微正压运行的吸附制冷系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微正压运行的吸附制冷系统。将烃基或氨基工质作为制冷剂用于所述的吸附制冷系统，使其在压力范围０．１０～１．００ＭＰａ（绝对压力）的微正压环境工作，降低设备负荷和造价，提高吸附制冷系统长期工作的稳定性；采用管翅式、板翅式或热管换热器作为吸附换热器，提高系统换热效率、缩短循环周期；系统采用回热和回质循环，能量利用率高，制冷效率高。本发明专利技术的吸附制冷系统微正压操作，对制冷系统设备的要求较低，可利用低温热能驱动，制冷系统可稳定、可靠运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种吸附制冷系统，尤其适合热能驱动的，操作压力范围在O. 10 1. OOMPa(绝压)的吸附制冷系统，属于制冷

技术介绍
吸附制冷技术具有节能和环保两大优势，受到制冷、新能源和环保领域的共同关 注。目前采用氨、水、甲醇或乙醇等为制冷工质的吸附制冷系统，对设备制造要求较高，系统 运行稳定性不高以氨为制冷工质的系统，操作压力高，设备负荷大；以水、甲醇或乙醇为 制冷工质时，系统需要在高真空条件下操作，金属密封问题难以解决，容易泄漏，导致系统 运行不稳定。 梅乌涅尔等在《A卯lied Thermal Engineering》上发表的《固体吸附式制冷和热 泵装置的热驱动循环》 中提出了将操作压力接近环境压力的混合工质用于吸附制冷系统的概念，并认为操作压力 接近或稍高于大气环境压力的吸附制冷系统，对于推动吸附制冷技术工业化和商品化进程 具有重要意义。中国专利CN1232159专利技术了一种"吸附吸收耦合制冷装置"，将吸附和吸收 制冷的方法进行耦合，采用双组分工质兼作吸收剂和制冷剂，降低了工作压力，但是其发生 器和吸收器一体，制冷量损失较大。目前未见采用上述工质作为制冷剂的吸附制冷产品或 样机系统。 吸附器是吸附制冷系统的关键设备，吸附器由常规两相流体换热器演化而来，一 侧是制冷剂气体与多孔吸附剂固体，另一侧是液相或气相换热流体。目前吸附制冷系统中 比较常见的高效吸附器是管翅式吸附器、板翅式吸附器和热管型吸附器。中国技术专 利"管翅式快速吸附床"公开了一种管翅式吸附器，其翅片为金属基片，两侧涂敷吸附剂与 金属粉末混合制成涂层，用于氨为制冷剂的制冷系统中。刘艳玲等采用板翅式换热器作为 吸附床的硅胶_水吸附制冷系统，系统可用太阳能驱动，效率高。但是目前常用的吸附器受 系统工作压力的限制，为了保证其承压能力和传热性能，吸附器金属热容较大，影响了制冷 系统性能。将板翅式、管翅式和热管吸附器用于操作压力略高于环境压力的微正压吸附制 冷系统中，尚未见相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有吸附制冷系统采用的制冷工质对系统设备要求高，系 统长期运行性能不稳定的缺点，提供一种热能驱动的微正压运行的吸附制冷系统，系统采 用传热效果优良的换热器作为吸附器，操作压力略高于环境压力(0. 10 1. 00MPa)，实现 连续稳定的制冷。 本专利技术是通过以下技术方案实现的，将烃基或氨基工质作为制冷剂用于吸附制冷系统，使其在微正压环境工作，提高其长期工作的稳定性；选用管翅式、板翅式或热管换热 器作为吸附换热器，提高系统效率。 本专利技术的吸附制冷系统包括吸附器I和吸附器11、蒸发器5、制冷剂储罐7、冷凝 器8、热水箱1、冷水箱9、水泵2a、水泵2b、制冷剂阀门(4a、4b、4c、4d、4e和4f)、换热流体 两向三通阀(3a、3b、3c和3d)和节流阀6 ;所述的部件分别通过制冷剂管线与换热流体管 线连接，连接方式为对于制冷剂管线，制冷剂从制冷剂储罐7流出，通过节流阀6进入蒸发 器5，再通过制冷剂阀门(4a)流进吸附器(I)的吸附剂侧，然后经制冷剂阀门(4e)进入冷 凝器(8);或通过制冷剂阀门(4b)流进吸附器(II)的吸附剂侧，然后经制冷剂阀门(4d)进 入冷凝器(8)，最后由制冷剂阀门4c返回到制冷剂储罐7 ;吸附器I和II的吸附剂侧由回 质阀4f联接；对于换热流体管线，热水箱1内的热水通过水泵2a输送，流经两向三通阀3a 后进入吸附器(I)或吸附器(II)的换热流体侧，然后经两向三通阀3d返回到热水箱l ;冷 水箱9的冷水由水泵2b输送，经过两向三通阀3b流进吸附器(I)或吸附器(II)换热流体 侧，然后经两向三通阀3c返回到冷水箱9。 本专利技术采用的制冷剂为烃基制冷剂或氨基制冷剂，优选所述的烃基制冷剂是正丁 烷和/或异丁烷，或至少为正丁烷、异丁烷中的一种与至少为丙烷、乙烷、乙烯或丙烯中的 一种的混合物；优选所述的氨基制冷剂是氨与至少为水、甲醇或者乙醇中的一种的混合物， 或氨与至少为硝酸锂、硫氰酸钠或硫氰酸锂盐中的一种的混合物。