阀门17关闭。冷却水经第二吸附器9带走吸附热，然后经阀门16回到低温换热器14，将热量传递给外界，最后经阀门13重新回到第二吸附器9。完成冷却水循环。阀门10、阀门19开启，阀门12、阀门18关闭，热水经高温换热器15后温度上升，经阀门10进入第一吸附器20，第一吸附器20受热解析出高温高压的氨气和二氧化碳，气体经阀门21进入化学冷却器1。热水经阀门19返回高温换热器15，完成热水循环。
第一吸附器20吸附，第二吸附器9解析：阀门23、阀门22开启，阀门21、阀门8关闭。从化学反应蒸发器4离开的氨气和二氧化碳气体经阀门23被第一吸附器20吸附。阀门11、阀门18开启，阀门13、阀门19关闭。冷却水经阀门11进入第一吸附器20带走吸附热，然后经阀门18回到低温换热器14，将热量传递给外界，最后重新回到第一吸附器20。完成冷却水循环。阀门12、阀门17开启，阀门10、阀门16关闭，热水经高温换热器15后温度上升，经阀门12进入第二吸附器9，第二吸附器9受热解析出高温高压的氨气和二氧化碳，气体经阀门22进入化学冷却器1。热水经阀门17返回高温换热器15，完成热水循环。
本发明设置回热器7，化学反应蒸发器4出来的工作液体经过回热器7将化学反应冷却器1出来的溶液过冷。本发明通过设置回热器7回收冷量的同时提高循环的制冷量和制冷系数，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明的精神、范围和内容中。相关技术人员明显能在不脱离本发明的内容、精神和范围内对本发明所述的回热器进行改动或适当变更组合，来实现本发明的技术。
本发明所述化学反应冷却器1中设有化学反应冷却器冷却水或热媒水管路2，化学反应蒸发器4中设有冷冻水或低温热源管路5，这是本领域技术人员所熟知的。
本发明所述的节流装置包括但不限于U型管、毛细管或节流阀。由于本发明节流降压的绝对值比较小，因此，所述的节流装置优选为U型管，简单、成本低，能够满足要求。本发明通过设置节流装置用于节流降压，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明的精神、范围和内容中。相关技术人员明显能在不脱离本发明的内容、精神和范围内对本发明所述的节流装置进行改动或适当变更组合，来实现本发明的技术。
本发明还包括溶液泵6，溶液泵6设置于化学反应冷却器1和化学反应蒸发器4之间，用于输送溶液，这是本领域技术人员所熟知的。
本发明的利用所述循环装置制冷制热的方法，包括以下步骤：
步骤1：处于解析状态的吸附器解析出高温高压气态制冷工质，气态制冷工质进入化学反应冷却器被工作液体吸收并反应，反应生成物溶于工作液体形成混合溶液，被冷却水冷却或加热热媒水；
步骤2：混合溶液经过节流装置进入化学反应蒸发器，在低温低压下反应生成物分解吸热，生成气态制冷工质，并从工作液体中蒸发出来，吸收冷冻水或低温热源的热量；
步骤3：化学反应蒸发器的工作液体经过回热器将化学反应冷却器出来的液体过冷，然后送入化学反应冷却器；
步骤4：气态制冷工质被处于吸附状态的吸附器吸附，吸附结束后，使吸附饱和的吸附器进入解析状态，解析出高温高压气态制冷工质，重复以上步骤形成循环。
在一个实施方式中，本发明的利用所述循环装置制冷制热的方法，包括以下步骤：
步骤1：处于解析状态的第一吸附器解析出高温高压气态制冷工质，气态制冷工质进入化学反应冷却器被工作液体吸收并反应，反应生成物溶于工作液体形成混合溶液，被冷却水冷却或加热热媒水；
步骤2：混合溶液经过节流装置进入化学反应蒸发器，在低温低压下反应生成物分解吸热，生成气态制冷工质，并从工作液体中蒸发出来，吸收冷冻水或低温热源的热量；
步骤3：化学反应蒸发器的工作液体经过回热器将化学反应冷却器出来的液体过冷，然后送入化学反应冷却器；
步骤4：气态制冷工质被处于吸附状态的第一吸附器吸附，吸附结束后，使吸附饱和的吸附器进入解析状态，解析出高温高压气态制冷工质，重复以上步骤形成循环。
在一个实施方式中，本发明的利用所述循环装置制冷制热的方法，包括以下步骤：
