CN116428764A - 耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置 - Google Patents
耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116428764A CN116428764A CN202310476010.1A CN202310476010A CN116428764A CN 116428764 A CN116428764 A CN 116428764A CN 202310476010 A CN202310476010 A CN 202310476010A CN 116428764 A CN116428764 A CN 116428764A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- absorber
- heat pipe
- water
- solar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 116
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 9
- IPLONMMJNGTUAI-UHFFFAOYSA-M lithium;bromide;hydrate Chemical compound [Li+].O.[Br-] IPLONMMJNGTUAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 7
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 99
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 62
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 40
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 31
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 29
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 28
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 19
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 abstract description 13
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 133
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
- F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
- F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
- E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
- E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
- E03B3/28—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
- F25B27/002—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy
- F25B27/007—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy in sorption type systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Abstract
本发明属于太阳能吸收式制冷及空气制水相关技术领域,公开了一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置。本发明有两种工作状态,分别是充能状态和放能状态。储能单元在太阳能充足时将过剩的太阳能转化为溶液的化学势能储存到储罐中。太阳能不足时,储能单元可继续维持吸收式制冷运行,完成制水过程。本发明中,吸收式制冷单元采用水‑溴化锂工质对,通过太阳能驱动吸收式制冷实现冷却空气凝露制水,储能单元可保证装置在太阳能不足时能持续工作制水,热管回路可以提高冷量传递效率和制水效率,并使装置结构紧凑。本发明节能环保,可以随时满足人们的淡水需求,能有效解决海地区淡水资源匮乏的问题。
Description
技术领域
本发明属于太阳能吸收式制冷及空气制水相关技术领域,更具体地,涉及一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置。
背景技术
随着世界人口的不断增长,可饮用的淡水资源匮乏成为人们未来发展必须要解决的问题。虽然地球表面大约70%都被水覆盖,但其中大多都是海水,人类可直接饮用的淡水不到3%。其中70%的淡水是冰川,并且主要分布在两极地区,人类及难以利用,水资源的再生利用有重大意义。
目前的制水方法有海水制水和空气制水。传统的海水淡化装置体积大,投入成本高,占地面积大并且运行需要大量能源。空气制水是将空气中的水蒸气冷凝,可以直接得到较为纯净的水。而且空气资源较为丰富,空气中含有大量的水蒸气,大气中含水总量约有13万亿吨,是一个非常理想的淡水来源。空气制水的效率与空气的湿度有很大关系,空气湿度越高,制水能力就越强,空气湿度越低,制水能力就越弱。为了将效益最大化,应将空气制水设备置于空气湿度较高的海岛地区。
目前太阳能空气制水技术已有人研究,主要分为制冷冷凝式和吸附解析式。吸附解析式是利用吸附剂在高温下吸收空气中的水蒸气,低温下释放富集水蒸气,从而得到淡水。但吸附剂一般为工业盐,淡水中会含有少量吸附剂,会有危害人身体健康的风险。制冷冷凝式的原理是利用太阳能对空气制冷,将空气冷凝至露点温度以下,然后水蒸气凝露得到淡水。目前制冷冷凝式大多都采用吸收式制冷,吸收式制冷可直接利用太阳能进行制冷,避免了其他制冷方式将太阳能转化为电能的能量损失。但是太阳能是不稳定、不连续的,直接以太阳能作为热源会因此受到影响,不能保证随时能够得到淡水,不利于人们生活需求。
因此,需要发展一种将太阳能储能技术与吸收式制冷结合的方法,对解决淡水资源匮乏问题有重大意义。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,其目的在于,采用低品位太阳能作为热源直接驱动吸收制冷单元,简化制水过程的同时能够将多余的太阳能转换为化学势能,实现全天候制水。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,包括太阳能吸收式制冷单元、储能单元和空气处理制水单元,其中:
太阳能吸收式制冷单元包括太阳能集热器、发生器、溶液热交换器、风冷冷凝器、吸收器和水-溴化锂工质对;太阳能集热器通过吸收太阳辐射加热发生器中的水-溴化锂工质对,蒸发出水蒸气,形成溴化锂浓溶液,风冷冷凝器对水蒸气降温产生制冷剂水,溴化锂浓溶液经溶液热交换器预降温后经冷却器降温然后进入溶液储罐;
储能单元包括溶液储罐和制冷剂储罐;制冷剂水经过制冷剂储罐流入蒸发器从蒸发器热管冷凝段吸热蒸发再进入吸收器;溶液储罐中溴化锂浓溶液经引射器(9)引射输送至吸收器吸收水蒸气成为稀溶液;稀溶液从吸收器流出后一部分重新循环回吸收器,另一部分送入溶液热交换器与溴化锂浓溶液进行热交换,然后重新回到发生器;
蒸发器热管冷凝段和蒸发器热管蒸发段组成一组热管回路,风机驱动湿空气流动,蒸发器热管蒸发段与空气处理制水单元的湿空气对流换热,湿空气冷却至露点温度以下时析出冷凝水实现制水。
进一步地,还包括组成热管循环的发生器热管冷凝段和发生器热管蒸发段;太阳能集热器将太阳辐射集中至发生器热管蒸发段,发生器热管冷凝段加热发生器中的水-溴化锂工质对。
进一步地,还包括组成热管循环的吸收器热管冷凝段和吸收器热管蒸发段;吸收器热管蒸发段位于吸收器内部,溴化锂浓溶液在吸收器中吸收水蒸气产生的热量被吸收器热管蒸发段吸收并传递至吸收器热管冷凝段,最后通过冷却器将热量传给空气。
进一步地,太阳能吸收式制冷单元还包括液-液引射器和溶液泵;