所述的制冷剂在-20 45t:范围典型的制冷和空调操作工况下饱和蒸汽压为0. 10 1. OOMPa。 本专利技术的吸附剂根据所述的制冷剂分类如下对于烃基制冷剂，吸附剂是活性炭 类、硅铝比10 200的高硅铝比型分子筛、全硅分子筛、磷铝分子筛、硅磷铝分子筛、金属元 素掺杂的磷铝分子筛、疏水硅胶或金属有机骨架(M0Fs)中的至少一种；对于氨基制冷剂， 吸附剂是活性炭类、硅铝比2 10为低硅铝比型分子筛、硅胶、磷铝分子筛、硅磷铝分子筛、 金属元素掺杂的磷铝分子筛或碱土金属卤化物中的至少一种。优选活性炭类为果壳活性 炭、果核活性炭、石油焦活性炭、超级活性炭、活性炭纤维或炭分子筛；优选金属元素是镁、 钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌或钼中的至少一种。 本专利技术的吸附器是板式吸附器、管翅式吸附器或板翅式吸附器，或者是热管型吸 附器。管翅式吸附器由管翅式换热器转化改装而成，管程为换热流体侧，壳程为吸附剂侧。 对于板翅式吸附器由板翅式换热器转化改装而成，翅片一侧为吸附剂侧，另一侧为换热流 本专利技术的蒸发器和冷凝器均是板翅式换热器，一侧为制冷剂侧，另一侧为换热流 本专利技术一个循环周期分为四个工作过程(1)吸附器I解吸_吸附器II吸附热 水对吸附器I加热，换热后返回到热水箱l，解吸出制冷剂蒸汽进入冷凝器8冷凝为液体； 冷水对吸附器II冷却，换热后返回到冷水箱9，制冷剂由蒸发器5蒸发后被吸附器II中的吸附剂吸附，蒸发器5产生冷量；(2)回质过程吸附器I与吸附器II间通过回质阀门进行 均压，提高解吸效率和制冷效率；(3)回热过程回质过程完成后，吸附器I进入冷却吸附过程初始阶段，冷水开始进入吸附器I，由于吸附器I内滞留有解吸过程的热水，吸附器I出口 的换热流体保持较高的温度，而此时吸附器II进入加热解吸初始阶段，其出口换热流体温度较低，通过延迟切换吸附器I和II出口的两向三通阀(3c和3d)，回收部分显热和吸附热，提高系统效率；(4)吸附器I吸附_吸附器II解吸吸附器I冷却吸附，冷水与吸附器 I换热后返回到冷水箱9，蒸发器5中的制冷剂蒸发产尘的制冷剂蒸汽被吸附器I中的吸附 剂吸附，蒸发器5产生冷量；吸附器II加热解吸，热水与吸附器II换热后返回到热水箱1， 吸附器II解吸出的制冷剂蒸汽进入冷凝器冷凝为液体。上述四个过程完成后，再返回过程 (1)，进入下一个周期的制冷循环，蒸发器5始终输出冷量，实现连续制冷过程。 结合图l，本专利技术的微正压吸附制冷系统四个工作过程如下 (1)吸附器I解吸-吸附器II吸附 该过程开始时，吸附器1、吸附器11、蒸发器5、制冷剂储罐7与冷凝器8间的制冷 剂阀门(4a、4b、4c、4d、4e和4f)、节流阀6都处于关闭状态。两向三通阀3a连通热水箱1 与吸附器I换热流体进口 ，两向三通阀3d连通吸附器I换热流体出口与热水箱1 ，热水由水 泵2a送入吸附器I，与吸附器换热后返回到热水箱1。由于吸附器I吸附剂侧处于封闭状 态，随着与热水换热的持续进行，吸附器内吸附剂与制冷剂的温度不断升高，制冷剂不断被 解吸出来形成蒸汽，吸附器内的压力也就不断升高，当到达冷凝温度对应的饱和压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微正压运行的吸附制冷系统，其特征在于由吸附器（Ⅰ）和吸附器（Ⅱ）、蒸发器（５）、制冷剂储罐（７）、冷凝器（８）、热水箱（１）、冷水箱（９）、水泵（２ａ）、水泵（２ｂ）、制冷剂阀门（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ和４ｆ）、换热流体两向三通阀（３ａ、３ｂ、３ｃ和３ｄ）和节流阀（６）构成；所述的部件分别通过制冷剂管线与换热流体管线连接，连接方式为：对于制冷剂管线，制冷剂从制冷剂储罐（７）流出，通过节流阀（６）进入蒸发器（５），再通过制冷剂阀门（４ａ）流进吸附器（Ｉ）的吸附剂侧，然后经制冷剂阀门（４ｅ）进入冷凝器（８）；或通过制冷剂阀门（４ｂ）流进吸附器（Ⅱ）的吸附剂侧，然后经制冷剂阀门（４ｄ）进入冷凝器（８），最后由制冷剂阀门（４ｃ）返回到制冷剂储罐（７）；吸附器（Ｉ）和（Ⅱ）的吸附剂侧内装填吸附剂，并由回质阀（４ｆ）联接；对于换热流体管线，热水箱（１）内的热水通过水泵（２ａ）输送，流经两向三通阀（３ａ）后进入吸附器（Ｉ）或吸附器（Ⅱ）的换热流体侧，然后经两向三通阀（３ｄ）返回到热水箱（１）；冷水箱（９）的冷水由水泵（２ｂ）输送，经过两向三通阀（３ｂ）流进吸附器（Ｉ）或吸附器（Ⅱ）换热流体侧，然后经两向三通阀（３ｃ）返回到冷水箱（９）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔群，陈海军，郑凯，王海燕，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]