CN1453529A - 溶解吸热式化学热泵 - Google Patents
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Abstract
目前所用的热泵大多是压缩式机械热泵。本发明提供了一种全新的化学式热泵。它是利用溶解热大的物质如硝酸铵或硝酸钾等为工质，在低温时溶解于水，从冷水中吸收大量的溶解潜热。再利用溶解度随温度的变化率很大的特点，用高温来浓缩溶液，让溶液在高温状态下结晶，放出大量的溶解热。这样就完成了从低温吸热向高温放热的过程。这种化学式热泵能耗少，结构简单。还能直接利用较低品位的能源。
Description
本发明属于热循环技术领域，热泵是一种从低温热库吸热，向高温热库放热的机器，也就是说热泵是一种把热量从低温区传到高温区的机器。目前常用的是压缩式机械热泵，工质是用较易液化的物质，如氨或氟里昂，它是通过压缩机把氨气压缩或液氨，向高温热库放出大量的汽化热，而后液氨在低温热库内汽化吸收大量的汽化热。从而完成从低温区机械热泵能耗高，结构复杂，含有毒工质污染环境。
我发明的这种溶解吸热式化学热，它有能耗低，结构简单，不污染环境的特点，机械式热泵它的工作原理是卡诺热循环原理。本发明是一种全新的化学式热泵，它的工作原是利用溶解热大的物质，在低温时溶解于水，吸收大量的溶解热然后在高温状态下浓缩结晶，向高温区放出大量的溶解潜热，这样就完成了从低温区吸热向高温区放热的过程，用利用工质的溶解度随温度的变化率很大的特点用高温来浓缩溶液。对工质的要求：工质应选择，1.溶解热大的物质因为溶解热大，工质在低温溶解于水时吸收的溶解热多，在高温浓缩结晶放出的溶解热也多。2.溶解度大，且随温度的变化率很大，因为溶解度大工质溶解于水时吸收的溶解热多，溶解度随温度的变化率也大，高温时就热容易浓缩结晶。3.化学性质稳定，无污染的环保工质，溶济可以是水或其它溶剂。我现以硝酸铵为例溶剂是水。硝酸铵的溶解热是259KJ/mol。
硝酸铵在水中的溶解度
温度 -20℃ 20℃ 60℃ 100℃
溶解度 66克 192克 421克 871克
附图说明：本图是溶解吸热式化学热泵的原理示意图，<1>主机塔，<2>恒温加热器，<3>高温浓缩区，<4>工质泵，<5>放热区，<6>低温吸热区，<7>加密网，<8>凹槽，<9>散热片。
下面结合附图简述其工作过程。
在热泵的<1>主机塔内装有高浓度的NH4NO3浓液，在塔的低部有一个<2>恒温加热器，给塔低部的硝酸铵溶液加热，加热温度控制在100℃-105℃之间，从硝酸铵的溶解度表可以看出在100℃左右时溶解度是很大的，所以利用高温能把硝酸铵溶液浓缩到很高的浓度，这样在塔的低部就形成了<3>高温浓缩区，浓度热高，密度也就热大，所以高温高浓度的硝酸铵浓缩液在低层，用<4>工质泵把高温高浓度的硝酸铵溶液抽向塔的顶部。高温高浓度的硝酸铵溶液在工质泵内与主机塔内低温溶液进行热交换降温。淅出大量的硝酸铵晶体，同时向外放出大量的溶解潜热。这样就形成了<5>放热区，放热区温度控制在50℃左右，由于硝酸铵在100℃与50℃之间的溶解度相差很大，所以50℃时淅出大量的硝酸铵晶体同时放热区对外放出大量的溶解潜热。这样就完成了向高温(50℃)区放热的过程。工质泵将泵内冷却淅晶后的硝酸铵晶体送到<6>低温吸热区。硝酸铵晶体在低温吸热区内溶解，吸收大量的溶解热。低温吸热区的温度控制在-20℃左右，在吸热区低部有一层<7>加密网，作用是拦住硝酸铵晶体，溶液可以通过，让硝酸铵晶体全部在吸热区溶解吸热。这样就完成了低温(-20℃)吸热的过程。
工质泵是一种叶轮轴流泵。高速旋转的叶轮把主机塔低部高温高浓度的硝酸铵溶液吸入泵内，工质泵的主轴上有一个很深的螺旋形<8>凹槽，硝酸铵溶液在凹槽内上向在放热区遇冷结晶，由于有螺旋形凹槽的搅动，所以硝酸铵在结晶时不会形成大的结晶块，工质泵的外壳与主机塔放热区接触部位有许多<9>散热片，增加导热能力。
