CN1122165C - 用导热油换热器加热的吸附式制冷装置 - Google Patents

用导热油换热器加热的吸附式制冷装置 Download PDF

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Abstract

本发明制冷系统有两只发生器(16)(20)、蒸发器(1)、贮液筒(7)、冷凝器(10),其结构特点是,有排气口(37)且有导热油的高位油罐(36)同油气分离器(35)连通,分离器(35)经阀(34)同油泵(33)进油口连通,泵(33)排油口经阀(32)同导热油换热器(29)中换热管进油口连通,其出油口(27)经阀(26)同阀(24)的进液口连通,阀(24)的两个排液口分别同发生器(16)(20)的导热油入口端(17)(21)连通,其出口端(19)(23)均同分离器(35)的接口(38)连通,用导热油作传热介质,用柴油机尾气热能作制冷系统热源。

Description

用导热油换热器加热的吸附式制冷装置
本发明涉及吸附式制冷系统,进一步是指用导热油作传热介质的吸附式制冷装置。
现有技术中,海洋渔船柴油机尾气的大量热能均随尾气的排放而白白浪费掉了;海洋渔船出海作业时需携带相当数量的冰块,用以对捕捞到的海产品进行保鲜,由此不仅增加了生产成本,而且还不能满足生产需要。另一方面,吸附式制冷系统具有不使用氟利昂作制冷剂、使用热能作制冷动力等特点,极具开发价值。所述吸附式制冷系统通常由发生器、蒸发器、冷凝器、贮液筒等组成;当加热发生器时,其中的吸附剂就将所吸附的制冷剂(通常为氨)释放出来,经冷凝器冷却后进入贮液筒;当停止加热发生器时,其中的吸附剂就对蒸发器中的液态制冷剂产生吸附作用,而蒸发器中的制冷剂在被吸附的过程中,产生由液态到汽态的相变而吸收大量热能,由此实现制冷;贮液筒则对蒸发器补充液态制冷剂。如何使所述吸附制冷设备有效利用柴油机尾气热量,并具备制造和运行的工业可行性,是值得深入研究的。
本发明的目的是,设计一种用导热油换热器加热的吸附式制冷装置,它以导热油为传热介质,能有效实现利用柴油机尾气热能或蒸汽等类似热能加热发生器而使吸附制冷装置进行制冷运行,具有设计合理、制冷性能可靠的特点。
本发明的技术方案是,所述用导热油换热器加热的吸附式制冷装置的两只发生器的制冷剂导管接口分别经相应的截止阀同冷凝器的制冷剂入口端连通,该冷凝器的制冷剂出口端同内装液态制冷剂的贮液筒的进液口连通,而贮液筒的出液口经节流阀与蒸发器的制冷剂入口连通,所述蒸发器的制冷剂出口分别经相应的截止阀同两只发生器的所述制冷剂导管接口连通,其设计特点是,顶部有排气口并装有导热油的高位油罐同油气分离器顶部的管接头相连通,所述油气分离器的一个接口经截止阀与循环油泵的进油口连通,而循环油泵的排油口经截止阀同导热油换热器中换热盘管的进油口相连通,所述换热盘管的出油口经截止阀同一只二位连通阀的进液口相连通,该二位连通阀的两个排液口分别同所述两只发生器的导热油管的入口端相通,而发生器的所述导热油管出口端均同油气分离器的另一个接口相连通。
以下结合附图做出进一步说明。
图1是本发明的系统结构图;
图2是本发明导热油循环系统的一种实施例结构;
图3是油气分离器实施例局部剖视结构;
图4是导热油换热器实施例局部剖视结构图;
图5是发生器实施例局部剖视结构图;
图6是冷凝器与贮液筒实施例截面结构图;
图7是蒸发器(制冰槽)实施例截面结构;
在所述附图中:
1-蒸发器             2-制冷剂出口        3-制冷剂入口
4-节流阀             5-压力表            6-出液口
7-贮液筒             8-进液口            9-制冷剂出口端
10-冷凝器            11-制冷剂入口端     12-截止阀
13-截止阀            14-截止阀           15-截止阀
16-发生器            17-入口端           18-制冷剂导管接口
19-出口端            20-发生器           21-入口端
22-制冷剂导管接口    23-出口端           24-二位连通阀
25-进液口            26-截止阀           27-出油口
28-进油口            29-导热油换热器     30-截止阀
31-旁路管道          32-截止阀           33-循环油泵
34-截止阀            35-油气分离器       36-高位油罐
37-排气口            38-接口             39-接口
40-换热盘管          41-导热翅片         42-外壳
43-单元发生器筒体    44-传热翅片         45-氯化钙吸附剂
46-隔热筒体          47-进水口           48-螺旋盘管
49-出水口            50-吊环             51-水夹套
52-多孔匀水板        53-连接件           54-管体
55-翅片              56-箱盖             57-箱式制冰槽槽体
140-截止阀      141-截止阀      142-截止阀
143-截止阀      144-储油罐      145-进油口
146-输油泵      147-排油口      148-截止阀
149-泄油管路
由图1可知,本发明所述装置的两只发生器(16)(20)的制冷剂导管接口(18)(22)分别经相应的截止阀(12)(13)同冷凝器(10)的制冷剂入口端(11)连通,冷凝器(10)的制冷剂出口端(9)同内装液态制冷剂的贮液筒(7)的进液口(8)连通,贮液筒(7)的出液口(6)经节流阀(4)同蒸发器(1)的制冷剂入口(3)连通,蒸发器(1)的制冷剂出口(2)分别经相应的截止阀(15)(14)同两只发生器(16)(20)的制冷剂导管接口(18)(22)连通,其结构特点是,顶部有排气口(37)并装有导热油的高位油罐(36)同油气分离器(35)顶部的管接头连通,油气分离器(35)的一个接口(39)经截止阀(34)同循环油泵(33)的进油口连通,该循环油泵(33)的排油口经截止阀(32)同导热油换热器(29)中换热盘管的进油口(28)连通,所述换热盘管的出油口(27)经截止阀(26)同一只二位连通阀(24)的进液口(25)连通,该二位连通阀(24)的两个排液口分别同所述两只发生器(16)(20)的导热油管入口端(17)(21)相连通,两发生器(16)(20)的导热油管出口端(19)(23)均同油气分离器(35)的一个接口(38)连通。所述二位连通阀(24)是指该阀的进液口每次只能与其一个排液口连通,当其与其中一个排液口连通时,就与另一个排液口处于截止(断路)状态,而与两个排液口的连通状态是可以转换的,该阀是已有技术中的一种常用阀,它可以是电磁阀,也可以是手动阀。所述系统中的连通均是指采用相应的管道(即连通管)连通。
