低品位热驱动吸收式化学反应制冷热泵循环装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低品位热驱动吸收式化学反应制冷热泵循环装置及方法，该装置包括工质循环回路、选择性吸收剂循环回路、工作液体循环回路。高压气态制冷工质氨气和二氧化碳进入化学反应冷却器，被工作液体吸收并生成氨基甲酸铵放热，生成物溶于工作液体，混合溶液经回热器、节流装置进入化学反应蒸发器，氨基甲酸铵分解生成氨气和二氧化碳并蒸发出来，吸收热量，氨气和二氧化碳进入第一、第二吸收器分别被选择性吸收，并在第一、第二发生器中分别生成高压气态制冷工质。本发明专利技术利用可逆化学反应实现制冷/制热，相比于相变制冷/制热拥有更高的性能系数，能够实现在较大的压缩比下提升混合气体压力，并且能够比较方便地调节气态制冷工质的流量比例。

Low grade heat driven absorption chemical reaction refrigeration heat pump cycle device and method

The invention discloses a low-grade heat driven absorption type chemical reaction refrigeration heat pump cycle device and a method. The device comprises a working fluid circulation circuit, a selective absorbent loop circuit and a working liquid circulation loop. High pressure gaseous refrigerant of ammonia and carbon dioxide into the chemical reaction by liquid absorption cooler, and generate heat generated soluble in ammonium carbamate, liquid, mixed solution regenerator, the throttling device into the chemical reaction evaporator, carbamate decomposition of ammonia and carbon dioxide and evaporation, absorb heat, ammonia and carbon dioxide into the first and the second absorber by selective absorption, and in the first and second generator respectively generate high pressure gaseous refrigerant. The invention realizes refrigeration / heating by using reversible chemical reaction, and has higher performance coefficient compared with phase change refrigeration / heating. It can achieve higher gas mixture pressure under larger compression ratio, and can adjust the flow ratio of gaseous refrigerant conveniently.

【技术实现步骤摘要】
低品位热驱动吸收式化学反应制冷热泵循环装置及方法
本专利技术属于空调设备
，具体涉及一种低品位热驱动吸收式化学反应制冷热泵循环装置及方法。
技术介绍
目前人工制冷的方法，总的可分为物理方法和化学方法两大类，而绝大多数制冷方法都属于物理方法。其中，利用物质相变的吸热效应制冷应用比较广泛，然而受制冷剂热力性质的影响，相变制冷的单位质量制冷量、性能系数并不高。因此，考虑采用化学方法实现制冷。氨基甲酸铵是合成尿素的中间产物，白色固体，不稳定，加热易发生分解反应。氨基甲酸铵形成二氧化碳和氨的分解反应是高度吸热的，化学反应热为2010KJ/KG。氨基甲酸铵的分解与温度和压力密切相关，可以通过将压力降低到对应于设定温度的饱和压力以下或者将温度提高到对应于设定压力的饱和温度以上实现。二氧化碳与氨气可以在不同温度条件下进行化学反应，可以在室温、一个大气压、无水蒸气参与的情况下，生成氨基甲酸铵(NH2COONH4)，合成反应过程放热。因此，可以利用二氧化碳和氨气的可逆化学反应实现制冷或制热。由于氨基甲酸铵合成、分解与温度、压力密切相关，在制冷或制热的工况下，循环的压缩比较大，根据合成反应和分解反应所需要的平衡压力得到其压缩比较大，可能达18以上，需要一种装置来实现工质在较大的压缩比下的升压过程。