专利名称：三效吸附－吸收复合式制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及制冷领域，尤其涉及一种新型三效吸附-吸收复合式制冷装置，将吸附制冷单元和吸收制冷循环相连结的复合制冷技术，可以高效回收玻璃、水泥、陶瓷、石油、化工等工业生产排放的余热进行制冷。
背景技术：
直接用热能驱动的制冷技术有吸附式制冷和吸收式制冷。其中吸附式制冷单元具有运行不连续和不稳定等缺点，而且吸附剂的吸附量较小，制冷量能力较低，系统的运行效率较低，性能系数COP只有0.3-0.5，所以一直没有得到广泛应用；吸收式制冷技术分为传统的单效制冷循环和双效制冷循环，传统的单效吸收式制冷循环是由一个发生器，一个冷凝器、一个蒸发器、一个吸收器和管道阀门组成。由于输入的热量只被发生器利用一次，因此制冷性能较差，COP只有0.5-0.7。而双效吸收式制冷循环则由高压和低压2个发生器、一个冷凝器、一个蒸发器和一个吸收器组成，从高压发生器出来的水蒸汽先通过低压发生器被冷却后再进入冷凝器，从外部输入的热量被利用两次，因此制冷性能较好，COP可以提高到1.2左右。但要想继续提高COP，就需要开发三效和多效吸收式制冷机并提高热源的温度，而温度过高又会引起缓蚀剂铬酸锂的分解失效、加剧溴化锂水溶液对金属材料的腐蚀，并带来溴化锂的结晶等目前还无法解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种COP可达到1.6左右，而且中间设备和运动部件少，运行稳定、可靠、解决了目前的制冷机腐蚀和结晶问题，能够直接用热源驱动的三效吸附-吸收复合式制冷装置。
本发明的三效吸附-吸收复合式制冷装置，该装置包括(a)并列设置的一个吸附器A和一个吸附器B；(b)一个冷凝器A，该冷凝器A的进口分别通过一个装有一个阀门的第一、第二管路与所述的吸附器A、B的出口端相连；(c)一个蒸发器A，该蒸发器A的水进口端通过第三管路与所述的冷凝器A的水出口端相连，其蒸汽出口端分别通过装有阀门的第四、第五管路与所述的吸附器A、B的出口端相连；(d)一个高温热源，该高温热源通过装有阀门的高温热源输送管路与所述的吸附器B相连；(e)一个高压发生器，该高压发生器通过装有阀门的热量传输管路与所述的吸附器A相连，所述的高温热源输送管路和所述的的热量传输管路分别通过由每组由两根管路组成的三组并联设置的管路相串联，所述的每组并联管路的一根管路上装有一个阀门，所述第一组管路上的一根管路上装有泵，该组管路用于吸附器A和吸附器B之间的回热和回质，所述的第二组管路和第三组管路用于将高温热源送入所述的吸附器A和吸附器B；(f)一个低压发生器；(g)一个冷凝器B，该冷凝器B的水蒸气进口端分别通过穿过低压发生器的第六管路、第七管路与所述的高压、低压发生器的水蒸气出口端相连；(h)一个吸收器，该吸收器的出液口端通过装有溶液泵的高压、低压发生器供液管路与所述的高压、低压发生器的进液口相连，该吸收器的进液口端通过高压、低压发生器回液管路与所述的高压、低压发生器的出液口端相连，所述的高压供液管路和回液管路上设置有一个套管式换热器，所述的低压供液管路和回液管路上设置有另一个套管式换热器，该吸收器通过一个装有溶液泵的循环管将从该吸收器低部抽出的溶液再送回到该吸收器顶部喷淋吸收；(i)一个外部冷却器B，该外部冷却器B的冷却管与分别设置在冷凝器B和吸收器中的换热盘管相连；(J)一个蒸发器B，该蒸发器B的液体进口端通过第八管线与所述的冷凝器B的液体出口端相连，其水蒸气出口端与所述的吸收器的蒸气入口端相连，所述的蒸发器B通过一个装有溶液泵的循环管将从该蒸发器B底部抽出的溶液再送回到该蒸发器B中进行喷淋蒸发；(k)一个风机盘管，该风机盘管的进出口端分别与热循环管的两端相连，所述的热循环管与分别设置在所述的蒸发器A和B中的换热盘管相连。
