CN204141889U - 太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统，包括太阳能集热子系统、有机朗肯循环子系统和吸收压缩复合式制冷子系统。太阳能集热子系统当中的蓄热器所蓄存的热量传递到吸收压缩复合式制冷子系统当中的第二发生器驱动吸收式制冷子单元循环；太阳能集热子系统当中的蓄热器所蓄存的热量同时传递到有机朗肯循环子系统当中的第一发生器驱动有机朗肯循环，有机朗肯循环当中膨胀机产生的动力驱动蒸汽压缩式制冷子单元循环。本实用新型综合了太阳能驱动吸收式制冷循环和太阳能驱动有机朗肯循环间接驱动蒸汽压缩式制冷循环，两制冷循环联合工作实现系统的制冷功能，具有较低的初投资成本，较低的运行成本，无需额外提供电能，可利用低品位热源，系统结构紧凑，可获得较高的制冷效率等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能制冷技术领域，尤其是涉及一种太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统。
背景技术
制冷系统目前应用最广泛的是蒸汽压缩式制冷系统和吸收式制冷系统。蒸汽压缩式制冷系统以消耗电能为代价，能效比较低，运行成本高。常规的吸收式制冷系统都是利用燃烧天然气提供的热量来驱动制冷，天然气是含有多种成分的混合物，燃烧时除了排放二氧化碳和热量外，还会排放二氧化硫、硫化氢等多种有害气体，而二氧化碳是温室气体，二氧化碳的排放增加了地球的温室效应。
太阳能是一种丰富、清洁的可再生能源，太阳能吸收式制冷技术是利用太阳能驱动制冷机的一种新型制冷技术，与常规的燃烧天然气驱动的吸收式制冷技术相比，由于太阳能吸收式制冷技术以太阳能作为制冷机的热源，不仅能节约大量的化石能源，还可以起到保护环境的作用。
有机朗肯循环则可以利用低品位热源(太阳能、生物质能、地热能)产生机械动力驱动蒸汽压缩式制冷系统，与常规的电能驱动的蒸汽压缩式制冷循环相比，减少了能量转化的损失。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种综合了太阳能驱动吸收式制冷和太阳能驱动有机朗肯循环间接驱动蒸汽压缩式制冷的复合式制冷系统，在阴雨天或晚上则开动压缩机，这时压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀构成一个蒸汽压缩式制冷系统，它可以和吸收式制冷系统联合工作或单独工作，来维持制冷量的稳定，防止由于太阳能集热器供热波动而引起的波动。
为了实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统，包括太阳能集热子系统、有机朗肯循环子系统和吸收压缩复合式制冷子系统，所述太阳能集热子系统由太阳能集热器、蓄热器、第一水泵、第二水泵和第三水泵组成；所述有机朗肯循环子系统由第一发生器、膨胀机、回热器、凝汽器和工质泵组成；所述吸收压缩复合式制冷子系统由吸收式制冷子单元和蒸汽压缩制冷子单元组成，所述吸收式制冷子单元由冷凝器、蒸发器、第二节流阀、第二发生器、溶液热交换器、第三节流阀、吸收器和循环泵组成，所述蒸汽压缩制冷子单元由压缩机、冷凝器、蒸发器和第一节流阀组成。
进一步地，所述太阳能集热器将热能通过水介质传递至所述蓄热器，经过换热后水介质由所述第一水泵输送至所述太阳能集热器，完成所述太阳能集热子系统当中的循环；所述蓄热器当中的热量传递到所述吸收压缩复合式制冷子系统当中的所述第二发生器驱动所述吸收式制冷子单元循环。
进一步地，所述蓄热器的热量通过水介质被传递至所述第一发生器加热有机工质，使其升温，气态的有机工质进入膨胀机，经过所述回热器换热后，进入所述凝汽器冷凝成液体工质，经过所述工质泵加压至所述回热器换热后进入所述第一发生器中，完成有机朗肯循环。
