CN1192526A - 以沸石和水为吸附剂和冷媒的直接吸附式制冷设备 - Google Patents

以沸石和水为吸附剂和冷媒的直接吸附式制冷设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以沸石和水为吸附剂和冷媒的直接吸附式制冷设备,它包括两个吸附器,冷媒蒸发器,冷凝器,其特征在于:它还包括一个鼓风机和一个通过阀门分别与所述两吸附器连接的燃烧器,所述燃烧器经由所述冷凝器内部的热交换器与所述鼓风机连接。本发明去掉了以往在冷凝器里使用的冷却水,实现了冷凝器的空冷化,因此可以缩小整个设备体系的规模。本发明还在两个吸附器的热交换器之间增设循环系统,使热量循环回收,而在这个过程中可停用燃烧器,因此又可以节省燃料。本发明可以广泛用于各种需要直接吸附式制冷暖设备的场合中。

Description

以沸石和水为吸附剂和冷媒的直接吸附式制冷设备
本发明涉及一种直接吸附式制冷暖设备。
最近，作为空调器机用于面积在1500mm2以内的室内写字间、小商店、研究所、旅馆、宿舍、饭店、医院、一般浴池、游泳场及一般建筑物的供冷气或暖气的吸附式制冷暖设备，都是成套组装型的设备，有安装在屋外的，也有安装在屋内的，其设备简单，使用方便，而且对既有设备替换新的设施也是可能的。上述吸附式制冷暖设备是在密封的真空容器内，作为吸附剂使用硅胶、沸石及活性碳等，作为冷媒使用水、氨、甲醇等。这种设备有两个装上固体吸附剂的吸附器相互并列着，在吸附工序上供给冷却水，在脱离工序上则交替地供给脱离用高温热媒，因此可以连续地制冷或制暖。
如上所述的以往的吸附式制冷暖设备，是由两个吸附器、冷媒蒸发器、冷媒冷凝器组成。在上述两个吸附器中，正在进行吸附工作的吸附器的传热管内流着冷却水，正在进行脱离工作的吸附器内则流着高温热媒。因此，以往的吸附式制冷暖设备需要另外附设把高温热媒输送给相关吸附器的装置。因此，这对整个设备体系的小型化是不利的。
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以缩小整个设备体系的规模，节约燃料的以沸石和水为吸附剂和冷媒的直接吸附式制冷设备。
为了实现上述目的，本发明采取以下设计：一种以沸石和水为吸附剂和冷媒的直接吸附式制冷设备，它包括两个吸附器，冷媒蒸发器，冷凝器，所述吸附器以沸石为固体吸附剂，以水为冷媒，所述两吸附器分别经由阀门与所述蒸发器相连，经由阀门与所述冷凝器相连，并分别连接有排气管，所述蒸发器经由阀门与所述冷凝器相连，所述两吸附器内部的热交换器一端分别经由阀门与冷却水入口相连，另一端分别与冷却水出口及热水出口相连，所述蒸发器内部的热交换器的两端分别与冷水入口及冷水出口相连，其特征在于：它还包括一个鼓风机和一个通过阀门分别与所述两吸附器连接的燃烧器，所述燃烧器经由所述冷凝器内部的热交换器与所述鼓风机连接。
所述两吸附器内的热交换器互相通过阀门连接起来，构成一完全的闭路循环系统。
在固体吸附剂进行脱离工作时，所述燃烧器的燃气直接向进行脱离工作的吸附器传送热量，以使吸附的水蒸气脱离。
同时增设燃烧器和鼓风机与冷凝器连接起来，使鼓风机吹进的空气在参与冷凝器的冷却的同时被加热后进入燃烧器用于燃烧，从而取消冷凝器内的冷却水，实现冷凝器的空冷化。
在这种吸附式制冷暖设备的两个吸附器中，利用在脱离工作中产生的热量生产热水和供热水，在所述两吸附器内部的所述热交换器之间设置循环管路，把出自完成脱离工作的吸附器的高温燃气，用于完成吸附工作的吸附器的初期加热上，反过来，把出自完成吸附工作的吸附器的热量用于完成脱离工作的吸附器的冷却工作上，以这样的方式把两个吸附器的热量加以回收和循环利用，而在这一过程中停止燃烧器的燃烧。
本发明由于采取以上设计，其具有以下优点：1、本发明由于以往同类设备为基础，增设了燃烧器和鼓风机，使鼓风机吹进的空气在参与冷凝器的冷却的同时被加热后进入燃烧器用于燃烧，取消了冷凝器内的冷却水，实现了冷凝器的空冷化，并可以缩小整个设备体系的规模。2、本发明由于在两个吸附器的热交换器之间增设循环系统，把出自完成脱离工作的吸附器的高温燃气，用于完成吸附工作的吸附器的初期加热上，反过来，把出自完成吸附工作的吸附器的热量用于完成脱离工作的吸附器的的冷却工作上，因而在两个吸附器之间可使热量循环回收，而在这个过程中可停用燃烧器，因此又可以节省燃料。本发明可以广泛用于各种需要直接吸附式制冷暖设备的场合中。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细的描述。
图1是本发明阀门操作流程第一阶段示意图
图2是本发明阀门操作流程第二阶段示意图
图3是本发明阀门操作流程第三阶段示意图
图4是本发明阀门操作流程第四阶段示意图