步骤1：处于解析状态的第一吸附器解析出高温高压气态制冷工质，气态制冷工质进入化学反应冷却器被工作液体吸收并反应，反应生成物溶于工作液体形成混合溶液，被冷却水冷却或加热热媒水；
步骤2：混合溶液经过节流装置进入化学反应蒸发器，在低温低压下反应生成物分解吸热，生成气态制冷工质，并从工作液体中蒸发出来，吸收冷冻水或低温热源的热量；
步骤3：化学反应蒸发器的工作液体经过回热器将化学反应冷却器出来的液体过冷，然后送入化学反应冷却器；
步骤4：气态制冷工质被处于吸附状态的第二吸附器吸附；
步骤5：解析、吸附结束后，调整阀门启闭使第一吸附器进入吸附状态，第二吸附器进入解析状态，重复以上步骤形成循环。
本发明利用第一、第二吸附器以及相应的阀门实现连续制冷制热，当一个吸附器吸附低温低压的气态制冷工质时，另一个吸附器同时解析出高温高压的气态制冷工质，当吸附、解析结束时，使吸附饱和的吸附器受热解析出气态制冷工质，使解析结束的吸附器吸附气态制冷工质。
本发明所述的气态制冷工质为氨气和二氧化碳，工作液体为有机醇。
本发明所述的工作液体可以是适合于溶解反应生产物、提高热流密度并且提高化学反应速率的各种试剂中的任意一种。适合的工作液体的实例包括相当广泛的试剂，该试剂具有溶解反应生产物，提高热流密度并且提高化学反应速率的功能。本发明所述的工作液体包括但不限于有机醇。在某些实施方式中，所述的有机醇为丙二醇或乙二醇中的一种或两种的混合物；在优选地实施方式中，有机醇为丙二醇。
本发明吸附器中使用的吸附剂可以是适合于同时吸附氨气和二氧化碳的吸附剂或吸附氨气以及吸附二氧化碳的复合吸附剂的各种吸附剂中的任意一种。第一吸附器、第二吸附器中的吸收剂可以相同，也可以不同。适合的吸附剂的实例相当广泛，该吸附剂具有同时吸附氨气和二氧化碳的功能。常温饱和吸附压力比较低的吸附剂均适用于本发明。在某些实施方式中，本发明吸附器中使用的吸附剂为固体吸附剂，例如活性炭类、活性炭纤维等。在另一些实施方式中，本发明吸附器中使用的吸附剂为复合吸附剂，例如氨基酸盐与固体CaCl2复合吸附剂、氨基酸盐与固体SrCl2复合吸附剂、活性炭与固体CaCl2复合吸附剂、活性炭与固体SrCl2复合吸附剂等。
本发明可以利用可逆化学反应实现制冷循环，在化学反应蒸发器中氨基甲酸铵在低温低压下分解，生成氨气和二氧化碳，吸收流经化学反应蒸发器中传热管中冷冻水的大量热从而输出冷量。氨气和二氧化碳被处于吸附状态的吸附剂吸附，吸附热由冷却水带走。同时处于解析状态的吸附剂受热解析出高温高压的氨气和二氧化碳进入化学反应冷却器。在化学反应冷却器中氨气和二氧化碳生成氨基甲酸铵并溶解于工作液体，释放的热量由冷却水带走。混合溶液经节流装置进入化学反应蒸发器再次进行分解反应从而完成循环。当吸附、解析结束后调整相关阀门启闭，使吸附结束的吸附剂受热解析氨气和二氧化碳进入化学反应冷却器，使解析结束的吸附剂重新吸附来自化学反应蒸发器氨气和二氧化碳。从而实现冷量的连续输出。
本发明可以利用可逆化学反应实现热泵循环，在化学反应冷却器中气态制冷工质氨气和二氧化碳被工作液体吸收并反应，生成氨基甲酸铵溶解于工作液体，此过程中释放的热量进入热媒水，输出热量。混合溶液经节流装置进入化学反应蒸发器，在化学反应蒸发器中氨基甲酸铵在低温低压下分解，生成氨气和二氧化碳，吸收流经化学反应蒸发器中传热管中低温热源水的热量。氨气和二氧化碳被处于吸附状态的吸附剂吸附，吸附热由冷却水带走。同时处于解析状态的吸附剂受热解析出高温高压的氨气和二氧化碳进入化学反应冷却器。重新生成氨基甲酸铵完成循环。当吸附、解析结束后调整相关阀门启闭，使吸附结束的吸附剂受热解析氨气和二氧化碳进入化学反应冷却器，使解析结束的吸附剂重新吸附来自化学反应蒸发器氨气和二氧化碳。从而实现热量的连续输出。
实施例1
本实施例采用的第一气态制冷工质为氨气，第二气态制冷工质为二氧化碳，工作液体为丙二醇，第一吸附器和第二吸附器中的吸附剂均为活性炭纤维。
如图1所示，本实施例的循环装置包括化学反应冷却器1，化学反应冷却器冷却水或热媒水管路2，U型管3，化学反应蒸发器4，冷冻水或低温热源管路5，溶液泵6，回热器7，第二吸附器9，低温换热器14，高温换热器15，第一吸附器20，阀门8、10～13、16～19、21～23；
