蒸发器及应用其的吸附式制冷系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种蒸发器及应用其的吸附式制冷系统，包括壳体，该壳体围绕形成密封空间，且在该密封空间内盛有作为吸附质的纳米液体；在密封空间内设置有热交换器和喷淋装置，其中，热交换器用于蒸发纳米液体；喷淋装置包括水泵和喷头，水泵设置在壳体之外，用于抽取密封空间内的纳米液体，并将其传输至喷头；喷头设置在密封空间内，且位于纳米液体上方，用于喷出液滴状的纳米液体。本实用新型提供的蒸发器，其可以提高吸附质的蒸发速度，从而可以提高吸附式制冷系统的制冷量和其性能系数。
【专利说明】蒸发器及应用其的吸附式制冷系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于物理性吸附制冷【技术领域】，尤其涉及一种蒸发器及应用其的吸附式制冷系统。
【背景技术】
[0002]众所周知，建筑物能源消费的主要来源是制冷系统。随着吸附制冷技术的发展，吸附式制冷系统因其不需要压缩机、且可以利用太阳能和废能而逐渐取代传统的压缩式制冷系统。除此之外，吸附式制冷系统所采用的吸附质(制冷剂)是诸如水和甲醇等的天然物质，其特征是不会造成臭氧层破坏和带来温室效应。所以，吸附式制冷系统被誉为下一代既环保又具有节能潜力的制冷系统。
[0003]吸附式制冷系统的工作原理是:放置于蒸发器中的吸附质在低压力的条件下会不断蒸发，从而可以令周围环境的温度降低，以达到制冷效果。而且，在制冷过程中，还需要借助存放在吸附器中的大量吸附剂不断吸附由蒸发器释放出来的吸附质，以使蒸发器中的压力始终保持在一个相当低的数值下。不幸的是，吸附剂在吸附一段时间之后终将会饱和，这意味着吸附剂无法继续吸附任何吸附质。在这种情况下，就需要利用一些低品位热能，例如:太阳能或废热所产生的能源来帮助吸附剂进行脱附，即，使吸附剂变得干燥，从而可以使吸附剂能够再次吸附由蒸发器中蒸发出来的吸附质，由此可以循环地提供冷冻水作制冷效用。
[0004]然而，传统的压缩式制冷系统仍然在大多数应用中占主导地位，这是因为吸附式制冷系统具有较低的性能系数和制冷功率，而具有较高的性能系数和制冷功率的吸附式制冷系统往往体积庞大，因而很难被广泛的运用。由于提高吸附质的蒸发速度毫无疑问地可以大大改进吸附式制冷系统的冷却性能和制冷功率，因此，目前亟需设计出一种能够提高吸附质的蒸发速度的蒸发器。
实用新型内容
[0005]本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种蒸发器及应用其的吸附式制冷系统，其可以提高吸附质的蒸发速度，从而可以提高吸附式制冷系统的制冷量和其性能系数。
[0006]为实现本实用新型的目的而提供一种蒸发器，包括壳体，所述壳体围绕形成密封空间，且在所述密封空间内盛有作为吸附质的纳米液体；在所述密封空间内设置有热交换器和喷淋装置，其中所述热交换器用于蒸发所述纳米液体；所述喷淋装置包括水泵和喷头，所述水泵设置在所述壳体之外，用于抽取所述密封空间内的所述纳米液体，并将其传输至所述喷头；所述喷头设置在所述密封空间内，且位于所述纳米液体上方，用于喷出液滴状的所述纳米液体。
[0007]优选的，所述喷头为一个或多个，且多个所述喷头相对于所述壳体在竖直方向上的中心线对称分布。[0008]其中，所述壳体包括槽体和设置在所述槽体顶部的顶盖，所述槽体和顶盖形成所述密封空间。
[0009]其中，在所述槽体的侧壁上设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔位于所述纳米液体的液面以下；所述第二通孔位于所述纳米液体的液面以上；所述喷淋装置还包括抽水管道和进水管道，所述抽水管道的一端与所述第一通孔连接，所述抽水管道的另一端与所述水泵的抽水接口连接；所述进水管道的一端穿过所述第二通孔，并与所述喷头连接；所述进水管道的另一端与所述水泵的进水接口连接。
[0010]优选的，在所述槽体的顶部设置有环绕在所述槽体的开口的环形凹槽，在所述环形凹槽内设置有密封圈，用于密封所述槽体和顶盖之间的间隙。
