吸附吸收耦合製冷裝置的製作方法
2023-06-08 17:18:31
專利名稱：吸附吸收耦合製冷裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及製冷裝置，更詳細地是涉及利用熱能如太陽能、工業餘熱等驅動，將局部溫度降到低於環境溫度的裝置，如用於冰箱、冰櫃、冰庫、空調等的製冷裝置。
製冷裝置可分為吸附式製冷裝置和吸收式製冷裝置。所謂吸附式製冷是利用固體表面的氣體不斷脫附吸附實現製冷，主要由吸附器(再生器)、蒸發器、冷凝器構成；吸收式製冷是利用氣體吸收放熱和液體蒸發吸熱循環實現製冷，主要由吸收器、再升器、分餾器、蒸發器、冷凝器構成。
吸附式製冷裝置中採用的吸附劑性能好壞的一個重要指標是有效吸附量。有效吸附量是指製冷過程中吸附劑上吸附量變化最大值。製冷量與有效吸附量成正比。
現有的吸附式製冷裝置和吸收式製冷裝置比傳統的電動壓縮式製冷裝置有了很大的進步，可直接使用熱能，如太陽能、工業餘熱和其他熱能，但仍存在如下缺點1、常見的吸附式製冷裝置是水-沸石製冷裝置、氨-沸石製冷裝置，工作時裝置分別處於高真空和高壓操作狀態，常見的吸收式製冷裝置是氨吸收製冷裝置，工作時處於高壓狀態，因而對製冷裝置提出較高要求，造成製冷裝置複雜，使裝置造價高、維修費用高；2、吸附製冷裝置工質選擇僅限於單組分物質，有效吸附量小，製冷量小，製冷效率低。
本發明的目的在於針對現有技術的缺點，提供一種造價低，製冷效率高的吸附吸收耦合製冷裝置。
本發明的吸附吸收耦合製冷裝置由吸附器、冷凝器、蒸發器依次用管線串接構成，吸附器和冷凝器之間的管線上裝有閥門，吸附器和蒸發器是套管結構的夾套裝置，吸附器夾套中安裝熱交換裝置，蒸發器夾套中裝有冷媒。
本發明在吸附器夾套中安裝熱交換裝置用於提供加熱解吸和冷卻吸附，蒸發器夾套中裝冷媒用於帶走蒸發冷量以製冷。
本發明的裝置採用兩種或兩種以上混合物質作工質，其中一種物質(吸收劑)與其他物質(製冷劑)在蒸發製冷過程中揮發性能有很大差別，吸收劑對製劑有強的吸收作用，也就是說，在操作溫度下，蒸發器蒸發時，吸收劑的氣相含量很小，可以省去現有吸收製冷裝置中的精餾裝置。吸附器中吸附劑對這些物質具有相近的吸附性能，並且少量吸附劑在吸附劑上的吸附對製冷劑吸附有促進作用，使吸附量比選擇單組分工質的現有製冷裝置有較大增加。
本發明裝置的工作過程如下(1)吸附蒸發製冷過程，工質溶液在蒸發器中蒸發製冷，吸附器中吸附製冷劑的吸附熱可由冷卻物質帶走去供熱，這個吸附循環的蒸發過程剛好耦合於吸收的再生過程；(2)解吸冷凝過程，這時的吸附器起再生器作用，蒸發器起吸收器的作用，製冷劑在吸附器中被熱源加熱解吸蒸發脫附到蒸發器中吸收。由於蒸發器裡吸收劑中的製冷劑的濃度低，解吸出來的製冷劑蒸汽製冷劑的濃度高，大量的製冷劑蒸汽被蒸發器的吸收劑吸收，其解吸循環的冷凝過程又剛好耦合於吸收裝置的吸收過程，吸附劑對脫附出的製冷劑的吸收又對脫附有促進作用，使脫附量比採用單組分工質現有製冷裝置由較大增加。
在本發明的裝置中，有效吸附量與製冷蒸發量相同，因此有效吸附量與製冷蒸發量仍成正比。
本發明與現有技術相比具有如下優點