本发明所述装置采用的油气分离器(35)为已有技术结构,它可以是图3所示的实施例结构。由图3可知,它实际上是一个有适当容积的容器体,当油路中混入气体循环至其中时,则因气体较轻会上升,从顶部接口进入高位油罐(36)并由排气口(37)排出,实现油气分离。所述导热油换热器(29)的一种实际结构如图4所示,它有一个一端是进气口而另一端是排气口的筒体,该筒体中置有换热盘管(40),该换热盘管(40)的一端是进油口(28)而另一端是出油口(27),盘管(40)还装有易于吸热和导热的翅片(41);换热盘管(40)可以是蛇形盘管或螺旋形盘管,也可以是已有技术的其它形式盘管。
本发明中的发生器(16)或(20)可以是图5所示的结构。它的外壳(42)中装有一个或几个(图中为3个)单元发生器筒体(43),筒体(43)均连通至制冷剂导管接口(18)或(22),所述筒体(43)中部贯装有一端同入口端(17)或(21)连通而另一端同出口端(19)或(23)连通的导热油管,且该导热油管外壁装有若干导热翅片(44),在所述导热油管和单元发生器筒体(43)内壁之间装填有吸附剂氯化钙。图5中双箭头C表示制冷剂的进、出方向,箭头D表示导热油流动方向。
由图1和上述结构可知本发明的工作原理。如图1所示,当把柴油机尾气(或蒸汽等其它类似传热介质)按图中箭头A方向导入导热油换热器(29)中(尾气由箭头B方向排出)并启动循环油泵(33),则图4所示结构的导热油换热器(29)中的换热盘管(40)受热(其中的翅片(41)有利于传热),使管内导热油被加热;由于循环油泵(33)的作用,导热油依次由图1中接口(39)、截止阀(34)、循环油泵(33)、进油口(28)、换热盘管、出油口(27)、截止阀(26)、二位连通阀(24)的进液口(25)、发生器(16)或(20)的导热油管入口端(17)或(21)(视阀(24)的开启位置而定)、其出口端(19)或(23)、接口(38)形成循环回路;在导热油换热器(29)中被加热的导热油根据二位连通阀(24)的不同开启位置分别在不同的时间段内加热发生器(16)或(20);通过改变阀(24)的连通位置来改变对某只发生器的加热状态,例如加热发生器(16)时,则发生器(20)被停止加热,反之亦然。从已有技术的吸附式制冷系统工作原理可知,当发生器被加热时,其中的吸附剂对制冷剂产生脱附作用,而当停止加热发生器,则其中的吸附剂对制冷剂产生吸附作用——进行制冷。本发明中(参见图1),当加热发生器(20)时则发生器(16)为非加热状态,即发生器(20)为脱附状态而发生器(16)为吸附制冷状态,此时将系统中截止阀(15)、(13)打开而将截止阀(12)、(14)关闭(断开回路),则发生器(16)吸附蒸发器(1)中的制冷剂实现制冷,发生器(20)则向冷凝器(10)脱附制冷剂;当加热发生器(16)时,则发生器(20)处在非加热状态,此时打开截止阀(12)(14)而关闭截止阀(15)(13),则仍进行上述同样原理的制冷过程,即本发明采用的双发生器结构实现了吸附式制冷系统的连续制冷功能,这是已有技术不曾有的技术效果(该双发生器吸附制冷系统已另案申请专利)。显然,本发明利用导热油作传热介质,有效地将柴油机尾气热能利用为吸附制冷装置的工作热源,实现了工业化生产和运行的可行性。
为了满足实际应用的不同需要,可在导热油换热器(29)的尾气通路上并联一个带截止阀(30)的旁路管道(31),如图1或图2所示,以便在不需要尾气通过导热油换热器(29)时使其从该旁路管道(31)中排出,(图2和图4中的箭头A、B的意义与图1中相同)。还可以将导热油工作系统设计为图2所示的结构形式,即可以在二位连通阀(24)的进液口(25)与油气分离器(35)的接口(38)之间安装带截止阀(140)的连通管,当所述阀(34)、(32)(26)(140)均打开时,可以分流进入导热油换热器(29)的导热油流量;还可以设置由储油罐(144)、输油泵(146)、截止阀(148)组成的导热油补给系统,用以向高位油罐(36)补充油料,该系统的结构是,输油泵(146)的进油口(145)和排油口(147)分别同储油罐(144)和截止阀(148)相连接,而截止阀(148)则连接至高位油罐(36)。还可在高位油罐(36)和储油罐(144)之间设置带截止阀(143)的放油管路,即通过该管路可将罐(36)中的油料放至罐(144)中;还可在高位油罐(36)顶部和储油罐(144)之间设置泄流管路(149),使所述罐(36)中过满的油料自行回泄至罐(144)中。还可将导热油换热器(29)的进油口(28)经截止阀(142)同输油泵(146)的进油口(145)连通起来,构成另一回油管路。还可在油气分离器(35)底部用连通管和截止阀(141)同输油泵(146)进油口一侧相连,以利于必要时排空油气分离器(35)中的油料。
由以上可知,本发明为一种用导热油换热器加热的吸附式制冷装置,它以导热油为传热介质,有效地利用柴油机尾气热量做为加热发生器的热源(也可使用蒸汽等类似传热介质),实现了柴油机尾气热能的合理传递,为充分使用能源提供了可靠的途径,目制冷效果好。
实施例:按照附图和上述结构的本发明装置,用海洋渔船柴油机尾气做热源,其系统结构如图1和图2所示,相关构件具体结构如图3至图7所示。柴油机功率200匹马力(160-300马力均可),制冷系统中以氨作制冷剂,用氯化钙作吸附剂,并使用YD-300导热油(也可用耐热的有机硅油),当循环油泵(33)电机功率为0.8KW,油流量为1-3M3/min时,油温为106℃,高位油罐(36)位置只要高于油气分离器(35)即可;系统制冷量为1-1.5×10-4kcal/h,制冰量1-3T/24h,系统最高工作压力11kg/cm2,制冷温度达零下13℃。由于发生器(16)(20)吸附与脱附周期为半小时左右,故本发明所述各种阀均可采用手动阀,亦可用气动阀或电磁阀。所制冰块取代近百年来渔船带冰出海捕鱼的传统作业方式,有效解决了渔船对渔产品保鲜的冷藏用冰需要,大大降低了生产成本,又不影响柴油机的出力,不增加其油耗,节约了能源无环境污染。

