CN1232159A - 吸附吸收耦合制冷装置 - Google Patents

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Abstract

一种吸附吸收耦合制冷装置,其特征在于由吸附器、冷凝器、蒸发器依次用管线串接构成,吸附器和冷凝器之间的管线上装有阀门,吸附器和蒸发器是套管结构的夹套装置,吸附器夹套中安装热交换装置,蒸发器夹套中装有冷媒;该装置结构简单,省却精馏装置,工作压力接近常压,对容器要求降低,制造、维护成本大幅度下降,整体制冷效率高。

Description

吸附吸收耦合制冷装置
本发明涉及制冷装置，更详细地是涉及利用热能如太阳能、工业余热等驱动，将局部温度降到低于环境温度的装置，如用于冰箱、冰柜、冰库、空调等的制冷装置。
制冷装置可分为吸附式制冷装置和吸收式制冷装置。所谓吸附式制冷是利用固体表面的气体不断脱附吸附实现制冷，主要由吸附器(再生器)、蒸发器、冷凝器构成；吸收式制冷是利用气体吸收放热和液体蒸发吸热循环实现制冷，主要由吸收器、再升器、分馏器、蒸发器、冷凝器构成。
吸附式制冷装置中采用的吸附剂性能好坏的一个重要指标是有效吸附量。有效吸附量是指制冷过程中吸附剂上吸附量变化最大值。制冷量与有效吸附量成正比。
现有的吸附式制冷装置和吸收式制冷装置比传统的电动压缩式制冷装置有了很大的进步，可直接使用热能，如太阳能、工业余热和其他热能，但仍存在如下缺点：1、常见的吸附式制冷装置是水-沸石制冷装置、氨-沸石制冷装置，工作时装置分别处于高真空和高压操作状态，常见的吸收式制冷装置是氨吸收制冷装置，工作时处于高压状态，因而对制冷装置提出较高要求，造成制冷装置复杂，使装置造价高、维修费用高；2、吸附制冷装置工质选择仅限于单组分物质，有效吸附量小，制冷量小，制冷效率低。
本发明的目的在于针对现有技术的缺点，提供一种造价低，制冷效率高的吸附吸收耦合制冷装置。
本发明的吸附吸收耦合制冷装置由吸附器、冷凝器、蒸发器依次用管线串接构成，吸附器和冷凝器之间的管线上装有阀门，吸附器和蒸发器是套管结构的夹套装置，吸附器夹套中安装热交换装置，蒸发器夹套中装有冷媒。
本发明在吸附器夹套中安装热交换装置用于提供加热解吸和冷却吸附，蒸发器夹套中装冷媒用于带走蒸发冷量以制冷。
本发明的装置采用两种或两种以上混合物质作工质，其中一种物质(吸收剂)与其他物质(制冷剂)在蒸发制冷过程中挥发性能有很大差别，吸收剂对制剂有强的吸收作用，也就是说，在操作温度下，蒸发器蒸发时，吸收剂的气相含量很小，可以省去现有吸收制冷装置中的精馏装置。吸附器中吸附剂对这些物质具有相近的吸附性能，并且少量吸附剂在吸附剂上的吸附对制冷剂吸附有促进作用，使吸附量比选择单组分工质的现有制冷装置有较大增加。
本发明装置的工作过程如下：(1)吸附蒸发制冷过程，工质溶液在蒸发器中蒸发制冷，吸附器中吸附制冷剂的吸附热可由冷却物质带走去供热，这个吸附循环的蒸发过程刚好耦合于吸收的再生过程；(2)解吸冷凝过程，这时的吸附器起再生器作用，蒸发器起吸收器的作用，制冷剂在吸附器中被热源加热解吸蒸发脱附到蒸发器中吸收。由于蒸发器里吸收剂中的制冷剂的浓度低，解吸出来的制冷剂蒸汽制冷剂的浓度高，大量的制冷剂蒸汽被蒸发器的吸收剂吸收，其解吸循环的冷凝过程又刚好耦合于吸收装置的吸收过程，吸附剂对脱附出的制冷剂的吸收又对脱附有促进作用，使脱附量比采用单组分工质现有制冷装置由较大增加。
