专利名称：改进的用于固体-蒸汽吸收系统的传热装置和方法
本申请所述的固体-蒸汽吸收系统被用于冷却和制冷。这些系统小到只有几瓦冷却功率的小型装置，大到产生几兆瓦冷却功率的较大型装置。上述较大型的系统例如用在商业上的HVAC中，这些较大的装置通常设计用来排热，其放热措施为将传热流体喷射到空气蛇形管、风冷冷凝器、蒸发冷凝器、冷却塔，或者将传热流体喷射到地下水或地表水中。用于将吸收器的热量传递到这种放热装置中的抽吸回路是已知的。但是在较小的系统中，例如，在美国专利5,161,389所述的场合以及在美国专利5,271,339中所述的电子冷却装置中，一个用于将吸收器的热量传递到放热装置的附加冷却回路和/或抽吸回路是不实用的。
在上述专利和共同未决申请所述的吸收系统、以及其它固体反应物吸收气态反应物的吸收系统的操作过程中，必须提供适当的部件以便放热。在这种系统中，气态反应物被交替地由吸收剂吸收和释放，该系统具有两个热源，制冷剂的冷凝热和吸收反应器上的吸收热，在连续工作过程中，这些热源必须被排除。最好采用这样的装置将热释放到大气中，该装置没有或极少消耗电能。例如，在冷凝器的蛇形管的上面采用自然或强制对流，冷凝热通常可以被从一个风冷冷凝器中排除。
在固体-蒸汽吸收反应系统中使用单一或多个吸收器，交替地吸收和放出制冷剂。在该系统中，必须考虑和满足一些相互矛盾的传热要求。在解吸收阶段，可以指望利用所有来自加热装置的能量，以便驱动解吸收反应。吸收器可加以绝热或带有一个用于将热量损失降至极小的装置，因为任何传向环境的热量损失都将降低整个系统的效率并使热源的尺寸和容量要求增大。另一方面，在吸收阶段，必须把热量从吸收器上有效地排出，并且放出的热量必须从吸收器传送到排热部件上，或者直接从吸收器上散除。由于解吸温度的升高，使吸收器与环境的温差加大，在不希望有热量损失时却造成了大量的热损失，这就使问题更加严重。
在本申请人的美国专利5,271,239中披露了一个发明，它利用解吸反应器中的膨胀蒸发的传热流体将液相传热流体喷向或驱向一个吸收反应器，以便在放热反应中散除热量。传热流体是一种相变组合物，冷凝的或液相传热流体与吸收反应器的传热表面接触使其蒸发，以便帮助冷却该反应器并从其上散除热量。本发明涉及系统和方法的改进，该系统和方法利用上述装置在固体-蒸汽吸收系统中将热量从吸收反应器上散除。本发明涉及固体-蒸汽吸收系统，它将热量传递到与吸收器分开的散热部件上。该系统包括这样的装置，其中，系统的制冷剂被用作传热流体，用于冷却一台吸收反应器。本发明的系统包括，一个用于冷却吸收反应器的散热回路的启动，该启动是利用传热流体的移动来实现的，而不需要恒温器或冷却回路的电磁阀控制。本发明还公开了用于把热量从一个热源传递到两个反应器中的任何一个以进行连续制冷或冷却的设备。根据本发明，用于实现这种改进的系统、设备、部件和方法将从下述的详细说明中得到更清楚的了解。
图1是固体-蒸汽吸收系统的示意图，该系统带有一台气泡泵，以辅助温差环流冷却系统将吸收的能量传递到冷凝器中；图2是一个柔性的气泡泵连接器的放大图；图3是一个带有蒸汽泵的系统，该蒸汽泵包括加热器和单向阀；图4是一个固体-蒸汽吸收系统的示意图，该系统带有一台辅助环流系统的喷射泵；图5表示一个吸收系统，其采用一个由压力关闭的温差环流系统；图6表示一个吸收系统，其带有一个由压力关闭的温差环流系统，该温差环流系统使用了由冷却剂压力操纵的阀；图7表示一个吸收系统，其采用一个由压力关闭的温差环流系统，该温差环流系统带有独立的回路用于传热流体和系统制冷剂的冷凝；图8表示一个吸收系统，其具有一个由压力启动的温差环流系统，并采用一个单独的回流型冷凝器，以传递吸收的能量；图9表示一个吸收系统，其具有一个由压力启动的温差环流系统，该系统为每个反应器设有单独的冷凝器回路；图10表示一个吸收系统，其具有一个由压力启动的温差环流系统，该系统具有单独的传热流体和制冷剂冷凝器回路；图11表示一个两级恒压动力分级系统，其两级上均带有由压力启动的温差环流系统；
图12表示一个两级恒压动力分级系统，其带有由第二级的冷却剂压力启动的第一级温差环流系统；图13表示一个周期性的制冷系统，其具有一个排热温差环流系统，该温差环流系统由阀和制冷剂的压力关闭；图14表示一个带有三个反应器的系统，其利用机械泵促使相变冷却发生；图15表示一个单源装置，用来加热双吸收器系统。
上述系统和设备可以用于任何固体-蒸汽和吸收系统，该吸收系统包括前面申请所述的配位化合物系统，此处引为参考。本发明的系统还可用于其他固体-气态吸收剂，该吸收剂包括金属氢化物、活性碳、硅胶、沸石、碳酸盐、氧化物等。本发明的系统还可以用于吸收任何适当的制冷剂-气态反应剂，例如氢、甲烷、乙烷、氦HFCs及HCFCs。但是，该系统对上述类型的配位化合物吸收器系统而言是特别适宜的，这种类型的系统用于吸收极性制冷剂，例如氨、水、甲醇、链烷醇酰胺、烷基胺、二氧化硫和膦类，将其吸收到固体金属盐上。这种配位化合物反应器系统在设计小型紧凑的装置时特别有用。如申请号为07/931,036、申请日为1992年8月14日的美国专利申请以及申请号为07/975,973、申请日为1992年11月13日的美国专利申请所述，上述装置以高功率密度工作，并特别使用了上述具有提高的反应速度的配位化合物。这种提高的反应速度是通过在将极性制冷剂吸收到金属盐上期间限制体积的膨胀而实现的。因此，本发明的系统和方法最好带有和使用若干反应器，其中含有作为上述极性制冷剂之一种的配位化合物，尤其是氨，它被吸收在金属盐上。金属盐包括碱金属、碱土金属、过渡金属、锌、镉、锡、铝的卤化物、硝酸盐、亚硝酸盐、草酸盐、硫酸盐或亚硫酸盐，硼氟酸钠，或双金属氯化物。其中，上述配位反应物的体积膨胀至少在开始吸收反应时受到限制，以便至少形成部分凝聚或内聚的物理的自反应产物。与那些未限制体积膨胀而形成的配位化合物相比，这种产品可提高化学吸收反应的速度。其他一些特殊的和优先的配位化合物开列在美国专利4,848,994中。特别优先的配位化合物是那些列出的并这样产生的化合物，即，将氨吸收在SrCl2、SrBr2、CaCl2、CaBr2、CaI2、CoCl2、CoBr2、BaCl2、BaBr2、MgCl2、MgBr2、FeCl2、FeBr2、NiCl2、ZnCl2、SnCl2、MnCl2、MnBr2、CrCl2或者它们的混合物上，同时对在吸收反应过程中产生的配位化合物的体积膨胀加以限制。这些盐还可以在开始吸收氨以前与沸石、活性碳、活化矾土或硅胶混合起来。本发明设备和系统的反应器中所用的上述优先的化合物的制备，可以获得每单位吸收剂的最大功率密度、每台反应器的最大功率密度、以及每单位希望或所需的反应器体积的最大功率密度。半循环时间，即具有改进的反应速度的各反应的吸收或解吸反应时间应小于30分钟，优选小于约20分钟、典型地约在3至15分钟之间。但是，“吸收”一词覆盖了任何这种固体-蒸汽吸收反应，不论其用词为吸收还是吸附。
在图1至10中示意地表示出基本的固体-蒸汽吸收系统，其带有两个吸收器，也称为反应器，其中一个反应器正在吸收而另一个则解吸收。吸收反应器或用于吸收的吸收器被冷却至接近环境温度，以降低其中的吸收剂的蒸汽压力。随着冷却的吸收剂蒸汽压力降低至蒸发器压力之下，吸收器从该蒸发器抽出制冷剂蒸汽。从蒸发器流出的制冷剂为系统提供制冷或冷却效果。制冷剂从吸收反应器流出和流入的流动控制可以是被动式的，例如采用单向阀或背压控制阀。该流动还可以被主动地控制，例如采用电磁阀或马达、压力操作阀。在放热的吸收反应过程中产生的热量被排走，以便将吸收器保持在适当的吸收温度上。在吸收反应器被冷却以开始吸收的同时，另一吸收器被加热直至其中的吸收剂蒸汽压力大于冷凝器压力。此时，制冷剂开始向冷凝器解吸。给解吸收反应器的热量提供必要的能量，该能量对驱动吸热的解吸反应和克服系统中热量损失来说是需要的。在一个吸收半循环或阶段的结束时，两个吸收器的角色相互对换。
