非真空吸收製冷的製作方法

2023-04-28 18:59:16

專利名稱：非真空吸收製冷的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及吸收製冷的領域。更具體地，本發明涉及一種吸收製冷系統，其無 需真空且利用蒸餾膜來執行蒸發器、吸收器和濃縮器的功能。
背景技術：
基本吸收循環採用製冷劑和吸收劑。通常，水用作製冷劑且溴化鋰/水溶液 (LiBiVH2O)用作吸收劑。在吸收循環期間，這些流體被分開並再結合。在吸收循環中，製冷劑蒸氣被吸收到吸收劑內，釋放大量熱。稀釋的(稀)吸收劑 溶液的濃度可為佔重量的55%或更高。稀吸收劑溶液被泵送到高溫沸騰器。添加熱使稀吸 收劑中的製冷劑從吸收劑解析並蒸發。蒸氣流到冷凝器(在那裡，熱被排出)且冷凝成液 體。液體被計量供給到蒸發器中的較低壓力(在蒸發器中由於吸熱而蒸發)且提供有用的 冷卻。在沸騰器中的其餘液體吸收劑與從蒸發器返回的製冷劑蒸氣再結合，從而可重複該 循環。吸收過程在高真空下操作。舉例而言，在蒸發器/吸收器部段中使用 6. 35mmHg(0. 85kPa)的真空，其對應於在41° F(5°C )下水的飽和蒸氣壓力。在沸騰器和冷 凝器部段中使用76. 2mmHg(10. 2kPa)的真空，其對應於在115° F(46°C )下水的飽和冷凝 壓力。必須使用這兩種低於環境的壓力來維持帶有沸騰器/冷凝器和蒸發器/吸收器型設 計的吸收循環。由於蒸發器/吸收器和沸騰器/冷凝器部段在真空中操作，它們需要高壓氣密設 計。需要厚金屬壁來承受容器部段上的外部壓力。但是，吸收劑溶液對金屬具有高度的腐 蝕性。使用抑制劑化學品來控制腐蝕。需要對吸收劑溶液中的鹼度和抑制劑化學品濃度進 行周期性的化學分析來維持吸收式制冷機的正常操作。

發明內容
本發明者發現具有一種無需真空操作的吸收製冷系統是合乎需要的，該系統利用 膜蒸餾來執行蒸發器、吸收器和沸騰器與冷凝器的功能。不存在真空使得能使用低壓廉價 的耐腐蝕管道系統和容器，這排除了與易於腐蝕的容器與管道系統相關聯的維護要求。使 用諸如塑料這樣的耐腐蝕材料也減輕了總系統重量。根據本發明的這個方面的非真空吸收製冷系統包括膜接觸器(蒸發器/吸收 器)，其用於冷卻製冷劑流體和生成製冷劑蒸氣，且攜帶吸收溶液用於吸收製冷劑蒸氣來產 生製冷劑吸收(稀)溶液；以及，膜接觸器(濃縮器)，其用於從稀溶液移除製冷劑以向膜 接觸器(蒸發器/吸收器)提供濃吸收溶液。非真空吸收製冷系統的另一方面在於使用耐腐蝕材料用於系統的管道系統和容 器構造。非真空吸收製冷系統的另一方面在於膜接觸器(蒸發器/吸收器)和膜接觸器 (濃縮器)被設計和操作用於膜蒸餾，包括直接接觸膜蒸餾、空氣間隙膜蒸餾、吹掃氣膜蒸餾以及真空膜蒸餾。非真空吸收製冷系統的另一方面在於膜接觸器包括具有疏水性內表面和疏水性 外表面的多微孔膜。非真空吸收製冷系統的另一方面在於孔隙大小和疏水性使得吸收劑溶液和製冷 劑並不滲透膜孔隙。非真空吸收製冷系統的另一方面在於膜接觸器(蒸發器/吸收器)的熱效率ηΑ 大於50%。 本發明的另一方面提供非真空吸收製冷方法。根據本發明的這個方面的方法始於 向製冷劑流體流添加製冷劑；循環濃吸收劑溶液和製冷劑流體流通過膜接觸器(蒸發器/ 吸收器)；生成製冷劑蒸氣且在膜接觸器(蒸發器/吸收器)中冷卻該製冷劑流體；吸收該 製冷劑蒸氣，產生製冷劑-吸收劑(稀)溶液；循環該稀溶液和製冷劑通過膜接觸器(濃縮 器)，在膜接觸器(濃縮器)中生成製冷劑蒸氣；將製冷劑蒸氣吸收到製冷劑內，且為膜接 觸器(蒸發器/吸收器)提供濃吸收劑溶液並冷卻該溶液。在附圖和下文的描述中陳述了本發明的一或多個實施例的細節。通過該描述和附 圖以及權利要求書，本發明的其它特點、目的和優點將會變得顯而易見。


