基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)，它包括制動(dòng)電阻（1）、吸附單元管（2）、制冷母管（5）、翅片（6）、集冷箱（7）、風(fēng)機(jī)（8）和輸冷管（9）。本實(shí)用新型將地鐵制動(dòng)電阻間歇式發(fā)熱的特點(diǎn)與間歇式吸附式制冷巧妙結(jié)合，降低了能量浪費(fèi)；為車廂提供制冷量，降低了車載空調(diào)能耗，減少了二氧化碳的排放，且吸附式制冷無(wú)污染，環(huán)境友好，無(wú)氯氟烴（CFC）污染問(wèn)題。本實(shí)用新型運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，無(wú)噪聲，抗震好，適應(yīng)于地鐵振動(dòng)傾顛場(chǎng)所；核心部件為吸附式單元管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。
【專利說(shuō)明】基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種制冷系統(tǒng)，尤其是一種基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)將有超過(guò)40個(gè)城市擁有地鐵，上百條線路開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。由于運(yùn)行條件的要求，地鐵制動(dòng)相當(dāng)頻繁，具有控制精確、制動(dòng)平穩(wěn)、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)的再生制動(dòng)已經(jīng)在地鐵的客車中得到廣泛的應(yīng)用。制動(dòng)過(guò)程中，牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，將列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，地鐵再生制動(dòng)產(chǎn)生的反饋能量一般為牽引能量的20%及以上，除當(dāng)電壓大于750V時(shí)再生電流并入電網(wǎng)被其他牽引車輛吸收外，剩余的很大一部分能量如不能被消耗或回收，將導(dǎo)致地鐵直流電網(wǎng)電壓大幅度升高，會(huì)威脅牽引電網(wǎng)及列車行車安全。制動(dòng)電阻因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟可靠，國(guó)內(nèi)地鐵廣泛采用其作為再生制動(dòng)能量的吸收方式，但同時(shí)也造成了能量的大量浪費(fèi)。國(guó)外已開(kāi)發(fā)多種儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存列車制動(dòng)能量，如超級(jí)電容，特種蓄電池，飛輪等。國(guó)內(nèi)因技術(shù)要求高、國(guó)產(chǎn)化困難、價(jià)格高，短時(shí)難以引進(jìn)推廣。
[0003]以南京地鐵一號(hào)線為例，地鐵單車單程I小時(shí)，途徑24個(gè)站臺(tái)，平均150秒就有一次制動(dòng)過(guò)程。資料表明，再生制動(dòng)的時(shí)間約為22秒，制動(dòng)電阻散熱功率平均450kW。熱量被風(fēng)機(jī)以均速6m/s均溫200°C的空氣帶走，經(jīng)冷卻后消散到隧道中。熱能浪費(fèi)十分嚴(yán)重，因此，急需一種有效利用地鐵列車制動(dòng)電阻余熱的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種既能對(duì)地鐵制動(dòng)電阻的余熱進(jìn)行利用，又能對(duì)車廂制冷，同時(shí)減少車載空調(diào)能耗的基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)，它包括制動(dòng)電阻1、吸附單元管2、制冷母管5、翅片6、集冷箱7、風(fēng)機(jī)8和輸冷管9，吸附單元管2垂直于水平面插入制動(dòng)電阻I加長(zhǎng)的風(fēng)道內(nèi)，且管上、下端分別穿透、嵌入制動(dòng)電阻I的外殼，每只所述制冷母管5緊貼制動(dòng)電阻I與沿垂直于制動(dòng)電阻I風(fēng)道內(nèi)氣流流動(dòng)方向的每排吸附單元管2的上端焊接到一起，組成一個(gè)制冷單元，翅片6安裝在制冷母管5的中部，集冷箱7兩端分別裝有風(fēng)機(jī)8和輸冷管9，制冷母管5后半部分插入其內(nèi)部，其它面封閉。
[0007]所述系統(tǒng)與地鐵的制動(dòng)電阻I 一對(duì)一配套安裝，制動(dòng)電阻I沿風(fēng)道內(nèi)氣流流動(dòng)方向加長(zhǎng)300mm。