由于本发明装置具有较高的综合性能系数，COP可达到1.6左右，因此相同制冷量所消耗的一次能源量与传统的电压缩式制冷机的相当，而且中间设备和运动部件少，运行稳定、可靠，增强了市场竞争能力；而且该复合式高效制冷装置与单效和双效溴化锂制冷机相比，能够在较宽的温度范围内工作，尤其是能够用于高温烟气的余热制冷，综合性能系数COP要比双效溴化锂制冷机的COP(一般在1.2左右)高出30％～50％，克服了目前商用的溴化锂制冷机存在的腐蚀和结晶等问题。
附图是本发明的三效吸附-吸收复合式制冷装置示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。
如图所示，本发明的三效吸附-吸收复合式制冷装置，该装置包括并列设置的一个吸附器A4和一个吸附器B5；一个冷凝器A1，该冷凝器A的进口分别通过一个装有一个阀门的第一、第二管路与所述的吸附器A4、B5的出口端相连；一个蒸发器A2，该蒸发器A的水进口端通过第三管路与所述的冷凝器A1的水出口端相连，其蒸汽出口端分别通过装有阀门的第四、第五管路与所述的吸附器A、B的出口端相连；一个高温热源7，该高温热源通过装有阀门的高温热源输送管路16与所述的吸附器B5相连；一个高压发生器8，该高压发生器8通过装有阀门的热量传输管路17与所述的吸附器A4相连，所述的高温热源输送管路和所述的的热量传输管路分别通过由每组由两根管路组成的三组并联设置的管路相串联，所述的每组并联管路的一根管路上装有一个阀门，所述第一组管路18上的一根管路上装有泵，该组管路用于吸附器A4和吸附器B5之间的回热和回质，所述的第二组管路19和第三组管路用于将高温热源送入所述的吸附器A和吸附器B；一个低压发生器9；一个冷凝器B10，该冷凝器B10的水蒸汽进口端分别通过穿过低压发生器的第六管路、第七管路与所述的高压、低压发生器的水蒸汽出口端相连；一个吸收器13，该吸收器的出水口端通过装有溶液泵12的高压、低压发生器供液管路与所述的高压、低压发生器的进液口相连，该吸收器的进液口端通过高压、低压发生器回液管路与所述的高压、低压发生器的出液口端相连，所述的高压供液管路和回液管路上设置有一个套管式换热器11，所述的低压供液管路和回液管路上设置有另一个套管式换热器11，该吸收器13通过一个装有溶液泵的循环管将从该吸收器底部抽出的溶液再送回到该吸收器的上部进行喷淋吸收；一个外部冷却器B14，该外部冷却器B14的冷却管与分别设置在冷凝器B10、吸收器13中的换热盘管相连；一个蒸发器B15，该蒸发器B15的液体进口端通过第八管线与所述的冷凝器B10的液体出口端相连，其水蒸汽出口端与所述的吸收器的蒸气入口端相连，所述的蒸发器B通过一个装有溶液泵的循环管将从该蒸发器B底部抽出的溶液再送回到该蒸发器B的上部喷淋蒸发；一个风机盘管6，该风机盘管的进出口端分别与热循环管的两端相连，所述的热循环管的与分别设置在所述的蒸发器A和B中的换热盘管相连。
本发明装置的工作原理如下高温热源7首先进入高温级吸附式制冷单元，加热吸附器A4或B5中的吸附剂沸石，制冷剂水受热后从沸石中解吸蒸发，通过管道和阀门进入冷凝器A1，放出的热量被冷却器A3带走并冷凝成液态水，然后进入蒸发器A2，吸收外部系统冷煤水的热量后蒸发。产生的水蒸汽进入吸附器A4或B5被吸附剂沸石吸收，从而完成高温级制冷循环。由于在该制冷单元有2个吸附器(A4和B5)，通过控制阀门的定时开关可以实现吸附和解吸过程的交替进行，保证制冷循环的连续性和彼此间的回热和回质，从而提高性能系数COP。实验和研究表明，沸石—水工质对在较高的吸附温度下仍可达到较高的性能系数。
经过吸附式制冷单元降温后的高温热源流入低温级双效溴化锂吸收式制冷单元，加热高压发生器8中的溴化锂水溶液，其中沸点较低的制冷剂水气化成高压水蒸汽，与吸收剂溴化锂分离，而剩下的溴化锂水溶液的浓度则会逐渐升高。高压发生器8产生的高压水蒸汽在经过低压发生器9并放出部分热量后进入冷凝器B10放出液化热并凝结成水。而由低压发生器9产生的水蒸汽则直接进入冷凝器B10放出液化热并凝结成水。水蒸汽在冷凝器B10中液化时放出的热量被外部冷却器B14带走。冷凝器B10中的高温高压凝结水经节流阀减压成为具有蒸发压力的低压水，然后流入蒸发器B15，吸收外部系统的热量(实现制冷)并蒸发成低压水蒸汽，然后进入吸收器13被来自高压和低压发生器的浓溴化锂水溶液所吸收并放出热量。热量被外部冷却器B14带走。稀释后的溴化锂水溶液被溶液泵12加压后送入高压发生器8和低压发生器9被再次加热，从而完成低温级双效溴化锂吸收式制冷循环。