如图1-4所示，本发明主要组成部分包括：两个吸附器1、2，冷媒蒸发器3、冷凝器4以及燃烧器5。此外还有为冷凝器4的冷却和燃烧器5的燃烧而工作的鼓风机13。担负吸附工作和脱离工作的吸附器1、2分别以沸石为固体吸附剂，以水为冷媒，在与其内部的热交换器1H、2H相连的加热管道和冷却水管道上设有阀门14-17。在阀门15、17与热交换器1H、2H之间连接着通过阀门18、19与冷却水入口22相通的管道，阀门16、14与热交换器1H、2H之间连接着通过阀门20、21与冷却水出口23和热水出口24相连的管道。连接着排气通道27、28的吸附器1、2通过设有阀门11、12的燃气通道与燃烧器5相连，燃烧器5又通过冷凝器4内的热交换器4H与鼓风机13相连。冷凝器4则通过浮球阀6与蒸发器3相连，通过蒸发器3内的热交换器3H与冷水入口25和冷水出口26相连。在两个吸附器1、2之间，通过阀门7、8连接着蒸发器3，通过阀门9、10连接着冷凝器4。阀门6-21由未加图示的控制器操纵打开或关闭通路。
由上述可知，本发明增设燃烧器5和鼓风机13用于冷凝器4的冷却，去掉了以往在冷凝器4里使用的冷却水，实现了冷凝器4的空冷化，可以缩小整个设备体系的规模。另外，本发明是在两个吸附器1或2中，利用脱离工作中产生的热量生产温水和供热，在两个吸附器1、2的热交换器1H、2H之间增设循环系统，以实行自然循环，把来自完成脱离工作的吸附器1或2的高温燃气用于完成吸附工作的吸附器2或1的初期加热。反过来，把来自完成吸附工作的吸附器2或1的热量以自然循环的方法用于完成脱离工作的吸附器1或2的冷却上。以上述方法靠自然循环回收吸附器1、2的热量，而在这个自然循环过程中，燃烧器5停止工作，因此可以节省燃料。
下面就上述结构中的阀门及本发明的操作流程加以说明。
如图1所示，在以沸石为固体吸附剂，水为冷媒的两个吸附器1、2中，一个吸附器1在做吸附工作时，另一个吸附器2则做着脱离工作。此时，冷却水通过打开的阀门18、19经由吸附器1、2的热交换器1H、2H后，分别经阀门20排出为冷却水，经阀门21排出为热水。首先，在进行吸附工作的吸附器1上，随着温度的下降，压力减为蒸发压力时，蒸发器阀门7被打开，此时，蒸发器3上的通过冷水管道的热交换器3H蒸发的冷媒蒸气，应由打开的阀门7吸附进吸附器1内。在进行脱离工作的吸附器2上，随着升温压力增为冷凝压力时，阀门10被打开，此时，被脱离的冷媒蒸气经由阀门10流入冷凝器4。冷凝器4内，经鼓风机13的运转流入空气后，经热交换器4H冷却冷凝器4，在这个冷凝器4内获得热量的空气再作为燃烧用空气进入燃烧器5内。从燃烧器5排出的高温燃气经由打开的阀门12进入吸附器2内参与脱离工作后，通过排气管道27排到大气中。此时，在内有自冷水入口25至冷水出口26的冷水管道经过的蒸发器3的热交换器3H中，进行制冷工作的同时，进行脱离工作的吸附器2内的热交换器2H生产出温水，经由打开的阀门21从热水出口24排出。
如图2所示，吸附器2的温度达到最终脱离温度而完成脱离工作时，上述阀门18-21被关闭，另一些阀门14-17被打开。吸附器2上的热经由被打开的阀门14、15传到吸附器1的热交换器1H，用来加热吸附器1，而吸附器1内的冷却水，经由被打开的阀门16、17用于冷却吸附器2。此时，两个吸附器1、2之间，通过各自的热交换器1H、2H分别与被打开的阀门14-17连接，构成完全的闭路，热量只能由吸附器2转移到吸附器1。在热量的这些过程中，由于连接吸附器1、2与燃烧器5之间的阀门11、12被关闭，燃烧器5就停止燃烧，从而可以节省燃料。当在这一过程中，吸附器2被冷却，压力减至蒸发压力时，情况就发生了变化。
如图3所示，此时，蒸发器阀门8被打开，从蒸发器3的热交换器3H蒸发的冷媒蒸气经由被打开的阀门8进入吸附器2内参与吸附工作开始制冷。一个吸附器1做脱离工作，另一个吸附器2做吸附工作，随着吸附器1、2的高温燃气的循环，一个吸附器1被加热，另一个吸附器2被冷却。另外，鼓风机13和燃烧器5启动，由鼓风机13吹进的空气，通过热交换器4H冷却冷凝器4，在冷凝器4被加热后排出来，进入燃烧器5参与燃烧。从燃烧器5排出的高温燃气经由打开的阀门11进入吸附器1后，用来加热使其内的温度达到脱离温度，然后通过排气管道28排出到大气之中。吸附器2随其内的热交换器2H被经由阀门19进来的冷却水冷却，通过蒸发器阀门8后进行吸附工作，即进行制冷生产。此时，在冷凝器4内通过热交换器4H被冷凝的水蒸气经由打开着浮球阀6进入蒸发器3。
如图4所示，吸附器1的温度达到最终脱离温度而完成脱离工作时，一部分阀门18-21被关闭，另一部分阀门14-17被打开。吸附器1里的热量经由打开着的阀门16、17到达吸附器2的热交换器2H里用来加热吸附器2，而吸附器2内的冷却水经由打开着的阀门14、15后，用于冷却吸附器1。在这里，两个吸附器1、2之间，通过各自的热交换器1H、2H分别与被打开的阀门连接，构成完全的闭路。此时，热量只有从一个吸附器1转移到另一个吸附器2。在热量的这些转移过程中，由于连接吸附器1、2和燃烧器5的阀门11、12被关闭，燃烧器5就停止燃烧，从而可以节省燃料。同时，在这一过程中，吸附器1被冷却，压力减至蒸发压力，此时，蒸发器阀门7被打开(如图1所示)，重新复归。
本发明按图1-图2-图3-图4的顺序运转再回到图1，就完成了一周期的运转。通过这些过程可以实现直接吸附式周转，利用鼓风机13可以实现冷凝器4的空冷化，从而可以使设备规模小型化。另外，可以在燃烧器5停止燃烧的情况下，在完成脱离工作的吸附器1或2和完成吸附工作的吸附器2或1之间，把其内部的高温水和冷却水循环使用，可以节省燃料，提高能源利用效率。

