本發明涉及吸附制冷系統技術領域,具體地,涉及一種可實現相變加熱、強制對流冷卻、吸附質回收、相變熱量回收的連續吸附制冷系統。
背景技術:
中國尚處于工業化和城鎮化持續推進階段,在此過程中產生的能源問題和環保問題因關系到國家經濟安全和人民的生活質量而廣受關注。據不完全統計,中國建筑能耗約占社會總能耗的20-25%;夏季中國南方的一些城市,空調耗電約占總耗電的35-55%,并且中國空調的保有量還以30%左右的速度增長,能源消耗量可預期地持續加大。同時,每年有百萬噸的氟利昂泄露到大氣中——眾所周知氟利昂不僅溫室效應是二氧化碳的2000倍左右,還是破壞地球臭氧層的主因。
在此背景下,充分利用低品位熱源和可再生能源已成為全球共識。目前中國可開發的可再生能源資源蘊含量中,水電約為3.78億千瓦,風電約為2.53億千瓦,而太陽能資源非常豐富,約為21039億千瓦,相當于中國在2015年中國電力裝機總量的1503倍。遺憾的是,目前我國太陽能的熱利用技術還比較單一。
吸附式制冷技術是一種有效利用低品位熱源和太陽能的技術。吸附制冷系統可以由65-95℃的熱水驅動,其制冷劑可以采用水、氨等自然介質,不會產生溫室氣體以及破壞地球臭氧層的問題。常見的吸附制冷系統有硅膠-水吸附制冷系統、活性炭-氨吸附制冷系統、分子篩-甲醇吸附制冷系統等。
然而,現有的吸附制冷系統存在諸多缺點,而限制了其廣泛使用。這些缺點主要包括:(1)換熱系數較低,由于吸附劑往往屬于熱的不良導體,所以填充吸附劑吸附床的傳熱系數較低,這樣會導致循環周期較長,從而降低了制冷功率,以及增加了系統的體積;(2)系統的性能系數較低,由于吸附床需要冷熱交替進行,在此過程中,如果不進行熱量的有效回收,將造成較大的熱量損失;(3)循環吸附量較小,低品位熱源驅動的吸附制冷系統,一般使用物理吸附劑作為工作介質,如硅膠、活性炭等,物理吸附劑的循環吸附量往往較小,所以需要采用新的循環技術來提高循環吸附量。
吸附制冷方面的研究,已經有很多科研人員進行了研究。經對現有技術的文獻檢索發現,專利申請號為CN201310352459.3,專利名稱為“一種吸附式廢熱回收板式制冷器”的專利文獻,公開了一種吸附式廢熱回收板式制冷器,包括前蓋板、后蓋板、板式制冷片和螺桿,所述前蓋板通過螺桿串接固定后蓋板和板式制冷片,板式制冷片位于前蓋板與后蓋板兩者之間;所述板式制冷片內部抽真空,由吸附/脫附區、絕熱區和冷凝/蒸發區組成,板式制冷片頂端為吸附/脫附區,中間為絕熱區,底端為冷凝/蒸發區;該專利文獻提供一種結構簡單、可靠性高且拆卸組裝及檢修方便的吸附式廢熱回收板式制冷器。但該裝置沒有有效地熱量回收過程,以及吸附質回收過程,使得系統的性能系數較低。
專利申請號為CN201210333097.9,專利名稱為“單床吸附式空調機組、單床吸附式制冷系統及其制冷方法”的專利文獻,公開了一種單床吸附式制冷系統,包括:冷凝器、與所述冷凝器傳質連接的吸附床及與所述吸附床傳質連接的蒸發器,所述冷凝器的底端設置有用于嵌入所述吸附床的頂部的凹槽,所述吸附床的頂部置于所述凹槽內。該專利文獻提供的單床吸附式制冷系統,通過將吸附床的頂部置于冷凝器的底端的凹槽內,與現有技術中的其它結構相比,該專利文獻提供的單床吸附式制冷系統使冷凝器與吸附床的結構緊湊,通過將吸附床的頂部置于凹槽內,使兩者疊加在一起,使單床吸附式制冷系統的結構緊湊性提高,從而縮小了占地面積,以便于單床吸附式制冷系統在家用空調領域的推廣及使用。但是該專利文獻提供的技術方案無法連續制冷,并且也無法實現熱量回收過程,從而導致系統的性能系數較低。
