专利名称：一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统及制冷方法
技术领域：
本发明涉及一种制冷空调技术领域的热力学系统，具体是一种基于吸附过程和相变过程、能够在可变温热源驱动条件下连续输出冷量的高效吸附制冷系统。
背景技术：
随着能源危机和环境污染等问题的加剧，节能环保产品受到了社会的关注和青睐；吸附制冷系统是基于吸附过程和相变过程构建的热力学循环，通过热能和吸附势能、相变势能的转化，利用热驱动实现制冷效果；吸附系统所采用工质为天然材料，并可以很好结合在余热回收等场合，因此是一种绿色、环保的节能产品。但是，目前的吸附制冷系统受到系统性能较低、驱动热源温度需求较高，并不能在热源温度变化的条件下连续的运行，因此不太适合于太阳能等非稳定热源驱动制冷系统的场合，限制了吸附制冷系统的应用和推广。在太阳能利用等场合，由于太阳辐射具有地域性、季节性和波动性等特点，导致利用太阳能作为热源的温度不断变化，为保证连续的输出冷量，将需要设计可变温度热源驱动的吸附制冷系统。搜索现有的专利和文献，李廷贤等提出了一种三效吸附制冷系统，包含三种固体吸附剂，通过采用两次吸附热回收过程组合三套单效吸附制冷系统，实现了系统在单次高温热量输入条件下输出三次低温冷量；但是，目前对于有效回收吸附热的报道仍较少，因此在一套系统中多次回收吸附热将使得系统性能受到很大的限制；此外，李廷贤等未考虑三效吸附制冷系统在热源温度变化时的运行过程。鉴于此，本发明提出了一种可变温热源驱动的高效制冷系统，提高系统性能，并适合于太阳能等非稳定热源场合的热利用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统，本发明可以提高吸附制冷系统的性能，并能够在驱动热源温度变化的条件下，保证吸附制冷系统的连续运行。本发明是通过以下的技术方案来实现的，本发明包括第一反应器、第二反应器、第三反应器、冷凝器、蒸发器、节流阀、第一气体调节阀、第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀、第一加热或/和冷却管道、第二加热或/和冷却管道、第三加热或/和冷却管道、冷凝管道、蒸发管道、第一流体控制阀、第二流体控制阀、第三流体控制阀、第四流体控制阀、第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀、第一热源、第二热源、第三热源、第一固体吸附剂、第二固体吸附剂、第三固体吸附剂和气体吸附质；其中，第一反应器的第一接口和第一气体调节阀的第一接口连接，第一气体调节阀的第二接口和蒸发器的第一接口连接，蒸发器的第二接口和节流阀的第一接口连接，节流阀的第二接口和冷凝器的第一接口连接，冷凝器的第二接口和第二气体调节阀的第一接口连接，第二气体调节阀的第二接口和第二反应器的第一接口连接，第二反应器的第二接口和第三气体调节阀的第一接口连接，第三气体调节阀的第二接口和第一反应器的第二接口连接；第一反应器的第三接口和第六气体调节阀的第一接口连接，第六气体调节阀的第二接口和冷凝器的第四接口连接；第三反应器的第一接口和第四气体调节阀的第一接口连接，第四气体调节阀的第二接口和蒸发器的第三接口连接；冷凝器的第三接口和第五气体调节阀的第一接口连接，第五气体调节阀的第二接口和第三反应器的第二接口连接；在第一反应器中安装有第一加热或/和冷却管道，在第二反应器中安装有第二加热或/和冷却管道，在第三反应器中安装有第三加热或/和冷却管道；第一加热或/和冷却管道的第一接口和第一流体控制阀的第一接口连接，第一流体控制阀的第二接口和第一热源的第一接口连接，第一热源的第二接口和第二流体控制阀的第一接口连接，第二流体控制阀的第二接口和第一加热或/和冷却管道的第二接口连接；第一加热或/和冷却管道的第三接口和第三流体控制阀的第一接口连接，第三流体控制阀的第二接口和第二热源的第一接口连接，第二热源的第二接口和第四流体控制阀的第一接口连接，第四流体控制阀的第二接口和第一加热或/和冷却管道的第四接口连接；第一加热或/和冷却管道的第五接口和第十一流体控制阀的第一接口连接，第i^一流体控制阀的第二接口和第三热源的第三接口连接，第三热源的第四接口和第十二流体控制阀的第一接口连接，第十二流体控制阀的第二接口和第一加热或/和冷却管道的第六接口连接；第二加热或/和冷却管道的第一接口和第五流体控制阀的第一接口连接，第五流体控制阀的第二接口和第二热源的第三接口连接，第二热源的第四接口和第六流体控制阀的第一接口连接，第六流体控制阀的第二接口和第二加热或/和冷却管道的第二接口连接；第二加热或/和冷却管道的第三接口和第七流体控制阀的第一接口连接，第七流体控制阀的第二接口和第三加热或/和冷却管道的第一接口连接；第三加热或/和冷却管道的第二接口和第八流体控制阀的第一接口连接，第八流体控制阀的第二接口和第二加热或/和冷却管道的 第四接口连接；第二加热或/和冷却管道的第五接口和第十三流体控制阀的第一接口连接，第十三流体控制阀的第二接口和第三热源的第五接口连接，第三热源的第六接口和第十四流体控制阀的第一接口连接，第十四流体控制阀的第二接口和第二加热或/和冷却管道的第六接口连接；第三加热或/和冷却管道的第三接口和第九流体控制阀的第一接口连接，第九流体控制阀的第二接口和第三热源的第一接口连接，第三热源的第二接口和第十流体控制阀的第一接口连接，第十流体控制阀的第二接口和第三加热或/和冷却管道的第四接口连接；在冷凝器中安装有冷凝管道，冷凝管道的第一接口和第二热源的第五接口连接，第二热源的第六接口和冷凝管道的第二接口连接；在蒸发器中安装有蒸发管道，蒸发管道的第一接口和第一热源的第三接口连接，第一热源的第四接口和蒸发管道的第二接口连接；在第一反应器中填充有第一固体吸附剂，在第二反应器中填充有第二固体吸附剂，在第三反应器中填充有第三固体吸附剂，在系统中充注有气体吸附质。所述的可变温热源驱动的高效吸附制冷系统，依据驱动热源温度的高低，有三种运行模式，能满足驱动热源温度变化时的系统运行。所述的反应器填充有固体吸附剂，安装有加热或/和冷却管道。所述的可变温热源驱动的高效吸附制冷系统中充注有气体吸附质。