太阳能充足时,过剩的溴化锂浓溶液被存于溶液储罐中,其余溴化锂浓溶液进入液-液引射器与来自吸收器的稀溶液混合后返回吸收器继续吸收水蒸气,实现自循环;
从吸收器流出的稀溶液经溶液泵泵至三通阀V5后分为两部分,一部分稀溶液被送入液-液引射器参与自循环,另一部分送入溶液热交换器与溴化锂浓溶液进行热交换,然后重新回到发生器。
进一步地,空气处理制水单元包括风机、空气过滤器、显热交换器及接水盘;
湿空气经过空气过滤器后,先进入显热交换器预冷却,随后进入蒸发器热管蒸发段换热,湿空气冷却至露点温度以下时产生冷凝水析出被存于接水盘中;冷凝水析出干燥后的空气送入显热交换器与过滤后的湿空气进行热交换,对湿空气进行预冷,然后依次通过吸收器热管冷凝段、冷却器和风冷冷凝器并带走热量,最终排放到环境中,风门调节进入冷凝器、冷却器、吸收器热管冷凝段的风量。
进一步地,溶液储罐底部设有N1~N4四个接口,N1、N2接口位于溶液储罐的稀溶液侧,N3、N4接口位于溶液储罐的浓溶液侧;
从吸收器流出的稀溶液其中一部分分为两路,一路连接溶液热交换器且由电磁阀V1控制,另一路连接接口N1且由电磁阀V2控制;
溶液储罐稀溶液侧的溴化锂溶液通过接口N2流入吸收器且通过电磁阀V3控制,溶液储罐浓溶液侧的溴化锂溶液通过接口N4流入引射器并输送至吸收器且通过电磁阀V4控制,用于与吸收器流出的一部分稀溶液混合后重新循环回吸收器;
经溶液热交换器、冷却器降温后的溴化锂浓溶液通过接口N3流入溶液储罐的浓溶液侧;放能模式下的吸收器稀溶液经接口N1回流至液储罐的稀溶液侧,并受电磁阀V2控制。
进一步地,溶液储罐中设有若干隔板。
进一步地,太阳能充足时,电磁阀V1打开,装置处于充能制水状态,太阳能不足时,电磁阀V1关闭,装置处于放能制水状态。
进一步地,储能单元还包括吸收器压力控制器和吸收器液位控制器;
吸收器压力控制器用于控制电磁阀V4调整进入吸收器的溴化锂浓溶液量;吸收器压力低于设定值时,电磁阀V4关闭,吸收器压力高于设定值时,电磁阀V4打开,浓溶液补充至吸收器;
电磁阀V2、V3受液位控制器控制,吸收器液位低于设定值时,电磁阀V3打开,电磁阀V2关闭,溶液储罐内部分溶液经电磁阀V3补充至吸收器,提高吸收器液位;吸收器液位高于设定值时,电磁阀V2打开,电磁阀V3关闭,且三通阀V5调整提高输送至接口N1溶液流量比例,降低吸收器液位。
进一步地,蒸发器包括若干个蒸发盒,将制冷剂水分为若干部分蒸发,同时设有蒸发器液位控制器控制蒸发盒中的液位在指定高度范围内。
总体而言,本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
1.本发明中的吸收式制冷单元采用太阳能驱动,利用海岛地区太阳能充足的特点进行制水,减少海岛电力使用压力,节能环保。本发明有溶液储能单元,解决了太阳能不连续、不稳定的缺点。在太阳能充足时,将多余太阳能转化为溶液的化学势能储存;当太阳能不足时,溶液的化学势能释放,可持续向装置供能,完成空气制水。同时化学势储能不易受环境温度影响,储能效果较好。
2.本发明使用了热管回路设计:发生器热管可避免太阳能集热器直接将热量传递给溶液,使得溶液温度过高造成部件损坏。吸收器热管和蒸发器热管能实现远距离的能量传输,避免装置结构复杂。
3.本发明包括太阳能吸收式制冷单元、储能单元和空气制水单元,三个单元通过热管回路耦合,以实现装置小型化。热管蒸发段位于空气制水单元,湿空气冷却结露,热管冷凝段位于制冷单元蒸发箱,制冷剂吸热蒸发。能源消耗小,制冷单元采用风冷冷却,拓展装置应用范围,并且空气制水单元配有冷凝水过滤净化消毒单元,取水方便。
4.本发明有两种工作状态,分别是充能状态和放能状态。当太阳能充足时,单元属于充能状态。太阳能集热器吸收太阳辐射量,发生器接受太阳能集热器传递的热量使工质对溶受热分离,冷凝器将制冷剂冷凝。制冷剂储罐储存过剩的制冷剂中;另一部分依次进入蒸发器、吸收器参与正常的吸收制冷循环。发生器中的溶液浓缩形成浓溶液,进入溶液热交换器、冷却器降温,然后进入溶液储罐中。过剩的浓溶液被存于溶液储罐中,另一部分进入液-液引射器、吸收器参与正常的吸收制冷循环,最后回到发生器中。
当太阳能不足时,单元处于放能状态。此时发生器、太阳能集热器、溶液热交换器、风冷冷凝器和冷却器均不再工作。溶液储罐中储存的浓溶液继续向经过引射器输送浓溶液,制冷剂储罐中储存的制冷剂经过节流后进入蒸发器、吸收器中。吸收器出口的稀溶液最后回到溶液储罐中,完成放能状态下循环过程。
