專利名稱：微正壓運行的吸附制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種吸附制冷系統(tǒng)，尤其適合熱能驅(qū)動的，操作壓力范圍在O. 10 1. OOMPa(絕壓)的吸附制冷系統(tǒng)，屬于制冷技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
吸附制冷技術(shù)具有節(jié)能和環(huán)保兩大優(yōu)勢，受到制冷、新能源和環(huán)保領域的共同關 注。目前采用氨、水、甲醇或乙醇等為制冷工質(zhì)的吸附制冷系統(tǒng)，對設備制造要求較高，系統(tǒng) 運行穩(wěn)定性不高以氨為制冷工質(zhì)的系統(tǒng)，操作壓力高，設備負荷大；以水、甲醇或乙醇為 制冷工質(zhì)時，系統(tǒng)需要在高真空條件下操作，金屬密封問題難以解決，容易泄漏，導致系統(tǒng) 運行不穩(wěn)定。 梅烏涅爾等在《A卯lied Thermal Engineering》上發(fā)表的《固體吸附式制冷和熱 泵裝置的熱驅(qū)動循環(huán)》[Me皿ier， Solid sorption heat powered cycles for coolingand heat pumping applications. Applied Thermal Engineering,1998，18 (9_10) :715-729] 中提出了將操作壓力接近環(huán)境壓力的混合工質(zhì)用于吸附制冷系統(tǒng)的概念，并認為操作壓力 接近或稍高于大氣環(huán)境壓力的吸附制冷系統(tǒng)，對于推動吸附制冷技術(shù)工業(yè)化和商品化進程 具有重要意義。中國專利CN1232159發(fā)明了一種"吸附吸收耦合制冷裝置"，將吸附和吸收 制冷的方法進行耦合，采用雙組分工質(zhì)兼作吸收劑和制冷劑，降低了工作壓力，但是其發(fā)生 器和吸收器一體，制冷量損失較大。目前未見采用上述工質(zhì)作為制冷劑的吸附制冷產(chǎn)品或 樣機系統(tǒng)。 吸附器是吸附制冷系統(tǒng)的關鍵設備，吸附器由常規(guī)兩相流體換熱器演化而來，一 側(cè)是制冷劑氣體與多孔吸附劑固體，另一側(cè)是液相或氣相換熱流體。目前吸附制冷系統(tǒng)中 比較常見的高效吸附器是管翅式吸附器、板翅式吸附器和熱管型吸附器。中國實用新型專 利"管翅式快速吸附床"公開了一種管翅式吸附器，其翅片為金屬基片，兩側(cè)涂敷吸附劑與 金屬粉末混合制成涂層，用于氨為制冷劑的制冷系統(tǒng)中。劉艷玲等[一種新型太陽能吸附 式制冷系統(tǒng)的設計及性能模擬.化工學報，2005，56(5) :791-795]采用板翅式換熱器作為 吸附床的硅膠_水吸附制冷系統(tǒng)，系統(tǒng)可用太陽能驅(qū)動，效率高。但是目前常用的吸附器受 系統(tǒng)工作壓力的限制，為了保證其承壓能力和傳熱性能，吸附器金屬熱容較大，影響了制冷 系統(tǒng)性能。將板翅式、管翅式和熱管吸附器用于操作壓力略高于環(huán)境壓力的微正壓吸附制 冷系統(tǒng)中，尚未見相關報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有吸附制冷系統(tǒng)采用的制冷工質(zhì)對系統(tǒng)設備要求高，系 統(tǒng)長期運行性能不穩(wěn)定的缺點，提供一種熱能驅(qū)動的微正壓運行的吸附制冷系統(tǒng)，系統(tǒng)采 用傳熱效果優(yōu)良的換熱器作為吸附器，操作壓力略高于環(huán)境壓力(0. 10 1. 00MPa)，實現(xiàn) 連續(xù)穩(wěn)定的制冷。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，將烴基或氨基工質(zhì)作為制冷劑用于吸附制冷系統(tǒng)，使其在微正壓環(huán)境工作，提高其長期工作的穩(wěn)定性；選用管翅式、板翅式或熱管換熱 器作為吸附換熱器，提高系統(tǒng)效率。 