专利名称：混合工质深度冷冻吸附制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种吸附制冷装置，尤其涉及一种混合工质深度冷冻吸附制冷装置。
背景技术：
固体吸附式制冷是一种可利用废热、地热、太阳能等低品位能源的热驱动型制冷方式，而且可以采用对大气臭氧层无破坏作用的制冷剂，是一种环境友好的制冷方式。二十世纪七十年代以来，世界性的能源危机促进了吸咐式制冷机的快速发展，在目前石油能源日趋紧张的今天，有着广阔的应用前景。
到目前为止，简单的单级吸附式制冷系统一般只应用在-40℃以上的温区。要实现-60℃以下的深度制冷，需要采用复叠式吸附制冷系统，或采用与其他制冷系统复叠的吸附制冷系统(以下统称为复叠式吸附制冷系统)。由于复叠式吸附制冷系统结构复杂，制造成本高，维修困难，限制了它的推广应用，一般只应用在-150℃以下的温区。
近些年来，自复叠混合工质制冷机得到了快速的发展，采用单级压缩就可以实现-40～-200℃的制冷温度。与传统复叠式压缩制冷系统相比，制冷机的结构得到大为简化，提高了制冷机运行的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种深度冷冻吸附制冷装置。
它具有依次连接的第一吸脱附器、第二吸脱附器、冷凝器、组元分离模块、第二节流装置、第二回热器、第一回热器、第一节流装置及蒸发器，在第一吸脱附器、第二吸脱附器内装有固体吸附剂。
与冷凝器的第一端口连接的管道末端分成两路，与冷凝器的第一端口连接的管道末端分出的一路经第一阀门与第一吸脱附器的第一端口相连，与冷凝器的第一端口连接的管道末端分出的另一路经第二阀门与第二吸脱附器的第一端口相连。冷凝器的第二端口与组元分离模块的第一端口相连，与组元分离模块的第二端口相连的管道末端分成两路，与组元分离模块的第二端口相连的管道末端分出的一路经第三阀门与第一吸脱附器的第二端口相连，与组元分离模块的第二端口相连的管道末端分出的另一路经第四阀门与第二吸附器的第二端口相连，组元分离模块的第三端口、第四端口分别与第二回热器的第一端口、第四端口相连，组元分离模块的第五端口与第二节流装置的第二端口相连。与第二节流装置的第一端口相连的管道末端分成两路，与第二节流装置的第一端口相连的管道末端分出的一路与第二回热器的第三端口相连，与第二节流装置的第一端口相连的管道末端分出的另一路与第一回热器的第四端口相连，第二回热器的第三端口与第一回热器的第一端口相连，第一回热器的第二端口经第一节流装置与蒸发器的第一端口相连，蒸发器的第二端口与第一回热器的第三端口相连。
混合工质深度冷冻吸附制冷装置的制冷剂为二元或二元以上的混合制冷剂，二元或二元以上的混合制冷剂由烃类、氢氯氟烃类、氢氟烃类、氟烃类、水、氨、醇类、醚类为组元混合而成。吸附剂为能吸附这些制冷剂的固体吸附剂。固体吸附剂为活性炭、分子筛、硅胶、金属氢化物或它们的混合物。
本发明将自复叠混合工质制冷机的原理应用到吸附式制冷系统中，可以充分发挥吸附式制冷系统能够利用各种高低温余热，简化传统复叠式吸附制冷系统，实现-60～-200℃的深度制冷，装置结构简单，性能可靠，效率高，适用于既有热源又需要深度冷冻的场合，将有非常广阔的应用前景。
附图是深度冷冻吸附制冷装置结构示意图。
具体实施例方式
本发明具有依次连接的第一吸脱附器1、第二吸脱附器2、冷凝器7、组元分离模块8、第二节流装置9、第二回热器10、第一回热器11、第一节流装置12及蒸发器13，在第一吸脱附器1、第二吸脱附器2内装有固体吸附剂。