5.本发明使用蒸发器液位控制器调整进入蒸发器制冷剂的量,避免蒸发器中制冷剂多、静压大导致蒸发效率低。
6.本发明的吸收器设有压力控制器和液位控制器,保证吸收器压力盒液位处于正常范围内,使吸收器正常运行。
附图说明
图1是按照本发明所构建的一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置的整体构造示意图,其中,溶液储罐的接口N1~N4是为便于画图做出的示意性排列,非实际布置,实际布置参照图2及图3。
图2是图1中溶液储罐的俯视示意图。
图3是图1中溶液储罐的立体示意图。
在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:
1-太阳能集热器,2-发生器,3-溶液热交换器,4-风冷冷凝器,5-冷却器,6-溶液储罐,7-吸收压力控制器,8-吸收液位控制器,9-液-液引射器,10-吸收器,11-制冷剂储罐,12-蒸发器液位控制器组,13-蒸发器,14-接水盘,15-显热交换器,16-蒸发器,17-风门;
a-发生器热管冷凝段,b-发生器热管蒸发段,c-吸收器热管冷凝段,d-吸收器热管蒸发段,e-蒸发器热管冷凝段,f-蒸发器热管蒸发段;
V1-电磁阀,V2-电磁阀,V3-电磁阀,V4-电磁阀,V5-三通阀,V6-节流阀,V7-阀门;
P1-溶液泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。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。
图1是按照本发明所构建的一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置示意图。如图1所示,本装置由太阳能吸收式制冷单元、储能单元和空气处理单元组成;太阳能吸收式制冷单元包括太阳能集热器1、发生器2、溶液热交换器3、风冷冷凝器4、冷却器5、吸收压力控制器7、吸收液位控制器8、液-液引射器9、吸收器10,蒸发器13、节流阀组V6、蒸发器液位控制器组12及溶液泵P1;空气处理制水单元包括空气过滤器16、显热交换器15、接水盘14及风门17等单元部件;吸收储能单元包括溶液储罐6、制冷剂储罐11和若干电磁阀V1、V2和V3。装置中还有3组热管回路,分别是发生器热管冷凝段a、发生器热管蒸发段b、吸收器热管冷凝段c、吸收器热管蒸发段d、蒸发器热管冷凝段e和蒸发器热管蒸发段f。热管回路将各单元耦合,使装置结构紧凑。
当太阳能充足时,单元属于充能状态,打开电磁阀V1、V3,关闭V2。太阳能集热器1吸收太阳辐射,通过发生器热管ab将热量转送到发生器2中,发生器2中的溴化锂稀溶液受热沸腾,低沸点水蒸气不断蒸发。对于水循环,蒸发出的高温水蒸汽从发生器2顶部出口进入风冷冷凝器4,在风机作用下与空气换热,水蒸气被冷却为液体水,然后进入制冷剂储罐11中。由于太阳能比较充足,产生的制冷剂水足够参与单元循环,过剩的制冷剂水被储存在制冷剂储罐11中;另一部分经过电磁阀控制分别进入蒸发器内,水吸收蒸发器热管冷凝段e的热量蒸发。蒸发后的水蒸气通过上方流道进入吸收器10,水蒸气被吸收器顶部喷淋装置喷淋的浓溶液吸收。吸收过程产生的热量被吸收器热管蒸发段d带到冷凝段c,通过冷却器5将热量传给空气。发生器2中的溴化锂稀溶液产生水蒸气后溶液自身被浓缩浓度提高形成高温浓溶液,由发生器2底部溶液出口流出,进入溶液热交换器3与从吸收器10经溶液泵P1泵出的稀溶液进行热交换,浓溶液进入冷却器与空气换热,进一步降温。降温后的浓溶液进入溶液储罐6中。
由于太阳能充足,储能单元产生了过量的浓溶液,过剩的浓溶液被存于溶液储罐6中;另一部分进入液-液引射器9与来自吸收器的稀溶液混合,混合后的溶液从吸收器10顶部喷淋,吸收水蒸气,混合液经吸收器10顶部喷淋装置喷淋吸收水蒸汽成为稀溶液,稀溶液经溶液出口端流出,经溶液泵P1泵至三通阀V5,一部分稀溶液被送入液-液引射器9参与自循环,提高吸收效率;另一部分被送入溶液热交换器中热交换器3被高温浓溶液预加热,然后进入发生器2内进行下一轮循环。储能单元充能状态下,制冷剂罐中的液体水不断增加,溶液储罐中溴化锂溶液逐渐变浓,质量减少,太阳能被转换为溶液的化学势能被储存。