本發(fā)明的吸附制冷系統(tǒng)包括吸附器I和吸附器11、蒸發(fā)器5、制冷劑儲罐7、冷凝 器8、熱水箱1、冷水箱9、水泵2a、水泵2b、制冷劑閥門(4a、4b、4c、4d、4e和4f)、換熱流體 兩向三通閥(3a、3b、3c和3d)和節(jié)流閥6 ;所述的部件分別通過制冷劑管線與換熱流體管 線連接，連接方式為對于制冷劑管線，制冷劑從制冷劑儲罐7流出，通過節(jié)流閥6進入蒸發(fā) 器5，再通過制冷劑閥門(4a)流進吸附器(I)的吸附劑側(cè)，然后經(jīng)制冷劑閥門(4e)進入冷 凝器(8);或通過制冷劑閥門(4b)流進吸附器(II)的吸附劑側(cè)，然后經(jīng)制冷劑閥門(4d)進 入冷凝器(8)，最后由制冷劑閥門4c返回到制冷劑儲罐7 ;吸附器I和II的吸附劑側(cè)由回 質(zhì)閥4f聯(lián)接；對于換熱流體管線，熱水箱1內(nèi)的熱水通過水泵2a輸送，流經(jīng)兩向三通閥3a 后進入吸附器(I)或吸附器(II)的換熱流體側(cè)，然后經(jīng)兩向三通閥3d返回到熱水箱l ;冷 水箱9的冷水由水泵2b輸送，經(jīng)過兩向三通閥3b流進吸附器(I)或吸附器(II)換熱流體 側(cè)，然后經(jīng)兩向三通閥3c返回到冷水箱9。 本發(fā)明采用的制冷劑為烴基制冷劑或氨基制冷劑，優(yōu)選所述的烴基制冷劑是正丁 烷和/或異丁烷，或至少為正丁烷、異丁烷中的一種與至少為丙烷、乙烷、乙烯或丙烯中的 一種的混合物；優(yōu)選所述的氨基制冷劑是氨與至少為水、甲醇或者乙醇中的一種的混合物， 或氨與至少為硝酸鋰、硫氰酸鈉或硫氰酸鋰鹽中的一種的混合物。所述的制冷劑在-20 45t:范圍典型的制冷和空調(diào)操作工況下飽和蒸汽壓為0. 10 1. OOMPa。
本發(fā)明的吸附劑根據(jù)所述的制冷劑分類如下對于烴基制冷劑，吸附劑是活性炭 類、硅鋁比10 200的高硅鋁比型分子篩、全硅分子篩、磷鋁分子篩、硅磷鋁分子篩、金屬元 素摻雜的磷鋁分子篩、疏水硅膠或金屬有機骨架(M0Fs)中的至少一種；對于氨基制冷劑， 吸附劑是活性炭類、硅鋁比2 10為低硅鋁比型分子篩、硅膠、磷鋁分子篩、硅磷鋁分子篩、 金屬元素摻雜的磷鋁分子篩或堿土金屬鹵化物中的至少一種。優(yōu)選活性炭類為果殼活性 炭、果核活性炭、石油焦活性炭、超級活性炭、活性炭纖維或炭分子篩；優(yōu)選金屬元素是鎂、 鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅或鉬中的至少一種。 本發(fā)明的吸附器是板式吸附器、管翅式吸附器或板翅式吸附器，或者是熱管型吸 附器。管翅式吸附器由管翅式換熱器轉(zhuǎn)化改裝而成，管程為換熱流體側(cè)，殼程為吸附劑側(cè)。 對于板翅式吸附器由板翅式換熱器轉(zhuǎn)化改裝而成，翅片一側(cè)為吸附劑側(cè)，另一側(cè)為換熱流 本發(fā)明的蒸發(fā)器和冷凝器均是板翅式換熱器，一側(cè)為制冷劑側(cè)，另一側(cè)為換熱流 本發(fā)明一個循環(huán)周期分為四個工作過程(1)吸附器I解吸_吸附器II吸附熱 水對吸附器I加熱，換熱后返回到熱水箱l，解吸出制冷劑蒸汽進入冷凝器8冷凝為液體； 冷水對吸附器II冷卻，換熱后返回到冷水箱9，制冷劑由蒸發(fā)器5蒸發(fā)后被吸附器II中的
吸附劑吸附，蒸發(fā)器5產(chǎn)生冷量；(2)回質(zhì)過程吸附器I與吸附器II間通過回質(zhì)閥門進行 均壓，提高解吸效率和制冷效率；(3)回熱過程回質(zhì)過程完成后，吸附器I進入冷卻吸附過
程初始階段，冷水開始進入吸附器I，由于吸附器I內(nèi)滯留有解吸過程的熱水，吸附器I出口 的換熱流體保持較高的溫度，而此時吸附器II進入加熱解吸初始階段，其出口換熱流體溫