圖1是示範性吸收制冷機器。圖2是利用膜蒸餾的示範性非真空吸收製冷系統。圖3是示範性多微孔膜接觸器。圖4是發生在多孔疏水性聚合膜壁中的蒸氣交換的截面圖。圖5是在具有其它纖維的局部管殼式蒸發器/吸收器布置中的單個多微孔膜橫截 面的顯微照片。圖6是圖5所示的類似多微孔膜壁的截面的顯微照片。
具體實施例方式將參看附圖來描述本發明的實施例，在所有附圖中，相似的附圖標記表示相似元 件。在詳細的解釋本發明的實施例之前，應了解本發明在其應用方面並不限於下文的具體 實施方式所陳述或附圖所示的實例的細節。本發明能有其它實施例且能以多種應用和以各 種方式來實踐或實施。而且，應了解本文所用的措詞和用語只是出於描述目的且不應被認 為具有限制意義。在本文中使用「包括」、「包含」或「具有」和其變型意謂涵蓋之後列出的 條目和其等效物以及額外的條目。術語「安裝」、「連接」和「聯接」廣義地使用且涵蓋直接 和間接安裝、連接和聯接。另外。「連接」和「聯接」並不限於物理或機械連接或聯接。作為背景，吸收製冷是與壓縮製冷不同的過程，吸收過程使用熱作為驅動力而不 是電力或軸功率。圖1示出簡化的吸收制冷機器101。該機器101包括蒸發器103和吸收部段105。在此實例中，製冷劑107是水，其被計量供給到蒸發器部段103內。製冷劑循環泵 109循環水通過噴頭111以噴射到冷凍水管束113上，這會溼潤管束113，來自冷卻水系統 的循環水通過管束113傳遞。來自系統水113的熱蒸發製冷劑107以形成在115示意性地示出的水蒸氣。水被不斷地蒸發且必須被補足。
在吸收部段105，吸收劑(LiBr)溶液117具有低於自蒸發器部段103蒸發的水壓 力的蒸氣壓力，且易於將水蒸氣115吸收到溶液117內。LiBr溶液117經由LiBr溶液循環 泵119通過噴頭121再循環以給予溶液更多的表面積來吸引水蒸氣115。隨著溶液117吸 收水，其變得被稀釋。如果不移除水，那麼溶液117將變得被稀釋使得其將不再具有任何吸 引勢且吸收過程將停止。另一泵123不斷地移除一些溶液117且將其泵送到濃縮器125。 被泵送到濃縮器125的溶液被稱作稀溶液，因為其包含從蒸發器105吸收的水。濃縮器(發生器)125包括沸騰器127和冷凝器129。沸騰器127需要熱源，其可 為蒸汽或熱水131。冷凝器129需要通常來自冷卻塔系統133的冷水流。稀溶液被泵送到 濃縮器125內，在濃縮器125內，其被煮沸。沸騰作用將水變成蒸氣，蒸氣離開吸收劑溶液， 且水蒸氣被吸引到冷凝器盤管129。水被冷凝成液體，液體在冷凝器盤管聚集且通過孔口 135被計量供回到蒸發器部段103。吸收劑溶液變成濃溶液137且通過管線139往回排到 吸收部段105用於由吸收劑泵119循環。考慮到僅有的運動部件是泵電機和泵葉輪，吸收過程101是簡單的。吸收式製冷 機可包括多於一級的級，這得到比單級設計更有效的吸收機器。