双级膜浓缩式吸收式制冷系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双级膜浓缩式吸收式制冷系统。该系统包括两级再生器、蒸发器、吸收器、两个储液槽以及储水池，两级再生器的吸收剂腔体均被一个阴离子透过膜和一个阳离子透过膜分割成中间的低浓度吸收剂室和两侧的高浓度吸收剂室，阴离子透过膜一侧的高浓度吸收剂室中设置正电极，阳离子透过膜一侧的高浓度吸收剂室中设置负电极；所述第二储液槽的底部设有半透膜，半透膜的下方设置储水池。一级再生器的高浓度吸收剂出口通过第一储液槽与吸收器的吸收剂进口连接；二级再生器的低浓度吸收剂出口与第二储液槽相连，储水池通过蒸发器接入吸收器，吸收器的吸收剂出口接入一级再生器的低浓度吸收剂室。本发明将低浓度吸收剂中的阴阳离子分开收集后对吸收剂吸收剂进行了浓缩再生，提高了系统的制冷效率，降低了能耗。
【专利说明】双级膜浓缩式吸收式制冷系统
【技术领域】
[0001]本发明属于制冷【技术领域】，特别是一种双级膜浓缩式吸收式制冷系统。
【背景技术】
[0002]能源紧缺是当今的一个热门话题，如何更加高效地利用能源被提到了越来越高的一个高度。对于建筑来说，节能成为制冷领域内在新形式下的迫切要求，我国也提出了相应的政策来实现可持续发展的建国战略。
[0003]传统的吸收式制冷是利用某些具有特殊性质的工质对，通过一种物质对另一种物质的吸收和释放，产生物质的状态变化，从而伴随吸热和放热过程。传统的吸收式制冷装置由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、节流阀等部件组成，工作介质包括制取冷量的制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂，二者组成工质对，由于需要对发生器进行加热，不仅浪费了能量，而且使循环后的吸收剂温度升高，对以后的循环带来不利影响。
[0004]此外，传统的吸收式制冷系统中的吸收剂再生过程是由吸收剂首先吸收来自热源的热量，吸收剂温度升高并使得吸收剂的水蒸汽分压力高于环境空气的水蒸汽分压力，从而发生了吸收剂与发生器中空气间的传质，水分从吸收剂发生器向冷凝器迁移，从而使吸收剂得到浓缩。该过程的弊端主要是由于需要吸收外界的热量，使得浓缩后的吸收剂温度较高，而必须使用另一冷源对其降温，浪费了能量，并且由于扩散作用的负面影响，单级的制冷效率较低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种能够降低能耗、提高吸收剂再生效率的双级膜浓缩式吸收式制冷系统。
[0006]实现本发明目的的技术解决方案为:一种双级膜浓缩式吸收式制冷系统，包括一级再生器、二级再生器、蒸发器、吸收器、第一储液槽、第二储液槽以及储水池，所述的一级再生器和二级再生器均包括盛放吸收剂的腔体，并且一级再生器和二级再生器的腔体均被一对选择性透过膜分割成三个吸收剂室，其中中间的均为低浓度吸收剂室，每个低浓度吸收剂室的两侧为高浓度吸收剂室，所述每对选择性透过膜均包括一个阴离子透过膜和一个阳离子透过膜；每级再生器中阴离子透过膜一侧的高浓度吸收剂室中设置有正电极，阳离子透过膜一侧的高浓度吸收剂室中设置有负电极；所述第二储液槽的底部设有仅允许水分子透过的半透膜，半透膜的下方设置储水池；