專利申請號為CN201420418774.1,專利名稱為“一種基于熱能回收式制冷技術的吸附式制冷系統”的專利文獻,涉及制冷技術,特別是一種基于熱能回收式制冷技術的吸附式制冷系統。它包括之間連接有熱泵的吸附床A和吸附床B;吸附床A一端通過管道順序連接吸附床A閥門及回熱器,另一端通過管道連接回熱器構成回路;吸附床B一端通過管道順序連接吸附床B閥門及回熱器,另一端通過管道連接回熱器構成回路;所述回熱器順序連接調壓裝置、蒸發器。相比于常見的熱能驅動式制冷系統,該專利文獻提供的技術方案具有制冷能效比高的特點。但是該專利文獻提供給的技術方案結構較復雜,需要另外設置回熱器進行回熱。另一方面,吸附系統的傳熱系數較低,這將導致系統的循環時間較長,從而降低了吸附制冷功率。
專利申請號為CN201420165846.6,專利名稱為“一種利用汽車廢熱驅動的吸附及壓縮混合制冷空調系統”的專利文獻,提供了一種利用汽車廢熱驅動的吸附及壓縮混合制冷空調系統,屬于汽車空調技術領域。制冷空調系統包括壓縮機、蒸發器、冷凝器、節流閥、兩臺吸附床、兩個冷卻水箱、循環水泵、分水器、集水器、兩個三通調節閥、散熱器、熱電模塊和蓄電池。汽車在使用空調時,發動機廢熱驅動的吸附式制冷始終運行,若冷量不足,則由汽車傳統壓縮式制冷進行補充,兩種制冷方式共用一套冷凝器、蒸發器和節流閥。該專利文獻在現有制冷系統的基礎上,增加少量部件,實現對汽車廢熱的充分回收利用,從而達到節能環保的目的,且增加部件中無運動部件,裝置安全、可靠,具有顯著的社會效益和經濟效益。但是,該專利文獻未考慮汽車廢氣對吸附床較強的腐蝕作用,這將降低系統的可靠性;另一方面,系統未采用熱量回收、吸附質回收等高效循環,所以系統的性能系數較低。
專利申請號為CN201210333079.0,專利名稱為“雙床連續吸附式制冷系統及其制冷方法和一種空調機組”的專利文獻,提供的雙床連續吸附式制冷系統,包括:第一吸附床和與第一吸附床進行傳質的第一蒸發器;第二吸附床和與第二吸附床進行傳質的第二蒸發器;進口分別與第一吸附床和第二吸附床相連通的冷凝器,冷凝器的出口分別與第一蒸發器和第二蒸發器相連通,冷凝器的底端向其頂端方向凹陷,并形成供第一吸附床和第二吸附床嵌入的凹陷部。上述雙床連續吸附式制冷系統,在冷凝器的底端設有供第一吸附床和第二吸附床嵌入的凹陷部,使第一吸附床、第二吸附床和冷凝器之間的布置更加緊湊,減小了雙床連續式吸附式制冷系統所占用的空間,降低了對雙床連續式吸附式制冷系統應用的限制。該專利文獻還提供了一種空調機組和一種雙床連續式吸附式制冷系統的制冷方法。但是該專利文獻中的循環方式未采用熱量回收、吸附質回收等高效循環,所以系統的性能系數較低,從而導致了系統的體積較大;另一方面,該專利文獻未解決吸附制冷系統中傳熱系數較低的問題,這使得此吸附制冷系統的循環時間較長,從而降低了系統的吸附制冷功率。
技術實現要素:
針對現有技術中的缺陷,本發明的目的是提供一種可實現相變加熱、強制對流冷卻、吸附質回收、相變式熱量回收的連續吸附制冷系統。
(1)本發明循環方式可實現相變加熱過程,這樣可以有效地提高傳熱系數,同時可以減少閥門使用;
(2)本發明可實現強制對流冷卻過程,這樣可以使得系統一直處于正壓,從而提高系統的可靠性;
(3)本發明可實現吸附質回收過程,這樣可以提高循環吸附量,從而可以提高制冷功率;
(4)本發明可實現相變熱量回收過程,這樣可以提高系統的性能系數COP。
根據本發明提供的一種可實現相變加熱和強制對流冷卻的連續吸附制冷系統,包括:右蒸發器、右冷凝器、右吸附床、加熱器、水箱、冷卻水板式換熱器、左蒸發器、左冷凝器以及左吸附床;
所述右蒸發器和右冷凝器相連;所述右冷凝器和右吸附床相連;
所述左蒸發器和左冷凝器相連;所述左冷凝器和左吸附床相連;
所述左蒸發器和右蒸發器相連;
所述左吸附床和右吸附床相連;
所述加熱器和右吸附床相連;所述加熱器和左吸附床相連;
所述冷卻水板式換熱器和右吸附床相連;所述冷卻水板式換熱器和左吸附床相連;
其中:
所述左蒸發器和右蒸發器相連實現吸附質回收的循環過程;
所述左吸附床和右吸附床相連實現相變式熱量回收的循環過程;
所述加熱器和右吸附床相連以及所述加熱器和左吸附床相連實現相變加熱的循環過程;
所述冷卻水板式換熱器和右吸附床相連以及所述冷卻水板式換熱器和左吸附床相連實現強制對流冷卻的循環過程。