图1至14中所示的系统表示出本发明的排除吸收热量的设备和方法，该热量是吸收过程中在反应器内产生的。在所示的各种设备实施例中，该系统采用一种传热流体，该流体处于吸收反应器温度或低于该温度时，具有从液态至气态的相变。该传热流体可以是液态的或者是液相和气相的混合物，该流体被引到吸收反应器，并在放热的吸收反应过程中暴露在与吸收剂的热交换中。放热反应释放的热量传递到传热流体中，引起至少部分液相蒸发并由此排除热量。上述所示的系统带有一个温差环流传热回路，该回路提供或帮助传热流体从吸收反应器循环到冷凝器上。这里温差环流系统一词包括任何回路或系统，其中反应器的冷却产生于液态传热流体或制冷剂的相变，它们的冷凝物在重力的作用下返回到系统的液面。该系统可如此设计，以便用系统制冷剂作为传热流体，或者用各种不同的、独立的组合物。
在所示的各种系统中，吸收器或反应器中带有内部和/或外部传热表面。该冷凝器可以自然或强制(风扇)对流冷却。不同类型的膨胀装置，例如毛细管、膨胀阀、小孔或多孔介质等，可以用在蒸发器入口处。单向阀或单路阀可以由主动阀例如电磁阀来代替。用于驱动解吸反应的加热元件可以安装在供热表面上(如图所示)或放入吸收器中。加热装置可以包括电阻线或加热件；或者还可采用传热液体、热水、蒸汽管或引导炽热气体燃烧的烟气管，热幅射，或任何其他适当的热传导方法。这里，某些具体的设备部件显示在图中，这只是为了说明本发明，而不意味着本发明仅限于所示的实施例，另有说明者除外。
图1表示一个固体-蒸汽吸收系统，该系统处于上述半循环中。在该半循环中反应器10解吸而反应器20则吸收。如上所述，解吸反应器10被加热元件13供能加热，提供必要的热量来驱动放热解吸反应。吸收反应器20的传热表面经管路40和41与冷凝器连通。在图示的系统中，用制冷剂作为气态反应物，其在固体吸收剂上吸收或解吸；该制冷剂还作为传热流体，用于冷却吸收反应器。在图1以及图3-11所示的设备中，各种管路中的箭头表示上述半循环过程中制冷剂的流向。空心或白心的箭头表示制冷剂蒸汽的流向、阴影箭头表示两相制冷剂的流向，黑箭头表示液态制冷剂的流向。上述吸收器下方的管子中充有液态制冷剂至接近液位99。
随着反应器10中的加热元件13被供能，吸收剂被加热，直至其蒸汽压力大于冷凝器12的压力。这时，制冷剂蒸汽流从反应器10、经管道23和单向阀37流向竖管22。竖管22与吸收器20上的传热管17接通。流入竖管22中的蒸汽产生“气升”效应，将滞留在该管中的液态制冷剂推升到传热管17的传热表面上。于是，引导到反应器20中的传热流体是一种液态和蒸汽相的混合物。随着液态制冷剂在反应器的传热表面上全部或部分气化，将反应器20冷却到接近冷凝器温度，并开始在吸收剂上吸收制冷剂，由放热的吸收反应所产生的热量随着制冷剂的气化而被排除，该吸收器则将保持在冷凝器的温度附近。离开反应器20的双相制冷剂混合物被引导到分离器(通常为管路中的T型接头)39处，引导制冷剂的蒸汽部分经管路41到达冷凝器12，而液态制冷剂部分则经管42返回到吸收器下方的管路中。在冷凝器12上，气化的制冷剂被冷凝并且经过管道21返回到下部管路的液体中。下部管路44中的液态制冷剂进一步被引导经过管道26通过膨胀阀35、输送至蒸发器14。从蒸发器出来的气态制冷剂经管道24引导进入吸收反应器。在吸收反应阶段，单向阀31和33将制冷剂引导到反应器上。上述半循环完成以后，上述反应器的功能对换，反应器10中的加热元件13断能，而反应器12的加热元件36则供能。随着反应器20中的吸收剂被加热到足以开始解吸收，气泡泵18开始启动以冷却反应器10，此时，反应器10开始吸收。上述封闭的回路引导制冷剂进入吸收反应器，送到冷凝器上，并经气泡泵返回该反应器，这样该回路就构成了一个上述的温度环流系统。
气泡泵，通常又称为气升泵，用于给吸收反应器提供冷凝的冷却剂。该气泡泵可以如上述和图1所示的那样由另一反应器10解吸的蒸汽来驱动，或者还可以由一个安装在该泵的竖管上的加热件，通常是电加热件来驱动。该加热件必须设置在竖管或近于竖管的管子或管道上，并位于液面以下。这种设置在液态制冷剂管线上的加热件产生蒸汽，从而减少该竖管内的冷却剂的密度，使其低于系统其他部分处的液体密度。于是，密度降低的冷却剂和蒸汽向上流动产生一种抽吸作用。采用加热件来替代启动气泡泵的解吸蒸汽的优点是，允许反应器的冷却和吸收工作在另一反应器被加热到解吸温度和压力之前就开始。该优点导致温升和冷却总时间缩短，而系统的冷却功率全面提高。用蒸汽泵也可以获得同样的效果，在该蒸汽泵中，一个加热件在液态传热流体或制冷剂的管道中产生蒸汽，一个单向阀防止向系统液箱的回流，从而强迫冷却剂流向吸收反应器的传热表面。使用该单向阀时，加热元件无需放置在竖管中，方向敏感性显著降低，并且只需将较小的液头输送至该泵。这种实施例表示在图3中，其具有加热件47和49，这两个加热件沿着从液体储存器71出来的导管定位在单向阀11和13的下游。
图1所示的系统可以是对方向敏感的，因为气泡泵的蒸汽输送必须浸没在液态制冷剂液面之下进行，而气泡泵出口处通向吸收器的热交换表面的入口不允许被浸没。把该气泡泵连接到图2所示的一个铰接或柔性的连接器上，可以大大降低这种方向敏感性。如图所示，该气泡泵15沿着管道23和22分别带有一对柔性或铰接的连接件19和29，允许连接件下方的被连接管子的下段竖直连接在腔室27中并低于液位99。
图4表示一个固体-蒸汽吸收系统，其基本上与图1所示的设计相同，但是还带有一个喷射器用于将冷却液体输送到吸收反应器。在所示的系统中，喷射器51和53，有时被称为喷嘴，它们将制冷剂蒸汽流的动能转化为压力头，泵送液态制冷剂至反应器。该气泡泵上方的喷射器优选包括由于采用了最好具有锥形或球形底部的液腔50或者采用了高圆筒腔，降低了方向敏感性。在高圆筒腔中，喷射器以任何希望的倾斜角浸没于液体中，进行更强劲的泵送，输送液体代替两相混合物给待冷却的吸收器。一个铰接的或柔性的下导管还可以用来进一步降低方向敏感性。该下导管在该腔的底部与喷射器连接。
图5、6和7表示吸收系统，其采用一种相变温差环流回路，以冷却两个吸收器。解吸的吸收器上的温差环流回路在该吸收器内部产生的压力作用下关闭。迫使所有液态传热流体流出温差环流回路即可完成关闭工作。在图5和6中，该系统制冷剂也是传热流体，而在图7中，系统采用不同的制冷剂和传热流体组合物。
图5所示的系统是一个压力关闭温差环流回路，用于给冷凝器传递能量。在所示的半循环中，反应器10正在解吸，加热件13通电；而反应器20正在吸收，其加热件无能量供给。阀63和66受主动控制。阀63关闭时，反应器10的传热管16与冷凝器12不连通。热量产生的压力迫使液态制冷剂排出传热管，经过管路77进入反应器20的传热管中。关闭该温差环流回路的初始压力是由反应器的加热件或辅助加热件提供的。该辅助加热件设置在温差环流回路中，该回路可以开启工作足够长的时间，恰好使回路中的蒸汽压力增至足够大，以开始关闭。但是，一旦解吸开始，解吸的蒸汽压力保持着回路的关闭，因此极大地降低了为保持传热管中的压力所需的加热件能耗。当阀66开启时，制冷剂可以流过反应器20到达冷凝器，反应器20中液态制冷剂的蒸发将该反应器20冷却至吸收温度，从而开始吸收。然后，制冷剂的蒸发连续排除吸收的热量。于是，打开的阀66在反应器20和冷凝器之间启动一个相变温差环流传热回路，而关闭的阀63则在吸收反应器10内部压力作用下关闭吸收反应器上的温差环流回路。在上述半循环结束时，两个吸收器的角色对换，反应器20中的加热件充电开始解吸，阀66关闭，而反应器10中的加热件断电并且阀63开启。在两个阶段或半循环中，制冷剂流受阀31、33、62和65的控制，这些阀可以是单向阀、还可以是主动操作的阀。上述主动操纵或启动的阀63和66可以是电磁阀，依次安排同样的控制电路，为加热器通电和断电。另外，上述主动控制阀可以是由空气压力或制冷剂蒸汽压力驱动的活塞操纵阀。该蒸汽压力是在解吸反应器中产生的。