所述的第一加热或/和冷却管道安装在第一反应器内部，通过流体控制阀和第一热源、第二热源、第三热源连接。所述的第二加热或/和冷却管道安装在第二反应器内部，通过流体控制阀和第二热源、第三加热或/和冷却管道、第三热源连接。所述的第三加热或/和冷却管道安装在第三反应器内部，通过流体控制阀和第二加热或/和冷却管道、第三热源连接。所述的第二加热或/和冷却管道和第三加热或/和冷却管道之间通过流体控制阀连接。所述的第一反应器通过气体调节阀和第二反应器、蒸发器、冷凝器连接。所述的第二反应器通过气体调节阀和第一反应器、冷凝器连接。所述的第三反应器通过气体调节阀和冷凝器、蒸发器连接。所述的反应器为釜式反应器、球式反应器、柱形反应器、管式反应器、循环床、或流化床。所述的第一热源的温度低于第二热源，第二热源的温度低于第三热源。所述的第一热源的温度低于环境温度，为低温盐水、冰浆或CHS溶液。所述的第二热源的温度等于环境温度，所述环境为空气、环境水或土壤。所述的第三热源的温度高于环境温度，为太阳能集热器、锅炉、蒸汽或电加热器。所述的第三热源为温度能够变化的吸附制冷系统的驱动热源。所述的固体吸附剂为金属卤化物、金属氧化物或金属氢化物。所述的第一固体吸附剂在相同气体吸附质压力下的温度低于第二固体吸附剂。所述的第二固体吸附剂在相同气体吸附质压力下的温度低于第三固体吸附剂。所述的气体吸附质为氨、氢气、水或二氧化碳。所述的蒸发器为板式换热器、管翅式换热器、管壳式换热器或套管式换热器。所述的冷凝器为板式换热器、管翅式换热器、管壳式换热器或套管式换热器等
所述的冷凝器和蒸发器之间有节流阀，节流阀为热力膨胀阀、U型毛细管或电磁膨胀阀。所述的反应器之间有气体调节阀，气体调节阀为针阀、蝶阀或球阀。所述的流体控制阀为针阀、蝶阀或球阀。所述的气体调节阀和流体控制阀为气动阀门、电动阀门或手动阀门。本发明的可变温热源驱动的高效吸附制冷系统能够在驱动热源温度变化的条件下，连续的高效输出冷量。吸附制冷系统的高温模式，操作过程如下
所谓高温模式是指驱动温度较高，即第三热源温度较高，如实例I中的高于220度。第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；开启第七流体控制阀、第八流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀；此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。
第二阶段，开启第三气体调节阀、第五气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀，开启第五流体控制阀、第六流体控制阀，关闭第七流体控制阀、第八流体控制阀，开启第九流体控制阀、第十流体控制阀；此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出。吸附制冷系统的中温模式，操作过程如下:
所谓中温模式是指驱动温度相对较低，即第三热源温度相对较低，如实例I中的160°C< T 彡 220。。。第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀，开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀；此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第三气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀，开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀；此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出。吸附制冷系统的低温模式，操作过程如下:
所谓低温模式是指驱动温度较低，即第三热源温度较低，如实例I中的85。。彡 T ( 160。。。第一阶段，开启第一气体调节阀，关闭第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀；此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第六气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀；关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀。开启第十一流体控制阀、第十二流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀。本发明能够实现吸附制冷系统在驱动热源温度变化条件下的连续高效运行，适合于太阳能等非稳态热利用的场合。
图1为本发明的可变温度热源驱动的高效吸附制冷系统示意 图2为本发明的可变温度热源驱动的高效吸附制冷系统高温模式的第一阶段运行过程示意 图3为本发明的可变温度热源驱动的高效吸附制冷系统高温模式的第二阶段运行过程示意 图4为本发明的可变温度热源驱动的高效吸附制冷系统中温模式的第一阶段运行过程示意 图5为本发明的可变温度热源驱动的高效吸附制冷系统中温模式的第二阶段运行过程示意 图6为本发明的可变温度热源驱动的高效吸附制冷系统低温模式的第一阶段运行过程示意 图7为本发明的可变温度热源驱动的高效吸附制冷系统低温模式的第二阶段运行过程示意图； (I)第一反应器；(7)第二反应器；(9)第三反应器；(5)冷凝器；(3)蒸发器；(4)节流阀；(2)第一气体调节阀；(6)第二气体调节阀；(8)第三气体调节阀；(10)第四气体调节阀；(11)第五气体调节阀；(38)第六气体调节阀；(12)第一加热或/和冷却管道；(13)第二加热或/和冷却管道；(14)第三加热或/和冷却管道；(28)冷凝管道；(29)蒸发管道；
(15)第一流体控制阀；(17)第二流体控制阀；(18)第三流体控制阀；(20)第四流体控制阀；(21)第五流体控制阀；(22)第六流体控制阀；(23)第七流体控制阀；(24)第八流体控制阀；(25)第九流体控制阀；(27)第十流体控制阀；(34)第十一流体控制阀；(35)第十二流体控制阀；(36)第十三流体控制阀；(37)第十四流体控制阀；(16)第一热源；(19)第二热源；(26)第三热源；(30)第一固体吸附剂；(31)第二固体吸附剂；(32)第三固体吸附剂；