[0007]所述的一级再生器的低浓度吸收剂出口与二级再生器的低浓度吸收剂进口相连，二级再生器的高浓度吸收剂出口与一级再生器的高浓度吸收剂进口相连，一级再生器的高浓度吸收剂出口与第一储液槽的吸收剂进口连接，第一储液槽的吸收剂出口与吸收器的吸收剂进口连接；二级再生器的低浓度吸收剂出口与第二储液槽相连，储水池通过管道接入蒸发器，蒸发器通过连通管接入吸收器，吸收器的吸收剂出口接入一级再生器的低浓度吸收剂室；[0008]一级再生器的低浓度吸收剂室进行完第一次浓缩后进入二级再生器的低浓度吸收剂室进行再一次浓缩，二级再生器高浓度吸收剂室中的高浓度吸收剂返回一级再生器的高浓度吸收剂室，一级再生器高浓度吸收剂室中的高浓度吸收剂通过第一储液槽进入吸收器；二级再生器低浓度吸收剂室中的低浓度吸收剂进入第二储液槽，在重力作用下纯水透过半透膜进入储水池中并蓄存，储水池中的水经泵引入到蒸发器中制冷，从蒸发器出来的水蒸气进入到吸收器稀释高浓度吸收剂，得到的低浓度吸收剂引入一级再生器的低浓度吸收剂室。
[0009]与现有技术相比，本发明的显著优点是:(1)将低浓度吸收剂中的阴阳离子分开进行两次浓缩，收集后混合形成新的高高浓度吸收剂，选择性透过膜的引入提高了再生的效果，提高了再生的效率，不需要额外加热，从而降低了能量的消耗；(2)用带选择性透过膜的再生器代替了发生器，避免了对吸收剂加热带入的有害热量，使系统更加稳定；并且双级再生器减小了高浓度吸收剂室与低浓度吸收剂室之间的高浓度差，降低了扩散作用的负面影响，提高了再生效率；(3)正负电极的电源由清洁环保的太阳能光伏发电系统或风能发电等产生电力的系统提供，起到了节能减排的效果，有效的利用了各种自然能源；(4)使用半透膜并利用重力势能，在吸收剂再生的同时获得了制冷用的纯水。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明双级膜浓缩式吸收式制冷系统的结构示意图。
[0011]其中:1- 一级再生器，2- 二级再生器，3-第一储液槽，4-第二储液槽，5-半透膜，6-储水池，7-蒸发器，8-吸收器。
【具体实施方式】
[0012]如图1所示，本发明双级膜浓缩式吸收式制冷系统，包括一级再生器1、二级再生器2、蒸发器7、吸收器8、第一储液槽3、第二储液槽4以及储水池6，所述的一级再生器I和二级再生器2均包括盛放吸收剂的腔体，并且一级再生器I和二级再生器2的腔体均被一对选择性透过膜分割成三个吸收剂室，其中中间的均为低浓度吸收剂室，每个低浓度吸收剂室的两侧为高浓度吸收剂室，所述每对选择性透过膜均包括一个阴离子透过膜和一个阳离子透过膜，阴离子透过膜只允许溶质的阴离子通过，阳离子透过膜只允许溶质的阳离子通过；每级再生器中阴离子透过膜一侧的高浓度吸收剂室中设置有正电极，阳离子透过膜一侧的高浓度吸收剂室中设置有负电极，;所述第二储液槽4的底部设有仅允许水分子透过的半透膜5，半透膜5的下方设置储水池6 ；
[0013]所述的一级再生器I的低浓度吸收剂出口与二级再生器2的低浓度吸收剂进口相连，二级再生器2的高浓度吸收剂出口与一级再生器I的高浓度吸收剂进口相连，一级再生器I的高浓度吸收剂出口与第一储液槽3的吸收剂进口连接，第一储液槽3的吸收剂出口与吸收器3的吸收剂进口连接；二级再生器2的低浓度吸收剂出口与第二储液槽4相连，储水池6通过管道接入蒸发器7，蒸发器7通过连通管接入吸收器8，吸收器8的吸收剂出口接入一级再生器I的低浓度吸收剂室；