優選地,右回質管與右蒸發器底部相連,第一右氨路管與右蒸發器頂部相連,右蒸發器入水管、右蒸發器換熱器、右蒸發器出水管依次相連。
優選地,右冷凝器入水管、右冷凝器換熱器、右冷凝器出水管依次相連,第二右氨路管、右冷凝器頂部、右吸附床底部依次相連。
優選地,右吸附床入水管、右吸附床換熱器、右吸附床出水管依次相連。
優選地,廢熱進入管、加熱器換熱器、廢熱排出管依次相連。
優選地,水箱入水管與水箱的頂部連接。
優選地,冷卻水板式換熱器第一入水管與冷卻水板式換熱器頂部、冷卻水板式換熱器第一出水管依次相連,冷卻水第二入水管、冷卻水板式換熱器的底部、冷卻水板式換熱器第二出水管依次相連。
優選地,左回質管與左蒸發器底部相連,第一左氨路管與左蒸發器頂部相連,左蒸發器入水管、左蒸發器換熱器、左蒸發器出水管依次相連。
優選地,左冷凝器入水管、左冷凝器換熱器、左冷凝器出水管依次相連,第二左氨路管、左冷凝器頂部、左吸附床底部依次相連。
優選地,左吸附床入水管、左吸附床換熱器、左吸附床出水管依次相連。
與現有技術相比,本發明具有如下的有益效果:
(1)本發明提供的一種可實現相變加熱、強制對流冷卻、吸附質回收、相變式熱量回收的連續吸附制冷系統,本發明循環方式可實現相變加熱過程,這樣可以有效地提高傳熱系數,同時可以減少閥門使用。
(2)本發明的循環方式,可實現強制對流冷卻過程,這樣可以使得系統一直處于正壓,從而提高系統的可靠性;可實現吸附質回收過程,這樣可以提高循環吸附量,從而可以提高制冷功率;可實現相變熱量回收過程,這樣可以提高系統的性能系數COP。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述,本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
圖1為本發明結構示意圖。
圖中示出:
冷卻水板式換熱器1,右回質管2,右蒸發器出水管3,右蒸發器換熱器4,右蒸發器5,水箱6,右蒸發器入水管7,第一右氨路管8,右冷凝器入水管9,右冷凝器換熱器10,右冷凝器11,右冷凝器出水管12,加熱器13,第二右氨路管14,右吸附床入水管15,右吸附床換熱器16,右吸附床17,右吸附床出水管18,第六三通閥19,冷卻水板式換熱器第一入水管20,廢熱進入管21,第三三通閥22,第五三通閥23,加熱器換熱管24,第二三通閥25,第四三通閥26,廢熱排出管27,第一三通閥28,左吸附床出水管29,左吸附床30,左吸附床換熱器31,左吸附床入水管32,第二左氨路管33,左冷凝器入水管34,左冷凝器35,左冷凝器換熱器36,左冷凝器出水管37,第一左氨路管38,左蒸發器入水管39,左蒸發器40,左蒸發器換熱器41,左蒸發器出水管42,左回質管43,第七三通閥44,水泵45,冷卻水板式換熱器第一出水管46,水箱入水管47,氨閥48,冷卻水板式換熱器第二入水管49,冷卻水板式換熱器第二出水管50
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明,但不以任何形式限制本發明。應當指出的是,對本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
本發明循環方式可實現相變加熱過程,這樣可以有效地提高傳熱系數,同時可以減少閥門使用;可實現強制對流冷卻過程,這樣可以使得系統一直處于正壓,從而提高系統的可靠性;可實現吸附質回收過程,這樣可以提高循環吸附量,從而可以提高制冷功率;可實現相變熱量回收過程,這樣可以提高系統的性能系數COP。
根據本發明提供的一種可實現相變加熱和強制對流冷卻的連續吸附制冷系統,包括:右蒸發器、右冷凝器、右吸附床、加熱器、水箱、冷卻水板式換熱器、左蒸發器、左冷凝器以及左吸附床;
所述右蒸發器和右冷凝器相連;所述右冷凝器和右吸附床相連;