圖2示出非真空吸收製冷系統201，其不在真空下操作，因此可使用耐腐蝕材料用 於管道系統和容器。系統201利用膜蒸餾來替換在濃縮器125中使用的沸騰器127和冷凝 器129，以及蒸發器103和吸收器105。膜蒸餾採用低溫熱來從膜接觸器的一側蒸發水且在 膜接觸器的另一側上冷凝水蒸氣。由於蒸發，膜蒸餾可冷卻水。系統201使用膜接觸器(濃 縮器)203和膜接觸器(蒸發器/吸收器)205。膜接觸器是允許製冷劑蒸氣在膜的兩側之間輸送的裝置，這兩側與兩種不同的液 相接觸但液相併不滲透穿過膜。製冷劑207循環迴路由製冷劑循環泵209、製冷劑熱交換器(製冷劑冷卻器)211、 計量孔口 213和膜接觸器(濃縮器)203管側限定。吸收劑溶液215循環迴路由吸收劑溶 液循環泵217、吸收劑溶液熱交換器(回流熱交換器)219的第一側、稀吸收劑溶液加熱器 221、膜接觸器(濃縮器)203殼側、吸收劑溶液熱交換器(回流熱交換器)219的第二側、另 一吸收劑溶液熱交換器(溶液冷卻器)223的第一側和膜接觸器(蒸發器/吸收器)205殼 側限定。殼側或管側可無功能損失地切換。使用回流熱交換器來利用稀釋的冷吸收劑溶液 231從熱吸收劑溶液241回收熱從而提高系統效率。在示範性實施例中所用的吸收劑溶液 是LiBr/H20，但也可使用其它吸收劑。在示範性實施例中所用製冷劑是水，但也可使用其它 製冷劑。另一製冷劑流225 (用於冷卻目的)與計量製冷劑流227結合以產生待由膜接觸 器(蒸發器/吸收器)205冷卻的製冷劑流體229。製冷劑流體229聯接到膜接觸器(蒸發 器/吸收器)205管側。本發明利用膜蒸餾來冷卻膜接觸器(蒸發器/吸收器)205中的制 冷劑流體229且由膜接觸器(濃縮器)203來濃縮被加熱的稀吸收劑溶液237。通過從流經膜接觸器205的管側的流體229蒸發製冷劑207來從流經膜接觸器 (蒸發器/吸收器)205的製冷劑流體229移除熱。在膜接觸器(蒸發器/吸收器)205殼 側，吸收劑溶液215具有小於膜管側上製冷劑流體229的蒸氣壓力的蒸氣壓力。吸收劑溶 液215吸收輸送穿過膜孔隙的製冷劑流體229的蒸氣。該吸收引起膜接觸器內製冷劑流體229的更多蒸發。
類似地，當稀釋的吸收劑溶液被加熱到一定溫度使得來自濃縮器中殼側的製冷劑 蒸氣壓力高於在濃縮器中管側上的製冷劑蒸氣壓力時，製冷劑蒸氣將從吸收劑溶液側輸送 到製冷劑側。吸收劑溶液失去製冷劑且變濃。圖3示出典型膜接觸器301配置的剖視圖，其可用於膜濃縮器(濃縮器)203和膜 接觸器(蒸發器/吸收器)205。膜接觸器301具有與管殼式交換器構造類似的構造，其中 布置由疏水性多微孔膜構成的管，聯接輸入管側端部303和輸出管側端部305，一種流體在 管側端部流動，另一種流體通過殼輸入端307和殼輸出端309在管上流動。由於多微孔膜的 表面是疏水性的，膜將不允許液態水或LiBiVH2O溶液穿過孔隙到膜的相對側。接觸器(濃 縮器)和接觸器(蒸發器/吸收器)二者中的多微孔膜可由聚丙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚 四氟乙烯(PTFE)或者表面能小於純水的表面張力的其它材料製成。或者，由一或多種材料 製成的膜表面具有小於純水或製冷劑的表面張力的表面能。圖4示出在膜接觸器(濃縮器)203和膜接觸器(蒸發器/吸收器)205中的膜壁 401的截面圖。