[0011]其中，在所述顶盖上设置有第三通孔，用于释放出所述纳米液体的蒸汽。
[0012]其中，在所述顶盖上设置有第四通孔，用于回收所述纳米液体。
[0013]其中，所述热交换器包括设置在所述密封空间内的热交换管道，所述热交换管道具有供热交换媒介流入和流出的入口和出口 ；并且在所述顶盖上分别设置有第五通孔和第六通孔，其中，所述第五通孔用于引出所述入口 ；所述第六通孔用于引出所述出口。
[0014]优选的，所述热交换管道采用沿竖直方向螺旋缠绕的螺旋式结构。
[0015]作为另一个技术方案，本实用新型还提供一种吸附式制冷系统，其包括蒸发器、吸附器、冷凝器、供热水箱和冷却水箱，其中，所述蒸发器采用了本实用新型提供的上述蒸发器。
[0016]本实用新型具有以下有益效果:
[0017]本实用新型提供的蒸发器，其在由壳体围绕形成的密封空间内盛放有作为吸附质的纳米液体，由于纳米液体的导热系数大于其他液体，因此通过采用纳米液体代替现有技术中其他的吸附质，可以提高蒸发器的蒸发速度。而且，在该密封空间内还设置有用于蒸发纳米液体的热交换器以及喷淋装置。其中，该喷淋装置借助水泵抽取密封空间内的纳米液体，并借助喷头喷出液滴状的纳米液体。由于纳米液体的液滴具有较大的蒸汽压力且液体状态不稳定，容易蒸发，因而通过喷淋装置将纳米液体转换为液滴状，可以提高纳米液体的蒸发速度。而且，通过喷淋装置将纳米液体转换为液滴状，还可以增加密封空间内的纳米液体的总蒸发表面积，从而可以提高纳米液体的总蒸发速度。此外，通过喷淋装置将纳米液体转换为液滴状，可以使纳米液体变得不容易凝聚和沉积，从而可以大大提高吸附式制冷系统的制冷量和其性能系数。
[0018]本实用新型提供的吸附式制冷系统，其通过采用本实用新型提供的上述蒸发器，可以提高吸附质的蒸发速度，从而可以提高吸附式制冷系统的制冷量和其性能系数。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实施例提供的蒸发器的图解式立体图；
[0020]图2是本实用新型实施例提供的蒸发器的顶盖的俯视图；
[0021]图3是本实用新型实施例提供的蒸发器的透视前视图；
[0022]图4是本实用新型实施例提供的蒸发器的透视侧视图；
[0023]图5是本实用新型实施例提供的蒸发器的槽体的俯视图；以及
[0024]图6是本实用新型实施例提供的吸附式制冷系统的原理图。【具体实施方式】
[0025]为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的薄膜性能演示装置进行详细描述。
[0026]参照图1?5，本实用新型实施例提供的蒸发器，其包括壳体，该壳体包括槽体I和设置在槽体I顶部的顶盖2，槽体I和顶盖2形成密封空间11。容易理解，当顶盖2扣合在槽体I的顶部时，密封空间11完全封闭，且处于低压的真空状态。顶盖2与槽体I可以通过螺纹连接的方式固定在一起，具体地，如图1所示，分别对应地在顶盖2和槽体I的顶部设置有多个螺纹孔3，多个螺纹孔3围绕在槽体I的开口周边排布；在安装顶盖2时，将顶盖2扣合在槽体I的顶部，并将螺栓安装在各个螺纹孔3内即可。
[0027]优选的，在槽体2的顶部还可以设置环绕在槽体I的开口的环形凹槽12，在环形凹槽12内设置有密封圈7，如图5所示，用于密封槽体I和顶盖2之间的间隙，从而可以避免密封空间11发生真空泄漏。
[0028]在本实施例中，在密封空间11内盛有作为吸附质(制冷剂)的纳米液体4。所谓纳米液体，是指悬浮有一定份量的纳米颗粒的液体。由于纳米液体的导热系数大于其他液体，因此通过采用纳米液体代替现有技术中其他的吸附质，可以提高蒸发器的蒸发速度。另外，在本实施例中，在顶盖2上分别设置有第三通孔21和第四通孔22，第三通孔21用于释放出纳米液体4的蒸汽；第四通孔22用于回收纳米液体4。
[0029]在本实施例中，在密封空间11内还设置有热交换器5和喷淋装置。其中，热交换器5用于蒸发纳米液体4 ;喷淋装置用于抽取密封空间11内的纳米液体4，并喷出液滴状的纳米液体。下面对喷淋装置的结构进行详细描述。