压力关闭的温差环流系统的另一种变化形式如图6所示。所示系统采用由相连的吸收器中的压力控制的三通阀72和73。阀72和73是由弹簧操纵的，三通阀在相应的吸收器和冷凝器12之间起连接作用。当吸收器压力低于或等于冷凝器压力时，阀塞79被压迫关闭解吸制冷剂输出管和冷凝器之间的联系，同时打开通向冷凝器的吸收器传热管路。所示的阀73处于这种状态。当加热吸收器进行吸收时，升高的反应器压力向反方向压迫阀塞，关闭与冷凝器相连的传热管路，并引导解吸的制冷剂压迫液态制冷剂从反应器传热管16经管路77流至反应器20的传热管17。在图5和6所示的两个系统中，连接相应的反应器和冷凝器的致动阀最好是这样工作的解吸反应器中的加热器一旦被通电，反应器与冷凝器间的直接联系就被关闭。这种操作可以保证在阀关闭并从管路中排出制冷剂之前，反应器传热管路中的液态制冷剂不被蒸发。为此，最好采用能在精确的理想时间关闭的电动阀。这种定时的目的是减少能量消耗。再看图5，在反应器10中的压力达到之前，阀63关闭，在传热管16中加热制冷剂的结果是使那里的蒸汽压力增加，在没有吸收器压力帮助的情况下把液态制冷剂从反应器传热部分排出。
可对图5和图6所示装置做这样的改进把解吸的制冷剂蒸汽直接送至冷凝器，而不通过反应器的传热部分。因此，以图5为例，管路61与其上方的管路59相连或分别通过上游的阀63和66与管路59相连。可以用温度调节阀来取代单向阀62和65，温度调节阀有一个与反应器加热器连接的传感器，用于把解吸的制冷剂导向冷凝器12。另外，电磁阀也可用于相同的目的。也可以对图6中的装置做类似的改进。
在图7所示实施例中，压力关闭的温差环流系统采用独立的制冷剂和冷却剂(传热流体)、冷凝器及相关的流体回路。这种系统的冷却流体和系统制冷剂用的是同一个配方，而且仅需要一个冷凝器，这里减少制冷剂用量是理想的，以便可以采用具有改善了的传热性能的传热流体，或是可以在该系统的传热部件中使用不同的压力。可用于该系统的传热流体例如有水、酒精、轻质烃、传热油和注册商标为DOWTHERM的相变传热介质。
如图7所示，在解吸反应过程中，阀60和67关闭以使相应的吸收器停止温差环流。在反应器解吸的半个循环中，加热器13启动，升高的蒸汽压力把液态冷却剂从反应器传热管15中排出。阀60和67可以由电力或温度操纵，或是由压力启动。正如上文所述，连接解吸反应器与冷却剂冷凝器12的阀最好在解吸反应加热器通电以前被关闭，以便减少汽化冷却剂的热损失。将电力或温度操纵的阀用于此目的是理想的。或以为温差环流提供辅助加热器，其通电时间仅足以使该回路关闭直至解吸反应器加热的压力产生足够的占优势的压力。在所示系统中，一个独立的冷凝器55被用于冷凝来自解吸反应器的解吸制冷剂蒸汽。被冷凝的制冷剂通过管58和膨胀阀35流向吸收反应器，在所示的半个循环中，汽化的制冷剂经管24、阀33、管46流向吸收反应器20。同样地，在上述过程的最后，两个吸收器的作用相反。还示出了大致的冷却剂(传热流体)填充液位99。
在图8、9和10中示出了采用压力启动温差循环的吸收系统，其中，与图5-7中所示的压力关闭的温差环流系统相反，由解吸压力启动传热回路。由压力启动的温差环流激活吸收器之间的热传递，即一个吸收器激活另一吸收器的排热。该系统的优点之一是，可减少或消除因传热停止所引起的定时困难，并消除在传热回路关闭之前因制冷剂蒸发而引起的加热器能量损耗。
图8所示的压力启动的温差环流系统装有一个回流冷凝器70，用于冷凝作为冷却剂或传热流体的制冷剂。在所示半个循环的工作中，反应器90由从这里流出经过单向阀91和管路96的气化制冷剂解吸，该制冷剂经过储存器85，并通过管路97进入吸收反应器80的传热表面。来自解吸反应器和解吸制冷剂的压力迫使液态制冷剂从储存器85进入反应器80的传热表面48，在这里它气化并冷却反应器以除去吸收的热量。在冷凝器70上冷凝的制冷剂蒸汽回到反应器80进行连续冷却。图中示出了各反应器中的加热部件92和98，并示出了所显示的半个循环的液位99。毛细管83或作用相同的膨胀装置把液态制冷剂引向蒸发反应器14进行膨胀，并通过管路87引向吸收反应器。
可对图8中所示的单个回流冷凝器做这样的改变为冷凝的制冷剂提供独立的回流支路，并形成一个温差环流。在图9中给出了这样的实施例，在所示出的半个循环中，由反应器90解吸制冷剂而反应器80吸收。流入吸收反应器80的液态制冷剂被沿着传热部分48的传热表面传递的热汽化，气化的制冷剂流向冷凝器95。如图9所示，可为图8所示的系统装上止回阀和一个为蒸发器14进给的膨胀装置，以避免两侧之间的液体流动。
图10中给出了另一种改变，所示系统采用一种冷却剂或传热流体，而不是用系统的制冷剂。在该实施例中，压力启动的温差环流系统在储存器中装有隔膜，它利用压力排出液态冷却剂而不会混合制冷剂和冷却剂。在所示的半个循环中，利用压力把解吸和制冷剂从解吸反应器经管路108导入储存器101，这里，它压迫隔膜116把液态冷却剂从下腔室117中排出，并通过管路114进入吸收反应器80。同样地，气化的液态冷却剂被导向冷却剂冷凝器95，冷凝的液体又回流到储存器101，在吸收反应器80中被吸收的制冷剂从反应器90中经管路108分流出去，并经过管路115、单向阀107和管路109流至制冷剂冷凝器110。可用其它的活动界面装置取代所示的隔膜。例如，可将膜盒或活塞用在液体、气体的界面处，用于根据气体压力排出液态传热流体。
采用与冷却剂相同或不同的系统制冷剂的温差环流系统由压力启动，也可以由冷却剂储存器中的一个小加热器启动。因此，可在图8和9所示系统的储存器85和86中安排小加热器89，由它产生压力并把冷却剂排入温差环流回路中。采用这种加热器的优点是，可在相反的反应器解吸压发生之前开始冷却和吸收，结果缩短了总的冷却/加热时间，并提高了净系统制冷能力。如上文所述，作为图1所示气泡泵系统的一种选择，方案可对加热器与解吸蒸汽组合以产生定时优点，同时减少能量消耗；一旦相反反应器中的解吸压力发生，加热器便可以关闭。
包括温差环流回路或管路、用于冷却吸收反应器的排热装置，可以与诸如在US-5,079,928和US-5,263,330中公开的多级系统一起使用。在这种分立的恒压多级系统中，可将温差环流传热回路设置在相邻的较高和较低级反应器之间。例如，在一个三级系统中，可以采用三个温差环流传热回路，一个回路在中级和最高级反应器之间，一个回路在中级和最低级反应器之间，还有一个回路在最低级反应器与冷凝器之间。对较高级的反应器来说，较低级的反应器起着“散热器”的作用或传热流体冷凝器的作用，而最低级的反应器将热散到冷凝器上。这种温差环流回路在回路中使用相变传热流体，并可像在上述美国专利申请07/931,036中所公开的那样装上复式传热回路。在这种三级或三级以上的多级反应器传热回路中，最低级的回路可利用系统制冷剂把热传至系统冷凝器，或者利用不同的冷却剂和独立的冷凝器。除非采用的是低压制冷剂如水，较高级的反应器通常采用不同于系统制冷剂的冷却剂。
图11所示为一个两级分立恒压的多级系统。看得出，图中所示系统在设计上与图7和8中所示系统相似，装有在两级中使用的压力启动的温差环流回路。在所示系统中，反应器110和120是较低级(较冷)的反应器，而反应器130和140则是较高级(较热)的反应器。还应当指出的是，较高级反应器130和140采用的是一种冷却剂而不是制冷剂，但较低级反应器110和120则是用系统制冷剂作为冷却剂，用于把热排至冷凝器121中。正如在美国专利申请07/931,036中所公开的那样，可把低级的吸收器加到复式传热回路的部分元件中。或者，把传热部分148设计成用于在一个小管143中进行传热流体的冷凝，管路143盘绕在盛有排热流体的较大管路149中，如图中的反应器110和120所示。
图11所示的系统表示了半个循环，其中反应器120解吸制冷剂而反应器140吸收制冷剂。在多级反应器110和130中，反应器110吸收制冷剂而反应器130解吸。解吸反应器把制冷剂蒸汽导向储存器101，扩张隔膜116排出里面的液态传热流体。传热流体由点划线表示。液态传热流体流入吸收反应器140，在这里被汽化，以使反应器冷却。气化的传热流体从这里流至较低级的解吸反应器120，在反应器120较低的温度条件下被冷凝。在反应器120中冷凝的气化制冷剂流经储存器148并与管路144中液态的冷凝制冷剂混合。通过激活在传热部分148形成的温差环流回路把上述混合物导入反应器110，进行传热冷却。在所示装置和系统中，制冷剂蒸发器125为吸收反应器提供气化制冷剂。应当理解，尽管这里列举的是两级系统的例子，采用任何多级系统都能利用本发明温差环流回路的传热优势。