膜壁401包括膜403和多微孔表皮405。膜表面407是疏水性的。孔隙409 變成充滿氣體且形成兩個界面，液體製冷劑與製冷劑蒸氣界面411和液體吸收劑溶液與制 冷劑蒸氣界面413。在膜接觸器(蒸發器/吸收器)205中，吸收劑溶液245在管上(殼側) 流動且製冷劑流體229在管內(管側)流動。在膜接觸器(濃縮器)203中，熱吸收劑溶液 237在管上(殼側)流動且冷製冷劑207在管內(管側)流動。圖5示出在膜接觸器(蒸發器/吸收器)205中的一個中空纖維管的示範性橫截 面。在膜接觸器(蒸發器/吸收器)205中，冷吸收劑溶液245被示出在殼側中的中空纖維 管上流動。製冷劑流體229被示出在每個中空纖維內流動。圖6示出圖5所示的中空纖維 壁的放大圖，其中從溶液蒸發到冷凝的過渡具有大於另一側的水蒸氣壓力。多微孔膜的孔隙大小在大約0. 1微米至0.6微米的範圍內且孔隙率大於50%。膜 充當吸收劑溶液與製冷劑流體兩相之間的屏障。膜的表面能充分地小於吸收劑溶液的表 面張力或製冷劑流體的表面張力中較小者。膜結合過程參數從膜接觸器(蒸發器/吸收 器)205中的製冷劑流體229和從膜接觸器(濃縮器)203中的稀吸收劑溶液237蒸發製冷 齊U。膜允許製冷劑蒸氣轉移穿過。驅動力是膜上的蒸氣壓差。在膜接觸器(蒸發器/吸收器)205管側上，來自製冷劑流體229的製冷劑將從靠 近膜孔隙口部形成的彎月面蒸發(參看圖4)。蒸氣將輸送穿過膜孔隙到殼側。水蒸氣由殼 側上靠近膜孔隙口部的吸收劑溶液彎月面吸收。由於製冷劑蒸氣壓差是膜蒸餾中的驅動力，可在無真空的情況下維持蒸發和吸 收。使用中空纖維膜接觸器來實現這種結合大接觸面積的表面蒸發。製冷劑吸收可通過膜 接觸器(蒸發器/吸收器)205殼側中的濃吸收劑來維持以通過蒸發產生冷凍的製冷劑流 體229，並且製冷劑吸收可通過在膜接觸器(濃縮器)203中管側上流動的較冷的水來維持 以濃縮稀吸收劑溶液237。冷的濃吸收劑溶液245可具有56. 8%的重量百分比濃度，並且在吸收劑溶液側上 膜接觸器205的入口處可具有例如31. 44° F(0. 31°C )下的4. 3mmHg(0. 57kPa)的對應制 冷劑蒸氣壓力VP蒸發/吸收劑。這個蒸氣壓力低於7. ImmHg (0. 95kPa), 7. ImmHg (0. 95kPa)為膜 接觸器205的製冷劑出口處45° F(7.22°C)下製冷劑流體229的蒸氣壓力。在穿過膜接觸器205後，濃吸收劑溶液變得稀釋到56%且溫度升高至46. 9° F(8.27°C)。在膜接觸 器205的吸收劑溶液出口側，製冷劑蒸氣壓力是11. ImmHgd. 48kPa)，仍小於膜接觸器205 的製冷劑側入口處的來自製冷劑流體229的製冷劑蒸氣壓力，即55° F(12.77°C)下的 11. 3mmHg(l. 51kPa)。這個蒸氣壓差確保了由膜接觸器205內的吸收劑溶液245從製冷劑 流體229吸收製冷劑蒸氣。在膜接觸器205中的製冷劑流體229溫度t°難/製冷劑流體決定製冷劑蒸氣壓力vp 難/製冷劑流體。為了冷卻製冷劑流體229，製冷劑流體229的蒸氣壓力必須大於膜接觸器(蒸 發器/吸收器)205中吸收劑溶液245的蒸氣壓力。VP蒸發/製冷劑流體> vP蒸發/吸收劑(1)吸收劑溶液的重量百分比濃度是已知的，使用膜接觸器(蒸發器/吸收器)205中 的重量百分比濃度和溶液溫度t°可得到吸收劑溶液蒸氣壓力VpSS/ ^。