(33)气体吸附质。
具体实施例方式实施例一
本实施例中，系统中充注的气体吸附质为NH3，第一反应器中填充的第一固体吸附剂为BaCl2，第二反应器中填充的第二固体吸附剂为PbCl2，第三反应器中填充的第三固体吸附剂为CuCl2 ;第一热源为CHS溶液，温度为10度，第二热源为空气，温度为30度，第三热源为太阳能集热器，温度为85 250度。本实施例在热源温度变化的条件下连续的输出冷量，其操作过程具体如下: 当第三热源温度高于220度时，即220°C <T^ 250°C,系统为高温模式，运行分为两个
步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀。关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；开启第七流体控制阀、第八流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀，此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。
第二阶段，开启第三气体调节阀、第五气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀；开启第五流体控制阀、第六流体控制阀，关闭第七流体控制阀、第八流体控制阀。开启第九流体控制阀、第十流体控制阀，此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出。当第三热源温度160°C< T ( 220°C，系统为中温模式，运行分为两个步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第四气体
调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀，此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第三气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀；开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀，此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出。当第三热源温度85°C彡T ( 160°C，系统为低温模式，运行分为两个步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀，关闭第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流 体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀，此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第六气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀；关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第十一流体控制阀、第十二流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀。实施例二
本实施例的系统结构和实施例一相同，区别在于第一反应器中填充的第一固体吸附剂为PbCl2，第二反应器中填充的第二固体吸附剂为MnCl2，第三反应器中填充的第三固体吸附剂为NiCl2 ;第一热源为低温盐水，温度为O度，第二热源为空气，温度为30度，第三热源为蒸汽，温度为105 350度。本实施例在热源温度变化的条件下连续的输出冷量，其操作过程具体如下:
当第三热源温度335°C< T ( 350°C，系统为高温模式，运行分为两个步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；开启第七流体控制阀、第八流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀，此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第三气体调节阀、第五气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀；开启第五流体控制阀、第六流体控制阀，关闭第七流体控制阀、第八流体控制阀；开启第九流体控制阀、第十流体控制阀，此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出。当第三热源温度210°C< T ( 335°C，系统为中温模式，运行分为两个步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第四气体
调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀，此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。
第二阶段，开启第三气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀；开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀，此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出。当第三热源温度105°C≤T ( 210°C，系统为低温模式，运行分为两个步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀，关闭第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀；此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第六气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀；关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第十一流体控制阀、第十二流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀。实施例三