化学反应冷却器1的气体进口通过阀门21与第一吸附器20的气体进/出口连接，化学反应冷却器1的气体进口通过阀门22与第二吸附器9的气体进/出口连接，化学反应冷却器1的液体进口连接至回热器7的低温侧出口，回热器7的低温侧进口与溶液泵6的出口相连，溶液泵6的进口与化学反应蒸发器4的液体出口连接；化学反应冷却器1的液体出口与回热器7的高温侧进口相连接，回热器7的高温侧出口与U型管3的进口相连接，U型管3的出口与化学反应蒸发器4的液体进口连接。化学反应蒸发器4的气体出口通过阀门8连接至第二吸附器9的气体进/出口，化学反应蒸发器4的气体出口通过阀门23与第一吸附器20的气体进/出口相连；
低温换热器14的出口通过阀门11与第一吸附器20的液体进口连接，低温换热器14的进口通过阀门18与第一吸附器20的液体出口连接，低温换热器14的出口通过阀门13与第二吸附器9的液体进口连接，低温换热器14的进口通过阀门16与第二吸附器9的液体出口连接，高温换热器15的出口通过阀门10与第一吸附器20的液体进口连接，高温换热器15的进口通过阀门19与第一吸附器20的液体出口连接，高温换热器15的出口通过阀门12与第二吸附器9的液体进口连接，高温换热器15的进口通过阀门17与第二吸附器9的液体出口连接。
所述化学反应冷却器1中设有化学反应冷却器冷却水或热媒水管路2，化学反应蒸发器4中设有冷冻水或低温热源管路5。
本实施例的制冷/制热方法，包括以下步骤：
步骤1：处于解析状态的吸附器受热解析出高温高压气态制冷工质氨气和二氧化碳进入化学反应冷却器1，被工作液体丙二醇吸收并发生反应生成氨基甲酸铵，氨基甲酸铵溶于工作液体丙二醇形成混合溶液，放出热量，被冷却水冷却或加热热媒水实现制热；
步骤2：混合溶液经过节流装置U型管3进入化学反应蒸发器4，在低温低压下氨基甲酸铵分解吸热，生成氨气和二氧化碳，并从丙二醇中蒸发出来，吸收热量，对冷媒水降温实现制冷或吸收低温热源的热量；
步骤3：化学反应蒸发器4中的丙二醇通过溶液泵6，经过回热器7将化学反应冷却器1出来的液体过冷，然后送入化学反应冷却器1；
步骤4：气态制冷工质氨气和二氧化碳被处于吸附状态的吸附器吸附。当吸附、解析结束时调整阀门启闭，使吸附结束的吸附器进入解析状态，解析出高温高压气态制冷工质，使解析结束的吸附器进入吸附状态。重复以上步骤形成循环。
通过以下步骤实现循环装置的连续制冷/制热：
第一吸附器20解析，第二吸附器9吸附：阀门23、阀门22关闭，阀门21、阀门8开启。从化学反应蒸发器4离开的氨气和二氧化碳气体被第二吸附器9吸附。阀门13、阀门16开启，阀门11、阀门17关闭。冷却水经第二吸附器9带走吸附热，然后经阀门16回到低温换热器14，将热量传递给外界，最后经阀门13重新回到第二吸附器9。阀门10、阀门19开启，阀门12、阀门18关闭，热水经高温换热器15后温度上升，经阀门10进入第一吸附器20，第一吸附器20受热解析出高温高压的氨气和二氧化碳，气体经阀门21进入化学冷却器1。热水经阀门19返回高温换热器15。
第一吸附器20吸附，第二吸附器9解析：阀门23、阀门22开启，阀门21、阀门8关闭。从化学反应蒸发器4离开的氨气和二氧化碳气体经阀门23被第一吸附器20吸附。阀门11、阀门18开启，阀门13、阀门19关闭。冷却水经阀门11进入第一吸附器20带走吸附热，然后经阀门18回到低温换热器14，将热量传递给外界，最后重新回到第一吸附器20。阀门12、阀门17开启，阀门10、阀门16关闭，热水经高温换热器15后温度上升，经阀门12进入第二吸附器9，第二吸附器9受热解析出高温高压的氨气和二氧化碳，气体经阀门22进入化学冷却器1。热水经阀门17返回高温换热器15。

Claims (10)

1.一种低品位热驱动吸附式化学反应制冷热泵循环装置，其特征在于，包括化学反应冷却器(1)、节流装置、化学反应蒸发器(4)、回热器(7)、低温换热器(14)、高温换热器(15)、第一吸附器(20)；