度較低，通過延遲切換吸附器I和II出口的兩向三通閥(3c和3d)，回收部分顯熱和吸附熱，提高系統(tǒng)效率；(4)吸附器I吸附_吸附器II解吸吸附器I冷卻吸附，冷水與吸附器 I換熱后返回到冷水箱9，蒸發(fā)器5中的制冷劑蒸發(fā)產(chǎn)塵的制冷劑蒸汽被吸附器I中的吸附 劑吸附，蒸發(fā)器5產(chǎn)生冷量；吸附器II加熱解吸，熱水與吸附器II換熱后返回到熱水箱1， 吸附器II解吸出的制冷劑蒸汽進入冷凝器冷凝為液體。上述四個過程完成后，再返回過程 (1)，進入下一個周期的制冷循環(huán)，蒸發(fā)器5始終輸出冷量，實現(xiàn)連續(xù)制冷過程。
結(jié)合圖l，本發(fā)明的微正壓吸附制冷系統(tǒng)四個工作過程如下
(1)吸附器I解吸-吸附器II吸附 該過程開始時，吸附器1、吸附器11、蒸發(fā)器5、制冷劑儲罐7與冷凝器8間的制冷 劑閥門(4a、4b、4c、4d、4e和4f)、節(jié)流閥6都處于關閉狀態(tài)。兩向三通閥3a連通熱水箱1 與吸附器I換熱流體進口 ，兩向三通閥3d連通吸附器I換熱流體出口與熱水箱1 ，熱水由水 泵2a送入吸附器I，與吸附器換熱后返回到熱水箱1。由于吸附器I吸附劑側(cè)處于封閉狀 態(tài)，隨著與熱水換熱的持續(xù)進行，吸附器內(nèi)吸附劑與制冷劑的溫度不斷升高，制冷劑不斷被 解吸出來形成蒸汽，吸附器內(nèi)的壓力也就不斷升高，當?shù)竭_冷凝溫度對應的飽和壓力后，打 開制冷劑閥門4e，解吸的制冷劑氣體由于壓差的推動進入到冷凝器8，在冷凝器8中冷凝成 液體，冷凝熱被換熱流體B帶走，制冷劑液體通過制冷劑閥門4c后進入制冷劑儲罐7。所述 的換熱流體B為空氣或水。 同時，兩向三通閥3b連通冷水箱9與吸附器II的換熱流體進口，三通閥3c連通 吸附器II換熱流體出口與冷水箱9，冷水通過熱水泵2b送入吸附器II，與吸附器換熱后回 流到冷水箱9。吸附器II的吸附劑側(cè)處于封閉狀態(tài)，隨著與冷水換熱的持續(xù)進行，吸附器內(nèi) 吸附劑與制冷劑的溫度不斷下降，制冷劑蒸汽不斷被吸附，吸附器內(nèi)的壓力也不斷降低。當 低于蒸發(fā)器的壓力后，打開制冷劑閥門4b，由于壓差的推動，制冷劑在蒸發(fā)器5中蒸發(fā)成蒸 汽后進入吸附器II被吸附劑吸附，蒸發(fā)器5產(chǎn)生冷量，制冷劑儲罐7內(nèi)的制冷劑液體經(jīng)節(jié) 流閥6節(jié)流膨脹后進入蒸發(fā)器5。通過冷媒A輸出冷量。當兩個吸附器內(nèi)的吸附劑分別解 吸充分和吸附飽和后，該過程結(jié)束，關閉制冷劑閥門(4a、4b、4c、4d和4e)和節(jié)流閥6。
(2)回質(zhì)過程 剛剛完成解吸過程的吸附器I壓力比較高，完成吸附過程的吸附器II壓力比較 低，打開吸附器I與吸附器II的閥門4f，兩吸附器連通，吸附器I內(nèi)的高壓氣體進入由于 壓差的推動進入到壓力較低的吸附器II內(nèi)，實現(xiàn)回質(zhì)，當兩個吸附器壓力平衡時關閉閥門 4f?；刭|(zhì)過程可使處于解吸階段的吸附器降低壓力，相當于進一步解吸出制冷劑，則再次進 行冷卻吸附時，可增加吸附量，提高系統(tǒng)的性能。
(3)回熱過程 回質(zhì)過程完成后，吸附器I進入冷卻吸附過程初始階段，通過切換兩向三通閥(3a 和3b)，冷水開始進入吸附器I，由于吸附器I內(nèi)滯留有解吸過程熱水，吸附器I出口的換熱 流體保持較高的溫度，通過延遲切換吸附器I出口的兩向三通閥3c，讓換熱流體繼續(xù)回流 到熱水箱l ;而此時吸附器II進入加熱解吸初始階段，熱水開始進入吸附器II，由于吸附器 II內(nèi)滯留有解吸過程冷水，吸附器II出口的換熱流體的溫度較低，讓換熱流體繼續(xù)回流到 冷水箱9，當吸附器I和吸附器II出口換熱流體溫度接近時，切換兩向三通閥(3c和3d)， 使流過吸附床I的冷水返回冷水箱9，流過吸附床II的熱水返回熱水箱l，這是一個回收部 分顯熱和吸附熱的過程。
5