进一步地，所述有机朗肯循环子系统中的所述膨胀机与所述吸收压缩复合式制冷子系统中的所述压缩机是通过联轴器同轴连接的，利用所述膨胀机输出的机械功驱动所述吸收压缩复合式制冷子系统中的所述压缩机，完成所述蒸汽压缩制冷子单元循环。
进一步地，所述吸收式制冷子单元循环与所述蒸汽压缩制冷子单元循环联合工作实现系统的制冷功能。
优选地，所述膨胀机采用径向轴流式的透平膨胀机，所述压缩机采用螺杆式压缩机。
优选地，所述联轴器采用套筒联轴器。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统只需增加有机朗肯循环子系统，即可提供吸收压缩复合式制冷子系统当中蒸汽压缩制冷单元所需的动力，减少了电能的消耗；此外，膨胀机和压缩机同轴结构，膨胀机输出的机械功直接驱动压缩机，避免了能量转化损失。
附图说明
图1是本实用新型的实施例中的太阳能驱动有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统包括太阳能集热子系统、有机朗肯循环子系统和吸收压缩复合式制冷子系统。其中：太阳能集热子系统由太阳能集热器1、蓄热器2、第一水泵3、第二水泵4和第三水泵6组成；有机朗肯循环子系统由第一发生器5、膨胀机7、回热器8、凝汽器9和工质泵10组成；吸收压缩复合式制冷子系统由吸收式制冷子单元和蒸汽压缩制冷子单元组成，吸收式制冷子单元由冷凝器13、蒸发器15、第二节流阀16、第二发生器17、溶液热交换器18、第三节流阀19、吸收器20和循环泵21组成，蒸汽压缩制冷子单元由压缩机12、冷凝器13、蒸发器15和第一节流阀14组成。有机朗肯循环子系统当中的膨胀机7与吸收压缩复合式制冷子系统的压缩机12是通过联轴器11同轴连接的。
由于太阳能的间歇性和不确定性，设置蓄热器2来保证系统能够较长时间稳定运行。太阳能集热器1将热能通过水介质传递至蓄热器2，经过换热后水介质由第一水泵3输送至太阳能集热器1，完成太阳能集热子系统当中的循环。
太阳能集热器1将热量通过水介质传递至蓄热器2中之后，热量被传递至第一发生器5和第二发生器17中。一方面，在第二发生器17内，由蓄热器2传递过来的热量加热溴化锂溶液后产生的水蒸汽，进入冷凝器13被冷却，经第二节流阀16减压节流，变成低温的制冷剂水，进入蒸发器15，在蒸发器15里面蒸发形成低温低压的制冷剂气体，最后进入吸收器20形成稀溶液；吸收器20里的稀溶液，由循环泵21送往溶液热交换器18后温度升高，最后进入第二发生器17，在第二发生器17中稀溶液被加热，成为最终浓溶液。浓溶液流经溶液热交换器18，温度被降低，进入吸收器20，吸收来自蒸发器15的制冷剂水蒸汽，成为稀溶液。如此往复完成吸收压缩复合式制冷子系统当中的吸收式制冷子单元循环。另一方面，有机朗肯循环子系统的有机工质在第一发生器5中吸收蓄热器2传递过来的热量蒸发变为气态；之后高温高压的气态有机工质进入膨胀机7中进行膨胀，输出机械功；从膨胀机7中出来的有机工质温度已大大降低，在进入凝汽器9之前先进入回热器8中，与进入第一发生器5之前的工质进行换热，从回热器8出来的有机工质在凝汽器9中被环境冷源凝结为液态有机工质，之后经过工质泵10加压被送入回热器8换热升温，最后进入第一发生器5，如此往复循环，完成有机朗肯循环。
有机朗肯系统增设回热器8，从膨胀机7出来的有机工质温度已大大降低，但仍然高于从工质泵10出来的工质温度，增设回热器8将有助于减轻第一发生器5的热负荷，同时还可以提高有机朗肯的热效率。
有机朗肯循环子系统当中的膨胀机7通过联轴器11将机械功传递至吸收压缩复合式子系统的压缩机12，压缩机12利用膨胀机7输出的动力，把低温低压有机工质蒸汽压缩成高温高压的有机工质蒸汽，在冷凝器13中高温高压的有机工质蒸汽被冷凝成高压的有机工质液体，从冷凝器13中出来的有机工质制冷剂液体经过第一节流阀14节流成低温低压的液体进入蒸发器15，在蒸发器15里面蒸发形成低温低压的有机工质制冷剂气体，最后这些有机工质制冷剂气体进入到压缩机12进行压缩，如此往复完成复合式制冷子系统当中的蒸汽压缩子单元循环。