[0008]所述吸附單元管2材料為紫銅管，內(nèi)部填充有吸附劑和制冷劑。
[0009]所述吸附單元管2以叉排形式排列，縱向、橫向間距均為22mm。
[0010]所述制冷母管5為紫銅管，其后半部分向下彎曲30°。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為:
[0012]1.本實(shí)用新型的基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)將地鐵制動(dòng)電阻間歇式發(fā)熱的特點(diǎn)與間歇式吸附式制冷巧妙結(jié)合，降低了能量浪費(fèi)。
[0013]2.本實(shí)用新型的基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)為車廂提供制冷量，降低了車載空調(diào)能耗，減少了二氧化碳的排放。同時(shí)吸附式制冷無(wú)污染，環(huán)境友好，無(wú)氯氟烴(CFC)污染問(wèn)題。
[0014]3.本實(shí)用新型的基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，無(wú)噪聲，抗震好，適應(yīng)于地鐵振動(dòng)傾顛場(chǎng)所。
[0015]4.本實(shí)用新型的基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)核心部件為吸附式單元管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是制冷單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，1、制動(dòng)電阻，2、吸附單元管，5、制冷母管，6、翅片，7、集冷箱，8、風(fēng)機(jī)，9、輸冷管。
具體實(shí)施方案
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]本實(shí)用新型系統(tǒng)與地鐵制動(dòng)電阻一對(duì)一配套設(shè)計(jì)安裝。
[0021]如圖1、2，一種基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)，它包括制動(dòng)電阻1、吸附單元管2、制冷母管5、翅片6、集冷箱7、風(fēng)機(jī)8和輸冷管9，吸附單元管2垂直于水平面插入制動(dòng)電阻I加長(zhǎng)的風(fēng)道內(nèi)，且管上、下端分別穿透、嵌入制動(dòng)電阻I的外殼，每只所述制冷母管5緊貼制動(dòng)電阻I與沿垂直于制動(dòng)電阻I風(fēng)道內(nèi)氣流流動(dòng)方向的每排吸附單元管2的上端焊接到一起，組成一個(gè)制冷單元，翅片6安裝在制冷母管5的中部，集冷箱7兩端分別裝有風(fēng)機(jī)8和輸冷管9，制冷母管5后半部分插入其內(nèi)部，其它面封閉。
[0022]制動(dòng)電阻I沿風(fēng)道內(nèi)氣流流動(dòng)方向加長(zhǎng)300_，以便于吸附單元管2插入使之吸收經(jīng)電阻加熱后的高溫空氣的熱量。
[0023]管子以叉排形式排列以便于對(duì)流換熱。吸附單元管2的上、下端分別穿透、嵌入制動(dòng)電阻I外殼，以加固管子，同時(shí)上端穿透以便于與制冷母管5焊接。
[0024]所述的吸附劑為沸石分子篩/泡沫鋁復(fù)合材料，填充于吸附單元管2中，厚度為4mm ο
[0025]所述的制冷劑為水，每根吸附單元管2填充20g。
[0026]所述的制冷母管5緊貼制動(dòng)電阻1，與沿垂直于制動(dòng)電阻I風(fēng)道內(nèi)氣流流動(dòng)方向排列的管子的上端焊接到一起，組成一個(gè)制冷單元，全套裝置共7個(gè)制冷單元。制冷母管5外徑28mm,壁厚0.9mm,長(zhǎng)1360mm,中部裝有翅片6,以使制冷劑便于冷凝,后半部分向下彎曲30°，以便于儲(chǔ)存制冷劑。
[0027]所述的集冷箱7兩端分別裝有風(fēng)機(jī)8和輸冷管9，制冷母管5彎曲部分插入其內(nèi)部，其它面封閉，由連接件連接于車廂底部使之固定。
[0028]垂直于水平面插入制動(dòng)電阻I加長(zhǎng)的風(fēng)道內(nèi)，以叉排方式排列，縱向、橫向管間距均為22mm，共插入109根。吸附單元管2的下端嵌入制動(dòng)電阻外殼內(nèi)，上端穿透少許。[0029]垂直于制動(dòng)電阻I風(fēng)道內(nèi)氣流流動(dòng)方向共7排管子，制冷母管5緊貼制動(dòng)電阻I與每排管子的上端焊接在一起，組成一個(gè)制冷單元，全套裝置共7個(gè)制冷單元，制冷單元的設(shè)計(jì)如附圖2所示。制動(dòng)電阻I與車廂底部之間的空隙可適當(dāng)加長(zhǎng)，以便于制冷母管5插入。