Claims (3)

1、一种用导热油换热器加热的吸附式制冷装置,两只发生器(16、20)的制冷剂导管接口(18、22)分别经相应的截止阀(12、13)同冷凝器(10)的制冷剂入口端(11)连通,冷凝器(10)的制冷剂出口端(9)同内装液态制冷剂的贮液筒(7)的进液口(8)连通,贮液筒(7)的出液口(6)经节流阀(4)同蒸发器(1)的制冷剂入口(3)连通,蒸发器(1)的制冷剂出口(2)分别经相应的截止阀(15、14)同两只发生器(16、20)的制冷剂导管接口(18、22)连通,其特征是,顶部有排气口(37)并装有导热油的高位油罐(36)同油气分离器(35)顶部的管接头连通,油气分离器(35)的一个接口(39)经截止阀(34)同循环油泵(33)的进油口连通,该循环油泵(33)的排油口经截止阀(32)同导热油换热器(29)中换热盘管的进油口(28)连通,所述换热盘管的出油口(27)经截止阀(26)同一只二位连通阀(24)的进液口(25)连通,该二位连通阀(24)的两个排液口分别同所述两只发生器(16、20)的导热油管入口端(17、21)相连通,两发生器(16、20)的导热油管出口端(19、23)均同油气分离器(35)的一个接口(38)连通。
2、根据权利要求1所述的用导热油换热器加热的吸附式制冷装置,其特征是,所述发生器(16、20)的结构是,外壳(42)中装有一个或几个单元发生器筒体(43),筒体(43)均连通至制冷剂导管接口(18或22),所述筒体(43)中部贯装有一端同入口端(17或21)连通而另一端同出口端(19或23)连通的导热油管,且该导热油管外壁装有若干导热翅片(44),在所述导热油管和单元发生器筒体(43)内壁之间装填有吸附剂氯化钙。
3、根据权利要求1所述的用导热油换热器加热的吸附式制冷装置,其特征是,所述导热油换热器(29)的结构是,它有一端是进气口而另一端是排气口的筒体,该筒体中有一端是进油口(28)而另一端是出油口(27)的换热盘管(40),换热盘管(40)上装有翅片(41)。
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