(4)吸附器I吸附_吸附器11解吸 熱水不斷進入吸附器II，與吸附器II換熱后返回到熱水箱1，隨著換熱持續(xù)進行， 吸附器II內(nèi)吸附劑與制冷劑的溫度不斷升高，制冷劑不斷被解吸出來形成蒸汽，由于吸附 器II吸附劑側(cè)處于封閉狀態(tài)，吸附器II內(nèi)的壓力不斷升高，當?shù)竭_冷凝溫度對應的飽和壓 力后，打開制冷劑閥門4d，解吸的制冷劑氣體由于壓差的推動進入到冷凝器8，在冷凝器8 中冷凝成液體，冷凝熱被換熱流體B帶走，制冷劑液體通過制冷劑閥門4c后進入制冷劑儲 罐7。同時，冷水通過水泵2b送入吸附器I，與吸附器I換熱后返回冷水箱9，吸附器I的吸 附劑側(cè)處于封閉狀態(tài)，隨著與冷水換熱的持續(xù)進行，吸附器I內(nèi)吸附劑與制冷劑的溫度不 斷下降，制冷劑蒸汽不斷被吸附，吸附器I內(nèi)的壓力也不斷降低。當?shù)陀谡舭l(fā)器的壓力后， 打開制冷劑閥門4a，由于壓差的推動，制冷劑在蒸發(fā)器5中蒸發(fā)成蒸汽后進入吸附器I被吸 附劑吸附，蒸發(fā)器5產(chǎn)生冷量，制冷劑儲罐7內(nèi)的制冷劑液體經(jīng)節(jié)流閥6節(jié)流膨脹后進入蒸 發(fā)器5。通過冷媒A輸出冷量。當兩個吸附器內(nèi)的吸附劑分別吸附飽和與解吸充分后，該過 程結(jié)束，關閉制冷劑閥門(4a、4b、4c、4d和4e)和節(jié)流閥6。
至此，再重復過程(1)，進入下一個制冷循環(huán)周期。
本發(fā)明的有益效果 (1)本發(fā)明裝置在典型吸附制冷和吸附空調(diào)工況下，操作壓力O. 10 1. OOMPa(絕 對壓力，略高于環(huán)境壓力)，設備負荷下降，制冷效率高，造價低，裝置運行安全性和穩(wěn)定性 得到顯著提高； (2)本發(fā)明的制冷工質(zhì)是綠色工質(zhì)，不破壞臭氧層或產(chǎn)生溫室效應，對環(huán)境無沖 擊，工質(zhì)可同時用于制冰和空調(diào)工況； (3)本發(fā)明將管翅式、板翅式和熱管型吸附換熱器用于微正壓運行的吸附制冷系 統(tǒng)，可縮短循環(huán)周期，提高系統(tǒng)效率； (4)本發(fā)明的系統(tǒng)可充分利用各種低品位熱能，廣泛適用于化工廠和電廠余熱、船 舶車輛余熱和廢熱、地熱能和太陽能。


圖1是本發(fā)明的微正壓吸附制冷系統(tǒng)流程示意圖，其中1和II分別為吸附器； 1-熱水箱；2a_熱水泵；3a 3d-換熱流體兩向三通閥；4a 4f-制冷劑閥門；2b_冷卻水
泵；5-蒸發(fā)器；6-節(jié)流閥；7-制冷劑儲液罐；8_冷凝器；9-冷水箱；A_冷媒流體；B_換熱流體。
具體實施例方式
本發(fā)明可結(jié)合附圖1具體實施，但并不限制本發(fā)明的使用范圍。
實施例1 本發(fā)明采用的吸附器I和吸附器II為尺寸結(jié)構(gòu)相同的板翅式換熱器，其內(nèi)部由翅 片和隔板構(gòu)成的翅片單元體疊積排列固定而成，翅片一側(cè)緊密填充固體吸附劑，另一側(cè)為 換熱流體。 選擇51% (質(zhì)量分數(shù))正丁烷、46% (質(zhì)量分數(shù))異丁烷和3% (質(zhì)量分數(shù))丙烷 的液相混合物為制冷劑，椰殼活性炭為吸附劑，板翅式換熱器為吸附器，吸附溫度為30°C ，解吸溫度為12(TC，蒸發(fā)壓力為0. 16MPa(對應飽和溫度為5°C )，環(huán)境溫度為3(TC，冷凝壓 力為0. 36MPa，解吸、吸附過程均為8min，回熱時間為2min，回質(zhì)時間為lmin，系統(tǒng)制冷功率 為130W/kg， C0P為0. 14。具體工作過程如下:
