專利名稱：配合物化學(xué)熱泵內(nèi)燃機(jī)廢熱制冷空調(diào)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種配合物化學(xué)熱泵有效利用內(nèi)燃機(jī)排氣廢熱進(jìn)行制冷的空調(diào)機(jī)，可用于柴油發(fā)電機(jī)組車(chē)間、工程車(chē)輛、內(nèi)燃機(jī)車(chē)、艦船駕駛室的制冷空調(diào)及汽車(chē)空調(diào)。
目前，大型柴油發(fā)電機(jī)組，工程機(jī)械車(chē)輛、客車(chē)、貨車(chē)及機(jī)車(chē)、艦船的發(fā)動(dòng)機(jī)效率一般為35％～40％左右，約占燃料發(fā)熱量二分之一以上的熱量被發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水、排煙廢氣帶走(排氣熱量23％～40％，冷卻水熱量20％～33％左右)。廢氣及熱的冷卻廢水不僅造成能量損失，也為周邊環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重問(wèn)題。同時(shí)，廠內(nèi)房間、車(chē)間的空調(diào)都是采用氟里昂冷媒(CFC)的電壓縮空調(diào)制冷系統(tǒng)，無(wú)論廢熱煙氣及熱廢水的排放和氯氟烴(CFC)物質(zhì)對(duì)大氣的排放都將造成溫室效應(yīng)和對(duì)大氣臭氧層的破壞。
如何回收內(nèi)燃機(jī)所排廢熱這部份能量一直是工程上的重要課題，過(guò)去柴油機(jī)余熱主要是熱水回用和余熱鍋爐發(fā)電，都因余熱品位較低，效率不高，而難以在實(shí)際應(yīng)用中推廣。而廢熱制冷目前一般都采用氨水系統(tǒng)(NH3-H2O)和溴化鋰--水系統(tǒng)，前者由于熱力系數(shù)較低，且需設(shè)置分凝和精餾裝置，因而設(shè)備比較復(fù)雜；溴化鋰--水系統(tǒng)也因水蒸汽單位容積制冷量小，循環(huán)倍率較大，相應(yīng)設(shè)備體積較大，而且腐蝕性較強(qiáng)，一般只能制取零度以上的溫度，在應(yīng)用上受到一定程度的限制，經(jīng)濟(jì)性能也不能不受到影響。
化學(xué)熱泵通過(guò)吸熱、放熱制冷依據(jù)的是可逆的絡(luò)合反應(yīng)，單個(gè)的化學(xué)熱泵利用廢熱制冷過(guò)程為由配合物分解脫附--冷凝--膨脹節(jié)流--貯液器--蒸發(fā)器--絡(luò)合吸附反應(yīng)各步組成，每個(gè)周期之間只能是間斷的，這亦成為制冷實(shí)用化的難點(diǎn)。
本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的在第一化學(xué)熱泵(17)、第二化學(xué)熱泵(18)的兩端分別連接有閥(1)、(2)、(3)、(4)，其中閥(1)、(2)的公共端與冷凝器(5)連接，閥(3)、(4)的公共端與蒸發(fā)器(9)連接，第一和第二化學(xué)熱泵(17)、(18)之間有熱管橋(15)連接，與外界管道連接的換向閥(11)分別與第一和第二化學(xué)熱泵(17)、(18)連接。
本實(shí)用新型與常見(jiàn)的氯氟烴壓縮制冷機(jī)，NH3-H2O、溴化鋰-H2O廢熱制冷系統(tǒng)相比較，其優(yōu)點(diǎn)為1、配合物化學(xué)熱泵選用的工質(zhì)系統(tǒng)不含對(duì)環(huán)境有害物質(zhì)，不會(huì)造成環(huán)境污染，且對(duì)鋼鐵、不銹鋼無(wú)腐蝕作用，是理想的ODS(消耗臭氧物)替代物的環(huán)保型產(chǎn)品。該工質(zhì)系統(tǒng)有較高的蒸發(fā)潛熱，比熱較小，熱導(dǎo)率較高(2.26W/m.K)，遠(yuǎn)高于固體吸附床層熱導(dǎo)率。20℃當(dāng)流動(dòng)工質(zhì)濃度為0.713時(shí)，蒸汽壓力只有86.125KPa，就為絡(luò)合反應(yīng)(絡(luò)合吸附)制冷創(chuàng)造了極為有利的熱工條件；2、化學(xué)熱泵是一個(gè)封閉元件，工質(zhì)不與內(nèi)燃機(jī)廢氣接觸，不會(huì)泄漏，也不存在結(jié)晶和分餾問(wèn)題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要經(jīng)常更換，使用壽命長(zhǎng)，一次性投資少；