与冷凝器7的第一端口18连接的管道末端分成两路与冷凝器7的第一端口18连接的管道末端分出的一路经第一阀门3与第一吸脱附器1的第一端口14相连，与冷凝器7的第一端口18连接的管道末端分出的另一路经第三阀门5与第二吸脱附器2的第一端口16相连，冷凝器7的第二端口19与组元分离模块8的第一端口20相连，与组元分离模块8的第二端口21相连的管道末端分成两路与组元分离模块8的第二端口21相连的管道末端分出的一路经第二阀门4与第一吸脱附器1的第二端口15相连，与组元分离模块8的第二端口21相连的管道末端分出的另一路经第四阀门6与第二吸附器2的第二端口17相连，组元分离模块8的第三端口22、第四端口23分别与第二回热器10的第一端口25、第四端口28相连，组元分离模块8的第五端口24与第二节流装置9的第二端口36相连，与第二节流装置9的第一端口35相连的管道末端分成两路，与第二节流装置9的第一端口35相连的管道末端分出的一路与第二回热器10的第三端口27相连，与第二节流装置9的第一端口35相连的管道末端分出的另一路与第一回热器11的第四端口32相连，第二回热器10的第三端口26与第一回热器11的第一端口29相连，第一回热器11的第二端口30经第一节流装置12与蒸发器13的第一端口33相连，蒸发器13的第二端口34与第一回热器11的第三端口31相连。
装置的制冷剂为二元或二元以上的混合制冷剂，二元或二元以上的混合制冷剂由烃类、氢氯氟烃类、氢氟烃类、氟烃类、水、氨、醇类、醚类为组元混合而成。吸附剂为能吸附这些制冷剂的固体吸附剂，固体吸附剂为活性炭、分子筛、硅胶、金属氢化物或它们的混合物。
本发明采用R134a(沸点为-26.1℃)和R23(-82.1℃)混合物作为制冷剂，椰壳活性炭为吸附剂。
吸脱附器1排出的高温混合制冷剂蒸汽流经第一阀门3(此时第二阀门4关闭)、冷凝器7后，成为汽液两相进入组元分离模块8。混合制冷剂在组元分离模块8中被分成成分不同的两股制冷剂，其中低沸点组元浓度较大的制冷剂从第三端口22流出，依次流过第二回热器10和第一回热器11的高压通道冷凝放热，经过第一节流装置12减压降温，在蒸发器13中部分蒸发制冷。流出蒸发器13的汽液两相制冷剂依次流过第一回热器11和第二回热器10的低压通道以及组元分离模块8的内部换热器，进一步蒸发吸热，最后流过第四阀门6(此时第三阀门5关闭)被吸脱附器2吸入。
低沸点组元浓度较小的制冷剂从组元分离模块8的第五端口24流出，先经过第二节流装置9减压降温，与从第一回热器11低压通道流出的低沸点组元浓度较大的制冷剂混合，再流经第二回热器10的低压通道和组元分离模块8的内部换热器蒸发吸热，最后流过第四阀门6(此时第三阀门5关闭)被吸脱附器2吸入。
当吸脱附器1脱附结束和吸脱附器2吸附结束时，交换吸脱附器1和吸脱附器2的外部热源，使吸脱附器1吸附，吸脱附器2脱附，同时关闭第一阀门3、第四阀门6和打开第二阀门4、第三阀门5，使制冷系统连续不断地在蒸发器中实现制冷。
所说的制冷剂为二元或二元以上的混合制冷剂，混合制冷剂的组元为烃类、氢氯氟烃类、氢氟烃类、氟烃类、水、氨、醇类、醚类。吸附剂为能吸附这些制冷剂的固体吸附剂，它们是活性炭、分子筛、硅胶、金属氢化物或它们的混合物。
所说的吸脱附器与普通连续型吸附式制冷机相类似，其中有吸附剂和热交换器。
所说的冷凝器、蒸发器、回热器与普通连续型吸附式制冷机相类似，均为热交换器，可以是沉浸式、喷淋式、板式或套管式的。
所说的节流装置与普通连续型吸附式制冷机相类似，可以是毛细管、自动阀门或手动阀门。