吸收式制冷子单元循环与蒸汽压缩制冷子单元循环联合工作实现系统的制冷功能。考虑到长期运行过程中存在泄露的可能性，为避免泄露引起的工质掺混，有机朗肯循环子系统和吸收压缩复合式制冷子系统当中的蒸汽压缩制冷子单元循环采用同种有机工质，为R236fa或R245fa或RC318或R141b等低沸点有机工质；吸收压缩复合式制冷子系统当中吸收制冷子单元循环采用溴化锂-水工质对。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求书所界定范围为准。
Claims (7)
1.太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统，其特征在于包括太阳能集热子系统、有机朗肯循环子系统和吸收压缩复合式制冷子系统，所述太阳能集热子系统由太阳能集热器(1)、蓄热器(2)、第一水泵(3)、第二水泵(4)和第三水泵(6)组成；所述有机朗肯循环子系统由第一发生器(5)、膨胀机(7)、回热器(8)、凝汽器(9)和工质泵(10)组成；所述吸收压缩复合式制冷子系统由吸收式制冷子单元循环和蒸汽压缩制冷子单元循环组成，所述吸收式制冷子单元由冷凝器(13)、蒸发器(15)、第二节流阀(16)、第二发生器(17)、溶液热交换器(18)、第三节流阀(19)、吸收器(20)和循环泵(21)组成，所述蒸汽压缩制冷子单元由压缩机(12)、冷凝器(13)、第一节流阀(14)和蒸发器(15)组成。
2.如权利要求1所述的太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统，其特征在于：太阳能集热器(1)将热能通过水介质传递至蓄热器(2)，经过换热后水介质由第一水泵(3)输送至太阳能集热器(1)，完成所述太阳能集热子系统当中的循环；蓄热器(2)当中的热量传递到所述吸收压缩复合式制冷子系统当中的第二发生器(17)驱动所述吸收式制冷子单元循环。
3.如权利要求1或2所述的太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统，其特征在于：蓄热器(2)的热量通过水介质被传递至第一发生器(5)加热有机工质，使其升温，气态的有机工质进入膨胀机(7)，经过回热器(8)换热后，进入凝汽器(9)冷凝成液体工质，经过工质泵(10)加压至回热器(8)换热后进入第一发生器(5)中，完成有机朗肯循环。
4.如权利要求1或2所述的太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统，其特征在于：所述有机朗肯循环子系统中的膨胀机(7)与所述吸收压缩复合式制冷子系统中的压缩机(12)是通过联轴器(11)同轴连接的，利用膨胀机(7)输出的机械功驱动所述吸收压缩复合式制冷子系统中的压缩机(12)，完成所述蒸汽压缩制冷子单元循环。
5.如权利要求书1或2所述的太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统，其特征在于：所述吸收式制冷子单元循环与所述蒸汽压缩制冷子单元循环联合工作实现系统的制冷功能。
6.如权利要求1或2所述的太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统，其特征在于：膨胀机(7)采用径向轴流式的透平膨胀机，压缩机(12)采用螺杆式压缩机。
7.如权利要求4所述的太阳能驱动的有机朗肯-吸收压缩复合式制冷系统，其特征在于：联轴器(11)采用套筒联轴器。
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