[0030]制冷母管5外徑28mm,壁厚0.9mm,長(zhǎng)1360mm,中部安裝翅片6,以便于制冷劑蒸汽冷凝，后半部分向下彎曲30°，以便于制冷劑液體儲(chǔ)存。
[0031 ] 集冷箱7為方形空腔，兩端分別裝有風(fēng)機(jī)8和輸冷管9，位于制冷母管5彎曲部分，以便于其插入，其它面封閉。
[0032]本實(shí)用新型是一種可以對(duì)地鐵列車制動(dòng)電阻余熱進(jìn)行吸附式制冷的系統(tǒng)，采用吸附式制冷與制動(dòng)電阻結(jié)合，輔以紫銅管，對(duì)廢熱加以回收，產(chǎn)生冷量，具有節(jié)能減排的效果。本實(shí)用新型參照的制動(dòng)電阻的尺寸為923mm長(zhǎng)*760mm寬*603mm高，設(shè)計(jì)出的裝置平均制冷功率達(dá)371W，對(duì)車廂送風(fēng)預(yù)冷，可減少車載空調(diào)能耗。地鐵一般每車6節(jié)車廂，4動(dòng)2拖，裝置與制動(dòng)電阻一對(duì)一配套設(shè)計(jì)安裝，共可安裝4臺(tái)裝置。除去系統(tǒng)耗電，以列車每日運(yùn)行16h，空調(diào)運(yùn)行IOh計(jì)，南京一號(hào)線每年可節(jié)電17228度，減少二氧化碳排放17176kg。
[0033]本實(shí)用新型的工作方式如下:
[0034]列車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電阻I吸收一部分再生能量而溫度升高，然后被風(fēng)機(jī)吹出的空氣冷卻，被加熱的空氣流經(jīng)吸附單元管2。吸附單元管2中的吸附劑吸收高溫空氣熱量而溫度升高開(kāi)始解析，制冷劑從中脫附出來(lái)，當(dāng)達(dá)到與冷凝溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力時(shí)，制冷劑在制冷母管5安裝翅片6處凝結(jié)，同時(shí)放出潛熱，熱量經(jīng)翅片6被轉(zhuǎn)移到隧道中，冷凝下的液體流入制冷母管5的彎曲部分蒸發(fā)段儲(chǔ)存；列車運(yùn)行時(shí)，吸附劑被冷卻而吸附能力提高，于是開(kāi)始吸附蒸發(fā)段中的制冷劑蒸汽，造成系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力降低，制冷劑便不斷蒸發(fā)，產(chǎn)生冷量由集冷箱7中的風(fēng)機(jī)8吹出的空氣經(jīng)輸冷管9帶走而進(jìn)入車廂。
[0035]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)，其特征是它包括制動(dòng)電阻(I)、吸附單元管(2)、制冷母管(5)、翅片(6)、集冷箱(7)、風(fēng)機(jī)(8)和輸冷管(9)，吸附單元管(2)垂直于水平面插入制動(dòng)電阻(I)加長(zhǎng)的風(fēng)道內(nèi)，且管上、下端分別穿透、嵌入制動(dòng)電阻(I)的外殼，每只所述制冷母管(5)緊貼制動(dòng)電阻(I)與沿垂直于制動(dòng)電阻(I)風(fēng)道內(nèi)氣流流動(dòng)方向的每排吸附單元管(2)的上端焊接到一起，組成一個(gè)制冷單元，翅片(6)安裝在制冷母管(5 )的中部，集冷箱(7 )兩端分別裝有風(fēng)機(jī)(8 )和輸冷管(9 )，制冷母管(5 )后半部分插入其內(nèi)部，其它面封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)與地鐵的制動(dòng)電阻(I) 一對(duì)一配套安裝，制動(dòng)電阻(I)沿風(fēng)道內(nèi)氣流流動(dòng)方向加長(zhǎng)300mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)，其特征是所述吸附單元管(2)材料為紫銅管，內(nèi)部填充有吸附劑和制冷劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)，其特征是所述吸附單元管(2)以叉排形式排列，縱向、橫向間距均為22_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于吸附式制冷的地鐵列車制動(dòng)電阻余熱利用系統(tǒng)，其特征是所述制冷母管(5)為紫銅管，其后半部分向下彎曲30°。
【文檔編號(hào)】B60L7/02GK203681557SQ201320777632
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】楊二浩, 陳沈緒愷, 郭磊, 趙洋洋, 劉瑋, 王小柳, 武文彬 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)