可使 用方程式或存儲器查找表得到從溫度和濃度到蒸氣壓力的轉換。吸收劑溶液冷卻器223被配置成以預定溫度t°輸出吸收劑溶液245，對 於給 定容量的吸收製冷系統，該預定溫度對應於預定的蒸氣壓力VP確保膜接觸器 (蒸發器/吸收器)205朝該容量起作用。如果發生系統擾動且不滿足蒸氣壓力關係(1)， 那麼吸收劑溶液冷卻器223例如可受到恆溫控制使得吸收劑溶液溫度t°將降低， 進而降低吸收劑溶液蒸氣壓力Vpss/ ^。以此方式，在任何系統擾動下維持該關係(1)。在吸收劑溶液231穿過膜接觸器(蒸發器/吸收器)205殼側後，由於吸收劑溶液 245從製冷劑流體229吸收製冷劑，吸收劑溶液231濃度低於吸收劑溶液245，從而降低了 其吸收能力。吸收劑溶液245變成吸收劑溶液231，其被稀釋且被稱作稀吸收劑溶液。稀吸收劑溶液231被循環到吸收劑回流熱交換器219，其利用更熱的濃吸收劑溶 液241預熱稀溶液231。由回流熱交換器219輸出的預熱稀溶液233在稀溶液加熱器221 中加熱。使用熱水或蒸汽源235將稀溶液加熱器221加熱到大約203° F(95°C)。加熱後 的稀吸收劑溶液237被輸入到膜接觸器(濃縮器)203殼側。熱的稀吸收劑溶液237可具有佔重量56%的濃度和對應的蒸氣壓力vp濃縮器/稀溶液， 例如203° F(950C )下的125mmHg(16. 67kPa)。稀吸收劑溶液237的蒸氣壓力必須高於制 冷劑239蒸氣壓力vp濃縮器測，其在穿過製冷劑冷卻器211後可為例如96. 8° F(36°C ) 下的 99mmHg(13. 20kpa)。蒸氣壓差驅動蒸氣輸送穿過膜孔隙。膜的稀吸收劑溶液側的溫度足夠高以生成比 膜的製冷劑側上的製冷劑蒸氣壓力更高的蒸氣壓力。在膜接觸器203中的製冷劑溫度t °濃縮器/製冷劑決定製冷劑蒸氣壓力vp濃縮器/製冷劑。 為了濃縮稀吸收劑溶液，稀吸收劑溶液的蒸氣壓力必須大於膜接觸器203中製冷劑的蒸氣 壓力。VP濃縮器/稀溶液> vP濃縮器/製冷劑(2)已知稀吸收劑溶液237的百分比濃度重量，使用膜接觸器203中的百分比濃度重 量和稀溶液溫度t° ，可得到稀溶液蒸氣壓力νρ ^/Λ β 。可使用方程式或存儲 器查找表來得到從溫度和濃度到蒸氣壓力的轉換。稀溶液加熱器221和製冷劑冷卻器211被配置成輸出在預定溫度t° S器/$(_的稀溶液237和冷製冷劑239，對於給定容量的吸收製冷系統，t°t°濃縮器對應於預定的蒸氣壓力νρ ι器/ 、νρ ι器/ _，確保膜接觸器(濃縮器)203 朝該容量起作用。如果發生系統擾動且不滿足蒸氣壓力關係(1)，那麼稀溶液加熱器221例 如可受到恆溫控制使得稀吸收溶液溫度t° . ^/Λ 將升高，進而增加稀吸收劑溶液蒸氣 壓力vP s/ e 。相反，如果不滿足關係(1)，製冷劑冷卻器211例如可受到恆溫控制使得 製冷劑溫度t° Jtffi^sm 將降低，從而降低製冷劑蒸氣壓力vp ^/ 4 。以此方式，在任 何系統擾動下可維持關係(1)。可提供控制稀溶液加熱器221和製冷劑冷卻器211的控制 布置。稀吸收劑溶液在穿過膜接觸器(濃縮器)203後變成濃溶液241，恢復其吸收能力。 吸收劑溶液241由吸收劑溶液循環泵217循環通過吸收劑溶液回流熱交換器219，在吸收劑 溶液回流熱交換器219中其被預冷243然後通過吸收劑溶液冷卻器223，完成吸收劑溶液循 環。