3、采用了化學(xué)熱泵雙數(shù)交替復(fù)疊，熱管橋回?zé)嵋约拔C(jī)控制三項(xiàng)新技術(shù)，技術(shù)含量高，產(chǎn)品有競(jìng)爭(zhēng)力。
4、由于無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，因此振動(dòng)和噪音都很小，它是一種廢熱驅(qū)動(dòng)型制冷機(jī)，除水泵，空調(diào)風(fēng)機(jī)消耗很少電力外，不再耗能，運(yùn)行費(fèi)用少，是廢熱利用的節(jié)能產(chǎn)品，有推廣應(yīng)用的良好前景。
根據(jù)熱工原理按照能級(jí)匹配原則，余熱制冷效率要遠(yuǎn)高于余熱發(fā)電，余熱制冷空調(diào)比熱水回用更有廣泛的應(yīng)用前景。以柴油機(jī)廢熱為熱源直接驅(qū)動(dòng)非氯氟烴的制冷系統(tǒng)，即節(jié)省了能源，又減少了排污，可以說(shuō)是一個(gè)既節(jié)約又符合環(huán)境保護(hù)的綠色制冷系統(tǒng)。且由于柴油機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，柴油機(jī)廢熱制冷將給社會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，并具有環(huán)保的積極意義。
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳述


圖1為本實(shí)用新型配合物化學(xué)熱泵內(nèi)燃機(jī)廢熱制冷空調(diào)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型配合物化學(xué)熱泵內(nèi)燃機(jī)廢熱制冷空調(diào)機(jī)的實(shí)際使用結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型配合物化學(xué)熱泵內(nèi)燃機(jī)廢熱制冷空調(diào)機(jī)控制原理示意圖。
如
圖1所示，本實(shí)用新型的配合物化學(xué)熱泵內(nèi)燃機(jī)廢熱制冷空調(diào)機(jī)包括依序連接的冷凝器5、膨脹閥6、儲(chǔ)液器7、蒸發(fā)器9，在第一化學(xué)熱泵17的兩端分別連接有閥1、3，在第二化學(xué)熱泵18的兩端分別連接有閥2、4，其中閥1、2的另一端相互連接，其公共端與冷凝器5連接，閥3、4的另一端相互連接，其公共端與蒸發(fā)器9連接，蒸發(fā)器9一側(cè)裝有風(fēng)機(jī)10，用于形成空調(diào)冷風(fēng)，第一化學(xué)熱泵17、第二化學(xué)熱泵18之間有熱管橋15連接，與外界管道連接的換向閥11分別與第一化學(xué)熱泵17、第二化學(xué)熱泵18連接，在所述的熱管15上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥M16，其中，閥1、2、3、4為兩位三通電磁閥，第一化學(xué)熱泵17、第二化學(xué)熱泵18可為偶數(shù)的多個(gè)。