(1)吸附器I解吸-吸附器II吸附 120°C (解吸溫度)的熱水進入吸附器I，與吸附器I換熱后返回到熱水箱1，活 性炭溫度升高，解吸出烴蒸汽，吸附器I內(nèi)的壓力不斷升高，當冷凝壓力到達0. 36MPa(對 應的冷凝溫度30°C )后，打開制冷劑閥門4e，解吸出的烴蒸汽進入到冷凝器8，在冷凝器 8中冷凝成液體后進入制冷劑儲罐7。同時，冷水進入吸附器II，與吸附器II換熱后回流 到冷水箱9，活性炭被冷卻，吸附烴蒸汽，吸附器I1內(nèi)的壓力也不斷降低，當吸附壓力降至 0. 16MPa(對應飽和溫度為5°C )后，打開制冷劑閥門4b，烴混合物在蒸發(fā)器5中蒸發(fā)成蒸汽 后進入吸附器II被活性炭吸附，蒸發(fā)器5產(chǎn)生冷量，并通過空氣(冷媒流體A)輸出冷量。 8min后，兩個吸附器內(nèi)的活性炭分別解吸充分和吸附飽和，該過程結(jié)束。
(2)回質(zhì)過程 打開吸附器I與吸附器II的閥門4f，兩吸附器連通，吸附器I內(nèi)的高壓蒸汽 (0. 36MPa)進入到壓力較低的吸附器II(O. 16MPa)內(nèi)，實現(xiàn)回質(zhì)，lmin后兩個吸附器壓力平 衡時關閉閥門4f。該過程可提高系統(tǒng)制冷效率。
(3)回熱過程 回質(zhì)過程完成后，切換兩向三通閥(3a和3b)，冷水和熱水分別開始進入吸附器I 和吸附器II，吸附器I出口的換熱流體保持較高的溫度(8(TC左右)，吸附器II出口的換 熱流體的溫度較低(3(TC左右)，延遲切換吸附器I和吸附器II出口的兩向三通閥(3c和 3d)，讓熱流體繼續(xù)流回到熱水箱1，冷流體繼續(xù)流回到冷水箱9 ;當吸附器I和吸附器II出 口換熱流體溫度接近(5(TC左右)時，切換兩向三通閥(3c和3d)，使吸附床I出口的冷流 體返回冷水箱9，吸附床I1出口的熱流體返回熱水箱l。該過程回收部分顯熱和吸附熱，提 高系統(tǒng)熱利用效率。(4)吸附器I吸附-吸附器II解吸 熱水不斷進入吸附器II，與吸附器換熱后返回到熱水箱l，活性炭溫度升高，解吸 出烴蒸汽，吸附器II內(nèi)的壓力不斷升高，當壓力到達O. 36MPa(對應冷凝溫度為30°C)后， 打開制冷劑閥門4d，解吸的烴蒸汽進入到冷凝器8，在冷凝器8中冷凝成液體后進入制冷 劑儲罐7，冷凝熱被環(huán)境空氣(換熱流體B)帶走。同時，冷水進入吸附器I，與吸附器換熱 后返回冷水箱9，活性炭被冷卻，吸附烴蒸汽，吸附器內(nèi)的壓力也不斷降低，當吸附壓力降至 0. 16MPa(對應飽和溫度為5°C )后，打開制冷劑閥門4a，烴混合物在蒸發(fā)器5中蒸發(fā)成蒸 汽后進入吸附器I被活性炭吸附，通過冷媒A輸出冷量。8min后兩個吸附器內(nèi)的活性炭分 別吸附飽和與解吸充分后，該過程結(jié)束，關閉制冷劑閥門(4a、4b、4c、4d和4e)和節(jié)流閥6。 至此一個完整的循環(huán)過程結(jié)束，再重復過程(1)，進入下一個制冷循環(huán)周期。
實施例2 本發(fā)明采用的吸附器I和吸附器II為尺寸結(jié)構(gòu)相同的管翅式換熱器，其內(nèi)部由翅 片連接在換熱管上組成的翅片管有序排列固定而成，固體吸附劑緊密填充翅片側(cè)，換熱管 內(nèi)為換熱流體。 90% (質(zhì)量分數(shù))異丁烷、2% (質(zhì)量分數(shù))乙烷和8% (質(zhì)量分數(shù))丙烯的液相 混合物為制冷劑，90% (質(zhì)量分數(shù))杏殼活性炭和10% (質(zhì)量分數(shù))硅鋁比為15的ZSM-5
7分子篩混合物為吸附劑，管翅式換熱器為吸附器，吸附溫度為45t:，解吸溫度為ll(TC，蒸 發(fā)壓力為0. 29MPa(對應飽和溫度為0°C )，環(huán)境溫度為4(TC，冷凝壓力為0. 77MPa，解吸、吸 附過程均為7min，回熱時間為1. 5min，回質(zhì)時間為1. 5min，系統(tǒng)制冷功率為90W/kg，C0P為 0. 11。 實施例3 本發(fā)明采用的吸附器I和吸附器II為尺寸結(jié)構(gòu)相同的板翅式換熱器。