在本发明的装置中，有效吸附量与制冷蒸发量相同，因此有效吸附量与制冷蒸发量仍成正比。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明装置可以采用双组分或多组分工质，例如，以水为吸收剂，以氨为制冷剂，通过调整工质浓度改变吸附解吸过程的压力，使装置可以在常压下工作；
2、吸收剂对脱附、吸附过程的促进作用使本发明装置有效吸附量增加，也就是制冷蒸发量增加，从而使单位体积吸附剂提高较多冷量，制冷效率提高。同时，需要提供一定量冷量时，需要较少量吸附剂，所以吸附器体积可减小，本发明装置体积随之减小。
图1是本发明的吸附吸收耦合制冷装置结构示意图。
下面通过实施例和附图对本发明作更详细说明。
实施例
如图1所示，本发明的吸附吸收耦合制冷装置由吸附器1、冷凝器2、蒸发器3依次用管线4串接构成，吸附器1和冷凝器2之间的管线4上装有阀门5，吸附器1和蒸发器3是套管结构的夹套装置，吸附器1夹套中安装加热装置6，加热介质为导热油，以提供脱附热，蒸发器3夹套中装有冷媒水带走蒸发冷量以制冷。
本例的混合工质为氨水，其中水是吸收剂，氨是制冷剂，吸附剂为13X分子筛。
工作时，将氨水溶液装入蒸发器3中，随着不断的蒸发吸附，冷量被冷凝器夹套中的水带出，氨水蒸发汽相被吸附器1吸附，吸附脱附温度由其夹套中的导热油浴通过电加热来控制，油浴中置有电加热丝，能迅速均匀地加热周围的导热油。
蒸发制冷吸附过程：当吸附器1的温度降低到一定程度，关闭冷凝器2的冷却水，打开阀门5。分子筛开始吸附氨水蒸发物，引起装置的压强降低，这一点可以通过压差计看到。氨水也因此开始大量蒸发，制冷水温度也会因而降低，最后当吸附接近平衡时，制冷过程结束。
吸收脱附过程：利用热油浴(油浴本身可以用电加热或其他热能加热)加热吸附器1，同时对冷凝器2同冷却水，氨水混合蒸汽开始在冷凝器2内冷凝，冷凝液在重力作用下进入蒸发器3，当达到一定脱附温度时，冷凝液流量减少。经过一段时间，分子筛达到平衡吸附，结束此过程，关闭阀门5，降低吸附器1温度，准备开始下一个循环过程。
本例中的氨水浓度为0.15mol/mol(30℃)，蒸发温度为-5-10℃，冷源为自然冷源(一般是30℃)，吸附和吸收温度为30℃，脱附温度为110℃，蒸发压力为30-40kPa绝对压力，脱附冷凝压力为70-120kPa绝对压力，本发明装置压力接近常压，其制冷性能系数COP为0.35-0.6。
采用纯水工质，现有技术的水制冷装置，在相同工况下进行试验结果是其制冷性能系数COP为0.25-0.32。
由此可见，与现有的制冷装置相比，本发明装置结构简单，省却精馏装置；工作压力接近常压，对容器要求降低，制造、维护成本大幅度下降；整体制冷效率高。

Claims (1)

1、一种吸附吸收耦合制冷装置，由吸附器、冷凝器、蒸发器依次用管线串接构成，吸附器和冷凝器之间的管线上装有阀门，吸附器和蒸发器是套管结构的夹套装置，吸附器夹套中安装热交换装置，蒸发器夹套中装有冷媒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111023243A (zh) * 2019-12-25 2020-04-17 海南捷信环境工程有限公司 一种蓄能式污水源升温热泵

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