本实施例的系统结构和实施例一相同，区别在于第一反应器中填充的第一固体吸附剂为BaCl2，第二反应器中填充的第二固体吸附剂为PbCl2，第三反应器中填充的第三固体吸附剂为CoCl2 ;第一热源为低温盐水，温度为O度，第二热源为环境水，温度为20度，第三热源为锅炉，温度为80 250度。本实施例在热源温度变化的条件下连续的输出冷量，其操作过程具体如下:
当第三热源温度220°C< T ( 250°C，系统为高温模式，运行分为两个步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀。开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；开启第七流体控制阀、第八流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀；此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第三气体调节阀、第五气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀；开启第五流体控制阀、第六流体控制阀，关闭第七流体控制阀、第八流体控制阀。开启第九流体控制阀、第十流体控制阀；此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出。当第三热源温度150°C< T ( 220°C，系统为中温模式，运行分为两个步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第四气体
调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀。关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀；此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第三气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀；开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀；此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出。当第三热源温度80°C彡T ( 150°C，系统为低温模式，运行分为两个步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀，关闭第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀。开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀；此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第六气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀；关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第十一流体控制阀、第十二流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀。实施例四
本实施例的系统结构和实施例一相同，区别在于第一反应器中填充的第一固体吸附剂为BaCl2，第二反应器中填充的第二固体吸附剂为ZnCl2，第三反应器中填充的第三固体吸附剂为FeCl2 ;第一热源为CHS溶液，温度为10度，第二热源为环境水，温度为20度，第三热源为电加热器，温度为80 220度。本实施例在热源温度变化的条件下连续的输出冷量，其操作过程具体如下:
当第三热源温度200°C< T ( 220°C，系统为高温模式，运行分为两个步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；开启第七流体控制阀、第八流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀；此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第三气体调节阀、第五气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀；开启第五流体控制阀、第六流体控制阀，关闭第七流体控制阀、第八流体控制阀；开启第九流体控制阀、第十流体控制阀，此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出。当第三热源温度135°C< `T ( 200°C，系统为中温模式，运行分为两个步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第四气体
调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀，此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第三气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀；开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀，此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出。当第三热源温度80°C彡T ( 135°C，系统为低温模式，运行分为两个步骤:
第一阶段，开启第一气体调节阀，关闭第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀，此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出。第二阶段，开启第六气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀；关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第十一流体控制阀、第十二流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀。从实施例中看出，系统已经实现了连续输出冷量，在不同的第三热源(驱动热源)温度条件下，都实现了系统的运行。
权利要求
1.一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统，其特征在于:所述系统中充注有气体吸附质，所述系统包括第一反应器、第二反应器、第三反应器、第一热源、第二热源、第三热源、流体控制阀、气体调节阀、蒸发器、冷凝器；第一加热或/和冷却管道安装在第一反应器内部，通过流体控制阀和第一热源、第二热源、第三热源连接；第二加热或/和冷却管道安装在第二反应器内部，通过流体控制阀和第二热源、第三加热或/和冷却管道、第三热源连接；第三加热或/和冷却管道安装在第三反应器内部，通过流体控制阀和第二加热或/和冷却管道、第三热源连接；所述的第二加热或/和冷却管道和第三加热或/和冷却管道之间通过流体控制阀连接；所述的第一反应器通过气体调节阀和第二反应器、蒸发器、冷凝器连接；所述的第二反应器通过气体调节阀和第一反应器、冷凝器连接；所述的第三反应器通过气体调节阀和冷凝器、蒸发器连接；所述的反应器中填充有固体吸附剂。
2.如权利要求1所述的一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统，其特征在于:所述的反应器为釜式反应器、球式反应器、柱形反应器、管式反应器、循环床、或流化床。
3.如权利要求1所述的一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统，其特征在于:所述的第一热源的温度低于第二热源，第二热源的温度低于第三热源，所述的第三热源为温度能够变化的吸附制冷系统的驱动热源；所述的第一热源的温度低于环境温度，为低温盐水、冰浆或CHS溶液；所述的第二热源的温度等于环境温度，所述环境为空气、环境水或土壤；所述的第三热源的温度高于环境温度，为太阳能集热器、锅炉、蒸汽或电加热器。
4.如权利要求1所述的一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统，其特征在于:所述的固体吸附剂为金属卤化物、金属氧化物或金属氢化物。
5.如权利要求1所述的一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统，其特征在于:所述的气体吸附质为氨、氢气、水或二氧化碳。
6.如权利要求1所述的一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统，其特征在于:所述的蒸发器为板式换热器、管翅式换热器、管壳式换热器或套管式换热器；所述的冷凝器为板式换热器、管翅式换热器、管壳式换热器或套管式换热器；所述的冷凝器和蒸发器之间有节流阀，节流阀为热力膨胀阀、U型毛细管或电磁膨胀阀。
7.如权利要求1所述的一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统，其特征在于:所述气体调节阀为针阀、蝶阀或球阀；所述的流体控制阀为针阀、蝶阀或球阀；所述的气体调节阀和流体控制阀为气动阀门、电动阀门或手动阀门。
8.如权利要求1所述的一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统，其特征在于:所述系统包括第一反应器、第二反应器、第三反应器、冷凝器、蒸发器、节流阀、第一气体调节阀、第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀、第一加热或/和冷却管道、第二加热或/和冷却管道、第三加热或/和冷却管道、冷凝管道、蒸发管道、第一流体控制阀、第二流体控制阀、第三流体控制阀、第四流体控制阀、第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀、第一热源、第二热源、第三热源、第一固体吸附剂、第二固体吸附剂、第三固体吸附剂和气体吸附质；其中，第一反应器的第一接口和第一气体调节阀的第一接口连接，第一气体调节阀的第二接口和蒸发器的第一接口连接，蒸发器的第二接口和节流阀的第一接口连接，节流阀的第二接口和冷凝器的第一接口连接，冷凝器的第二接口和第二气体调节阀的第一接口连接，第二气体调节阀的第二接口和第二反应器的第一接口连接，第二反应器的第二接口和第三气体调节阀的第一接口连接，第三气体调节阀的第二接口和第一反应器的第二接口连接；第一反应器的第三接口和第六气体调节阀的第一接口连接，第六气体调节阀的第二接口和冷凝器的第四接口连接；第三反应器的第一接口和第四气体调节阀的第一接口连接，第四气体调节阀的第二接口和蒸发器的第三接口连接；冷凝器的第三接口和第五气体调节阀的第一接口连接，第五气体调节阀的第二接口和第三反应器的第二接口连接；在第一反应器中安装有第一加热或/和冷却管道，在第二反应器中安装有第二加热或/和冷却管道，在第三反应器中安装有第三加热或/和冷却管道；第一加热或/和冷却管道的第一接口和第一流体控制阀的第一接口连接，第一流体控制阀的第二接口和第一热源的第一接口连接，第一热源的第二接口和第二流体控制阀的第一接口连接，第二流体控制阀的第二接口和第一加热或/和冷却管道的第二接口连接；第一加热或/和冷却管道的第三接口和第三流体控制阀的第一接口连接，第三流体控制阀的第二接口和第二热源的第一接口连接，第二热源的第二接口和第四流体控制阀的第一接口连接，第四流体控制阀的第