为提高热能利用效率，该复合制冷装置的高温级的吸附器A4和B5，以及低温级的高压发生器8和低压发生器9均采用高效传热元件—热管直接回收烟气的余热，并用2个套管式换热器11回收来自高压和低压发生器的高温溶液的热量加热稀释后的溴化锂水溶液，实现了余热资源的分级利用，因此可以提高整个系统的热能利用率和性能系数，使复合系统的综合COP达到1.6以上。
权利要求
1.三效吸附-吸收复合式制冷装置，其特征在于该装置包括(a)并列设置的一个吸附器A和一个吸附器B；(b)一个冷凝器A，该冷凝器A的进口分别通过一个装有一个阀门的第一、第二管路与所述的吸附器A、B的出口端相连；(c)一个蒸发器A，该蒸发器A的水进口端通过第三管路与所述的冷凝器A的水出口端相连，其蒸汽出口端分别通过装有阀门的第四、第五管路与所述的吸附器A、B的出口端相连；(d)一个高温热源，该高温热源通过装有阀门的高温热源输送管路与所述的吸附器B相连；(e)一个高压发生器，该高压发生器通过装有阀门的热量传输管路与所述的吸附器A相连，所述的高温热源输送管路和所述的的热量传输管路分别通过由每组由两根管路组成的三组并联设置的管路相串联，所述的每组并联管路的一根管路上装有一个阀门，所述第一组管路上的一根管路上装有泵，该组管路用于吸附器A和吸附器B之间的回热和回质，所述的第二组管路和第三组管路用于将高温热源送入所述的吸附器A和吸附器B；(f)一个低压发生器；(g)一个冷凝器B，该冷凝器B的水蒸气进口端分别通过穿过低压发生器的第六管路、第七管路与所述的高压、低压发生器的水蒸气出口端相连；(h)一个吸收器，该吸收器的出液口端通过装有溶液泵的高压、低压发生器供液管路与所述的高压、低压发生器的进液口相连，该吸收器的进液口端通过高压、低压发生器回液管路与所述的高压、低压发生器的出液口端相连，所述的高压供液管路和回液管路上设置有一个套管式换热器，所述的低压供液管路和回液管路上设置有另一个套管式换热器，该吸收器通过一个装有溶液泵的循环管将从该吸收器低部抽出的溶液再送回到该吸收器顶部喷淋吸收；(i)一个外部冷却器B，该外部冷却器B的冷却管与分别设置在冷凝器B和吸收器中的换热盘管相连；(J)一个蒸发器B，该蒸发器B的液体进口端通过第八管线与所述的冷凝器B的液体出口端相连，其水蒸气出口端与所述的吸收器的蒸气入口端相连，所述的蒸发器B通过一个装有溶液泵的循环管将从该蒸发器B底部抽出的溶液再送回到该蒸发器B中进行喷淋蒸发；(k)一个风机盘管，该风机盘管的进出口端分别与热循环管的两端相连，所述的热循环管与分别设置在所述的蒸发器A和B中的换热盘管相连。
全文摘要
本发明公开了一种三效吸附－吸收复合式制冷装置，该装置包括并列设置的一个吸附器A和一个吸附器B、一个冷凝器A、一个蒸发器A、一个高温热源、一个高压发生器、一个低压发生器、一个冷凝器B、一个吸收器、一个外部冷却器B、一个蒸发器B、一个风机盘管。由于本发明装置COP可达到1.6左右，因此相同制冷量所消耗的一次能源量与传统的电压缩式制冷机的相当；而且该复合式高效制冷装置与单效和双效溴化锂制冷机相比，能够在较宽的温度范围内工作，尤其是能够用于高温烟气的余热制冷，综合性能系数COP要比双效溴化锂制冷机的COP(一般在1.2左右)高出30％～50％，克服了目前商用的溴化锂制冷机存在的腐蚀和结晶等问题。
文档编号F25B25/00GK101074805SQ20071005766
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月19日 优先权日2007年6月19日
发明者马洪亭, 张于峰, 邓娜 申请人:天津大学