所述左蒸發器和左冷凝器相連;所述左冷凝器和左吸附床相連;
所述左蒸發器和右蒸發器相連;
所述左吸附床和右吸附床相連;
所述加熱器和右吸附床相連;所述加熱器和左吸附床相連;
所述冷卻水板式換熱器和右吸附床相連;所述冷卻水板式換熱器和左吸附床相連;
其中:
所述左蒸發器和右蒸發器相連實現吸附質回收的循環過程;
所述左吸附床和右吸附床相連實現相變式熱量回收的循環過程;
所述加熱器和右吸附床相連以及所述加熱器和左吸附床相連實現相變加熱的循環過程;
所述冷卻水板式換熱器和右吸附床相連以及所述冷卻水板式換熱器和左吸附床相連實現強制對流冷卻的循環過程。
進一步地,右回質管與右蒸發器底部相連,第一右氨路管與右蒸發器頂部相連,右蒸發器入水管、右蒸發器換熱器、右蒸發器出水管依次相連。
進一步地,右冷凝器入水管、右冷凝器換熱器、右冷凝器出水管依次相連,第二右氨路管、右冷凝器頂部、右吸附床底部依次相連。
進一步地,右吸附床入水管、右吸附床換熱器、右吸附床出水管依次相連。
進一步地,廢熱進入管、加熱器換熱器、廢熱排出管依次相連。
進一步地,水箱入水管與水箱的頂部連接。
進一步地,冷卻水板式換熱器第一入水管與冷卻水板式換熱器頂部、冷卻水板式換熱器第一出水管依次相連,冷卻水第二入水管、冷卻水板式換熱器的底部、冷卻水板式換熱器第二出水管依次相連。
進一步地,左回質管與左蒸發器底部相連,第一左氨路管與左蒸發器頂部相連,左蒸發器入水管、左蒸發器換熱器、左蒸發器出水管依次相連。
進一步地,左冷凝器入水管、左冷凝器換熱器、左冷凝器出水管依次相連,第二左氨路管、左冷凝器頂部、左吸附床底部依次相連。
進一步地,左吸附床入水管、左吸附床換熱器、左吸附床出水管依次相連。
下面結合附圖對本實施例做進一步描述。
如圖1所示,本實施例提供的可實現相變加熱、強制對流冷卻、吸附質回收、相變式熱量回收的連續吸附制冷系統,包括:右蒸發器5、右冷凝器11、右吸附床17、加熱器13、水箱6、冷卻水板式換熱器1、左蒸發器40、左冷凝器35以及左吸附床30;其中:
右蒸發器5和右冷凝器11連接,其連接的管路是,第一右氨管路管8連接在右蒸發器5頂部與右冷凝器11底部之間;
右冷凝器11和右吸附床17連接,其連接的管路是,第二右氨路管14連接在右冷凝器11頂部與右吸附床17底部之間;
左蒸發器40和左冷凝器35連接,其連接的管路是,第一左氨管路管38連接在左蒸發器40頂部與右冷凝器35底部之間;
左冷凝器35和左吸附床30連接,其連接管路是,第二左氨路管33連接在左冷凝器35頂部與左吸附床30底部之間;
左蒸發器40和右蒸發器5連接,其連接管路是,左蒸發器40底部、左回質管43、氨閥48、右回質管2、右蒸發器5底部依次相連;
左吸附床30和右吸附床17通過環形連接管路連接,在該環形連接管路中,左吸附床出水管29、左吸附床換熱器31、左吸附床入水管32、第一三通閥28、第二三通閥25、第三三通閥22、右吸附床入水管15、右吸附床換熱器16、右吸附床出水管18、第六三通閥19相、第五三通閥23、第四三通閥26依次相連;
加熱器13和右吸附床17連接,其連接管路是,加熱器13頂部、第二三通閥25、第三三通閥22、右吸附床入水管15、右吸附床換熱器16、右吸附床出水管18、第六三通閥19、第五三通閥23、加熱器13底部依次相連;
加熱器13和左吸附床30連接,其連接管路是,加熱器13頂部、第二三通閥25、第一三通閥28、左吸附床入水管32、左吸附床換熱器31、左吸附床出水管29、第四三通閥26、第五三通閥23、加熱器13底部依次相連;
冷卻水板式換熱器1和右吸附床17連接,其連接管路是,冷卻水板式換熱器第一出水管46、水泵45、左冷凝器入水管34、左冷凝器換熱器36、左冷凝器出水管37、右冷凝器入水管9、右冷凝器換熱器10、右冷凝器出水管12、第三三通閥22、右吸附床入水管15、右吸附床換熱器16、右吸附床出水管18、第六三通閥19、水箱入水管47、冷卻水板式換熱器第一入水管20、冷卻水板式換熱器1依次相連;