1、本發明裝置可以採用雙組分或多組分工質，例如，以水為吸收劑，以氨為製冷劑，通過調整工質濃度改變吸附解吸過程的壓力，使裝置可以在常壓下工作；2、吸收劑對脫附、吸附過程的促進作用使本發明裝置有效吸附量增加，也就是製冷蒸發量增加，從而使單位體積吸附劑提高較多冷量，製冷效率提高。同時，需要提供一定量冷量時，需要較少量吸附劑，所以吸附器體積可減小，本發明裝置體積隨之減小。
圖1是本發明的吸附吸收耦合製冷裝置結構示意圖。
下面通過實施例和附圖對本發明作更詳細說明。
實施例如圖1所示，本發明的吸附吸收耦合製冷裝置由吸附器1、冷凝器2、蒸發器3依次用管線4串接構成，吸附器1和冷凝器2之間的管線4上裝有閥門5，吸附器1和蒸發器3是套管結構的夾套裝置，吸附器1夾套中安裝加熱裝置6，加熱介質為導熱油，以提供脫附熱，蒸發器3夾套中裝有冷媒水帶走蒸發冷量以製冷。
本例的混合工質為氨水，其中水是吸收劑，氨是製冷劑，吸附劑為13X分子篩。
工作時，將氨水溶液裝入蒸發器3中，隨著不斷的蒸發吸附，冷量被冷凝器夾套中的水帶出，氨水蒸發汽相被吸附器1吸附，吸附脫附溫度由其夾套中的導熱油浴通過電加熱來控制，油浴中置有電加熱絲，能迅速均勻地加熱周圍的導熱油。
蒸發製冷吸附過程當吸附器1的溫度降低到一定程度，關閉冷凝器2的冷卻水，打開閥門5。分子篩開始吸附氨水蒸發物，引起裝置的壓強降低，這一點可以通過壓差計看到。氨水也因此開始大量蒸發，製冷水溫度也會因而降低，最後當吸附接近平衡時，製冷過程結束。
吸收脫附過程利用熱油浴(油浴本身可以用電加熱或其他熱能加熱)加熱吸附器1，同時對冷凝器2同冷卻水，氨水混合蒸汽開始在冷凝器2內冷凝，冷凝液在重力作用下進入蒸發器3，當達到一定脫附溫度時，冷凝液流量減少。經過一段時間，分子篩達到平衡吸附，結束此過程，關閉閥門5，降低吸附器1溫度，準備開始下一個循環過程。
本例中的氨水濃度為0.15mol/mol(30℃)，蒸發溫度為-5-10℃，冷源為自然冷源(一般是30℃)，吸附和吸收溫度為30℃，脫附溫度為110℃，蒸發壓力為30-40kPa絕對壓力，脫附冷凝壓力為70-120kPa絕對壓力，本發明裝置壓力接近常壓，其製冷性能係數COP為0.35-0.6。
採用純水工質，現有技術的水製冷裝置，在相同工況下進行試驗結果是其製冷性能係數COP為0.25-0.32。
由此可見，與現有的製冷裝置相比，本發明裝置結構簡單，省卻精餾裝置；工作壓力接近常壓，對容器要求降低，製造、維護成本大幅度下降；整體製冷效率高。
權利要求
1.一種吸附吸收耦合製冷裝置，由吸附器、冷凝器、蒸發器依次用管線串接構成，吸附器和冷凝器之間的管線上裝有閥門，吸附器和蒸發器是套管結構的夾套裝置，吸附器夾套中安裝熱交換裝置，蒸發器夾套中裝有冷媒。
全文摘要
一種吸附吸收耦合製冷裝置,其特徵在於由吸附器、冷凝器、蒸發器依次用管線串接構成,吸附器和冷凝器之間的管線上裝有閥門,吸附器和蒸發器是套管結構的夾套裝置,吸附器夾套中安裝熱交換裝置,蒸發器夾套中裝有冷媒;該裝置結構簡單,省卻精餾裝置,工作壓力接近常壓,對容器要求降低,製造、維護成本大幅度下降,整體製冷效率高。
文檔編號F25B15/04GK1232159SQ9911615
公開日1999年10月20日 申請日期1999年4月22日 優先權日1999年4月22日
發明者朱冬生 申請人:華南理工大學