製冷劑泵209循環製冷劑239通過冷卻器211，冷卻器211由冷卻塔水243冷卻。 冷卻的製冷劑238的一部分被傳遞到膜接觸器203，而製冷劑的其餘部分被發送到蒸發器/ 吸收器205。可以看出，由吸收溶液245吸收到吸收溶液231循環迴路內(通過膜接觸器205) 的製冷劑流體229中的製冷劑往回返回到製冷劑207循環迴路(通過膜接觸器203)。可使 用高位水箱或貯槽(未圖示)來補足可能發生的製冷劑207損失。膜接觸器203可採用低溫熱來從殼側中的稀吸收劑溶液237蒸發水且在循環製冷 劑207的管側中冷凝蒸氣。由製冷劑冷卻熱交換器211使用冷卻塔水243冷卻被加熱的制 冷劑239。使用本發明的膜接觸器201的非真空吸收製冷系統可實現高性能係數(COP)。系 統的性能係數是冷量與供應驅動吸收循環的熱量之比。非真空吸收製冷系統201使用在蒸發器/吸收器205和濃縮器203中的膜接觸器。 計算每個膜接觸器203、205的熱效率η。膜接觸器(濃縮器)203的熱效率被定義為 其中Ile是膜接觸器(濃縮器)203的熱效率，Qhv是用於來自吸收劑溶液237的水 的蒸發熱，且Qra是通過從濃縮器203中的膜的吸收劑溶液側到濃縮器203中的膜的製冷劑 側的傳導損失的熱。膜接觸器(蒸發器/吸收器)205的熱效率被定義為 其中，Ile是膜接觸器(蒸發器/吸收器)205的熱效率，Qhv是來自製冷劑流體229 的水的蒸發熱，且Qa是從膜接觸器205中的膜的吸收劑溶液側到膜接觸器205中的膜的制 冷劑側損失的熱。需要傳導熱Qca儘可能小以具有高熱效率。Qra也是這樣。在蒸發器/吸收器205中，從製冷劑流體229蒸發製冷劑207提供冷卻作用。但 是，在膜的冷吸收劑溶液245側上製冷劑207的冷凝在製冷劑稀釋吸收劑溶液的同時加熱吸收劑溶液。為了隔熱能力，必須對蒸發器/吸收器205膜材料進行選擇。非真空吸收製冷系統201的性能係數(COP)可導出為 其中，ηΑ是膜接觸器(蒸發器/吸收器)205的熱效率，、是膜接觸器(濃縮 器)203的熱效率，且F是通過吸收劑溶液回流熱交換器219從吸收劑溶液241到吸收劑溶 液233的熱能回收百分比。從(5)可以看出，為了非真空吸收製冷系統201冷卻製冷劑流體229，膜接觸器 (蒸發器/吸收器)205的熱效率η Α必須大於50%。nA > 50%(6)如果膜接觸器(蒸發器/吸收器)205的熱效率η A小於50%，那麼膜接觸器(蒸 發器/吸收器)205將加熱製冷劑流體229而不是冷卻它。在膜接觸器(蒸發器/吸收 器)205中的膜材料必須滿足(6)。非真空吸收制冷機器的益處包括通過使用諸如塑料的耐腐蝕材料而取消了所有 金屬構件，因此消除了由於吸收劑溶液的腐蝕性質造成的腐蝕，這些耐腐蝕材料也顯著地 減輕了重量和減小了大小。膜蒸餾的利用通過將吸收劑溶液與製冷劑隔離而排除了遺留物 問題。已描述了本發明的一或多個實施例，但應了解在不偏離本發明的精神和範圍的情 況下可對本發明做出各種修改。因此，其它實施例在所附權利要求的範圍內。
權利要求
一種非真空吸收製冷系統，其包括膜接觸器(蒸發器/吸收器)，其用於冷卻製冷劑流體和生成製冷劑蒸氣，且攜帶吸收溶液用於吸收所述製冷劑蒸氣以產生製冷劑-吸收(稀)溶液；以及膜接觸器(濃縮器)，其用於從所述稀溶液移除所述製冷劑以向所述膜接觸器(蒸發器/吸收器)提供濃吸收溶液。