40% (質(zhì)量分數(shù))異丁烷和60% (質(zhì)量分數(shù))正丁烷的液相混合物為制冷劑， 85% (質(zhì)量分數(shù))超級活性炭、10% (質(zhì)量分數(shù))純硅分子篩Silicalite-l和5X (質(zhì) 量分數(shù))的疏水硅膠混合物為吸附劑，板翅式換熱器為吸附器，吸附溫度為3(TC，解吸溫 度為115t:，蒸發(fā)壓力為0. 10MPa(對應飽和溫度為_5°C )，環(huán)境溫度為35。C，冷凝壓力為 0. 36MPa，解吸、吸附過程均為8min，回熱時間為2min，回質(zhì)時間為lmin，系統(tǒng)制冷功率為 88W/kg， C0P為0. 13。
實施例4 本發(fā)明采用的吸附器I為管翅式換熱器，吸附器II為換熱效率和吸附劑裝填量與 吸附器I相同的板翅式換熱器。 92% (質(zhì)量分數(shù))正丁烷、6% (質(zhì)量分數(shù))丙烷和2% (質(zhì)量分數(shù))乙烷的液相 混合物為制冷劑，75% (質(zhì)量分數(shù))石油焦活性炭和25% (質(zhì)量分數(shù))硅鋁比為20的高 硅絲光沸石混合物為吸附劑，管翅式換熱器和板翅式換熱器為吸附器，吸附溫度為3(TC，解 吸溫度為105t:，蒸發(fā)壓力為0. 21MPa(對應飽和溫度為0°C )，環(huán)境溫度為3(TC，冷凝壓力 為0. 50MPa，解吸、吸附過程均為9min，回熱時間為lmin，回質(zhì)時間為lmin，系統(tǒng)制冷功率為 91W/kg， COP為0. 14。
實施例5 本發(fā)明采用的吸附器I和吸附器II為尺寸結(jié)構(gòu)相同的板式換熱器。 [OO52] 50% (質(zhì)量分數(shù))正丁烷、44% (質(zhì)量分數(shù))異丁烷、4% (質(zhì)量分數(shù))丙烷和 2% (質(zhì)量分數(shù))丙烯的液相混合物為制冷劑，70% (質(zhì)量分數(shù))活性炭和30% (質(zhì)量分 數(shù))金屬有機骨架M0F-5混合物為吸附劑，板式換熱器為吸附器，吸附溫度為4(TC，解吸 溫度為12(TC，蒸發(fā)壓力為0. 18MPa(對應飽和溫度為5°C )，環(huán)境溫度為3(TC，冷凝壓力為 0. 44MPa，解吸、吸附過程均為8min，回熱時間為2min，回質(zhì)時間為0. 5min，系統(tǒng)制冷功率為 96W/kg， COP為0. 14。
實施例6 本發(fā)明采用的吸附器I和吸附器II為尺寸結(jié)構(gòu)相同的板式換熱器。 [OO55] 50% (質(zhì)量分數(shù))正丁烷、34% (質(zhì)量分數(shù))異丁烷、10% (質(zhì)量分數(shù))丙烷、3% (質(zhì)量分數(shù))乙烷和3% (質(zhì)量分數(shù))乙烯的液相混合物為制冷劑，90% (質(zhì)量分數(shù))椰殼 活性炭、5% (質(zhì)量分數(shù))A1P04-5分子篩和5X (質(zhì)量分數(shù))SAP0-34分子篩混合物為吸附 劑，板式換熱器為吸附器，吸附溫度為4(TC，解吸溫度為ll(TC，蒸發(fā)壓力為0. 35MPa(對應 飽和溫度為5°C )，環(huán)境溫度為40°C ，冷凝壓力為0. 81MPa，解吸、吸附過程均為7min，回熱時 間為lmin，回質(zhì)時間為1. 5min，系統(tǒng)制冷功率為102W/kg， COP為0. 13。
實施例7 本發(fā)明采用的吸附器I和吸附器II為尺寸結(jié)構(gòu)相同的管翅式換熱器。[OO58] 50% (質(zhì)量分數(shù))氨、40% (質(zhì)量分數(shù))水以及10% (質(zhì)量分數(shù))甲醇的液相混 合物為制冷劑，30% (質(zhì)量分數(shù))氯化鈣和70% (質(zhì)量分數(shù))椰殼活性炭混合物為吸附劑， 管翅式換熱器為吸附器，吸附溫度為3(TC，解吸溫度為IO(TC，蒸發(fā)壓力為0. 12MPa(對應飽 和溫度為5°C )，環(huán)境溫度為4(TC，冷凝壓力為0. 53MPa，解吸、吸附過程均為12min，回熱時 間為2min，回質(zhì)時間為2min，系統(tǒng)制冷功率為240W/kg， C0P為0. 31。
