CN111141057A - 一种吸收式过冷跨临界co2系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种吸收式过冷跨临界CO2系统。本发明由跨临界CO2制冷循环(主循环)和溴化锂吸收式制冷循环(辅助循环)组成。将压缩机排气携带的高品位热能，并将太阳能储存在储能罐中，二者作为溴化锂吸收式制冷循环的热源，采用溴化锂吸收式制冷对气体冷却器出口的CO2进行过冷。本发明所述吸收式过冷跨临界CO2系统，充分利用主循环的高品位余热热能，并将时间上不连续的太阳能储存在储能罐中，因其储能罐放热过程不受太阳能时间上不连续的制约，可根据实际制冷需求为溴化锂吸收式制冷循环提供热能，可提高能量利用率，降低气冷器出口温度，减少节流损失，提高系统整体能效。

Description

一种吸收式过冷跨临界CO2系统
技术领域
本发明属于制冷技术领域，尤其是涉及一种吸收式过冷跨临界CO2系统。
背景技术
当前，能源紧缺，环境问题日益严峻。对于制冷空调行业，寻求节能环保、性能优良、稳定运行的制冷空调系统至关重要。太阳能作为一种清洁能源，其分布广泛、方便利用，可应用于生产生活的各领域。
CO2作为制冷剂安全、环保，被誉为最具发展潜力的CFCs、HCFCs和HFCs的替代物。然而，CO2较低的临界温度(31.1℃)和较高的临界压力(7.38MPa)，使其节流不可逆损失大，制冷效率较低。
发明内容
本发明的目的在于运用吸收式过冷跨临界CO2系统，由溴化锂吸收式制冷循环和跨临界CO2制冷循环组成，CO2制冷循环中产生的高品位热能为主要热源；增加一个储能罐将太阳能储存起来作为辅助热源，随时为溴化锂吸收式制冷循环提供热源，从而使CO2实现过冷，增大制冷量，提高COP。
为达到上述目的，所采用的技术方案为：
一种吸收式过冷跨临界CO2系统，包括溴化锂吸收式过冷循环和储能系统、跨临界CO2制冷循环；
所述跨临界CO2制冷循环系统包括低温级气体冷却器、节流阀一、压缩机、蒸发器；所述蒸发器与压缩机入口相连；压缩机出口与发生器入口相连；发生器出口与低温级气体冷却器入口相连；低温级气体冷却器出口与冷却蒸发器入口相连；冷却蒸发器出口与节流阀一入口相连；节流阀一出口与蒸发器入口相连；
所述溴化锂吸收式过冷循环和储能系统包括发生器、冷凝器、吸收器、热交换器、溶液泵、储能罐、太阳能集热板；储能罐入口与太阳能集热板相连；储能罐出口与发生器入口相连；压缩机出口与发生器入口相连；发生器出口与低温级气体冷却器入口相连；发生器出口与冷凝器入口相连；冷凝器出口与节流阀二入口相连；节流阀二出口与冷却蒸发器入口相连；冷却蒸发器出口与吸收器入口相连；吸收器出口与溶液泵入口相连；溶液泵出口与热交换器入口相连；热交换器出口与发生器入口相连；发生器出口与热交换器入口相连；热交换器出口与节流阀三入口相连；节流阀三出口与吸收器入口相连。
跨临界CO2制冷循环制冷剂为自然工质CO2，溴化锂吸收式过冷循环工质对为溴化锂-水。
蒸发器的蒸发温度为-50℃～15℃；压缩机吸气压力范围为0.68～5.09MPa，排气压力范围为7.5～14MPa，排气的温度范围为50℃～140℃；低温级气体冷却器的工作温度范围为35～50℃；冷却蒸发器的蒸发温度范围为-25℃～25℃，冷却温度范围为-30℃～20℃；冷凝器的工作温度范围为20～50℃。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
(1)跨临界CO2制冷循环的制冷剂为自然工质CO2。安全无毒、廉价易获取；溴化锂吸收式制冷循环系统所用制冷剂为工质对溴化锂-水，两者均为环保绿色的制冷剂。
(2)压缩机排气的高品位热能为主热源，储能罐存储的太阳能为辅助驱动热源。当主热源供给不足时，通过辅助热源补给，保证CO2制冷循环获得较大的过冷度。
(3)溴化锂吸收式制冷循环的主要驱动热源为压缩机排气的高品位热能，通过对高品位热能的有效利用，提高了能量的利用率。
(4)溴化锂吸收式制冷循环的辅助驱动热源为太阳能。储能罐将太阳能收集起来，可不受太阳能能量在时间上不连续的限制，根据实际过冷度需求为溴化锂吸收式制冷循环提供驱动热能，无延时，克服了太阳辐射能与实际冷量需求在时间上不匹配的缺陷，操作灵活可靠。
(5)通过溴化锂吸收式制冷循环对跨临界CO2循环气体冷却器出口的CO2进行过冷，降低其进入节流阀前CO2温度，增大过冷度，减小节流损失，提高制冷量。
(6)相对传统跨临界CO2制冷循环，采用吸收式过冷的方式可实现能量的梯级利用，减小能耗，保护环境，增加制冷量，提高COP。
附图说明
图1为吸收式跨临界CO2制冷循环系统的简单结构示意图。
具体实施方式
本发明包括溴化锂吸收式制冷循环系统和跨临界CO2制冷循环系统。
如图1所示，所述跨临界CO2制冷循环系统包括低温级气体冷却器3、节流阀一5、压缩机1、蒸发器16、蒸发器风机6；所述蒸发器与压缩机入口相连；压缩机出口与发生器7入口相连；发生器出口与低温级气体冷却器入口相连；低温级气体冷却器出口与冷却蒸发器入口相连；冷却蒸发器出口与节流阀一入口相连；节流阀一出口与蒸发器入口相连；
所述溴化锂吸收式过冷循环和储能系统包括发生器7、冷凝器8、吸收器10、热交换器12、溶液泵11、储能罐14、太阳能集热板15、冷凝器风机2；储能罐入口与太阳能集热板相连；储能罐出口与发生器入口相连；压缩机出口与发生器入口相连；发生器出口与低温级气体冷却器入口相连；发生器出口与冷凝器入口相连；冷凝器出口与节流阀二9入口相连；节流阀二9出口与冷却蒸发器入口相连；冷却蒸发器出口与吸收器入口相连；吸收器出口与溶液泵入口相连；溶液泵出口与热交换器入口相连；热交换器出口与发生器入口相连；发生器出口与热交换器入口相连；热交换器出口与节流阀三13入口相连；节流阀三13出口与吸收器入口相连。
作为本发明创造一个可选的实施方式，蒸发器6的蒸发温度为-50℃～15℃；压缩机1吸气压力范围为0.68～5.09MPa，排气压力范围为7.5～14MPa；压缩机1排气的温度范围为50℃～140℃；低温级气体冷却器3的工作温度范围为35～50℃；冷却蒸发器4的蒸发温度范围为-25℃～25℃，冷却温度范围为-30℃～20℃；冷凝器8的工作温度范围为20～50℃。
作为本发明创造一个可选的实施方式，蒸发器6的出口温度为-5℃，出口压力为3.05MPa；压缩机1排气的温度为100℃，排气压力为10MPa；低温级气体冷却器3的出口温度为40℃，出口压力为10MPa；冷却蒸发器4的冷却温度为15℃，蒸发温度为10℃；冷凝器8的冷凝温度为40℃，环境温度为35℃。
第一步：压缩机1吸入蒸发器6出口的CO2气体，将其压缩，变为高温高压的CO2气体，进入发生器7放热，进入低温级气体冷却器3再次放热，进入冷却蒸发器4对CO2液体进行过冷，进入节流阀一5进行降压节流，变为汽液混合物，再次进入蒸发器6进行蒸发之后进入压缩机1完成跨临界CO2制冷循环。
第二步：太阳能集热板15将收集的能量储存到储能罐14中。
第三步：压缩机1排气释放的高品位热能为主，储能罐14中的太阳能为辅将热能提供给发生器7，使其中的溴化锂浓溶液受热蒸发，挥发出的水蒸汽进入冷凝器8，降温变为液态水，进入节流阀二9降压节流变为汽液混合物，进入冷却蒸发器4吸收热量蒸发变为汽态，进入吸收器10。
第四步：发生器7中的浓溶液经过热交换器12及节流阀三13降温减压进入吸收器10，吸收冷却蒸发器4中的水蒸汽，浓溶液变为稀溶液，经溶液泵11，输送到发生器7完成溴化锂吸收式制冷循环。