与上述在每级中使用两个吸收器的情况相反，图12所示系统是利用各级间的制冷剂压力的排热温差环流回路的例子。因此，在所示的分立两级恒压系统中，随着吸收的开始，来自第二级反应器134的制冷剂蒸汽激活第一级反应器124的排热温差环流回路。在连接两个反应器的传热管路中的、由阴影示出的传热流体131的控制由阀129实施，该阀是外部启动的，如电磁阀。由热源127为传热流体输入能量，以驱动该系统的解吸反应。由蒸发器122、膨胀装置123和制冷剂冷凝器139组成的系统的冷填充液位用99表示。来自第二级反应器134的制冷剂蒸汽激活第一级反应器124的排热温差环流，像上述图11中所示的低级反应器一样，可为其装上一个用来冷却反应器的传热部分。其启动方式可以如图中所示的那样由压力启动；或是由流动驱动，即气泡泵或喷射泵；或是由机械泵驱动。表示液态、气态和混合相态制冷剂的箭头未示出。
图13是表示一个周期性制冷系统的实施例，该系统采用单一的反应器或吸收器。这种周期性单级系统的特点是，有一个用于冷却反应器的温差环流回路，在吸收期间阀151打开，完成排热的温差环流回路，经冷凝器153和管路156，再回到反应器的传热部分160。在吸收过程中，液态制冷剂在反应器的传热部分被气化，阀151打开，温差环流回路被启动。在解吸过程中，通过关闭阀151和给加热器158通电而使温差环流停止，反应器传热部分160的蒸汽压力上升，迫使液态制冷剂流出传热管并完全停止上述温差环流，以避免排热。该系统装有液态制冷剂储存器152，单向阀157和159，蒸发器154和膨胀装置155。所述储存器可包括一个加热器，它开动后用于排出里面的制冷剂。或者，用一个机械泵或蒸汽泵取代上述储存器，在加热器和/或止回阀的辅助下，用于把液体输入该系统。同样地，表示不同相态的制冷剂的箭头未示出。
正如在这里所述，用于排热的温差环流回路是由泵，如气泡泵、蒸汽泵、喷射泵启动的，或是由流体排出启动。不过，也可将机械泵用于启动相变温差环流回路，通过向传热表面提供少量冷凝的冷却剂剂完成所有上述循环。采用机械泵可能带来的结果是，功率密度提高并具有恰当的循环定时，原因是加热和冷却可同时进行，而且与解吸驱动的泵系统不同，在这里吸收和解吸的时间不必相同。采用机械泵还能增加控制选择方案。例如，当恒温器显示不再需要制冷时，泵就可以关闭，而吸收以很低的速度继续以维持载荷温度不会过度下降。当恒温器要求进一步制冷时，引起泵启动，而且吸收速度也会加快。在低需求期间，相反吸收器的解吸作用可以进行，而不影响吸收状态，从而使该系统发出下一个制冷指令。另外，可以采用三个或三个以上的吸收器以产生稳定的蒸发器吸收，并减少在停用期间因制冷剂转移引起的循环损失，或者仅仅是为了备用或提供额外的峰值能力。该系统如图14所示。泵136为反应器142的传热部分137提供液态制冷剂。如图所示，在进出反应器的气态制冷剂管路上设有六个止回阀133。图中还示出了冷凝器139、蒸发器132、膨胀阀135和反应器加热器138。通过参看前面的附图中所示的系统可以了解制冷剂在该系统中的相态。
在采用多种吸收剂的小型或微型固体蒸汽制冷器、冷藏器和制冷系统中，为了方便和减少体积通常采用电阻加热装置。图15表示另一种装置设计，它使用单一的热源和单一的阀装配传热回路，用于控制并引导加热的蒸汽或汽态与液态传热流体混合物流在反应循环中在理想的时间流至吸收器。图15中所示装置仅示出了供热回路，但它可以采用上述任意的吸收剂制冷系统。在所示装置中，用单一的热源如燃气火焰、太阳能集热器、营火、电力元件等使蒸发器175中的传热流体汽化，由单一的阀171在理想的时间把蒸汽导向吸收器172或174。在吸收器中冷凝蒸汽所产生的热量通过一个上文所述的复式管路传热系统传给吸收剂，或是在一个与吸收器传热表面的小冷凝管177中冷凝蒸汽。冷凝管177可以如图中所示是直的并贴在传热表面的一侧，它也可以是盘绕的或者与传热表面的冷却通道同轴，其轴向尾部像通常在双壁热交换器中那样与吸收器连接。在所述装置中，来自蒸发器175的汽化传热流体流向阀171，设置阀171是为了把蒸汽导向反应器174，蒸汽在这里被冷凝，所释放的热量驱动反应器关闭，并像上文所述那样被冷却。这种加热装置可被用来替代常用在小型或微型化吸收制冷器或制冷系统上的电阻加热器。
这里所公开的本发明的系统，好于要求使用电磁和/或温度调节的元件来调节和控制冷却吸收反应器的冷却回路的现有系统。本发明的系统是采用蒸汽泵、气泡泵、机械泵或其它的传热流体的蒸汽压力排出装置来启动排热回路。而且，本发明系统的再一优点是，系统的制冷剂被用作温差环流冷却回路的传热流体。这里所公开的系统可被用在任何固体蒸汽吸收制冷系统和用途中。本发明特别适用于小型或微型制冷引掣，例如5-25瓦的制冷量，如个人用冰箱或冷藏箱，只有很少的活动部件且造价相当低。由于采用本发明的装置和方法的系统具有上述改进和优点，制冷器、冰箱、冷却器可以通过采用本发明而具有上述优点。当具有本发明的这些特征时，所得到的用具将具有大大改善的能力，包括无噪音、无振动运行，并因为可靠、简单和低廉的部件而获益，而且还因为大大减少了现有制冷器、冰箱等上所需的阀、泵和其它耗能部件而获益。更具体地说，采用了本发明的部件、方法并具有本发明优点的装置和用具包括5-50瓦的小制冷量冷藏箱和5-100瓦的小制冷量冰箱，它具有超高温升。可用本发明的部件制造制冷量高达300瓦的高比功率密度低瓦数的制冷用具。这种小型或个人用制冷器在0至8℃制冷，而冰箱在-30至-10℃制冷，这种用具一般为7立方英尺左右。其它的实施例还包括高功率、速冻装置，如在美国专利US-5,161,389中公开的装置，或类似的装置，像制冰淇淋机、制冰块机和医用冰箱等。在设计上可采用本发明的有利的部件和方法的其它制冷装置包括在US-5,271,239中所公开的电子制冷系统。特殊类型的装置和用具的例子有制冷量达70瓦的消费者奢侈用品，如小型的或便携的或个人用冰箱、冷藏箱或冷藏箱/冰箱组合装置，可以安装在娱乐车辆、船只、汽车或卡车上的冷藏箱、冰箱和组合用具，以及小吧用冷藏箱、冰箱或组合装置；功率为400瓦左右的厨房用具，如单置或与微波炉组合的速冻冰箱和/或标准的冷藏箱装置，制冰茶/咖啡器，制冰块器，制冰淇淋器，冷冻干燥装置，和饮料或水冷却器；功率在500瓦左右的显示和售卖设备及装置，如冷却器、冰箱和制冰器；功率在400瓦左右的耐用优良用具，如家用冷藏箱和冰箱及商用冰箱和冷藏箱，具有或不具有速冻功能及除湿器；建筑物的空气调节用具，包括家用分体空调和热泵(1-5RT)，轻型商用分体空调和热泵(5-20RT)，房间空调(1/2-3/2RT)及家用除湿器；用于私人汽车、货车或卡车上，或用于商用车辆如公共汽车、火车、飞行器或娱乐或商用轮船和货船上的空气调节和冷却系统包括车辆空调系统(1-2RT)，车辆储热系统(500-1000瓦小时)和车辆座、椅冷却系统；
200瓦左右的电子冷却装置，用于电子和芯片冷却，及电子系统箱的空气调节；制冷量超过20RT的不同性质的设备和用具，如HVAC制品，医用和实验用品，军工制品包括战斗服、飞行服和宇航服，工业用和商用热泵、蒸发器，热能储存设备，燃气轮机，商用除湿器，航天冷却和冷藏设备等。
上列清单并非穷举，而是列出了一些采用本发明的装置和方法的装置的具体种类的有代表性的实施。上述系统及其它系统都可以采用本发明的优点和部件。
权利要求书按照条约第19条的修改的、不同的气态蒸汽压力；该方法包括在盛有下一个连续较高的蒸汽压力反应产物的反应器和盛有下一个连续较低的蒸汽压力反应产物的反应器之间导流传热流体。