[0030]具体地，喷淋装置包括水泵62、喷头61、抽水管道64和进水管道63。其中，喷头61设置在密封空间11内，且位于纳米液体4上方(B卩，位于液面41以上)，用于喷出液滴状的纳米液体。在槽体I的侧壁上设置有第一通孔14和第二通孔13，第一通孔14位于纳米液体4的液面41以下；第二通孔13位于纳米液体4的液面41以上；水泵62设置在壳体之外；抽水管道64的一端与第一通孔14连接，抽水管道64的另一端与水泵62的抽水接口连接；进水管道63的一端穿过第二通孔13，并与喷头61连接；进水管道63的另一端与水泵62的进水接口连接。在喷淋装置工作时，水泵62经由抽水管道64抽取密封空间11内的纳米液体4，并经由进水管道63将其传输至喷头61，再由喷头61喷出液滴状的纳米液体。
[0031]上述喷淋装置借助水泵62抽取密封空间11内的纳米液体4，并借助喷头61喷出液滴状的纳米液体。由于纳米液体的液滴具有较大的蒸汽压力且液体状态不稳定，容易蒸发，因而通过喷淋装置将纳米液体转换为液滴状，可以提高纳米液体的蒸发速度。而且，通过喷淋装置将纳米液体转换为液滴状，还可以增加密封空间11内的纳米液体的总蒸发表面积，从而可以提高纳米液体的总蒸发速度。此外，通过喷淋装置将纳米液体转换为液滴状，可以使纳米液体变得不容易凝聚和沉积，从而可以大大提高吸附式制冷系统的制冷量和其性能系数。
[0032]在本实施例中，如图1所示，喷头61为六个，六个喷头61相对于壳体在竖直方向上的中心线(即，槽体I的轴线)对称分布，这不仅可以进一步增加密封空间内的纳米液体的总蒸发表面积，从而可以提高纳米液体的总蒸发速度，而且可以使不同区域的纳米液体均变得不容易凝聚和沉积，从而可以进一步提高吸附式制冷系统的制冷量和其性能系数。并且，六个喷头61沿图1的前后方向排成两排，每排有三个喷头61。进水管道63包括一根主路管道631和两根彼此并联的支路管道632 (B卩，支路管道632的数量与喷头61的排数相对应)，并且，第二通孔13的数量与支路管道632的数量相对应，也为两个。主路管道631的一端与彼此并联的两个支路管道632的一端串联；每个支路管道632的另一端穿过与其中一个第二通孔13，并将其中一排的三个喷头61串接起来；主路管道631的另一端与水泵62的进水接口连接。在喷淋装置工作时，水泵62经由抽水管道64抽取密封空间11内的纳米液体4，并依次经由一根主路管道631和两根支路管道632将纳米液体4传输至六个喷头61，再由六个喷头61喷出液滴状的纳米液体。
[0033]当然，在实际应用中，喷头也可以为一个或者多个，且多个喷头的排列方式并不局限与上述实施例的排列方式，还可以采用沿壳体的周向间隔排列成环形等的任意排列方式。容易理解，进水管道和第二通孔的数量、位置和结构应根据实际应用中喷头的数量和排列方式而设定。
[0034]下面结合图3?5对热交换器5的结构进行详细描述。具体地，热交换器5包括设置在密封空间11内的热交换管道，整个热交换管道浸在纳米液体4内，S卩，位于纳米液体4的液面41以下，用于采用热传导的方式向纳米液体4提供热量，以使其蒸发。优选的，热交换管道采用沿竖直方向螺旋缠绕的螺旋式结构，这可以增加热交换管道与纳米液体的接触面积，从而可以提高热交换管道的导热效率，进而可以提高纳米液体的蒸发速度。另外，优选的，在平行于竖直方向的平面上，上述热交换管道的投影形状可以为长方形或者正方形。此外，上述热交换管道还具有入口 51和出口 52，如图4和图5所示，以供热交换媒介流入和流出。
[0035]另外，在顶盖2上分别设置有第五通孔23和第六通孔24，其中，第五通孔23用于引出入口 51 ;第六通孔24用于引出出口 52。入口 51和出口 52与热交换媒介源连接，在热交换器5进行热交换的过程中，由热交换媒介源提供的热交换媒介自入口 51流入热交换管道，并自出口 52流出。
[0036]需要说明的是，在本实施例中，壳体是采用槽体I和顶盖2形成密封空间11，但是本实用新型并不局限于此，在实际应用中，壳体还可以采用其他任意结构，只要其能够围绕形成密封空间即可。
