[发明专利]双级吸附制冷循环系统

说明书

技术领域

本发明的双级吸附制冷循环系统，属于化学工程技术和热能驱动的制冷、空调交叉技术领域。 

背景技术

吸附式制冷技术可采用低品位热能驱动；利用氨、水、烃和醇类制冷剂对环境无冲击，受到了广泛关注。目前，已形成示范样机和小规模产品。 

水对环境完全友好，气化潜热高达约2400kJ/kg，作为制冷剂具有明显的优势。但是，和水配对的吸附剂，局限于硅胶和沸石分子筛，其中硅胶的循环吸附量小，沸石分子筛的解吸温度过高。美国联碳公司发明了以磷、铝、硅和氧组成的四面体为骨架的分子筛，分子筛骨架电性较弱，亲水能力降低。专利号为CN02805332的“吸附热泵以及吸附材料作为吸附热泵用吸附材料的使用”的专利将一种磷酸铝分子筛用于吸附热泵系统，发现其吸水性能介于硅胶和沸石分子筛之间。但是，这类磷酸铝系列分子筛，采用四乙基氢氧化铵或异丙胺等作为模板剂，这类模板剂价格较贵，不利于大规模工业应用。模板剂会影响分子筛的晶粒大小、晶粒均匀性、骨架稳定性和表面酸性等结构和微观表面，进而影响分子筛的宏观催化和吸附性能。中科院大连化学物理研究所开发了以廉价的二乙胺和三乙胺为模板剂的SAPO-34分子筛，但该分子筛仅限于甲醇转化制烯烃的催化领域。 

如何进一步提高吸附工质对及其在吸附制冷循环中的性能(降低解吸温度、增加循环吸附量)，对于有效利用各种低品位热能，提高吸附制冷系统效率，缩小系统体积，具有重要意义。 

日本学者Saha发明了一种多床、双级吸附制冷循环，来提高工质对在制冷循环的性能，该循环采用硅胶作为吸附剂，解吸过程处于吸附饱和状态的硅胶吸附床I，首先向另一个硅胶吸附床II解吸，由于该硅胶吸附床II的吸附作用，解吸过程在较低的温度下即可进行；吸附床I解吸完成后，利用较低温度的热源即可完成对吸附床II向冷凝器制冷剂的过程。由于解吸过程的这种梯级作用，有 效降低了吸附剂解吸过程的温度，有利于低品位热能的高效利用。但是，作者仅采用了硅胶作为第一级吸附床的吸附剂，导致系统循环吸附量仍然较小。上海交通大学王丽伟在申请号为200810038831.2的专利中发明了低温热源驱动的两级吸附式冷冻循环系统，循环采用氯化钙-氨工质对和氯化钡-氨工质对进行配对，该发明可以实现70～80℃低温热源条件下-10℃以下的冷量输出。该发明主要针对以氨为制冷剂的低温冷冻系统，未见用于蒸发温度高于0℃的空调制冷领域的报道。 

发明内容

本发明的目的是针对上述技术的不足之处，结合吸附式制冷和热泵技术的要求，提出一种双级吸附制冷循环系统，以水为制冷剂的双级吸附制冷循环系统及其吸附材料，将廉价模板剂合成杂原子SAPO-34磷酸铝分子筛，调变其微结构，改善其表面酸性，提高其稳定性，用于双级吸附制冷循环系统，提高吸附工质对的循环吸附量，降低吸附制冷循环的驱动温度，提高系统效率。