[0014]一级再生器I的低浓度吸收剂室进行完第一次浓缩后进入二级再生器2的低浓度吸收剂室进行再一次浓缩，二级再生器2高浓度吸收剂室中的高浓度吸收剂返回一级再生器I的高浓度吸收剂室，一级再生器I高浓度吸收剂室中的高浓度吸收剂通过第一储液槽3进入吸收器8 ;二级再生器2低浓度吸收剂室中的低浓度吸收剂进入第二储液槽4，在重力作用下纯水透过半透膜5进入储水池6中并蓄存，储水池6中的水经泵引入到蒸发器7中制冷，从蒸发器7出来的水蒸气进入到吸收器8稀释高浓度吸收剂，得到的低浓度吸收剂引入一级再生器I的低浓度吸收剂室。
[0015]所述每级再生器中一个高浓度吸收剂室中设置有正电极，另一个高浓度吸收剂室中设置有负电极，该正电极和负电极的电源由太阳能光伏发电装置或风能发电装置提供。所述第一储液槽3和第二储液槽4之间通过电磁阀门相连通，对吸收剂浓度进行调节，本发明双级膜浓缩式吸收式制冷系统进行制冷的具体步骤如下:
[0016](I)在双级膜浓缩式吸收式制冷系统中，高浓度吸收剂(溶质一般为LiCl、LiBr和CaCl2等单一或混合组分的电解质吸收剂)进入吸收器8，吸收了从蒸发器7过来的水蒸气，蒸发器7过来的冷冻水可以对该部分空气同时进行制冷处理；该部分空气被送入建筑物内的空调系统进行利用，吸收了水分的吸收剂被稀释为低浓度吸收剂；吸收器8的吸收剂出口与一级再生器I的低浓度吸收剂室的低浓度吸收剂入口相连通，吸收器8中的低浓度吸收剂被送入一级再生器的低浓度吸收剂室。
[0017]( 2 )正电极、负电极从太阳能光伏发电系统或风能发电装置中引出，并分别插入一级再生器I和二级再生器2的高浓度吸收剂室中；给正、负电极通电，从而使得正电极吸引低浓度吸收剂中溶质的阴离子，负电极吸引低浓度吸收剂中溶质的阳离子，由于两种选择性透过膜即阴离子透过膜和阳离子透过膜分别只允许对应的溶质离子通过，从而使得溶质的阴离子在正电极所在的高浓度吸收剂室内聚集，形成溶质阴离子的高浓度吸收剂，溶质的阳离子在负电极所在的高浓度吸收剂室内聚集，形成溶质阳离子的高浓度吸收剂。在一级再生器I中浓缩后的低浓度吸收剂进入二级再生器2的低浓度吸收剂室进行再一步地浓缩，得到的高浓度吸收剂室中的吸收剂分别回流到一级再生器I的高浓度吸收剂室中去。
[0018](3) 一级再生器I的高浓度吸收剂室的吸收剂出口都与第一储液槽3的吸收剂入口相连通；溶质阴离子与阳离子的高浓度吸收剂被送入到第一储液槽3中并形成高浓度的吸收剂；第一储液槽3的高浓度吸收剂出口与吸收器8的吸收剂入口连通，高浓度吸收剂被送到吸收器8中进行水蒸气的吸收，从而完成了吸收剂的循环。
[0019](4)最终溶质的阴、阳离子分别聚集到一级再生器I的高浓度吸收剂室后，二级再生器2的低浓度吸收剂室内只剩下很低浓度的吸收剂，为了获得蒸发器7中的纯水，二级再生器2的低浓度吸收剂室的低浓度吸收剂出口与第二储液槽4的低浓度吸收剂入口连通；第二储液槽4被设在地势较低处；而在第二储液槽4之下(如地下)设有储水池6 ;第二储液槽4底部设有与储水池6间隔的半透膜5，该半透膜5只允许水分子透过；从二级再生器2的低浓度吸收剂室出来的低浓度吸收剂在重力的作用下被进一步分离，纯水透过半透膜5被储存在储水池6中，可以由水泵泵入蒸发器7进行制冷，蒸发器7的出口与吸收器8连通，水蒸气进入吸收器8 ;纯水被分离后，第二储液槽4中的吸收剂浓度变高，并被储存起来，可以回收利用；此外第一储液槽3与第二储液槽4之间通过调节阀门相连通，这样可以对吸收剂浓度进行可控调节。