[0037]作为另一个技术方案，本实用新型实施例还提供一种吸附式制冷系统，图6是本实用新型实施例提供的吸附式制冷系统的原理图。请参阅图6，吸附式制冷系统包括蒸发器100、吸附器110 (两个)、冷凝器120、供热水箱140和冷却水箱130。其中，蒸发器100采用了本实用新型实施例提供的上述蒸发器。
[0038]在吸附式制冷系统的工作过程中，蒸发器100是用来释放气态的吸附质(纳米液体的蒸汽)；吸附器110中各自存放有大量的吸附剂，用于吸附由蒸发器100释放出的气态吸附质，从而令蒸发器100长期保持在一个低压力的环境下，最终产生具有制冷效用的冷冻水。
[0039]本实用新型提供的吸附式制冷系统，其通过采用本实用新型提供的上述蒸发器，可以提高吸附质的蒸发速度，从而可以提高吸附式制冷系统的制冷量和其性能系数。
[0040]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种蒸发器，包括壳体，其特征在于，所述壳体围绕形成密封空间，且在所述密封空间内盛有作为吸附质的纳米液体；在所述密封空间内设置有热交换器和喷淋装置，其中 所述热交换器用于蒸发所述纳米液体； 所述喷淋装置包括水泵和喷头，所述水泵设置在所述壳体之外，用于抽取所述密封空间内的所述纳米液体，并将其传输至所述喷头；所述喷头设置在所述密封空间内，且位于所述纳米液体上方，用于喷出液滴状的所述纳米液体。
2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述喷头为一个或多个，且多个所述喷头相对于所述壳体在竖直方向上的中心线对称分布。
3.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述壳体包括槽体和设置在所述槽体顶部的顶盖，所述槽体和顶盖形成所述密封空间。
4.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，在所述槽体的侧壁上设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔位于所述纳米液体的液面以下；所述第二通孔位于所述纳米液体的液面以上； 所述喷淋装置还包括抽水管道和进水管道，所述抽水管道的一端与所述第一通孔连接，所述抽水管道的另一端与所述水泵的抽水接口连接；所述进水管道的一端穿过所述第二通孔，并与所述喷头连接；所述进水管道的另一端与所述水泵的进水接口连接。
5.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，在所述槽体的顶部设置有环绕在所述槽体的开口的环形凹槽，在所述环形凹槽内设置有密封圈，用于密封所述槽体和顶盖之间的间隙。
6.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，在所述顶盖上设置有第三通孔，用于释放出所述纳米液体的蒸汽。
7.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，在所述顶盖上设置有第四通孔，用于回收所述纳米液体。
8.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，所述热交换器包括设置在所述密封空间内的热交换管道，所述热交换管道具有供热交换媒介流入和流出的入口和出口 ；并且 在所述顶盖上分别设置有第五通孔和第六通孔，其中，所述第五通孔用于引出所述入口 ；所述第六通孔用于引出所述出口。
9.根据权利要求8所述的蒸发器，其特征在于，所述热交换管道采用沿竖直方向螺旋缠绕的螺旋式结构。
10.一种吸附式制冷系统，其包括蒸发器、吸附器、冷凝器、供热水箱和冷却水箱，其特征在于，所述蒸发器采用权利要求1-9任意一项所述的蒸发器。
【文档编号】F25B39/02GK203785336SQ201320877484
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】曹之胤, 赵汝恒, 陈家聪, 吴池力 申请人:香港科技大学