所说的组元分离模块可以是普通的汽液分离器或精馏装置，其作用是将混合制冷剂分为成分不同的两股混合制冷剂，其中低沸点组元浓度较大的一股混合制冷剂从顶部以气态流出，另一股低沸点组元浓度较小的混合制冷剂从低部以液态流出。
权利要求
1.一种混合工质深度冷冻吸附制冷装置，其特征在于，它具有相连接的第一吸脱附器(1)、第二吸脱附器(2)、冷凝器(7)、组元分离模块(8)、第二节流装置(9)、第二回热器(10)、第一回热器(11)、第一节流装置(12)及蒸发器(13)，在第一吸脱附器(1)、第二吸脱附器(2)内装有固体吸附剂。
2.根据权利要求1所述的混合工质深度冷冻吸附制冷装置，其特征在于所述与冷凝器(7)的第一端口(18)连接的管道末端分成两路，与冷凝器(7)的第一端口(18)连接的管道末端分出的一路经第一阀门(3)与第一吸脱附器(1)的第一端口(14)相连，与冷凝器(7)的第一端口(18)连接的管道末端分出的另一路经第三阀门(5)与第二吸脱附器(2)的第一端口(16)相连，冷凝器(7)的第二端口(19)与组元分离模块(8)的第一端口(20)相连，与组元分离模块(8)的第二端口(21)相连的管道末端分成两路，与组元分离模块(8)的第二端口(21)相连的管道末端分出的一路经第二阀门(4)与第一吸脱附器(1)的第二端口(15)相连，与组元分离模块(8)的第二端口(21)相连的管道末端分出的另一路经第四阀门(6)与第二吸脱附器(2)的第二端口(17)相连，组元分离模块(8)的第三端口(22)、第四端口(23)分别与第二回热器(10)的第一端口(25)、第二回热器(10)的第四端口(28)相连，组元分离模块(8)的第五端口(24)与第二节流装置(9)的第二端口(36)相连，与第二节流装置(9)的第一端口(35)相连的管道末端分成两路，与第二节流装置(9)的第一端口(35)相连的管道末端分出的一路与第二回热器(10)的第三端口(27)相连，与第二节流装置(9)的第一端口(35)相连的管道末端分出的另一路与第一回热器(11)的第四端口(32)相连，第二回热器(10)的第三端口(26)与第一回热器(11)的第一端口(29)相连，第一回热器(11)的第二端口(30)经第一节流装置(12)与蒸发器(13)的第一端口(33)相连，蒸发器(13)的第二端口(34)与第一回热器(11)的第三端口(31)相连。
3.根据权利要求1所述的混合工质深度冷冻吸附制冷装置，其特征在于所述装置的制冷剂为二元或二元以上的混合制冷剂，吸附剂为能吸附这些制冷剂的固体吸附剂。
4.根据权利要求3所述的混合工质深度冷冻吸附制冷装置，其特征在于所述的二元或二元以上的混合制冷剂由烃类、氢氯氟烃类、氢氟烃类、氟烃类、水、氨、醇类、醚类为组元混合而成。
5.根据权利要求1所述的混合工质深度冷冻吸附制冷装置，其特征在于所述的固体吸附剂为活性炭、分子筛、硅胶、金属氢化物或它们的混合物。
全文摘要
本发明公开了一种混合工质深度冷冻吸附制冷装置。它具有依次连接的第一吸脱附器、第二吸脱附器、冷凝器、组元分离模块、第二节流装置、第二回热器、第一回热器、第一节流装置及蒸发器，在第一吸脱附器、第二吸脱附器内装有固体吸附剂。本发明将自复叠混合工质制冷机的原理应用到吸附式制冷系统中，可以充分发挥吸附式制冷系统能够利用各种高低温余热，简化传统复叠式吸附制冷系统，实现－60～－200℃的深度制冷，装置结构简单，性能可靠，效率高，适用于既有热源又需要深度冷冻的场合，将有非常广阔的应用前景。
文档编号F25B17/08GK1815110SQ20061004971
公开日2006年8月9日 申请日期2006年3月6日 优先权日2006年3月6日
发明者王勤, 陈光明, 徐敬玉 申请人:浙江大学