基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统的制作方法
【专利摘要】一种基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统，它包括制动电阻（1）、吸附单元管（2）、制冷母管（5）、翅片（6）、集冷箱（7）、风机（8）和输冷管（9）。本实用新型将地铁制动电阻间歇式发热的特点与间歇式吸附式制冷巧妙结合，降低了能量浪费；为车厢提供制冷量，降低了车载空调能耗，减少了二氧化碳的排放，且吸附式制冷无污染，环境友好，无氯氟烃（CFC）污染问题。本实用新型运行过程中，无运动部件，无噪声，抗震好，适应于地铁振动倾颠场所；核心部件为吸附式单元管，结构简单，体积小，重量轻。
【专利说明】基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种制冷系统，尤其是一种基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统。
【背景技术】
[0002]根据资料统计，预计到2020年我国将有超过40个城市拥有地铁，上百条线路开通运营。由于运行条件的要求，地铁制动相当频繁，具有控制精确、制动平稳、节能等优点的再生制动已经在地铁的客车中得到广泛的应用。制动过程中，牵引电动机转变为发电机，将列车的动能转化为电能，地铁再生制动产生的反馈能量一般为牵引能量的20%及以上，除当电压大于750V时再生电流并入电网被其他牵引车辆吸收外，剩余的很大一部分能量如不能被消耗或回收，将导致地铁直流电网电压大幅度升高，会威胁牵引电网及列车行车安全。制动电阻因结构简单、技术成熟可靠，国内地铁广泛采用其作为再生制动能量的吸收方式，但同时也造成了能量的大量浪费。国外已开发多种储能装置储存列车制动能量，如超级电容，特种蓄电池，飞轮等。国内因技术要求高、国产化困难、价格高，短时难以引进推广。
[0003]以南京地铁一号线为例，地铁单车单程I小时，途径24个站台，平均150秒就有一次制动过程。资料表明，再生制动的时间约为22秒，制动电阻散热功率平均450kW。热量被风机以均速6m/s均温200°C的空气带走，经冷却后消散到隧道中。热能浪费十分严重，因此，急需一种有效利用地铁列车制动电阻余热的系统。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种既能对地铁制动电阻的余热进行利用，又能对车厢制冷，同时减少车载空调能耗的基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统。
[0005]本实用新型可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统，它包括制动电阻1、吸附单元管2、制冷母管5、翅片6、集冷箱7、风机8和输冷管9，吸附单元管2垂直于水平面插入制动电阻I加长的风道内，且管上、下端分别穿透、嵌入制动电阻I的外壳，每只所述制冷母管5紧贴制动电阻I与沿垂直于制动电阻I风道内气流流动方向的每排吸附单元管2的上端焊接到一起，组成一个制冷单元，翅片6安装在制冷母管5的中部，集冷箱7两端分别装有风机8和输冷管9，制冷母管5后半部分插入其内部，其它面封闭。
[0007]所述系统与地铁的制动电阻I 一对一配套安装，制动电阻I沿风道内气流流动方向加长300mm。
[0008]所述吸附单元管2材料为紫铜管，内部填充有吸附剂和制冷剂。
[0009]所述吸附单元管2以叉排形式排列，纵向、横向间距均为22mm。
[0010]所述制冷母管5为紫铜管，其后半部分向下弯曲30°。
[0011]本实用新型的优点为:
[0012]1.本实用新型的基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统将地铁制动电阻间歇式发热的特点与间歇式吸附式制冷巧妙结合，降低了能量浪费。
[0013]2.本实用新型的基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统为车厢提供制冷量，降低了车载空调能耗，减少了二氧化碳的排放。同时吸附式制冷无污染，环境友好，无氯氟烃(CFC)污染问题。
[0014]3.本实用新型的基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统运行过程中，无运动部件，无噪声，抗震好，适应于地铁振动倾颠场所。
[0015]4.本实用新型的基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统核心部件为吸附式单元管，结构简单，体积小，重量轻。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构示意图。
[0017]图2是制冷单元的结构示意图。
[0018]图中，1、制动电阻，2、吸附单元管，5、制冷母管，6、翅片，7、集冷箱，8、风机，9、输冷管。
具体实施方案
[0019]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0020]本实用新型系统与地铁制动电阻一对一配套设计安装。