45、一种吸收反应系统装置，包括若干其中盛有用于交替地吸收和解吸制冷剂的固体吸收剂的反应器，所述反应器包括反应器热交换装置，用于把传热流体引至吸收剂进行热交换，加热上述第一和第二反应器的装置，冷凝器装置，蒸发器装置，与上述各反应器的热交换装置相连的排热回路，用于在吸收时排热，所述回路包括一个第一部分，用于把气化的传热流体从吸收反应器导向上述冷凝器装置，以及一个第二部分，用于把冷凝的传热流体从冷凝器装置导回到吸收反应器；处于上述排热回路中的传热流体，该流体在吸收反应器的吸收温度下或低于该温度时会发生从液态到气态的相变，以及由蒸汽操纵的流体排出装置，它与上述排热回路的第二部分及一个或多个气体压力管路一起工作，该管路连接解吸反应器与上述排热回路，用来自解吸反应器的解吸的气态制冷剂或气化的传热流体对该回路加压，把其中的液相传热流体排到吸收反应器热交换装置中。
46、如权利要求45所述的装置，其特征在于所述的传热流体与制冷剂是相同的化合物。
47、如权利要求45所述的装置，其特征在于所述流体排出装置包括一个由气化的传热流体或气态制冷剂的压力驱动的气动泵。
48、如权利要求47所述的装置，其特征在于所述的气动泵包括气泡泵，该泵具有一个内盛液态传热流体的大体上垂直的管路，该管路连接上述反应器热交换装置与上述一个或多个气体压力管路，用于引导气化的传热流体或解吸的气态制冷剂，沿着上述垂直管路驱动所述的液态热交换流体。
49、如权利要求46所述的装置，其特征在于所述流体排出装置包括一个液态传热流体储存器，并包括一个或多个用于将液态制冷剂从所述储存器抽吸到所述反应器的喷射器。
50、如权利要求45所述的装置，其特征在于所述流体排出装置包括一个加热器，它与上述排热回路的第二部分一起工作，加热并气化其中的液态传热流体或制冷剂，以便把液态传热流体或液态制冷剂驱向反应器的热交换装置，对吸收反应器进行冷却。
51、如权利要求50所述的装置，其特征在于它包括用于阻止加热后的液态传热流体或制冷剂沿上述排热回路的第二部分回流的第一单向阀。
52、如权利要求45所述的装置，其特征在于它包括用于把解吸的气态制冷剂从上述固体吸收剂引导至上述反应器热交换装置的通路装置。
53、如权利要求52所述的装置，其特征在于它包括一个帮助上述通路装置和排热回路的第一部分的选择性操纵阀，用于在反应器解吸期间有选择地把解吸的气态制冷剂引导至上述反应器热交换装置，并在反应器吸收期间有选择地把气化的制冷剂从反应器引导至冷凝器。
61、如权利要求45所述的装置，其特征在于上述流体排除装置包括一个或多个用于盛液态传热流体的储存器，所述储存器通过上述排热回路的第二部分与上述反应器连接，其中所述一个或多个气体压力回路接纳来自解吸反应器的解吸的气态制冷剂。
62、如权利要求61所述的装置，其特征在于上述一个或多个储存器包括与其相连的加热器，用于加热并气化制冷剂，以便把液态传热流体从所述储存器排送到上述反应器热交换装置。
63、如权利要求45所述的装置，其特征在于上述各反应器中盛有不同的固体吸收剂，各固体吸收剂包括反应物与其所吸收的气态反应物的反应产物，上述不同反应产物具有基本上独立于气态反应物浓度的、不同的气态反应物蒸汽压力。
64、如权利要求63所述的装置，其特征在于它包括三个或三个以上的反应器，里面不同的反应产物具有上升的气态反应物蒸汽压力，并且在低反应压力下有较低蒸汽压力反应产物的吸收温度，该温度高于下一个连续的较高蒸汽压力反应产物在高反应压力下的解吸温度；还包括在所述反应器之间导流传热流体的装置，以便把吸收的热量从温度最高的反应器排至下一个温度较低的反应器。
65、如权利要求45所述的装置，其特征在于它包括用于气化液态传热流体的单一热源，一个用于有选择地把气化的传热流体分别引导至上述诸反应器的三通阀，以及连接上述单一热源与三通阀的、用于把气化的制冷剂由所述热源引至所述阀的回路。
66、如权利要求65所述的装置，其特征在于上述反应器包括一个与上述固体吸收剂有传热联系的传热部分，用于冷凝上述气化的传热流体。
67、如权利要求45所述的装置，其特征在于上述反应器含有配位化合物，它是将一种极性气态制冷剂吸收在金属盐上而形成的，金属盐包括碱金属、碱土金属、过渡金属、锌、镉、锡、铝的卤化物、硝酸盐、亚硝酸盐、草酸盐、硫酸盐或亚硫酸盐，硼氟酸钠，或双金属氯化物，而且是通过至少在开始吸收反应期间限制配位化合物的体积膨胀来加快吸收和解吸反应速度的方法制成的。
68、如权利要求67所述的装置，其特征在于上述极性气态制冷剂是氨，上述金属盐包括SrCl2、SrBr2、CaCl2、CaBr2、CaI2、CoCl2、CoBr2、BaCl2、BaBr2、MgCl2、MgBr2、FeCl2、FeBr2、NiCl2、ZnCl2、SnCl2、MnCl2、MnBr2、CrCl2或者它们的混合物。
69、、如权利要求68述的装置，其特征在于所述传热流体包括上述氨制冷剂。
70、如权利要求62述的装置，其特征在于上述传热流体包括上述制冷剂，其中所述冷凝器将上述排热回路和上述一个或多个储存器连接起来，以便向那里输送冷凝的制冷剂。
71、如权利要求63或64所述的装置，其特征在于在较低级、较低温度的反应器中吸收的热被上述反应器热交换装置中的冷凝的制冷剂排掉，而在较高级、较高温度的反应器中吸收的热被上述反应器热交换装置中的液态传热流体排掉，其中，所述排热回路包括一个或多个与上述反应器热交换装置相连的制冷剂管路，使制冷剂从温度较低的反应器热交换装置环流至上述冷凝器、再返回到温度较低的反应器热交换装置，以及一个或多个传热流体管路，用于在温度较高的热交换装置与温度较低的反应器之间导流传热流体。
72、一种吸收系统，包括若干反应器，气态制冷剂在里面交替地吸附在吸收剂材料上并从吸收剂上解吸；并具有一个共用冷凝器，用于冷凝来自上述所有反应器的解吸的气态制冷剂；以及用于把冷凝的制冷剂引至上述各反应器的冷却回路，所述制冷剂在吸收期间处于反应器的温度或低于该温度时发生从液态到气态的相变，一种在吸收期间冷却一个吸收反应器的方法，包括在吸收期间用一个或多个机械泵将冷凝器中冷凝的制冷剂沿上述冷凝回路抽吸到反应器中，并使其与吸收剂材料进行热交换，在上述一个或多个吸收反应器中至少使部分液态制冷剂蒸发。
73、一种周期性吸收反应系统装置，包括一个盛有一种固体吸收剂的单反应器，吸收剂交替地吸收和解吸制冷剂，所述反应器包括反应器热交换部分，用于把液态制冷剂引导至所述吸收剂进行热交换，所述制冷剂在反应器的吸收温度或低于该温度时发生从液态到气态的相变，加热上述反应器的装置，一个冷凝器，一个蒸发器，一个连接上述反应器热交换装置与冷凝器的第一管路，以及一起工作的选择性操纵阀，用于在反应器吸收期间有选择地开通所述第一管路，以便把气化的制冷剂由反应器的热交换部分导引至冷凝器，而在反应器解吸期间关闭上述第一管路，流体排出装置，用于把液态制冷剂导引至反应器热交换装置，和第二管路装置包括一起工作的单向阀，用于把气态制冷剂从蒸发器导引至上述反应器使其吸附在吸收剂上，第三管路装置和一起工作的单向阀用于把解吸的气态制冷剂从该反应器引导至冷凝器中，第四管路装置连接在上述反应器和流体排出装置之间。
74、如权利要求73所述的装置，其特征在于上述流体排出装置包括一个盛有液态制冷剂的储存器。
75、如权利要求74所述的装置，其特征在于所述流体排出装置包括一个机械或蒸汽泵。
76、如权利要求75所述的装置，其特征在于所述流体排出装置包括一个蒸汽泵，并包括一个加热器和装在其上的单向阀，用于把流体从该装置中抽出。
权利要求