2.根據權利要求1所述的非真空吸收製冷系統，其中，使用耐腐蝕材料用於系統的管 道系統和容器構造。
3.根據權利要求2所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述耐腐蝕材料是塑料。
4.根據權利要求1所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述膜接觸器(蒸發器/吸收 器)和膜接觸器(濃縮器)被設計和操作用於膜蒸餾，包括直接接觸膜蒸餾、空氣間隙膜蒸 餾、吹掃氣膜蒸餾以及真空膜蒸餾。
5.根據權利要求4所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述膜接觸器包括具有疏水性 內表面與疏水性外表面的多微孔膜。
6.根據權利要求5所述的非真空吸收製冷系統，其中，在所述內表面和外表面上的或 全部的多微孔膜材料是選自包括聚丙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)或者表面 能低於製冷劑的表面張力的任何其它材料的組。
7.根據權利要求5所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述多微孔膜具有大於50%的 壁孔隙率。
8.根據權利要求7所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述多微孔膜具有在大約0.1微 米至0. 6微米範圍內的孔隙大小。
9.根據權利要求8所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述孔隙大小和所述疏水性使 得所述吸收劑溶液和所述製冷劑並不滲透所述膜孔隙。
10.根據權利要求9所述的非真空吸收製冷系統，其中，在所述膜接觸器(蒸發器/吸 收器)和膜接觸器(濃縮器)中的膜的表面能小於所述稀吸收劑溶液的表面張力或所述制 冷劑的表面張力中的較小者。
11.根據權利要求5所述的非真空吸收製冷系統，其還包括吸收溶液循環迴路，其中，所述吸收溶液循環迴路和製冷劑流體流動通過所述膜接觸 器(蒸發器/吸收器)；製冷劑循環迴路，其中，所述製冷劑循環迴路和吸收溶液循環迴路流動通過所述膜接 觸器(濃縮器)；以及，結合到製冷劑流體流的計量製冷劑流。
12.根據權利要求11所述的非真空吸收製冷系統，其還包括加熱器，其被配置成在稀吸收劑溶液進入到所述膜接觸器(濃縮器)之前將所述稀吸 收劑溶液加熱到預定溫度；冷卻器，其被配置成在所述製冷劑進入到所述膜接觸器(濃縮器)之前將所述製冷劑 冷卻到預定溫度；以及，冷卻器，其被配置成在所述濃吸收劑溶液進入所述膜接觸器(蒸發器/吸收器)之前 將所述濃吸收劑溶液冷卻到預定溫度。
13.根據權利要求12所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述稀吸收劑溶液預定溫度決定稀吸收劑溶液蒸氣壓力，所述製冷劑預定溫度決定製冷劑蒸氣壓力。
14.根據權利要求13所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述稀吸收劑溶液蒸氣壓力 大於所述製冷劑蒸氣壓力，在膜接觸器的循環所述稀吸收劑溶液的一側上從所述稀吸收劑 溶液蒸發製冷劑，且在所述膜接觸器的循環所述製冷劑的另一側上冷凝所述蒸發的製冷 劑。