[0020]综上所述，本发明双级膜浓缩式吸收式制冷系统是一种节能环保的空调系统，该空调系统不仅提高了吸收式制冷的效率，还通过双级再生器的运用，代替了发生器，太阳能光伏发电的应用使吸收剂不需要额外的热量来加热，降低了吸收剂的温度和能耗，保证了系统的稳定性，具有显著的环保效果。
【权利要求】
1.一种双级膜浓缩式吸收式制冷系统，其特征在于:包括一级再生器(I)、二级再生器(2)、蒸发器(7)、吸收器(8)、第一储液槽(3)、第二储液槽(4)以及储水池(6)，所述的一级再生器(I)和二级再生器(2)均包括盛放吸收剂的腔体，并且一级再生器(I)和二级再生器(2)的腔体均被一对选择性透过膜分割成三个吸收剂室，其中中间的均为低浓度吸收剂室，每个低浓度吸收剂室的两侧为高浓度吸收剂室，所述每对选择性透过膜均包括一个阴离子透过膜和一个阳离子透过膜；每级再生器中阴离子透过膜一侧的高浓度吸收剂室中设置有正电极，阳离子透过膜一侧的高浓度吸收剂室中设置有负电极；所述第二储液槽(4)的底部设有仅允许水分子透过的半透膜(5)，半透膜(5)的下方设置储水池(6)； 所述的一级再生器(I)的低浓度吸收剂出口与二级再生器(2)的低浓度吸收剂进口相连，二级再生器(2)的高浓度吸收剂出口与一级再生器(I)的高浓度吸收剂进口相连，一级再生器(I)的高浓度吸收剂出口与第一储液槽(3)的吸收剂进口连接，第一储液槽(3)的吸收剂出口与吸收器(3)的吸收剂进口连接；二级再生器(2)的低浓度吸收剂出口与第二储液槽(4)相连，储水池(6)通过管道接入蒸发器(7)，蒸发器(7)通过连通管接入吸收器(8)，吸收器(8)的吸收剂出口接入一级再生器(I)的低浓度吸收剂室； 一级再生器(I)的低浓度吸收剂室进行完第一次浓缩后进入二级再生器(2)的低浓度吸收剂室进行再一次浓缩，二级再生器(2)高浓度吸收剂室中的高浓度吸收剂返回一级再生器(I)的高浓度吸收剂室，一级再生器(I)高浓度吸收剂室中的高浓度吸收剂通过第一储液槽(3)进入吸收器(8);二级再生器(2)低浓度吸收剂室中的低浓度吸收剂进入第二储液槽(4)，在重力作用下纯水透过半透膜(5)进入储水池(6)中并蓄存，储水池(6)中的水经泵引入到蒸发器(7)中制冷，从蒸发器(7)出来的水蒸气进入到吸收器(8)稀释高浓度吸收齐U，得到的低浓度吸收剂引入一级再生器(I)的低浓度吸收剂室。
2.根据权利要求1所述的双级膜浓缩式吸收式制冷系统，其特征在于:所述每级再生器中一个高浓度吸收剂室中设置有正电极，另一个高浓度吸收剂室中设置有负电极，该正电极和负电极的电源由太阳能光伏发电装置或风能发电装置提供。
3.根据权利要求1或2所述的双级膜浓缩式吸收式制冷系统，其特征在于:所述第一储液槽(3)和第二储液槽(4)之间通过电磁阀门相连通，对吸收剂浓度进行调节。
【文档编号】F25B15/02GK103673373SQ201310695744
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】李秀伟, 曹琨 申请人:南京理工大学