一種用於汽車的風冷式吸收式制冷機的製作方法

2023-12-03 21:35:46

本實用新型涉及一種吸收式制冷機，尤其涉及一種利用汽車廢熱的吸收式制冷機。

背景技術：

近年來，隨著世界經濟的發展，人類已面臨著日益嚴重的全球氣候變暖和能源枯竭的威脅，節能減排和可再生能源的開發利用已經成為能源利用領域最重要的研究課題。目前，空調製冷裝置有電驅動壓縮式和熱能驅動吸收式兩種。電驅動壓縮式正成為生活和工業生產的必需品之一，它的廣泛使用不但造成城市用電峰谷差即高峰電力供不應求、低谷電力供過於求等電力供應比例失調問題，而且它所使用主導製冷劑含有破壞大氣臭氧層的有害物質，還有助於造成地球溫室效應，這些問題使電驅動空調器面臨嚴峻挑戰。而吸收式制冷機以熱能為驅動力，熱能既可以是高品位的熱能，如高溫高壓蒸汽或熱水、燃油或燃氣；還可以是低品位的熱能，如廢熱、餘熱、太陽能或地熱等等，而且吸收式制冷機可以以水、氨、碳氫化合物以及對臭氧層無破壞作用且低GWP的HFCs等為製冷劑，因此具有清潔環保、節能節電、消除電力峰谷差、應用範圍廣、操作簡單、運行部件少、運行費用低等優勢。特別是目前各類汽車絕大多數是採用以汽油、柴油以及天然氣等化石燃料的發動機為主，汽車發動機在驅動汽車運行的同時會排出大量的溫度高達600℃-800℃的廢熱，這些廢熱完全能夠為以吸收式制冷機為核心的汽車空調提供足夠的驅動熱源，因此要使吸收式制冷機能夠應用於汽車空調，首要需要解決的就是吸收式制冷機的小型化和風冷化，但是，目前所應用的吸收式製冷系統中絕大多數是水/溴化鋰空調機組，也有少量氨/水吸收式制冷機組，這些機組需要採用水冷卻，這大大限制吸收式製冷更為廣泛的應用，尤其是向小型空調系統方向的發展。為了使吸收式製冷系統得到更為廣泛的應用，更加適應於風冷化，為此國內外許多研究者做出了不懈的努力，取得了長足的進步。申請號200110025649.5公開了一種小型節能風冷絕熱吸收燃氣空調裝置，申請號200910304105.5也公開了一種絕熱吸收製冷循環裝置，申請號201110435202.8則公開了一種氨水絕熱吸收製冷系統，申請號201120543674.8公開了一種小型吸收式製冷裝置，但它們的共同特點是冷凝器和溶液冷卻器均採用風冷式，但是吸收器卻是採用絕熱式，即風冷絕熱吸收製冷循環。申請號201310310180.9公開了一種小型風冷式吸收式制冷機，但其系統結構複雜，不能滿足汽車空調結構簡單、體積小的要求。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提出一種結構簡單、效率高的風冷吸收式制冷機，該風冷吸收式制冷機採用廢熱為驅動熱源、R290和R600a等較低壓力的環保製冷劑及其潤滑油為工質對。

本實用新型提供的一種用於汽車的風冷式吸收式制冷機，其特徵在於，一種用於汽車的風冷式吸收式制冷機，其特徵在於，它包括發生器、風冷冷凝器、節流閥、蒸發器、風冷吸收器、噴射器、溶液泵、溶液換熱器(9)、氣液分離器和風機；發生器為用於廢熱氣加熱的翅片管換熱器，使用時放置在汽車廢氣排放管道內；風冷吸收器也是翅片管換熱器；發生器的出口端與氣液分離器的入口段相接，氣液分離器用於使發生器產生的製冷劑蒸汽能夠與溶液分離；氣液分離器的頂部出口端依次通過風冷冷凝器、節流閥、蒸發器與噴射器的中間入口端相連接；氣液分離器的底部的出口端依次通過溶液熱交換器的第二通道與噴射器主入口端相接；噴射器的出口端與吸收器的入口端相連接，吸收器的出口端與溶液泵的入口端相連接，溶液泵的出口端通過溶液熱交換器的第一通道與發生器的入口端相連接；風冷冷凝器、蒸發器和風冷吸收器均設有用於提供空氣強制流動動力的風機。

作為上述技術方案的改進，它還包括風冷預冷器，風冷預冷器位於溶液熱交換器的第二通道與噴射器主入口端之間，且風冷預冷器上設有用於提供空氣強制流動動力的風機。

本實用新型採用噴射器代替常規吸收式製冷系統中的溶液節流閥，並利用噴射器內部所形成的低壓區吸入蒸發器產生的製冷劑蒸汽，利用噴射器內的擴壓段，使得進入噴射器的溶液與製冷劑蒸汽混合物升壓，從而提高吸收器內的工作壓力，有效提高了吸收器的吸收效率和系統循環效率。