實施例8 本發(fā)明采用的吸附器I和吸附器II為尺寸結(jié)構(gòu)相同的熱管換熱器，其內(nèi)部固定安 裝帶翅片的熱管，固體吸附劑緊密填充在熱管一端的翅片間，熱管另一端為換熱流體。
55% (質(zhì)量分數(shù))氨、40% (質(zhì)量分數(shù))甲醇以及5% (質(zhì)量分數(shù))乙醇的液相混 合物為制冷劑，35% (質(zhì)量分數(shù))氯化鍶、60% (質(zhì)量分數(shù))13X分子篩以及5X (質(zhì)量分數(shù)) 椰殼活性炭混合物為吸附劑，熱管換熱器為吸附器，吸附溫度為35t:，解吸溫度為95t:，蒸 發(fā)壓力為0. 18MPa(對應飽和溫度為-5°C )，環(huán)境溫度為3(TC，冷凝壓力為0. 71MPa，解吸、 吸附過程均為13min，回熱時間為1. 5min，回質(zhì)時間為2min，系統(tǒng)制冷功率為280W/kg， C0P 為0.31。 實施例9 本發(fā)明采用的吸附器I和吸附器II為尺寸結(jié)構(gòu)相同的板翅式換熱器。
60% (質(zhì)量分數(shù))氨、5% (質(zhì)量分數(shù))甲醇、5% (質(zhì)量分數(shù))乙醇和30% (質(zhì) 量分數(shù))水的液相混合物為制冷劑，25% (質(zhì)量分數(shù))氯化鍶和75% (質(zhì)量分數(shù))硅膠混 合物為吸附劑，板翅式換熱器為吸附器，吸附溫度為35t:，解吸溫度為105t:，蒸發(fā)壓力為 0. 16MPa(對應飽和溫度為(TC )，環(huán)境溫度為35t:，冷凝壓力為0. 66MPa，解吸、吸附過程均 為12min，回熱時間為lmin，回質(zhì)時間為1. 5min，系統(tǒng)制冷功率為270W/kg， C0P為0. 33。
實施例10 本發(fā)明采用的吸附器I和吸附器II為尺寸結(jié)構(gòu)相同的管翅式換熱器。
氨濃度0. 85mol/mo1的氨_硫氰酸鈉鹽、硫氰酸鈉和硫氰酸鋰鹽混合物為制冷劑， 15% (質(zhì)量分數(shù))氯化鈣、15% (質(zhì)量分數(shù))氯化鎂和70% (質(zhì)量分數(shù))鐵摻雜磷酸鋁分 子篩(Fe-AlP04-5)混合物為吸附劑，管翅式換熱器為吸附器，吸附溫度為35t:，解吸溫度為 90°C ，蒸發(fā)壓力為0. 20MPa (對應飽和溫度為5°C )，環(huán)境溫度為40°C ，冷凝壓力為0. 69MPa， 解吸、吸附過程均為llmin，回熱時間為2. 5min，回質(zhì)時間為2min，系統(tǒng)制冷功率為210W/ kg， C0P為0. 23。
實施例11 本發(fā)明采用的吸附器I和吸附器II為尺寸結(jié)構(gòu)相同的管翅式換熱器。88% (質(zhì) 量分數(shù))氨、7% (質(zhì)量分數(shù))乙醇和5% (質(zhì)量分數(shù))水的液相混合物為制冷劑，40% (質(zhì) 量分數(shù))氯化鋇、10% (質(zhì)量分數(shù))硅膠以及50% (質(zhì)量分數(shù))椰殼活性炭混合物為吸附 劑，管翅式換熱器為吸附器，吸附溫度為30°C ，解吸溫度為85°C ，蒸發(fā)壓力為0. 15MPa (對應 飽和溫度為_20°C )，環(huán)境溫度為25t:，冷凝壓力為0. 94MPa，解吸、吸附過程均為14min，回 熱和回熱時間均為2min，系統(tǒng)制冷功率為250W/kg， C0P為0. 11。
權(quán)利要求