1.在一种带有若干反应器的吸收反应系统中，含有一种固体吸收剂，气态制冷剂在该吸收剂上交替吸收和解吸；该系统具有一个冷却回路，其与上述每个反应器的传热部分连通，并用于导引传热流体或制冷剂进、出上述反应器；一种吸收反应器的冷却方法，包括将液态传热流体或液态制冷剂引导至吸收反应器，与其中的吸收剂进行热交换，上述液态传热流体或制冷剂在吸收温度或吸收温度之下具有从液态到气态的相变，利用上述冷却回路中气化的传热流体或气态制冷剂的压力，驱动上述冷却回路中的液态传热流体或液态制冷剂至该吸收反应器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括加热上述冷却回路中的液态传热流体使其蒸发。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于包括沿上述冷却回路设置单向阀，防止其中的液态传热介质回流。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述冷却回路包括一个基本竖直的管子，蒸发的传热流体沿该竖管驱动液态传热流体向上到达吸收反应器。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于包括加热上述基本竖直的管子中的液态传热流体。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述传热流体包括上述制冷剂，解吸的气态制冷剂被从一个解吸反应器引导到上述冷却回路，以驱动液态制冷剂至上述吸收反应器。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述液态传热流体或液态制冷剂在一个吸收反应器的传热件中被蒸发，并引导到冷凝器；传热流体或制冷剂的冷凝部分被送至上述冷却回路。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括采用一个喷射泵，以喷射上述冷却回路中的上述液态传热流体或液态制冷剂。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于上述喷射泵是由加热件产生的制冷剂蒸汽和上述解吸气态制冷剂联合驱动的。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括采用一个气泡泵，以输送冷却回路中的上述液态传热流体或液态制冷剂。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于上述的气泡泵是由加热件产生的制冷剂蒸汽和上述解吸气态制冷剂联合驱动的。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于包括采用一个由蒸汽驱动的喷射泵，该蒸汽是上述蒸发的传热流体。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于采用一个机械泵，辅助驱动上述冷却回路中的液态传热流体或液态制冷剂。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述反应器含有一种配位化合物，它是将一种极性气态制冷剂吸收在金属盐上而形成的，金属盐包括碱金属、碱土金属、过渡金属、锌、镉、锡、铝的卤化物、硝酸盐、亚硝酸盐、草酸盐、硫酸盐或亚硫酸盐，硼氟酸钠，或双金属氯化物；在一个用于提高气态制冷剂和配位化合物之间的化学吸收反应速度的方法中，上述配位化合物的体积膨胀至少在开始吸收反应时就受到限制，以形成一个反应物团，与那些未限制体积膨胀而形成的配位化合物相比，该反应物团可提高化学吸收反应的速度。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于上述极性气态制冷剂是氨，上述金属盐包括SrCl2、SrBr2、CaCl2、CaBr2、CaI2、CoCl2、CoBr2、BaCl2、BaBr2、MgCl2、MgBr2、FeCl2、FeBr2、NiCl2、ZnCl2、SnCl2、MnCl2、MnBr2、CrCl2或者它们的混合物。
16.如权利要求1或14所述的方法，其特征在于上述系统包括一个用于冷凝上述制冷剂流体的冷凝器，以及一个或多条管道，用于将冷凝器的制冷剂从上述冷凝器引导至上述冷却回路；上述方法包括将解吸的气态制冷剂从一个反应器引导至上述冷凝器，冷凝该制冷剂，并将一部分冷凝的制冷剂送至上述冷却回路。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于上述系统包括制冷剂蒸发器；上述方法包括将一部分冷凝的制冷剂从该冷凝器送至上述蒸发器。
18.如权利要求1或14所述的方法，其特征在于上述系统包括一个用于冷凝气态制冷剂的第一冷凝器，以及一个用于冷凝传热流体的第二冷凝器；上述方法包括将冷凝的传热流体从上述第二冷凝器引导至上述冷却回路中，利用气态制冷剂对上述冷却回路加压，以促使液态传热流体流向一个吸收反应器。
19.在一个吸收反应系统中，该系统包括一个或多个第一反应器，一种制冷剂在其上交替地吸收和解吸；一个或多个第二反应器，上述制冷剂在其上交替地解吸和吸收，上述第一和第二反应器具有一个传热部分，与吸收剂组合物进行热交换，上述制冷剂在该组合物上吸收或解吸；以及一个冷凝器，用于冷凝蒸发的传热流体；一种吸收反应器的冷却部分，包括提供一个温差环流回路，其将每个第一反应器的传热部分与另一个上述第二反应器的传热部分连接，提供一种传热流体，其在吸收温度或该温度以下具有从液态至气态的相变；在吸收反应过程中，将液态传热流体引导至一个或多个吸收反应器有传热部分上；其中，蒸发的传热流体在温差环流回路中移动液态传热流体，以便将其中的液态传热流体引导至上述一个或多个吸收反应器上。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于上述传热流体包括上述制冷剂；上述方法包括引导来自解吸反应器的受压的解吸气态制冷剂流过该解吸反应器的传热部分，而关闭上述解吸反应器中的温差环流回路，并用解吸的气态制冷剂对来自上述传热部分的液态制冷剂施压。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于通过加热上述解吸反应器对解吸的气态制冷剂施压，上述反应器上带有第一加热装置，用于驱动上述解吸反应。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于包括对上述第一加热装置供能，以便从传热部分排出液态制冷剂，然后，在上述温差环流回路中产生来自解吸的气态制冷剂压力。
23.如权利要求20所述的方法，其特征在于上述温差环流回路包括第一和第二管道，其分别接在上述冷凝器、及第一和第二反应器之间，上述第一和第二管道中的每一个都包括一个用于启闭第一和第二管道的阀；上述方法包括在解吸反应时关闭该连接解吸反应器与冷凝器的阀，将解吸的气态制冷剂引导通过该解吸反应器的传热部分，从而对该液态制冷剂加压。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于上述阀是由来自解吸反应器的制冷剂蒸汽压力操纵的，用于关闭上述连接解吸反应器和冷凝器的管道。
25.如权利要求21所述的方法，其特征在于上述系统包括第二加热装置，用于加热温差环流回路中的制冷剂；上述方法包括为该第二加热装置供能，提高蒸汽压力，以关闭解吸反应器上的温差环流回路，直至第一加热装置产生足够的解吸制冷剂蒸汽压力，以关闭上述温差环流回路。
26.如权利要求19所述的方法，其特征在于通过加热上述解吸反应器对传热流体施压，上述反应器上带有第一加热装置，用于驱动上述解吸反应。
27.如权利要求19所述的方法，其特征在于上述温差环流流回路包括第一和第二管道，其分别接在上述冷凝器、及第一和第二反应器之间，上述第一和第二管道中的每一个都包括一个用于启闭第一和第二管道的阀；上述方法包括在解吸反应时关闭该连接解吸反应器与冷凝器的阀，将上述温差环流流回路包括第一和第二管道，其分别接在上述冷凝器、及第一和第二反应器之间，上述第一和第二管道中的每一个都包括一个用于启闭第一和第二管道的阀，上述方法包括在解吸反应时关闭该连接解吸反应器与冷凝器的阀，将蒸发的传热流体引导通过该解吸反应器的传热部分，从而对该蒸发的传热流体加压。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于上述阀是由来自解吸反应器的制冷剂蒸汽压力操纵的，用于关闭上述连接解吸反应器和冷凝器的管道。