二接口和第一加热或/和冷却管道的第四接口连接；第一加热或/和冷却管道的第五接口和第十一流体控制阀的第一接口连接，第十一流体控制阀的第二接口和第三热源的第三接口连接，第三热源的第四接口和第十二流体控制阀的第一接口连接，第十二流体控制阀的第二接口和第一加热或/和冷却管道的第六接口连接；第二加热或/和冷却管道的第一接口和第五流体控制阀的第一接口连接，第五流体控制阀的第二接口和第二热源的第三接口连接，第二热源的第四接口和第六流体控制阀的第一接口连接，第六流体控制阀的第二接口和第二加热或/和冷却管道的第二接口连接；第二加热或/和冷却管道的第三接口和第七流体控制阀的第一接口连接，第七流体控制阀的第二接口和第三加热或/和冷却管道的第一接口连接；第三加热或/和冷却管道的第二接口和第八流体控制阀的第一接口连接，第八流体控制阀的第二接口和第二加热或/和冷却管道的第四接口连接；第二加热或/和冷却管道的第五接口和第十三流体控制阀的第一接口连接，第十三流体控制阀的第二接口和第三热源的第五接口连接，第三热源的第六接口和第十四流体控制阀的第一接口连接，第十四流体控制阀的第二接口和第二加热或/和冷却管道的第六接口连接；第三加热或/和冷却管道的第三接口和第九流体控制阀的第一接口连接，第九流体控制阀的第二接口和第三热源的第一接口连接，第三热源的第二接口和第十流体控制阀的第一接口连接，第十流体控制阀的第二接口和第三加热或/和冷却管道的第四接口连接；在冷凝器中安装有冷凝管道，冷凝管道的第一接口和第二 热源的第五接口连接，第二热源的第六接口和冷凝管道的第二接口连接；在蒸发器中安装有蒸发管道，蒸发管道的第一接口和第一热源的第三接口连接，第一热源的第四接口和蒸发管道的第二接口连接；在第一反应器中填充有第一固体吸附剂，在第二反应器中填充有第二固体吸附剂，在第三反应器中填充有第三固体吸附剂，在系统中充注有气体吸附质。
9.如权利要求8所述的一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统，其特征在于:所述的第一固体吸附剂在相同气体吸附质压力下的温度低于第二固体吸附剂；所述的第二固体吸附剂在相同气体吸附质压力下的温度低于第三固体吸附剂。
10.如权利要求1所述的一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统的制冷方法，其特征在于:吸附制冷系统的高温模式，操作过程如下: 第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；开启第七流体控制阀、第八流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀；此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出； 第二阶段，开启第三气体调节阀、第五气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀，开启第五流体控制阀、第六流体控制阀，关闭第七流体控制阀、第八流体控制阀，开启第九流体控制阀、第十流体控制阀；此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出； 吸附制冷系统的中温模式，操作过程如下: 第一阶段，开启第一气体调节阀、第二气体调节阀，关闭第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀，开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀；此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出； 第二阶段，开启第三气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀；开启第一流体控制阀、第二流体控制阀，关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀，开启第十三流体控制阀、第十四流体控制阀，关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀；此时，冷量通过第一反应器中的第一加热或/和冷却管道向第一热源输出； 吸附制冷系统的低温模式，操作过程如下: 第一阶段，开启第一气体调节阀，关闭第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀、第六气体调节阀；关闭第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十一流体控制阀、第十二流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第三流体控制阀、第四流体控制阀，关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀；此时，冷量通过蒸发器中的蒸发管向第一热源输出； 第二阶段，开启第六气体调节阀，关闭第一气体调节阀、第二气体调节阀、第三气体调节阀、第四气体调节阀、第五气体调节阀；关闭第三流体控制阀、第四流体控制阀、第九流体控制阀、第十流体控制阀、第十三流体控制阀、第十四流体控制阀；开启第十一流体控制阀、第十二流体控制阀， 关闭第一流体控制阀、第二流体控制阀；关闭第五流体控制阀、第六流体控制阀、第七流体控制阀、第八流体控制阀。
全文摘要
一种可变温热源驱动的高效吸附制冷系统及制冷方法，属于制冷空调技术领域。所述系统中充注有气体吸附质，包括反应器、热源、流体控制阀、气体调节阀、蒸发器、冷凝器；加热或/和冷却管道安装在反应器内部，通过流体控制阀和热源连接；所述的反应器通过气体调节阀和蒸发器、冷凝器连接；所述的反应器中填充有固体吸附剂。本发明能够显著的提高吸附制冷系统性能，并能够在驱动热源温度变化的条件下实现连续制冷。
文档编号F25B17/08GK103075836SQ20131001969
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者汪城, 朱晔 申请人:常州大学