如圖所示，當(dāng)?shù)谝换瘜W(xué)熱泵17通過(guò)換向閥11、分配閥12輸入內(nèi)燃機(jī)13排出的廢熱，第一化學(xué)熱泵17處于(配合物)分解脫附時(shí)，流動(dòng)工質(zhì)壓力逐漸升高，當(dāng)達(dá)到冷凝壓力P1時(shí)，閥1才打開(kāi)(閥2關(guān)閉)，工質(zhì)進(jìn)入冷凝器5冷凝，此時(shí)第二化學(xué)熱泵18處于(配合物)絡(luò)合吸附反應(yīng)，只有當(dāng)?shù)诙瘜W(xué)熱泵18內(nèi)的冷凝壓力降到蒸發(fā)壓力P2時(shí)，閥4才打開(kāi)(閥3關(guān)閉)，由蒸發(fā)器9來(lái)的工質(zhì)氣體才能進(jìn)入第二化學(xué)熱泵18內(nèi)進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)。相反，當(dāng)?shù)诙瘜W(xué)熱泵18通過(guò)換向閥11得到內(nèi)燃機(jī)所排廢熱，第二化學(xué)熱泵18處于分解脫附階段(此時(shí)第一化學(xué)熱泵17處于絡(luò)合吸附階段)，第一化學(xué)熱泵18內(nèi)工質(zhì)壓力上升達(dá)到冷凝壓力P1時(shí)，閥2打開(kāi)(閥1關(guān)閉)，第二化學(xué)熱泵18內(nèi)工質(zhì)蒸汽進(jìn)入冷凝器5內(nèi)冷凝，第一化學(xué)熱泵17內(nèi)壓力降到蒸發(fā)壓力P2時(shí)，閥3打開(kāi)(閥4關(guān)閉)，蒸發(fā)器9的工質(zhì)蒸汽進(jìn)入第一化學(xué)熱泵17內(nèi)進(jìn)行絡(luò)合吸附反應(yīng)，第一和第二化學(xué)熱泵17、18內(nèi)分解(脫附)或絡(luò)合(吸附)過(guò)程均需一段時(shí)間才能達(dá)到冷凝壓力，所以化學(xué)熱泵17、18流動(dòng)工質(zhì)壓力總是處于變化中，在這段時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)化學(xué)熱泵17、18應(yīng)分別與冷凝器5、蒸發(fā)器9斷開(kāi)一段時(shí)間，即閥1、2、3、4均應(yīng)關(guān)閉，在這個(gè)間斷時(shí)間內(nèi)，熱管橋15的調(diào)節(jié)閥18打開(kāi)，化學(xué)熱泵18的絡(luò)合放熱Q2可通過(guò)熱管橋15流入化學(xué)熱泵17中，補(bǔ)充化學(xué)熱泵17的吸熱反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)熱泵17、18之間的絡(luò)合放熱Q2與分解吸熱Q1的回?zé)?，?dāng)閥1、4打開(kāi)(閥2、3關(guān)閉)或閥2、3打開(kāi)(閥1、4關(guān)閉時(shí))，熱管橋15的調(diào)節(jié)閥16則關(guān)閉，熱管橋15回?zé)嶙饔猛Ｖ?。絡(luò)合放熱Q2與分解吸熱Q1熱回流，使不平衡盡快接近平衡，可把間斷時(shí)間盡量縮短，從而縮短了循環(huán)周期，絡(luò)合放熱Q2補(bǔ)償了分解吸熱Q1，達(dá)到了節(jié)能的目的。熱管橋15起到了強(qiáng)化化學(xué)熱泵17、18內(nèi)的傳熱、優(yōu)化循環(huán)時(shí)間的雙重目的。如此，制冷功率得以提高15％～20％左右。
如圖3所示，采用SeaTech S104/5X86嵌入式微機(jī)(圖2中標(biāo)號(hào)14)系統(tǒng)及相關(guān)軟件對(duì)化學(xué)熱泵雙數(shù)交替復(fù)疊(變間歇為連續(xù)動(dòng)作)、熱管橋完成回?zé)徇^(guò)程進(jìn)行控制，根據(jù)化學(xué)熱泵內(nèi)的壓力變化對(duì)兩位三通電磁閥及熱管橋15、調(diào)節(jié)閥16實(shí)行分時(shí)控制。