本實用新型工作時，汽車發動機的排氣流過發生器時對發生器管道內的液體工質對進行加熱，部分製冷劑從液體工質對中沸騰出來，完成發生過程；從噴射器中出來的氣態製冷劑與液體工質對的混合物進入風冷吸收器的傳熱管中，一邊流動一邊吸收，產生的熱量被傳熱管外的空氣帶走，完成吸收過程；從發生器出口端的氣液分離器中出來的高壓液體工質對進入噴射器，產生高速射流，形成低壓區，從而將蒸發器中產生的製冷劑蒸氣吸入混合、吸收，並進入噴射器擴壓段升壓後，進入風冷吸收器，完成製冷劑蒸氣的吸入與升壓過程。

本實用新型通過採用非絕熱吸收器和噴射器及其流程組合，不僅完成了蒸發器製冷劑蒸氣的吸入過程，實現吸收式製冷循環，而且還通過噴射器擴壓段的升壓，提高了吸收器的工作壓力，與常規吸收式製冷循環相比，提高了吸收效率，同時還避免了風冷絕熱吸收製冷循環為防止溶液溫度過高而必須大大增加吸收器中的溶液的循環量的問題，減少了溶液泵的流量和耗功，降低了溶液冷卻器的熱負荷，進一步改善了吸收器的吸收效果，增加了製冷量，提高了循環效率。

附圖說明

圖1為本實用新型實例提供的小型風冷式吸收式制冷機的一種具體實施方式的結構示意圖；

圖中：1發生器，2風冷冷凝器，3節流閥，4蒸發器，5吸收器，6噴射器，7溶液泵，8風冷預冷器，9溶液換熱器，10氣液分離器，11風機，12汽車發動機排氣管。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對於這些實施方式的說明用於幫助理解本實用新型，但並不構成對本實用新型的限定。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

如圖1所示，本實用新型提供的一種風冷式吸收式制冷機，其特徵在於，它包括發生器1、風冷冷凝器2、節流閥3、蒸發器4、吸收器5、噴射器6、溶液泵7、風冷預冷器8、溶液換熱器9、氣液分離器10和風機11。

發生器1為翅片管換熱器，發生器1共有兩個接口，一個出口端接口，一個入口端接口，氣液分離器10有三個接口，一個入口端，一個底部出口端，一個頂部出口端，發生器1出口端接口與氣液分離器10的入口端連接，氣液分離器10的頂部出口端與風冷冷凝器2的入口端相接，風冷冷凝器2的出口端與節流閥3的入口端相連接，節流閥3的出口端與蒸發器4的入口端相連接，蒸發器4的出口端與噴射器6的中間入口端相連接，噴射器6有三個接口，一個主入口端，一個中間入口端，一個出口端，噴射器6的主入口端通過風冷預冷器8和溶液熱交換器9的第二通道與氣液分離器10 的底部出口端相連接，噴射器6的出口端與吸收器5的入口端相連接，吸收器5的出口端依次通過溶液泵7和溶液熱交換器9的第一通道與發生器1的入口端相連接。

上述系統中風冷吸收器6和溶液熱交換器9均能夠實現充分換熱的情況下，也可取消風冷預冷器8，。

下面以R290-潤滑油作為製冷劑-吸收劑工質對為例說明其上述結構的工作過程。

含製冷劑量多的溶液(R290-潤滑油(丙烷-潤滑油)稀溶液)在發生器1中被汽車發動機排出的高溫廢熱氣加熱產生R290蒸汽並與剩餘的R290-潤滑油濃溶液一起流入氣液分離器10並在其中實現R290蒸汽與R290-潤滑油濃溶液的分離。R290蒸汽通過連接管道進入風冷冷凝器2中被風機11驅動的環境空氣冷卻冷凝成R290的飽和液體或過冷液體，完成冷凝過程，風冷冷凝器2的R290液體通過連接管道進入節流閥3，經過節流閥3降壓降溫所形成的R290的氣液混合物進入蒸發器4，R290液體在蒸發器中完成吸熱蒸發製冷過程後，變成R290蒸汽並通過蒸發器4與噴射器6的中間入口端之間的連接管道進入噴射器6；而氣液分離器10中的R290-潤滑油濃溶液通過溶液熱交換器9的第二通道和風冷預冷器9連續降溫後，與噴射器6的主入口端相連接，進入噴射器6形成高速射流並產生低壓區，吸入從噴射器6的中間入口端進入的R290蒸汽，兩者混合、吸收，並在噴射器6的擴壓段升壓後進入吸收器5，在吸收器5中繼續完成吸收過程，形成R290-潤滑油稀溶液，吸收過程產生的熱量被風機11驅動的流過吸收器管外的環境空氣帶走。R290-潤滑油稀溶液被溶液泵7從吸收器5中抽出，並送入溶液熱交換器9的第二通道，在溶液熱交換器9中與從氣液分離器10出來的R290-潤滑油濃溶液進行熱量交換，R290-潤滑油稀溶液溫度升高後，進入發生器1，從而完成一個完整的R290-潤滑油風冷吸收製冷循環。

系統中的製冷劑-吸收劑工質對，還可以是其他碳氫化合物工質對(如R600a-潤滑油溶液等)、氟利昂系工質對(如R134a-DMF溶液等)、氨系工質對(如NH3-NaSCN溶液、NH3-LiNO3溶液、氨水溶液等)以及醇系工質對(如甲醇-LiBr溶液等)。

以上所述為本實用新型的較佳實施例而已，但本實用新型不應該局限於該實施例和附圖所公開的內容。所以凡是不脫離本實用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實用新型保護的範圍。