[0021]如图1、2，一种基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统，它包括制动电阻1、吸附单元管2、制冷母管5、翅片6、集冷箱7、风机8和输冷管9，吸附单元管2垂直于水平面插入制动电阻I加长的风道内，且管上、下端分别穿透、嵌入制动电阻I的外壳，每只所述制冷母管5紧贴制动电阻I与沿垂直于制动电阻I风道内气流流动方向的每排吸附单元管2的上端焊接到一起，组成一个制冷单元，翅片6安装在制冷母管5的中部，集冷箱7两端分别装有风机8和输冷管9，制冷母管5后半部分插入其内部，其它面封闭。
[0022]制动电阻I沿风道内气流流动方向加长300_，以便于吸附单元管2插入使之吸收经电阻加热后的高温空气的热量。
[0023]管子以叉排形式排列以便于对流换热。吸附单元管2的上、下端分别穿透、嵌入制动电阻I外壳，以加固管子，同时上端穿透以便于与制冷母管5焊接。
[0024]所述的吸附剂为沸石分子筛/泡沫铝复合材料，填充于吸附单元管2中，厚度为4mm ο
[0025]所述的制冷剂为水，每根吸附单元管2填充20g。
[0026]所述的制冷母管5紧贴制动电阻1，与沿垂直于制动电阻I风道内气流流动方向排列的管子的上端焊接到一起，组成一个制冷单元，全套装置共7个制冷单元。制冷母管5外径28mm,壁厚0.9mm,长1360mm,中部装有翅片6,以使制冷剂便于冷凝,后半部分向下弯曲30°，以便于储存制冷剂。
[0027]所述的集冷箱7两端分别装有风机8和输冷管9，制冷母管5弯曲部分插入其内部，其它面封闭，由连接件连接于车厢底部使之固定。
[0028]垂直于水平面插入制动电阻I加长的风道内，以叉排方式排列，纵向、横向管间距均为22mm，共插入109根。吸附单元管2的下端嵌入制动电阻外壳内，上端穿透少许。[0029]垂直于制动电阻I风道内气流流动方向共7排管子，制冷母管5紧贴制动电阻I与每排管子的上端焊接在一起，组成一个制冷单元，全套装置共7个制冷单元，制冷单元的设计如附图2所示。制动电阻I与车厢底部之间的空隙可适当加长，以便于制冷母管5插入。
[0030]制冷母管5外径28mm,壁厚0.9mm,长1360mm,中部安装翅片6,以便于制冷剂蒸汽冷凝，后半部分向下弯曲30°，以便于制冷剂液体储存。
[0031 ] 集冷箱7为方形空腔，两端分别装有风机8和输冷管9，位于制冷母管5弯曲部分，以便于其插入，其它面封闭。
[0032]本实用新型是一种可以对地铁列车制动电阻余热进行吸附式制冷的系统，采用吸附式制冷与制动电阻结合，辅以紫铜管，对废热加以回收，产生冷量，具有节能减排的效果。本实用新型参照的制动电阻的尺寸为923mm长*760mm宽*603mm高，设计出的装置平均制冷功率达371W，对车厢送风预冷，可减少车载空调能耗。地铁一般每车6节车厢，4动2拖，装置与制动电阻一对一配套设计安装，共可安装4台装置。除去系统耗电，以列车每日运行16h，空调运行IOh计，南京一号线每年可节电17228度，减少二氧化碳排放17176kg。
[0033]本实用新型的工作方式如下:
[0034]列车制动时，制动电阻I吸收一部分再生能量而温度升高，然后被风机吹出的空气冷却，被加热的空气流经吸附单元管2。吸附单元管2中的吸附剂吸收高温空气热量而温度升高开始解析，制冷剂从中脱附出来，当达到与冷凝温度对应的饱和压力时，制冷剂在制冷母管5安装翅片6处凝结，同时放出潜热，热量经翅片6被转移到隧道中，冷凝下的液体流入制冷母管5的弯曲部分蒸发段储存；列车运行时，吸附剂被冷却而吸附能力提高，于是开始吸附蒸发段中的制冷剂蒸汽，造成系统内气体压力降低，制冷剂便不断蒸发，产生冷量由集冷箱7中的风机8吹出的空气经输冷管9带走而进入车厢。
[0035]上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
【权利要求】
1.一种基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统，其特征是它包括制动电阻(I)、吸附单元管(2)、制冷母管(5)、翅片(6)、集冷箱(7)、风机(8)和输冷管(9)，吸附单元管(2)垂直于水平面插入制动电阻(I)加长的风道内，且管上、下端分别穿透、嵌入制动电阻(I)的外壳，每只所述制冷母管(5)紧贴制动电阻(I)与沿垂直于制动电阻(I)风道内气流流动方向的每排吸附单元管(2)的上端焊接到一起，组成一个制冷单元，翅片(6)安装在制冷母管(5 )的中部，集冷箱(7 )两端分别装有风机(8 )和输冷管(9 )，制冷母管(5 )后半部分插入其内部，其它面封闭。
2.根据权利要求1所述的基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统，其特征是所述系统与地铁的制动电阻(I) 一对一配套安装，制动电阻(I)沿风道内气流流动方向加长300mm。
3.根据权利要求1所述的基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统，其特征是所述吸附单元管(2)材料为紫铜管，内部填充有吸附剂和制冷剂。
4.根据权利要求1所述的基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统，其特征是所述吸附单元管(2)以叉排形式排列，纵向、横向间距均为22_。
5.根据权利要求1所述的基于吸附式制冷的地铁列车制动电阻余热利用系统，其特征是所述制冷母管(5)为紫铜管，其后半部分向下弯曲30°。
【文档编号】B60L7/02GK203681557SQ201320777632
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】杨二浩, 陈沈绪恺, 郭磊, 赵洋洋, 刘玮, 王小柳, 武文彬 申请人:南京工业大学