在压缩比较大的情况下，若采用单级蒸汽压缩式制冷技术，会使实际压缩过程大大偏离等熵压缩过程，引起压缩机排气温度升高，效率降低，功耗增大，甚至造成系统内制冷剂和润滑油分解，运行条件恶化，危害压缩机的正常工作。因此考虑采用吸收式制冷技术。吸收式制冷/制热技术是一种热能驱动的制冷/制热技术，与压缩式制冷/制热不同的是利用吸收剂对制冷剂的吸收过程和发生过程来实现将低压蒸汽变为高压蒸汽，可以实现在较大压缩比条件下的压力提升过程。同时吸收式制冷/热泵机组利用热能为动力，只需要消耗很少的机械能，可以利用品位较低的热能，如余热、废热、太阳能等。中国专利申请201480031214.3公开了一种包括双重制冷剂和液体工作流体的吸收制冷系统，其以氨气和二氧化碳为制冷工质，该系统的局限性在于：第一，该系统利用氨气和二氧化碳的相变过程实现制冷，与本专利技术的制冷方式不同，并且由于受到气体制冷剂的限制(二氧化碳临界温度过低)，在自然冷却条件下通常很难在冷凝器中实现二氧化碳的冷凝过程；第二，吸收器中，在吸收温度和吸收压力条件下，氨气和二氧化碳很难发生化学反应；第三，该专利提供的吸收制冷系统仅包含一个吸收器，用于同时吸收氨气和二氧化碳，但是由于受到吸收剂的限制，在一个吸收器中很难同时物理溶解吸收酸性和碱性气体，并且该专利提供的吸收制冷系统难以调控氨气和二氧化碳的气体质量流量比以满足系统化学反应要求，会造成多余的气体制冷剂被提升压力，导致能量的损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低品位热驱动吸收式化学反应制冷热泵循环装置，该装置利用可逆化学反应实现制冷/制热，相比于液体汽化相变制冷/制热，拥有更高的性能系数，能够实现在较大的压缩比下分别将气态制冷工质氨气和二氧化碳提升压力，并且能够比较方便地调节满足化学反应的两种气态制冷工质的流量比例。本专利技术的另一个目的是提供一种利用所述循环装置制冷/制热的方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种低品位热驱动吸收式化学反应制冷热泵循环装置，包括化学反应冷却器1、节流装置、化学反应蒸发器4、回热器7、第一吸收器8、第一热交换器11、第一发生器12、第二吸收器14、第二热交换器17、第二发生器18；第一发生器12的气体出口和第二发生器18的气体出口分别与化学反应冷却器1的气体进口连接，化学反应冷却器1的液体进口连接至回热器7的低温侧出口，回热器7的低温侧进口与化学反应蒸发器4的液体出口连接；化学反应冷却器1的液体出口与回热器7的高温侧进口连接，回热器7的高温侧出口与节流装置的进口连接，节流装置的出口与化学反应蒸发器4的液体进口连接；化学反应蒸发器4的气体出口连接至第一吸收器8的气体进口，第一吸收器8的气体出口与第二吸收器14的气体进口连接；第一吸收器8的液体进口与第一热交换器11的高温侧液体出口连接，第一热交换器11的高温侧液体进口与第一发生器12的液体出口连接，第一发生器12的液体进口与第一热交换器11的低温侧液体出口连接，第一热交换器11的低温侧液体进口与第一吸收器8的液体出口连接；第二吸收器14的液体进口与第二热交换器17的高温侧液体出口连接，第二热交换器17的高温侧液体进口与第二发生器18的液体出口连接，第二发生器18的液体进口与第二热交换器17的低温侧液体出口连接，第二热交换器17的低温侧液体进口与第二吸收器14的液体出口连接。进一步地，第一气态制冷工质为氨气，第二气态制冷工质为二氧化碳，第一吸收器中为选择性吸收碱性气体的吸收剂，第二吸收器中为选择性吸收酸性气体的吸收剂；或者，第一气态制冷工质为二氧化碳，第二气态制冷工质为氨气，第一吸收器中为选择性吸收酸性气体的吸收剂，第二吸收器中为选择性吸收碱性气体的吸收剂；工作液体为有机醇。更进一步地，所述的有机醇为丙二醇或乙二醇中的一种或两者的混合物。更进一步地，所述的选择性吸收碱性气体的吸收剂为LiSCN、NaSCN或LiNO3；所述的选择性吸收酸性气体的吸收剂为有机胺或离子液体。进一步地，所述化学反应冷却器1、第一吸收器8、第二吸收器14中分别设有化学反应冷却器1冷却水或热媒水管道、第一吸收器8冷却水或热媒水管道、第二吸收器14冷却水或热媒水管道，第一发生器12和第二发生器18中分别装有第一发生器12热源和第二发生器18热源，化学反应蒸发器4底部连接有冷冻水或低温热源管道。进一步地，所述的节流装置为U型管、毛细管或节流阀，优选为U型管。利用本专利技术循环装置制冷制热的方法，包括以下步骤：步骤1：第一、第二发生器分别输出高压状态下的第一、第二气态制冷工质，第一、第二气态制冷工质进入化学反应冷却器被工作液体吸收并反应，反应生成物溶于工作液体形成混合溶液，被冷却水冷却或加热热媒水；步骤2：混合溶液经过节流装置进入化学反应蒸发器，在低温低压下反应生成物分解吸热，生成第一、第二气态制冷工质，并从工作液体中蒸发出来，对冷媒水降温或吸收低温热源的热量；步骤3：化学反应蒸发器的工作液体经过回热器将化学反应冷却器出来的液体过冷，然后送入化学反应冷却器；步骤4：第一、第二气态制冷工质进入第一吸收器，第一气态制冷工质被吸收剂选择性吸收，释放的热量进入冷却水或热媒水，然后溶液被送入第一发生器，加热产生高压状态下的第一气态制冷工质；第二气态制冷工质进入第二吸收器，被吸收剂吸收，释放的热量进入冷却水或热媒水，溶液被送入第二发生器，加热产生高压状态下的第二气态制冷工质，重复以上步骤形成循环。