当太阳能不足时,储能单元处于放能状态。打开电磁阀V2,V3,关闭V1。此时太阳能集热器1、发生器2、溶液热交换器3、风冷冷凝器4和冷却器5均不再工作。由溶液储罐6中的溴化锂浓溶液继续经过引射器进入吸收器10中吸收水蒸汽,吸收器10出口的稀溶液一部分参与自循环,另一部分进入溶液储罐6中。制冷剂储罐11中的液体水经过节流后进入蒸发器热管冷凝段e,水受热蒸发后进入吸收器中被浓溶液吸收。储能单元处于放能状态时,溶液储罐中的溴化锂溶液变稀,质量增加;制冷剂储罐中液体水减少。储能单元储存的化学势能被释放时装置继续工作。
湿空气经过空气过滤器16后,进入显热交换器15预冷却后,进入蒸发器热管蒸发段f换热,湿空气冷却至露点温度以下时,空气中水蒸气凝结产生冷凝水析出被存于接水盘14中。被冷却凝露干燥后的空气送入显热交换器15与过滤后的湿空气进行热交换,对湿空气进行预冷,然后在风机作用下依次进入吸收器热管冷凝段c、冷却器5和风冷冷凝器4,并分别对三者冷却,然后排放环境中。接水盘14中的淡水通过阀门V5控制,可对外使用。
溶液储罐有4个接口N1、N2、N3和N4,如附图2、3所示。N1接口是储能单元处于放能状态下,吸收器中稀溶液流向溶液储罐的接口,被节流阀V2控制;N2接口通向吸收器底部稀溶液处,当吸收器液位不足时可及时补充稀溶液,被节流阀V3控制;N3接口连接冷却器,是发生器浓溶液进入溶液储罐的接口;N4接口通向吸收器,是浓溶液进入吸收器的接口,被电磁阀V4(节流阀)控制。
本发明相对于常见的采用蒸汽压缩式制冷单元的空气制水装置,采用低品位太阳能驱动,节能环保,制水方式采用冷却空气凝露制水,洁净水可以在换热器的金属表面形成,安全健康。为解决太阳能不连续不稳定的问题,装置中采用溶液储能的方式,将太阳能转化为溶液的化学势能储存。此外,为避免装置过大带来的传热问题,装置采用热管回路实现能量远距离传输,结构更加紧凑。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,其特征在于,包括太阳能吸收式制冷单元、储能单元和空气处理制水单元,其中:
太阳能吸收式制冷单元包括太阳能集热器(1)、发生器(2)、溶液热交换器(3)、风冷冷凝器(4)、吸收器(10)和水-溴化锂工质对;太阳能集热器(1)通过吸收太阳辐射加热发生器(2)中的水-溴化锂工质对,蒸发出水蒸气,形成溴化锂浓溶液,风冷冷凝器(4)对水蒸气降温产生制冷剂水,溴化锂浓溶液经溶液热交换器(3)预降温后经冷却器(5)降温然后进入溶液储罐(6);
储能单元包括溶液储罐(6)和制冷剂储罐(11);制冷剂水经过制冷剂储罐(11)流入蒸发器从蒸发器热管冷凝段(e)吸热蒸发再进入吸收器(10);溶液储罐(6)中溴化锂浓溶液经引射器(9)引射输送至吸收器(10)吸收水蒸气成为稀溶液;稀溶液从吸收器(10)流出后一部分重新循环回吸收器(10),另一部分送入溶液热交换器(3)与溴化锂浓溶液进行热交换,然后重新回到发生器(2);
蒸发器热管冷凝段(e)和蒸发器热管蒸发段(f)组成一组热管回路,风机(18)驱动湿空气流动,蒸发器热管蒸发段(f)与空气处理制水单元的湿空气对流换热,湿空气冷却至露点温度以下时析出冷凝水实现制水。
2.如权利要求1所述的一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,其特征在于,还包括组成热管循环的发生器热管冷凝段(a)和发生器热管蒸发段(b);太阳能集热器(1)将太阳辐射集中至发生器热管蒸发段(b),发生器热管冷凝段(a)加热发生器(2)中的水-溴化锂工质对。
3.如权利要求1所述的一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,其特征在于,还包括组成热管循环的吸收器热管冷凝段(c)和吸收器热管蒸发段(d);吸收器热管蒸发段(d)位于吸收器(10)内部,溴化锂浓溶液在吸收器(10)中吸收水蒸气产生的热量被吸收器热管蒸发段(d)吸收并传递至吸收器热管冷凝段(c),最后通过吸收器热管冷凝段(c)将热量传给空气。
4.如权利要求1所述的一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,其特征在于,太阳能吸收式制冷单元还包括液-液引射器(9)和溶液泵(P1);