Claims (3)

1.一种吸收式过冷跨临界CO2系统，其特征在于：包括溴化锂吸收式过冷循环和储能系统、跨临界CO2制冷循环；
所述跨临界CO2制冷循环系统包括低温级气体冷却器、节流阀一、压缩机、蒸发器；所述蒸发器与压缩机入口相连；压缩机出口与发生器入口相连；发生器出口与低温级气体冷却器入口相连；低温级气体冷却器出口与冷却蒸发器入口相连；冷却蒸发器出口与节流阀一入口相连；节流阀一出口与蒸发器入口相连；
所述溴化锂吸收式过冷循环和储能系统包括发生器、冷凝器、吸收器、热交换器、溶液泵、储能罐、太阳能集热板；储能罐入口与太阳能集热板相连；储能罐出口与发生器入口相连；压缩机出口与发生器入口相连；发生器出口与低温级气体冷却器入口相连；发生器出口与冷凝器入口相连；冷凝器出口与节流阀二入口相连；节流阀二出口与冷却蒸发器入口相连；冷却蒸发器出口与吸收器入口相连；吸收器出口与溶液泵入口相连；溶液泵出口与热交换器入口相连；热交换器出口与发生器入口相连；发生器出口与热交换器入口相连；热交换器出口与节流阀三入口相连；节流阀三出口与吸收器入口相连。
2.根据权利要求1所述的吸收式过冷跨临界CO2系统，其特征在于，跨临界CO2制冷循环制冷剂为自然工质CO2，溴化锂吸收式过冷循环工质对为溴化锂-水。
3.根据权利要求1所述的吸收式跨临界CO2系统，其特征在于，蒸发器的蒸发温度为-50℃～15℃；压缩机吸气压力范围为0.68～5.09MPa，排气压力范围为7.5～14MPa，排气的温度范围为50℃～140℃；低温级气体冷却器的工作温度范围为35～50℃；冷却蒸发器的蒸发温度范围为-25℃～25℃，冷却温度范围为-30℃～20℃；冷凝器的工作温度范围为20～50℃。
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