29.如权利要求26所述的方法，其特征在于上述系统包括第二加热装置，用于加热温差环流回路中蒸发的传热流体；上述方法包括为该第二加热装置供能，提高蒸汽压力，以关闭解吸反应器上的温差环流回路，直至第一加热装置产生足够的蒸汽压力，以关闭上述温差环流回路。
30.如权利要求19所述的方法，其特征在于上述传热流体是制冷剂，上述方法包括启动该温差环流回路，其中包括利用压缩的制冷剂蒸汽，迫使该温差环流回路中的液态制冷剂流向一个吸收反应器。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于包括利用来自解吸反应器的解吸的气态制冷剂，对上述温差环流回路中的液态制冷剂加压。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于上述系统包括一个容纳液态制冷剂的储存器和一个与之相连的加热件，该储存器与一条管道及上述温差环流回路相通，该管道引导来自反应器的解吸的气态制冷剂；上述方法包括为上述加热件供能，加热件压缩该储存器内的制冷剂蒸汽，并将液态制冷剂从储存器引导至该温差环流回路中。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于包括在解吸反应器解吸气态制冷剂之前，为上述加热件供能。
34.如权利要求20所述的方法，其特征在于上述系统包括一个容纳液态制冷剂的储存器和一个与之相连的加热件；上述方法包括为上述加热件供能，压缩该储存器内的制冷剂蒸汽，并将液态制冷剂从储存器引导至该温差环流回路中。
35.如权利要求30所述的方法，其特征在于上述系统包括一个容纳冷凝的制冷剂的储存器和一个位于温差环流回路中的加热件；上述方法包括为该加热件供能，以蒸发液态制冷剂，从而迫使该温差环流回路中的液态制冷剂流向一个吸收反应器。
36.如权利要求30所述的方法，其特征在于上述制冷剂和传热流体包括不同的组合物；上述系统包括用于引导制冷剂进、出上述反应器的第一管路及用于引导传热流体的第二管路；可动的界面装置与上述第一和第二管路共同工作，响应界面装置上的制冷剂蒸汽压力，迫使传热流体进入温差环流回路；上述方法包括用一个解吸反应器产生足够的制冷剂蒸汽压力，以启动上述温差环流回路。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于上述可动的界面装置包括一个容纳传热流体的储存器和一个与之相连的加热件；上述方法包括为上述加热件供能以便压缩该界面装置一侧的制冷剂蒸汽，由此移动该界面装置，以将液态传热流体从该储存器排入上述温差环流回路中。
38.如权利要求19所述的方法，其特征在于上述制冷剂和传热流体包括不同的组合物；上述系统包括用于引导制冷剂进、出上述反应器的第一管路及用于引导传热流体的第二管路；一个储存器用于容纳传热流体，并与第一和第二管路共同工作，迫使传热流体进入温差环流回路；上述方法包括加热该储存器，以便将液态传热流体从那里排入温差环流回路中。
39.如权利要求19所述的方法，其特征在于上述第一和第二反应器含有配位化合物，它是将一种极性气态制冷剂吸收在金属盐上而形成的，金属盐包括碱金属、碱土金属、过渡金属、锌、镉、锡、铝的卤化物、硝酸盐、亚硝酸盐、草酸盐、硫酸盐或亚硫酸盐，硼氟酸钠，或双金属氯化物；上述方法包括一个处理过程，用于提高极性气态制冷剂与配位化合物之间的化学吸收反应速度，该过程包括至少在开始吸收反应时限制上述配位化合物的体积膨胀，以便形成一种产物，与那些未限制体积膨胀而形成的配位化合物相比，这种产物可提高化学吸收反应的速度。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于上述极性气态制冷剂是氨，上述金属盐包括SrCl2、SrBr2、CaCl2、CaBr2、Cal2、CoCl2、CoBr2、BaCl2、BaBr2、MgCl2、MgBr2、FeCl2、FeBr2、NiCl2、ZnCl2、SnCl2、MnCl2、MnBr2、CrCl2或者它们的混合物。
41.在一个吸收反应系统的操作中，该系统包括一个或多个反应器，一种制冷剂在固体吸收剂上交替地吸收和解吸，该固态吸收剂包括一种配位化合物，它是将一种极性气态制冷剂吸收在金属盐上而形成的，金属盐包括碱金属、碱土金属、过渡金属、锌、镉、锡、铝的卤化物、硝酸盐、亚硝酸盐、草酸盐、硫酸盐或亚硫酸盐，硼氟酸钠，或双金属氯化物；其中，该配位化合物由一种方法制成，该方法用于提高极性气态制冷剂与配位化合物之间的化学吸收反应速度，该方法包括至少在开始吸收反应时限制上述配位化合物的体积膨胀，以便形成一种产物，与那些未限制体积膨胀而形成的配位化合物相比，这种产物可提高化学吸收反应的速度；该系统还具有管路装置，用以引导传热流体从上述的一个或多个反应器到一个冷凝器，并从上述冷凝器到上述一个或多个反应器；一种来自吸收反应器的吸收热的排除方法，包括提供一种液相传热流体，其在上述回路的一个吸收反应器的温度上或低于该温度时具有从液态到气态的相变；提供蒸汽压力，将上述管路中的传热流体排入上述冷凝器和上述反应器之间，由此引导液态传热流体流向上述吸收反应器；至少将一部分在上述吸收反应器中的液态传热流体蒸发。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于上述极性气态制冷剂是氨，上述金属盐包括SrCl2、SrBr2、CaCl2、CaBr2、CaI2、CoCl2、CoBr2、BaCl2、BaBr2、MgCl2、MgBr2、FeCl2、FeBr2、NiCl2、ZnCl2、SnCl2、MnCl2、MnBr2、CrCl2或者它们的混合物。
43.如权利要求41所述的方法，其特征在于系统包括若干反应器，各反应器中盛有不同的配位化合物；该方法包括至少把来自放热的吸收反应器中的部分热量传至吸热解吸反应器中，以驱动这里的反应。
44.如权利要求41所述的方法，其特征在于所述的反应系统包括三个或三个以上的反应器，各反应器中盛有不同的配位化合物，所述各不同的配位化合物具有基本上独立于气态反应物浓度的、不同的气态蒸汽压力；该方法包括在盛有下一个连续较高的蒸汽压力反应产物的反应器和盛有下一个连续较低的蒸汽压力反应产物的反应器之间导流传热流体。
45.一种吸收反应系统装置，包括若干其中盛有用于交替地吸收和解吸制冷剂的固体吸收剂的反应器，所述反应器包括反应器热交换装置，用于把传热流体引至吸收剂进行热交换，加热上述第一和第二反应器的装置，冷凝器装置，蒸发器装置，与上述各反应器的热交换装置相连的排热回路，用于在吸收时排热，所述回路包括一个第一部分，用于把气化的传热流体从吸收反应器导向上述冷凝器，以及一个第二部分，用于把在冷凝器上冷凝的传热流体导向吸收反应器；处于上述排热回路中的传热流体，该流体在吸收反应器的吸收温度下或低于该温度时会发生从液态到气态的相变，以及由蒸汽操纵的流体排出装置，它辅助上述排热回路的第二部分把其中的液相传热流体排到反应器热交换装置中，该装置包括一个或多个连接解吸反应器与上述排热回路的气体压力管路，用解吸的气态制冷剂或气化的传热流体对该回路加压。
46.如权利要求45所述的装置，其特征在于所述的传热流体与制冷剂是相同的化合物。
47.如权利要求45所述的装置，其特征在于所述流体排出装置包括一个由气化的传热流体或气态制冷剂的压力驱动的气动泵。
48.如权利要求47所述的装置，其特征在于所述的气动泵包括气泡泵，该泵具有一个内盛液态传热流体的大体上垂直的管路，该管路连接上述反应器热交换装置与上述一个或多个气体压力管路，用于引导气化的传热流体或解吸的气态制冷剂，沿着上述垂直管路驱动所述的液态热交换流体。
49.如权利要求46所述的装置，其特征在于所述流体排出装置包括一个液态传热流体储存器，并包括一个或多个用于将液态制冷剂从所述储存器抽吸到所述反应器的喷射器。