Claims (5)

1、一种以沸石和水为吸附剂和冷媒的直接吸附式制冷设备，它包括两个吸附器，冷媒蒸发器，冷凝器，所述吸附器以沸石为固体吸附剂，以水为冷媒，所述两吸附器分别经由阀门与所述蒸发器相连，经由阀门与所述冷凝器相连，并分别连接有排气管，所述蒸发器经由阀门与所述冷凝器相连，所述两吸附器内部的热交换器一端分别经由阀门与冷却水入口相连，另一端分别与冷却水出口及热水出口相连，所述蒸发器内部的热交换器的两端分别与冷水入口及冷水出口相连，其特征在于：它还包括一个鼓风机和一个通过阀门分别与所述两吸附器连接的燃烧器，所述燃烧器经由所述冷凝器内部的热交换器与所述鼓风机连接。
2、如权利要求1所述的通以沸石和水为吸附剂和冷媒的直接吸附式制冷设备，其特征在于：所述两吸附器内的热交换器互相通过阀门连接起来，构成一完全的闭路循环系统。
3、如权利要求1所述的以沸石和水为吸附剂和冷媒的直接吸附式制冷设备，其特征在于：在固体吸附剂进行脱离工作时，所述燃烧器的燃气直接向进行脱离工作的吸附器传送热量，以使吸附的水蒸气脱离。
4、如权利要求1所述的以沸石和水为吸附剂和冷媒的直接吸附式制冷设备，其特征在于：在所述固体吸附剂的脱离工作中，使用燃烧器以燃气向吸附器直接传送热量，使被吸附的水蒸气脱离，同时增设燃烧器和鼓风机与冷凝器连接起来，使鼓风机吹进的空气在参与冷凝器的冷却的同时被加热后进入燃烧器用于燃烧，从而取消冷凝器内的冷却水，实现冷凝器的空冷化。
5、如权利要求1所述的以沸石和水为吸附剂和冷媒的直接吸附式制冷设备，其特征在于：在所述固体吸附剂的脱离工作中，使用燃烧器以燃气向吸附器直接传送热量，使被吸附的水蒸气脱离，在这种吸附式制冷暖设备的两个吸附器中，利用在脱离工作中产生的热量生产热水和供热水，在所述两吸附器内部的所述热交换器之间设置循环管路，把出自完成脱离工作的吸附器的高温燃气，用于完成吸附工作的吸附器的初期加热上，反过来，把出自完成吸附工作的吸附器的热量用于完成脱离工作的吸附器的冷却工作上，以这样的方式把两个吸附器的热量加以回收和循环利用，而在这一过程中停止燃烧器的燃烧。
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