4個(gè)ADAM4013負(fù)責(zé)采集化學(xué)熱泵17、18、蒸發(fā)器9、冷凝器5溫度值，2個(gè)ADAM4011采集化學(xué)熱泵17、18內(nèi)工質(zhì)壓力，1個(gè)ADAM4011負(fù)責(zé)采集儲(chǔ)液器7液位，2個(gè)ADAM4013采集內(nèi)燃機(jī)廢氣進(jìn)泵、出泵；化學(xué)熱泵A、B冷卻風(fēng)進(jìn)、出泵的溫度、流量；主機(jī)將上述各模塊采集的數(shù)據(jù)經(jīng)綜合處理，發(fā)出控制命令，經(jīng)PCL724驅(qū)動(dòng)PCLD785B中的繼電器動(dòng)作，各繼電器再分別控制化學(xué)熱泵A、B的閥1、2、3、4，熱管橋15調(diào)節(jié)閥16、廢氣、冷卻風(fēng)換向分配閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，各個(gè)開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)關(guān)信號(hào)經(jīng)另一個(gè)PCL724反饋回主機(jī)，主機(jī)在負(fù)責(zé)各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理的同時(shí)，模擬顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)存入主機(jī)磁盤(pán)相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)，如果制冷負(fù)荷需要較多個(gè)化學(xué)熱泵，如由4、6、8個(gè)化學(xué)熱泵偶數(shù)交替重疊、熱管橋C回?zé)徇M(jìn)行廢熱制冷，其控制原理亦相同。
權(quán)利要求1.一種配合物化學(xué)熱泵內(nèi)燃機(jī)廢熱制冷空調(diào)機(jī)，其特征在于包括依序連接的冷凝器(5)、膨脹節(jié)流閥(6)、儲(chǔ)液器(7)、蒸發(fā)器(9)，以及第一化學(xué)熱泵17、第二化學(xué)熱泵18，在第一化學(xué)熱泵17的兩端分別連接有閥(1)、(3)，在第二化學(xué)熱泵18的兩端分別連接有閥(2)、(4)，其中閥(1)、(2)的另一端共同連接到冷凝器(5)，閥(3)、(4)的另一端共同連接到蒸發(fā)器(9)，第一、第二化學(xué)熱泵17、18之間有熱管橋15連接，還包括其輸入端口接受內(nèi)燃機(jī)排放廢氣、輸出端口分別連通到化學(xué)熱泵17、18的換向閥(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配合物化學(xué)熱泵內(nèi)燃機(jī)廢熱制冷空調(diào)機(jī)，其特征在于在所述熱管橋(15)上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配合物化學(xué)熱泵內(nèi)燃機(jī)廢熱制冷空調(diào)機(jī)，其特征在于所述閥(1)、(2)、(3)、(4)為兩位三通電磁閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配合物化學(xué)熱泵內(nèi)燃機(jī)廢熱制冷空調(diào)機(jī)，其特征在于第一化學(xué)熱泵17的數(shù)量與第二化學(xué)熱泵18的數(shù)量相同。
專利摘要一種配合物化學(xué)熱泵內(nèi)燃機(jī)廢熱制冷空調(diào)機(jī),在第一化學(xué)熱泵17的兩端分別連接有閥1、3,在第二化學(xué)熱泵18的兩端分別連接有閥2、4,其中閥1、2的另一端相互連接,其公共端與冷凝器5連接,閥3、4的另一端相互連接,其公共端與蒸發(fā)器9連接,化學(xué)熱泵17、18之間有熱管橋15連接,與外界管道連接的換向閥11分別與化學(xué)熱泵17、18連接,以柴油機(jī)廢熱為熱源直接驅(qū)動(dòng)非氯氟烴的制冷系統(tǒng),既節(jié)省了能源,又減少了排污,既節(jié)約能源又符合環(huán)境保護(hù)。
文檔編號(hào)F25B27/02GK2453347SQ0022889
公開(kāi)日2001年10月10日 申請(qǐng)日期2000年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月19日
發(fā)明者張興邦, 梁錦麟 申請(qǐng)人:張興邦, 梁錦麟