一種微正壓運行的吸附制冷系統(tǒng)，其特征在于由吸附器(I)和吸附器(II)、蒸發(fā)器(5)、制冷劑儲罐(7)、冷凝器(8)、熱水箱(1)、冷水箱(9)、水泵(2a)、水泵(2b)、制冷劑閥門(4a、4b、4c、4d、4e和4f)、換熱流體兩向三通閥(3a、3b、3c和3d)和節(jié)流閥(6)構(gòu)成；所述的部件分別通過制冷劑管線與換熱流體管線連接，連接方式為對于制冷劑管線，制冷劑從制冷劑儲罐(7)流出，通過節(jié)流閥(6)進入蒸發(fā)器(5)，再通過制冷劑閥門(4a)流進吸附器(I)的吸附劑側(cè)，然后經(jīng)制冷劑閥門(4e)進入冷凝器(8)；或通過制冷劑閥門(4b)流進吸附器(II)的吸附劑側(cè)，然后經(jīng)制冷劑閥門(4d)進入冷凝器(8)，最后由制冷劑閥門(4c)返回到制冷劑儲罐(7)；吸附器(I)和(II)的吸附劑側(cè)內(nèi)裝填吸附劑，并由回質(zhì)閥(4f)聯(lián)接；對于換熱流體管線，熱水箱(1)內(nèi)的熱水通過水泵(2a)輸送，流經(jīng)兩向三通閥(3a)后進入吸附器(I)或吸附器(II)的換熱流體側(cè)，然后經(jīng)兩向三通閥(3d)返回到熱水箱(1)；冷水箱(9)的冷水由水泵(2b)輸送，經(jīng)過兩向三通閥(3b)流進吸附器(I)或吸附器(II)換熱流體側(cè)，然后經(jīng)兩向三通閥(3c)返回到冷水箱(9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于采用的制冷劑為烴基制冷劑或氨基制冷 劑；所述的制冷劑在-20 45t:范圍典型的制冷和空調(diào)操作工況下飽和蒸汽壓為0. 10 1. OOMPa。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的烴基制冷劑為正丁烷和/或異丁烷， 或至少為正丁烷、異丁烷中的一種與至少為丙烷、乙烷、乙烯或丙烯中的一種的混合物；所 述的氨基制冷劑為氨與至少為水、甲醇或者乙醇中的一種的混合物，或氨與至少為硝酸鋰、 硫氰酸鈉或硫氰酸鋰鹽中的一種的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于吸附劑為對于烴基制冷劑，吸附劑是 活性炭類、硅鋁比10 200的高硅鋁比型分子篩、全硅分子篩、磷鋁分子篩、硅磷鋁分子篩、 金屬元素摻雜的磷鋁分子篩、疏水硅膠或金屬有機骨架中的至少一種；對于氨基制冷劑，吸 附劑是活性炭類、硅鋁比為2 10低硅鋁比型分子篩、硅膠、磷鋁分子篩、硅磷鋁分子篩、金 屬元素摻雜的磷鋁分子篩或堿土金屬鹵化物中的至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于活性炭類為果殼活性炭、果核活性炭、石油 焦活性炭、超級活性炭、活性炭纖維或炭分子篩；所述的金屬元素至少為鎂、鈦、釩、鉻、錳、 鐵、鈷、鎳、銅、鋅或鉬中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的吸附器是板式吸附器、管翅式吸附 器、板翅式吸附器或者是熱管型吸附器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微正壓運行的吸附制冷系統(tǒng)。將烴基或氨基工質(zhì)作為制冷劑用于所述的吸附制冷系統(tǒng)，使其在壓力范圍0.10～1.00MPa(絕對壓力)的微正壓環(huán)境工作，降低設備負荷和造價，提高吸附制冷系統(tǒng)長期工作的穩(wěn)定性；采用管翅式、板翅式或熱管換熱器作為吸附換熱器，提高系統(tǒng)換熱效率、縮短循環(huán)周期；系統(tǒng)采用回熱和回質(zhì)循環(huán)，能量利用率高，制冷效率高。本發(fā)明的吸附制冷系統(tǒng)微正壓操作，對制冷系統(tǒng)設備的要求較低，可利用低溫熱能驅(qū)動，制冷系統(tǒng)可穩(wěn)定、可靠運行。
文檔編號F25B15/16GK101737995SQ20091026481
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者崔群, 王海燕, 鄭凱, 陳海軍 申請人:南京工業(yè)大學