化学反应冷却器(1)的气体进口与第一吸附器(20)的气体进/出口连接；化学反应冷却器(1)的液体进口与回热器(7)的低温侧出口连接，回热器(7)的低温侧进口与化学反应蒸发器(4)的液体出口连接；化学反应冷却器(1)的液体出口与回热器(7)的高温侧进口连接，回热器(7)的高温侧出口与节流装置的进口连接，节流装置的出口与化学反应蒸发器(4)的液体进口连接；化学反应蒸发器(4)的气体出口与第一吸附器(20)的气体进/出口连接；
低温换热器(14)和高温换热器(15)的出口分别与第一吸附器(20)的液体进口连接，低温换热器(14)和高温换热器(15)的进口分别与第一吸附器(20)的液体出口连接；
所述循环装置采用的气态制冷工质为氨气和二氧化碳。
2.根据权利要求1所述的循环装置，其特征在于，所述循环装置采用的工作液体为有机醇。
3.根据权利要求1所述的循环装置，其特征在于，包括第二吸附器(9)，化学反应冷却器(1)的气体进口与第二吸附器(9)的气体进/出口连接，化学反应蒸发器(4)的气体出口与第二吸附器(9)的气体进/出口连接，低温换热器(14)和高温换热器(15)的出口分别与第二吸附器(9)的液体进口连接，低温换热器(14)和高温换热器(15)的进口分别与第二吸附器(9)的液体出口连接。
4.根据权利要求3所述的循环装置，其特征在于，化学反应冷却器(1)的气体进口通过阀门(21)与第一吸附器(20)的气体进/出口连接，化学反应蒸发器(4)的气体出口通过阀门(8)与第二吸附器(9)的气体进/出口连接，化学反应冷却器(1)的气体进口通过阀门(22)与第二吸附器(9)的气体进/出口连接，化学反应蒸发器(4)的气体出口通过阀门(23)与第一吸附器(20)的气体进/出口连接，低温换热器(14)的出口通过阀门(11)与第一吸附器(20)的液体进口连接，低温换热器(14)的进口通过阀门(18)与第一吸附器(20)的液体出口连接，低温换热器(14)的出口通过阀门(13)与第二吸附器(9)的液体进口连接，低温换热器(14)的进口通过阀门(16)与第二吸附器(9)的液体出口连接，高温换热器(15)的出口通过阀门(10)与第一吸附器(20)的液体进口连接，高温换热器(15)的进口通过阀门(19)与第一吸附器(20)的液体出口连接，高温换热器(15)的出口通过阀门(12)与第二吸附器(9)的液体进口连接，高温换热器(15)的进口通过阀门(17)与第二吸附器(9)的液体出口连接。
5.根据权利要求1所述的循环装置，其特征在于，所述化学反应冷却器(1)中设有化学反应冷却器冷却水或热媒水管路(2)，化学反应蒸发器(4)中设有冷冻水或低温热源管路(5)。
6.根据权利要求1所述的循环装置，其特征在于，所述的节流装置为U型管、毛细管或节流阀。
7.利用权利要求1～6任意一项所述的循环装置制冷制热的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：处于解析状态的吸附器解析出高温高压气态制冷工质，气态制冷工质进入化学反应冷却器被工作液体吸收并反应，反应生成物溶于工作液体形成混合溶液，被冷却水冷却或加热热媒水；
步骤2：混合溶液经过节流装置进入化学反应蒸发器，在低温低压下反应生成物分解吸热，生成气态制冷工质，并从工作液体中蒸发出来，吸收冷冻水或低温热源的热量；
步骤3：化学反应蒸发器的工作液体经过回热器将化学反应冷却器出来的液体过冷，然后送入化学反应冷却器；
步骤4：气态制冷工质被处于吸附状态的吸附器吸附，吸附结束后，使吸附饱和的吸附器进入解析状态，解析出高温高压气态制冷工质，重复以上步骤形成循环。
8.根据权利要求7所述的制冷制热的方法，其特征在于，当一个吸附器吸附低温低压的气态制冷工质时，另一个吸附器同时解析出高温高压的气态制冷工质，当吸附、解析结束时，使吸附饱和的吸附器受热解析出气态制冷工质，使解析结束的吸附器吸附气态制冷工质。
9.根据权利要求7所述的制冷制热的方法，其特征在于，所述的气态制冷工质为氨气和二氧化碳，工作液体为有机醇。
10.根据权利要求9所述的制冷制热的方法，其特征在于，所述的有机醇为丙二醇或乙二醇中的一种或两者的混合物。
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