本发明提供了一种全新的热泵设计理念。它是利用溶解热大的物质在低温时溶解吸热利用高温浓缩结晶放热，也就是说化学式热泵是利用工质的溶解潜热。而传统的机械式热泵是利用工质的汽化潜热，由于工质在温差较大时饱和气压差很大，所以压缩机消耗的能量也很高。这种溶解吸热式化学热泵在高温区利用高温浓缩溶液后热量还可以回收，所以这种化学热泵能耗很少，工质泵消耗的能量也很少。我发明的这种化学热泵它没有高压差，没有压缩泵，不存在密封等要求所以结构简单，工质是用的无污染的环保形工质。化学热泵上的恒温加器可以直接利用较低晶位的一次能源如地热能，太阳能等等。本发明的用途很广，可以用做空调的主机，还可以用于冷库或中央空调。
Claims (7)
1、本发明是一种溶解吸热式化学热泵，其技术特征在于它是利用溶解热大的物质，在低温时溶解于水吸收大量的溶解热，然后在高温状态下浓缩结晶，向高温区放出大量的溶解潜热。
2、根据权利要求1所述的溶解吸热式化学热泵，其技术特征在于它是利用工质溶解度随温度的变化率很大的特点，利用高温来浓缩溶液。
3、根据权利要求1或2所述的溶解吸热式化学热泵，其技术特征在于工质应选择溶解热大且溶解度大的物质；溶解度随温度的变化率很大的物质；化学性质稳定，无污染的工质。
4、根据权利要求1所述的溶解吸热式化学热泵，其技术特征是在<1>主机塔的底部有一个<2>恒温加热器。
5、根据权利要求1所述的溶解吸热式化学热泵，其技术特征是在<1>主机塔内有<4>工质泵。
6、根据权利要求5所述，其技术特征是在<4>工质泵的主轴上有很深的螺旋形<8>凹槽，工质泵的外壳上许多<9>散热片。
7、根据权利要求1所述的溶解吸热式化学热泵，其技术特征在于<6>低温吸热区的低部有一层<7>加密网。
Priority Applications (1)
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| CN 02117252 CN1453529A (zh) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 溶解吸热式化学热泵 |
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| CN 02117252 CN1453529A (zh) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 溶解吸热式化学热泵 |
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| CN1453529A true CN1453529A (zh) | 2003-11-05 |
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Family Applications (1)
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| CN 02117252 Pending CN1453529A (zh) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 溶解吸热式化学热泵 |
Country Status (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102287954A (zh) * | 2011-06-23 | 2011-12-21 | 江苏河海新能源有限公司 | 一种溶解吸热式化学热泵及其加热或制冷方法 |
| CN102287953A (zh) * | 2011-06-23 | 2011-12-21 | 江苏河海新能源有限公司 | 简易溶解吸热式化学热泵及其加热或制冷方法 |
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2002
- 2002-04-22 CN CN 02117252 patent/CN1453529A/zh active Pending
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| CN102287953B (zh) * | 2011-06-23 | 2013-01-02 | 江苏河海新能源有限公司 | 简易溶解吸热式化学热泵及其加热或制冷方法 |
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