太阳能充足时,过剩的溴化锂浓溶液被存于溶液储罐(6)中,其余溴化锂浓溶液进入液-液引射器(9)与来自吸收器(10)的稀溶液混合后返回吸收器(10)继续吸收水蒸气,实现自循环;
从吸收器(10)流出的稀溶液经溶液泵(P1)泵至三通阀V5后分为两部分,一部分稀溶液被送入液-液引射器(9)参与自循环,另一部分送入溶液热交换器(3)与溴化锂浓溶液进行热交换,然后重新回到发生器(2)。
5.如权利要求1所述的一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,其特征在于,空气处理制水单元包括风机(18)、空气过滤器(16)、显热交换器(15)及接水盘(14);
湿空气经过空气过滤器(16)后,先进入显热交换器(15)预冷却,随后进入蒸发器热管蒸发段(f)换热,湿空气冷却至露点温度以下时产生冷凝水析出被存于接水盘(14)中;冷凝水析出干燥后的空气送入显热交换器(15)与过滤后的湿空气进行热交换,对湿空气进行预冷,然后依次通过吸收器热管冷凝段(c)、冷却器(5)和风冷冷凝器(4)并带走热量,最终排放到环境中,风门(17)调节进入冷凝器(4)、冷却器(5)、吸收器热管冷凝段(c)的风量。
6.如权利要求1~5任一项所述的一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,其特征在于,溶液储罐(6)底部设有N1~N4四个接口,N1、N2接口位于溶液储罐(6)的稀溶液侧,N3、N4接口位于溶液储罐(6)的浓溶液侧;
从吸收器(10)流出的稀溶液其中一部分分为两路,一路连接溶液热交换器(3)且由电磁阀V1控制,另一路连接接口N1且由电磁阀V2控制;
溶液储罐(6)稀溶液侧的溴化锂溶液通过接口N2流入吸收器(10)且通过电磁阀V3控制,溶液储罐(6)浓溶液侧的溴化锂溶液通过接口N4流入引射器(9)并输送至吸收器(10)且通过电磁阀V4控制,用于与吸收器(10)流出的一部分稀溶液混合后重新循环回吸收器(10);
经溶液热交换器(3)、冷却器(5)降温后的溴化锂浓溶液通过接口N3流入溶液储罐(6)的浓溶液侧;放能模式下的吸收器(10)稀溶液经接口N1回流至液储罐(6)的稀溶液侧,并受电磁阀V2控制。
7.如权利要求1所述的一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,溶液储罐(6)中设有若干隔板。
8.如权利要求6所述的一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,其特征在于,太阳能充足时,电磁阀V1打开,装置处于充能制水状态,太阳能不足时,电磁阀V1关闭,装置处于放能制水状态。
9.如权利要求8所述的一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,其特征在于,储能单元还包括吸收器压力控制器(7)和吸收器液位控制器(8);
吸收器压力控制器(7)用于控制电磁阀V4调整进入吸收器(10)的溴化锂浓溶液量;吸收器(10)压力低于设定值时,电磁阀V4关闭,吸收器(10)压力高于设定值时,电磁阀V4打开,浓溶液补充至吸收器(10);
电磁阀V2、V3受液位控制器(8)控制,吸收器(10)液位低于设定值时,电磁阀V3打开,电磁阀V2关闭,溶液储罐(6)内部分溶液经电磁阀V3补充至吸收器(10),提高吸收器(10)液位;吸收器(10)液位高于设定值时,电磁阀V2打开,电磁阀V3关闭,且三通阀V5调整提高输送至接口N1溶液流量比例,降低吸收器液位。
10.如权利要求1~5任一项所述的一种耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置,其特征在于,蒸发器(13)包括若干个蒸发盒,将制冷剂水分为若干部分蒸发,同时设有蒸发器液位控制器(12)控制蒸发盒中的液位在指定高度范围内。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310476010.1A CN116428764A (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310476010.1A CN116428764A (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116428764A true CN116428764A (zh) | 2023-07-14 |