冷卻水板式換熱器1和左吸附床30連接,其連接管路是,冷卻水板式換熱器第一出水管46、水泵45、左冷凝器入水管34、左冷凝器換熱器36、左冷凝器出水管37、右冷凝器入水管9、右冷凝器換熱器10、右冷凝器出水管12、第一三通閥28、左吸附床入水管32、左吸附床換熱器31、左吸附床出水管29、第四三通閥26、水箱入水管47、冷卻水板式換熱器第一入水管20、冷卻水板式換熱器1依次相連;
第七三通閥44和左蒸發器40連接,其連接管路是,第七三通閥44、左蒸發器入水管39、左蒸發器換熱器41、左蒸發器出水管42依次相連;
第七三通閥44和右蒸發器5連接,其連接管路是,第七三通閥44、右蒸發器入水管7、右蒸發器換熱器4、右蒸發器出水管3依次相連。
所述右蒸發器5包括:右回質管2、右蒸發器入水管7、右蒸發器換熱器4、右蒸發器出水管3和第一右氨路管8,其中:右回質管2與右蒸發器5底部相連,第一右氨路管8與右蒸發器5頂部相連,右蒸發器入水管7、右蒸發器換熱器4、右蒸發器出水管3依次相連。
所述右冷凝器11包括:右冷凝器入水管9、右冷凝器換熱器10、右冷凝器出水管12、第二右氨路管14,其中:右冷凝器入水管9、右冷凝器換熱器10、右冷凝器出水管12依次相連,第二右氨路管14、右冷凝器11頂部、右吸附床17底部依次相連。
所述右吸附床17包括:右吸附床入水管15、右吸附床換熱器16和右吸附床出水管18,其中:右吸附床入水管15、右吸附床換熱器16、右吸附床出水管18依次相連。
所述加熱器13包括:廢熱進入管21、加熱器換熱器24、廢熱排出管27,其中:廢熱進入管21、加熱器換熱器24、廢熱排出管27依次相連。
水箱6包括:水箱入水管47;水箱入水管47與水箱6的頂部連接。
所述冷卻水板式換熱器1包括:冷卻水板式換熱器第一入水管20、冷卻水板式換熱器第一出水管46、冷卻水板式換熱器第二入水管49、冷卻水板式換熱器第二出水管50,其中:冷卻水板式換熱器第一入水管20、冷卻水板式換熱器1頂部、冷卻水板式換熱器第一出水管46依次相連,冷卻水第二入水管49、冷卻水板式換熱器1的底部、冷卻水板式換熱器第二出水管50依次相連。
所述左蒸發器40包括:左回質管43、左蒸發器入水管39、左蒸發器換熱器41、左蒸發器出水管42和第一左氨路管38,其中:左回質管43與左蒸發器40底部相連,第一左氨路管38與左蒸發器40頂部相連,左蒸發器入水管39、左蒸發器換熱器41、左蒸發器出水管42依次相連。
所述左冷凝器35包括:左冷凝器入水管34、左冷凝器換熱器36、左冷凝器出水管37、第二左氨路管33,其中:左冷凝器入水管34、左冷凝器換熱器36、左冷凝器出水管37依次相連,第二左氨路管33、左冷凝器35頂部、左吸附床30底部依次相連。
所述左吸附床30包括:左吸附床入水管32、左吸附床換熱器31和左吸附床出水管29,其中:左吸附床入水管32、左吸附床換熱器31、左吸附床出水管29依次相連。
本實施例提供的可實現相變加熱、強制對流冷卻、吸附質回收和相變熱量回收的連續吸附制冷系統,其循環方式可實現相變加熱過程,這樣可以有效地提高傳熱系數,同時可以減少閥門使用;可實現強制對流冷卻過程,這樣可以使得系統一直處于正壓,從而提高系統的可靠性;可實現吸附質回收過程,這樣可以提高循環吸附量,從而可以提高制冷功率;可實現相變熱量回收過程,這樣可以提高系統的性能系數COP。
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是,本發明并不局限于上述特定實施方式,本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改,這并不影響本發明的實質內容。在不沖突的情況下,本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。