50.如权利要求45所述的装置，其特征在于所述流体排出装置包括一个加热器，它帮助上述排热回路对其中的液态传热流体或制冷剂进行加热，以便把液态传热流体或制冷剂抽吸到反应器的热交换装置，对吸收反应器进行冷却。
51.如权利要求50所述的装置，其特征在于它包括用于阻止加热后的液态传热流体或制冷剂沿上述排热回路的第二部分回流的第一单向阀。
52.如权利要求45所述的装置，其特征在于它包括用于把解吸的气态制冷剂从上述固体吸收剂引导至上述反应器热交换装置的通路装置。
53.如权利要求52所述的装置，其特征在于它包括一个帮助上述通路装置和排热回路的第一部分的选择性操纵阀，用于在反应器解吸期间有选择地把解吸的气态制冷剂引导至上述反应器热交换装置，并在反应器吸收期间有选择地把气化的制冷剂从反应器引导至冷凝器。
54.如权利要求52所述的装置，其特征在于它包括帮助上述排热回路的第一部分和上述通路装置的压力操纵阀，这些阀响应解吸制冷剂压力在反应器解吸期间关闭，从而把解吸的气态制冷剂引导至上述反应器热交换装置，并在反应器吸收期间打开，从而把气化的制冷剂从反应器引导至冷凝器。
55.如权利要求45所述的装置，其特征在于所述冷凝器装置包括第一和第二冷凝器，第一冷凝器与上述排热回路连接用于冷凝上述传热流体，第二冷凝器与一个气体压力回路连接用于冷凝解吸的制冷剂。
56.如权利要求55所述的装置，其特征在于它包括帮助上述排热回路的选择性操纵的阀装置，用于在反应器吸收期间有选择地把气化的传热流体从反应器引导至上述第一冷凝器，并在反应器解吸期间利用来自解吸反应器的气化传热流体对所述回路加压。
57.如权利要求45所述的装置，其特征在于上述流体排出装置包括一个活动的界面装置，其第一侧面响应蒸汽压力以排出第二侧面的液体。
58.如权利要求57所述的装置，其特征在于上述流体排出装置包括一个辅助上述活动的界面装置的储存器。
59.如权利要求58所述的装置，其特征在于上述储存器与上述一个或多个气体压力管路连接用于接纳解吸的气态制冷剂，并与上述冷凝器连接用于接纳传热流体。
60.如权利要求58所述的装置，其特征在于上述活动界面装置包括一个置于上述储存器中的隔膜。
61.如权利要求45所述的装置，其特征在于上述流体排除装置包括一个或多个用于盛液态传热流体的储存器，所述储存器通过上述排热回路的第二部分与上述反应器连接，其中所述一个或多个气体压力回路接纳来自解吸反应器的解吸的气态制冷剂。
62.如权利要求61所述的装置，其特征在于上述一个或多个储存器包括与其相连的加热器，用于加热制冷剂，以便把液态传热流体从所述储存器排送到上述反应器热交换装置。
63.如权利要求45所述的装置，其特征在于上述各反应器中盛有不同的固体吸收剂，各固体吸收剂包括反应物与其所吸收的气态反应物的反应产物，上述不同反应产物具有基本上独立于气态反应物浓度的、不同的气态反应物蒸汽压力。
64.如权利要求63所述的装置，其特征在于它包括三个或三个以上的反应器，里面不同的反应产物具有上升的气态反应物蒸汽压力，并且在低反应压力下有较低蒸汽压力反应产物的吸收温度，该温度高于下一个连续的较高蒸汽压力反应产物在高反应压力下的解吸温度；还包括在所述反应器之间导流传热流体的装置，以便把吸收的热量从温度最高的反应器排至下一个温度较低的反应器。
65.如权利要求45所述的装置，其特征在于它包括用于气化液态传热流体的单一热源，一个用于有选择地把气化的传热流体分别引导至上述诸反应器的三通阀，以及连接上述单一热源与三通阀的、用于把气化的制冷剂由所述热源引至所述阀的回路。
66.如权利要求65所述的装置，其特征在于上述反应器包括一个与上述固体吸收剂有传热联系的传热部分，用于冷凝上述气化的传热流体。
67.如权利要求45所述的装置，其特征在于上述反应器含有配位化合物，它是将一种极性气态制冷剂吸收在金属盐上而形成的，金属盐包括碱金属、碱土金属、过渡金属、锌、镉、锡、铝的卤化物、硝酸盐、亚硝酸盐、草酸盐、硫酸盐或亚硫酸盐，硼氟酸钠，或双金属氯化物，而且是通过至少在开始吸收反应期间限制配位化合物的体积膨胀来加快吸收和解吸反应速度的方法制成的。
68.如权利要求67所述的装置，其特征在于上述极性气态制冷剂是氨，上述金属盐包括SrCl2、SrBr2、CaCl2、CaBr2、CaI2、CoCl2、CoBr2、BaCl2、BaBr2、MgCl2、MgBr2、FeCl2、FeBr2、NiCl2、ZnCl2、SnCl2、MnCl2、MnBr2、CrCl2或者它们的混合物。
69.、如权利要求68述的装置，其特征在于所述传热流体包括上述氨制冷剂。
70.如权利要求62述的装置，其特征在于上述传热流体包括上述制冷剂，其中所述冷凝器与上述排热回路和上述一个或多个储存器连接，以便向那里输送冷凝的制冷剂。
71.如权利要求63或64所述的装置，其特征在于在较低级、较低温度的反应器中吸收的热被上述反应器热交换装置中的冷凝的制冷剂排掉，而在较高级、较高温度的反应器中吸收的热被上述反应器热交换装置中的液态传热流体排掉，其中，所述排热回路包括一个或多个与上述反应器热交换装置相连的制冷剂管路，使制冷剂从温度较低的反应器热交换装置环流至上述冷凝器、再返回到温度较低的反应器热交换装置，以及一个或多个传热流体管路，用于在温度较高的热交换装置与温度较低的反应器之间导流传热流体。
72.一种吸收系统，包括若干反应器，气态制冷剂在里面交替地吸附在吸收剂材料上并从吸收剂上解吸；并具有一个共用冷凝器，用于冷凝来自上述所有反应器的解吸的气态制冷剂；以及用于把冷凝的制冷剂引至上述各反应器的冷却回路，所述制冷剂在吸收期间处于反应器的温度或低于该温度时发生从液态到气态的相变，一种在吸收期间冷却一个吸收反应器的方法，包括在吸收期间用一个或多个机械泵将冷凝器中冷凝的制冷剂沿上述冷凝回路抽吸到反应器中，并使其与吸收剂材料进行热交换，在上述一个或多个吸收反应器中至少使部分液态制冷剂蒸发。
73.一种周期性吸收反应系统装置，包括一个盛有一种固体吸收剂的反应器，吸收剂交替地吸收和解吸制冷剂，所述反应器包括反应器热交换部分，用于把液态制冷剂引导至所述吸收剂进行热交换，加热上述反应器的装置，一个冷凝器，一个蒸发器，一个连接上述反应器热交换装置与冷凝器的第一管路，以及安装在其上面的选择性操纵阀，用于在反应器吸收期间有选择地开通所述第一管路以便把气化的制冷剂由反应器的热交换部分导引至冷凝器，而在反应器解吸期间关闭上述第一管路，所述制冷剂在所述反应器的吸收温度或低于该温度时能发生从液态到气态的相变，流体排出装置，用于把液态制冷剂导引至反应器热交换装置，和第二管路装置，用于把气态制冷剂导引至上述反应器使其吸附在吸收剂上，以及连接上述反应器和流体排出装置的第三回路。
74.如权利要求73所述的装置，其特征在于上述流体排出装置包括一个盛有液态制冷剂的储存器。
75.如权利要求74所述的装置，其特征在于所述流体排出装置包括一个机械或蒸汽泵。
76.如权利要求75所述的装置，其特征在于所述流体排出装置包括一个蒸汽泵，并包括一个加热器和装在其上的单向阀，用于把流体从该装置中抽出。
全文摘要
在一吸收反应系统中，该系统包括一个或多个第一反应器(10)，其中一种制冷剂交替地吸收和解吸；一个或多个第二反应器(20)，其中一种制冷剂交替地解吸和吸收；还具有一个冷却回路(16、60、68、67、56、12、21)，用于引导传热流体进出反应器(10、20)。一种吸收反应器的冷却方法包括利用气化的传热流体在冷却回路中驱动液态传热流体，引导液相传热流体到达一个吸收反应器与吸收剂进行热交换，该液相传热流体在吸收温度或该温度以下时具有从液态到气态的相变，该制冷剂可以采用传热流体。本发明包括执行上述方法的装置。
文档编号F28D20/00GK1123053SQ94192065
公开日1996年5月22日 申请日期1994年4月20日 优先权日1993年5月11日
发明者L·D·基罗, U·罗肯费勒 申请人:罗基研究公司