15.根據權利要求12所述的非真空吸收製冷系統，其中，如果所述稀吸收劑溶液蒸氣 壓力小於或等於所述製冷劑蒸氣壓力，所述稀吸收劑溶液加熱器輸出溫度升高。
16.根據權利要求12所述的非真空吸收製冷系統，其中，如果所述稀吸收劑溶液蒸氣 壓力小於或等於所述製冷劑蒸氣壓力，所述製冷劑冷卻器冷卻溫度降低。
17.根據權利要求12所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述濃吸收劑溶液預定溫度 決定濃吸收劑溶液蒸氣壓力，所述製冷劑流體預定溫度決定製冷劑流體蒸氣壓力。
18.根據權利要求17所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述濃吸收劑溶液蒸氣壓力 小於所述製冷劑流體蒸氣壓力，在所述膜接觸器的循環所述製冷劑流體的一側上從所述制 冷劑流體溶液蒸發製冷劑，且在所述膜接觸器的循環所述濃吸收劑溶液的另一側上冷凝蒸 發的製冷劑。
19.根據權利要求12所述的非真空吸收製冷系統，其中，如果所述濃吸收劑溶液蒸氣 壓力大於或等於所述製冷劑流體蒸氣壓力，所述濃吸收劑溶液冷卻器冷卻輸出溫度降低。
20.根據權利要求1所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述製冷劑是水。
21.根據權利要求1所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述吸收劑溶液是LiBr溶液。
22.根據權利要求11所述的非真空吸收製冷系統，其中，從所述稀溶液移除的製冷劑 源自所述計量製冷劑流。
23.根據權利要求22所述非真空吸收製冷系統，其中，從所述稀溶液移除的所述製冷 劑通過所述膜接觸器(濃縮器)返回到所述製冷劑循環迴路。
24.根據權利要求1所述的非真空吸收製冷系統，其中，所述膜接觸器(蒸發器/吸收 器)的熱效率ηΑ大於50%。
25.一種非真空吸收製冷方法，其包括 向製冷劑流體流添加製冷劑；循環濃吸收劑溶液和所述製冷劑流體流通過膜接觸器(蒸發器/吸收器)； 生成製冷劑蒸氣並冷卻所述膜接觸器(蒸發器/吸收器)中的所述製冷劑流體流； 吸收所述製冷劑蒸氣，產生製冷劑-吸收(稀)溶液； 循環所述稀溶液和所述製冷劑通過膜接觸器(濃縮器)； 從所述膜接觸器(濃縮器)中的所述稀溶液生成製冷劑蒸氣； 將所述製冷劑蒸氣吸收到所述製冷劑內；以及， 為所述膜接觸器(蒸發器/吸收器)提供濃吸收劑溶液並冷卻該溶液。
26.根據權利要求25所述的方法，其中，所述膜接觸器(蒸發器/吸收器)的熱效率 ηΑ大於50%。
全文摘要
本發明公開了一種非真空製冷系統，其利用膜蒸餾在環境壓力下操作以執行蒸發器、吸收器和沸騰器以及冷凝器的功能。不存在真空使得能使用低壓、耐腐蝕的管道系統和容器，其排除了與易於腐蝕的容器和管道系統相關聯的維護要求並減輕了總系統重量。
文檔編號F25B15/00GK101849147SQ200780101125
公開日2010年9月29日 申請日期2007年10月16日 優先權日2007年10月16日
發明者J·J·桑焦文尼, 馬子都 申請人:開利公司