[发明专利]基于变压解吸技术的回热型二级热化学吸附制冷循环系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷空调领域的系统，具体是一种基于变压解吸技术的回热型二级热化学吸附制冷循环系统。

背景技术

近些年来，随着能源的日趋紧张以及空调能耗的逐步增加，节约能源、降低空调能耗已经成为制冷空调领域的研究目标；此外，每年都有大量的低品位余热(如废热、工业余热等)因得不到合理利用而被排放，造成很大的能源浪费。固体吸附式制冷技术作为一种可有效利用太阳能和低品位余热的绿色制冷技术，已成为国内外制冷空调节能技术领域关注的热点。

目前，固体吸附式制冷循环系统根据吸附制冷作用力的不同可分为物理吸附式制冷循环系统和热化学吸附式制冷循环系统。前者主要依靠普遍存在于分子间的范德瓦尔斯力来实现吸附制冷，单位质量吸附剂的吸附量较小；后者热化学吸附式制冷循环系统主要是利用化学吸附剂表面分子(原子)与被吸附分子之间发生的化学作用来实现吸附制冷，相对物理吸附，化学吸附的单位质量吸附剂的吸附量较大，近年来得到了国内外研究者的广泛关注。然而，热化学吸附制冷循环中，加热化学吸附剂使其解吸所需的解吸温度往往高于物理吸附剂的解吸温度，特别是将热化学吸附制冷技术应用于冷冻工况时，其余热驱动温度通常要高于150℃，从而使得余热的利用受到了很大程度的限制。

经对现有技术的文献检索，以中国申请号为CN200410084550.2的“余热驱动双热管化学吸附的渔船用制冰机”专利为例，其固体化学吸附式制冷循环系统的解吸过程采用的是直接对吸附剂加热，当吸附剂温度到达解吸温度后，解吸出来的制冷剂氨随即进入冷凝器冷却，在此过程中系统平衡压力很高，需要的约束压力也很高，而此压力下许多化学吸附剂的解吸温度非常高，因此对热源的温度要求也相应提高，但目前尚没有涉及可降低解吸温度的化学吸附式制冷循环系统的开发。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于变压解吸技术的回热型二级热化学吸附制冷循环系统，使其解决了传统热化学吸附制冷循环中吸附剂解吸温度较高，限制了余热利用温度范围这一问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：主反应器、主反应器加热及冷却盘管、中间调节阀、辅助反应器、辅助反应器加热及冷却盘管、辅助调节阀、冷凝器、冷凝器换热盘管、节流阀、蒸发器、蒸发器换热盘管、主调节阀、两种不同反应温区的化学吸附剂(其中主反应器内填充高温反应化学吸附剂，辅助反应器内填充中温反应化学吸附剂)。

主反应器出口与中间调节阀进口连接，中间调节阀出口与辅助反应器进口连接，辅助反应器出口与辅助调节阀进口连接，辅助调节阀出口与冷凝器进口连接，冷凝器出口与节流阀进口连接，节流阀出口与蒸发器进口连接，蒸发器出口与主调节阀进口连接，主调节阀出口与主反应器进口连接。主反应器内填充高温反应化学吸附剂、并安装加热及冷却盘管，辅助反应器内填充中温反应化学吸附剂、并安装加热及冷却盘管，冷凝器中安装冷凝器换热盘管，蒸发器中安装蒸发器换热盘管。

在相同的工作压力下，所述高温反应化学吸附剂的工作温度高于中温反应化学吸附剂。

所述主反应器内高温反应化学吸附剂向辅助反应器内中温反应化学吸附剂的变压解吸过程，所述辅助反应器内中温反应化学吸附剂向冷凝器的解吸过程，这两个过程构成整个系统的二级解吸过程。

所述高温反应化学吸附剂在每次循环过程中的解吸热由外界余热提供，所述主反应器与辅助反应器之间采用内部回热技术，中温反应化学吸附剂的解吸热由高温反应化学吸附剂的吸附热提供。

所述系统中，制冷剂的流动均是单向的，制冷剂依次经过主反应器、辅助反应器、冷凝器、蒸发器、再回到主反应器，  形成一个环状的流动循环回路。

本发明的工作过程主要包括四个阶段：

第一阶段：主反应器内高温反应化学吸附剂的加热解吸过程以及辅助反应器内中温反应化学吸附剂的冷却吸附过程，利用变压解吸技术降低高温反应化学吸附剂的解吸温度。

第二阶段：主反应器内高温反应化学吸附剂与辅助反应器内中温反应化学吸附剂之间的内部回热过程，也为辅助反应器内中温反应化学吸附剂的加热解吸过程，中温反应化学吸附剂消耗的解吸热由高温反应化学吸附剂释放的吸附热提供。

第三阶段：制冷剂的冷凝和节流过程。

第四阶段：主反应器内高温反应化学吸附剂的冷却吸附过程，利用该化学吸附剂的吸附作用使得蒸发器中的低温低压液态制冷剂发生相变产生制冷效果。