进一步地，通过调节第一、第二吸收器的大小、结构或运行参数调节第一、第二气态制冷工质的流量比。进一步地，第一气态制冷工质为氨气，第二气态制冷工质为二氧化碳，第一吸收器中为选择性吸收碱性气体的吸收剂，第二吸收器中为选择性吸收酸性气体的吸收剂；或者，第一气态制冷工质为二氧化碳，第二气态制冷工质为氨气，第一吸收器中为选择性吸收酸性气体的吸收剂，第二吸收器中为选择性吸收碱性气体的吸收剂；工作液体为有机醇。进一步地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低品位热驱动吸收式化学反应制冷热泵循环装置，其特征在于，包括化学反应冷却器(1)、节流装置、化学反应蒸发器(4)、回热器(7)、第一吸收器(8)、第一热交换器(11)、第一发生器(12)、第二吸收器(14)、第二热交换器(17)、第二发生器(18)；第一发生器(12)的气体出口和第二发生器(18)的气体出口分别与化学反应冷却器(1)的气体进口连接，化学反应冷却器(1)的液体进口连接至回热器(7)的低温侧出口，回热器(7)的低温侧进口与化学反应蒸发器(4)的液体出口连接；化学反应冷却器(1)的液体出口与回热器(7)的高温侧进口连接，回热器(7)的高温侧出口与节流装置的进口连接，节流装置的出口与化学反应蒸发器(4)的液体进口连接；化学反应蒸发器(4)的气体出口连接至第一吸收器(8)的气体进口，第一吸收器(8)的气体出口与第二吸收器(14)的气体进口连接；第一吸收器(8)的液体进口与第一热交换器(11)的高温侧液体出口连接，第一热交换器(11)的高温侧液体进口与第一发生器(12)的液体出口连接，第一发生器(12)的液体进口与第一热交换器(11)的低温侧液体出口连接，第一热交换器(11)的低温侧液体进口与第一吸收器(8)的液体出口连接；第二吸收器(14)的液体进口与第二热交换器(17)的高温侧液体出口连接，第二热交换器(17)的高温侧液体进口与第二发生器(18)的液体出口连接，第二发生器(18)的液体进口与第二热交换器(17)的低温侧液体出口连接，第二热交换器(17)的低温侧液体进口与第二吸收器(14)的液体出口连接。...

【技术特征摘要】
1.一种低品位热驱动吸收式化学反应制冷热泵循环装置，其特征在于，包括化学反应冷却器(1)、节流装置、化学反应蒸发器(4)、回热器(7)、第一吸收器(8)、第一热交换器(11)、第一发生器(12)、第二吸收器(14)、第二热交换器(17)、第二发生器(18)；第一发生器(12)的气体出口和第二发生器(18)的气体出口分别与化学反应冷却器(1)的气体进口连接，化学反应冷却器(1)的液体进口连接至回热器(7)的低温侧出口，回热器(7)的低温侧进口与化学反应蒸发器(4)的液体出口连接；化学反应冷却器(1)的液体出口与回热器(7)的高温侧进口连接，回热器(7)的高温侧出口与节流装置的进口连接，节流装置的出口与化学反应蒸发器(4)的液体进口连接；化学反应蒸发器(4)的气体出口连接至第一吸收器(8)的气体进口，第一吸收器(8)的气体出口与第二吸收器(14)的气体进口连接；第一吸收器(8)的液体进口与第一热交换器(11)的高温侧液体出口连接，第一热交换器(11)的高温侧液体进口与第一发生器(12)的液体出口连接，第一发生器(12)的液体进口与第一热交换器(11)的低温侧液体出口连接，第一热交换器(11)的低温侧液体进口与第一吸收器(8)的液体出口连接；第二吸收器(14)的液体进口与第二热交换器(17)的高温侧液体出口连接，第二热交换器(17)的高温侧液体进口与第二发生器(18)的液体出口连接，第二发生器(18)的液体进口与第二热交换器(17)的低温侧液体出口连接，第二热交换器(17)的低温侧液体进口与第二吸收器(14)的液体出口连接。2.根据权利要求1所述的循环装置，其特征在于：第一气态制冷工质为氨气，第二气态制冷工质为二氧化碳，第一吸收器中为选择性吸收碱性气体的吸收剂，第二吸收器中为选择性吸收酸性气体的吸收剂；或者，第一气态制冷工质为二氧化碳，第二气态制冷工质为氨气，第一吸收器中为选择性吸收酸性气体的吸收剂，第二吸收器中为选择性吸收碱性气体的吸收剂；工作液体为有机醇。3.根据权利要求1所述的循环装置，其特征在于，所述化学反应冷却器(1)、第一吸收器(8)、第二吸收器(14)中分别设有化学反应冷却器(1)冷却水或热媒水管道、第一吸收器(8)冷却水或热媒水管道、第二吸收器(14)冷却水或热媒水管道，第一发生器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷勇高，周杰，张凡，金星，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32