[发明专利]低温热源驱动的两级吸附式冷冻循环系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种吸附冷冻循环系统，具体是一种低温热源驱动的两级吸附式冷冻循环系统。属于吸附制冷领域。

背景技术

目前在空调应用方面，吸附与吸收式制冷已经实现了商业化。代表性的产品为溴化锂-水吸收式制冷机组以及硅胶-水吸附式制冷机组。但对于冷冻工况，尤其对于驱动温度低于100℃的余热，在实现制冷温度低于0℃的冷藏以及冷冻效果的工况，目前唯一可用的技术为吸附式制冷技术。但在低温热源(驱动温度低于90℃)驱动的工况下，国内外的研究中，吸附制冷设备的制冷温度都是在-5℃～0℃左右，很难实现更低温度的制冷。

经对现有技术的文献检索发现，为了解决以上问题，N Le Pierres在International Journal of Rfrigeration(2007；30：1050-1058)上面发表了“Experimental results of a solar powered cooling system at lowtemperature”(“太阳能驱动的低温冷却系统的试验结果”，《国际制冷杂志》，2007；30：1050-1058)，该文章提出了采用氯化钡的两级循环。其具体原理是利用一个氯化钡吸附床(冷却床)的制冷输出，来冷却另外一个氯化钡吸附床(制冷床)，使其冷却温度可以达到20℃以下，从而可以实现-15～-20℃以下的制冷。对于氯化物无机盐工质对，由于吸附热的量级相对于制冷剂的潜热来说，为2倍左右(例如氯化钡的吸附热为2215kJ/kg，氨的汽化潜热在-15℃时为1312kJ/kg)，在这种条件下，冷却床中吸附剂的质量必须等于制冷床中吸附剂质量的两倍以上，才可以完全带走制冷床吸附过程中所产生的吸附热，这导致了整个系统的制冷COP非常低。该制冷系统的制冷COP低于0.1，仅为0.07～0.09左右。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种低温热源驱动的两级吸附式冷冻循环系统，从而实现在低温热源驱动条件下-10℃以下的冷量输出，并提高其制冷性能系数COP。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：冷却水入口、冷凝器、冷凝器换热器、第一冷媒阀门、第一冷却接管、第一热媒阀门、热媒入口、第一吸附床换热器出口、第二冷媒阀门、第二热媒阀门、第一热媒接管、第二热媒接管、第一吸附床换热器、第一吸附床、第一氨接管、第一氨阀、截流阀、第二氨接管、第二吸附床换热器、第二吸附床、第二吸附床换热器出口、第三氨接管、第二氨阀、冷冻液入口、蒸发器换热器、冷冻液出口、蒸发器、第三氨阀、第四氨接管、第二冷却接管。

冷却水入口与冷凝器换热器下部相连接，冷凝器换热器放置于冷凝器内部。冷凝器换热器上部与第一冷却接管以及第二冷却接管相连接。第一冷媒阀门连接在第二冷却接管上，第二冷媒阀门连接在第一冷却接管上。第二冷却接管与第一吸附床换热器下部相连接，第一吸附床换热器上部与第一吸附床换热器出口相连接。热媒入口通过第一热媒接管与第二吸附床换热器的上部相连接，第二热媒阀门连接在第一热媒接管上。热媒入口通过第二热媒接管与第一吸附床换热器相连接，第一热媒阀门连接在第二热媒接管上。第一吸附床换热器安装在第一吸附床内部。第二吸附床换热器安装在第二吸附床内部。第二吸附床换热器出口与第二吸附床换热器的下部相连接。冷冻水入口与蒸发器换热器的上部相连接，冷冻水出口与蒸发器换热器的下部相连接。蒸发器换热器安装在蒸发器的内部。第一氨接管安装在第一吸附床与第二吸附床之间，第一氨阀安装在第一氨接管上面。第二氨接管安装在蒸发器与冷凝器之间，截流阀安装在第二氨接管上。第三氨接管连接在第二吸附床与蒸发器之间，第二氨阀安装在第三氨接管上面。第四氨接管连接在冷凝器与第一吸附床之间，第三氨阀安装在第四氨接管上。

该系统的工作过程包括两个过程，一为第二吸附床与第一吸附床之间的加热解吸过程。第二吸附床采用氯化钙为主要吸附剂，第一吸附床采用氯化钡为主要吸附剂。第二吸附床加热解吸时，第二氨阀、第三氨阀以及节流阀关闭。第二冷媒阀门、第一热媒阀门关闭，第二吸附床在热媒的加热作用下开始解吸，第一吸附床在冷却水的冷却作用下开始吸附。第一吸附床的吸附作用可以大大拉动第二吸附床的解吸效果，降低其对热源温度的要求。第二个工作过程为第二吸附床冷却吸附、第一吸附床加热解吸。此时第一氨阀、第一冷却阀门、第二热媒阀门关闭，第二吸附床在冷却水的冷却作用下吸附蒸发器中的氨制冷剂，产生制冷效果。第一吸附床在热媒的加热作用下解吸，所解吸出来的制冷剂在冷凝器中冷凝。