Family
ID=87085375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310476010.1A Pending CN116428764A (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116428764A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116768310A (zh) * | 2023-08-22 | 2023-09-19 | 山东省科学院能源研究所 | 一种太阳能联合热化学电池全时段多级闪蒸海水淡化系统 |
-
2023
- 2023-04-28 CN CN202310476010.1A patent/CN116428764A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116768310A (zh) * | 2023-08-22 | 2023-09-19 | 山东省科学院能源研究所 | 一种太阳能联合热化学电池全时段多级闪蒸海水淡化系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106091187B (zh) | 一种低温热源吸收式耦合空调装置及调控方法 | |
CN204063414U (zh) | 一种热泵驱动预冷型溶液调湿新风机组 | |
CN105841272A (zh) | 一种太阳能驱动的温湿度独立控制空调系统 | |
CN102328965B (zh) | 一种太阳能海水淡化装置及其操作方法 | |
CN110454897B (zh) | 一种蒸发冷却-太阳能吸收式制冷空调系统 | |
CN103983042A (zh) | 一种太阳能室内冷热一体化系统 | |
CN105910190B (zh) | 一种太阳能驱动的吸附热池耦合膜溶液除湿空调系统 | |
CN109028652A (zh) | 温室热源热泵谷电蓄热区块能源站 | |
CN116428764A (zh) | 耦合回路热管及溶液储能的太阳能驱动吸收式制水装置 | |
CN111412686B (zh) | 一种热管耦合的太阳能空气制水设备 | |
CN114877558B (zh) | 一种沙漠用太阳驱动的吸附式冷热电水联产系统及其方法 | |
CN100489417C (zh) | 硫氰酸钠-氨扩散吸收式制冷装置 | |
CN106766355B (zh) | 一种温湿度独立控制空调系统 | |
KR101042812B1 (ko) | 2단 저온수 흡수식 냉동기 | |
CN204987323U (zh) | 太阳能溶液除湿温湿度独立控制空调系统 | |
CN205048616U (zh) | 一种氟泵双循环冷水机组蓄冷系统 | |
CN208504785U (zh) | 冷库冷凝废热与太阳能互补的吸收式制冷系统 | |
CN101464067A (zh) | 节能、紧凑型吸收式制冷机/冷温机 | |
CN106440115A (zh) | 跨临界二氧化碳循环与溶液除湿的空气温湿度调节系统 | |
CN112113367B (zh) | 太阳能热驱动的改进溶液吸收式热泵系统与除湿空调系统 | |
CN105953322A (zh) | 一种基于热源塔兼顾新风的热泵空调系统及方法 | |
CN102410675B (zh) | 用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷装置及方法 | |
CN205783463U (zh) | 一种吸收式除湿和吸收式制冷耦合的空调系统 | |
CN101280982B (zh) | 吸收式冷热一体机 | |
CN112781271A (zh) | 蓄热型太阳能联合供冷供热系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |