[发明专利]利用混合物质运行的化学热泵

说明书

相关申请

本申请要求于2006年5月29日申请的瑞典专利申请No. 0601222-3的优先权和权益，所述瑞典专利申请的整体教导在此作为参 考被引用。

技术领域

本发明涉及一种根据混合原理运行的化学热泵。

背景技术

化学热泵的作用原理是众所周知的，例如可以参见美国专利 5,440,889、5,056,591、4,993,239、4,754,805和已公开的国际专利 申请WO 94/21973、WO 00/31206、WO 00/37864和WO 2005/054757。 在化学热泵中，提供了活性物质，所述活性物质实施该热泵所应当实施 的工艺且与挥发性介质，吸收剂，共同作用，所述吸收剂通常为双极性 液体，所述双极性液体在绝大多数情况下为水。根据现有技术，固体物 质、液体物质或“混合物质”都可被用作工作活性物质。“固体”活性 物质指的是在整个工艺和所有循环的过程中始终处于固体状态的物质， 即包括其中吸收有挥发性介质的物质和其中未吸收挥发性介质的物质。 “液体”活性物质指的是在整个工艺和所有循环的过程中始终处于液体 状态的物质，即包括其中吸收有挥发性介质的物质和其中未吸收挥发性 介质的物质。“混合(hybrid)”物质指的是在热泵中进行的工艺过程 中在固体状态与液体状态之间交替变化的活性物质。

对于固体活性物质而言，带来的优点包括：包括该热泵的系统中的 冷却温度在整个释放工艺过程中都会保持恒定且可获得相对较大的贮 存容量。利用水作为吸收剂的固体物质的贮存容量的典型值为约0.3千 瓦时/升物质，该贮存容量被视作冷却能量。与使用固体物质相关联的 另一优点是，系统中不需要设置活动部件。热量通过层状热交换器或板 状热交换器被供应至该物质或从该物质中被抽出，所述层状热交换器或 板状热交换器与该物质均匀接触。因此，在所引用的专利申请WO 00/31206中所述的化学热泵中，并未在工艺侧上设置活动部件。与固 体物质相关联的缺点是，由于固体物质的导热性通常较低，因此可获得 的功率是有限的。在同一专利申请中，特别是描述了一种用来解决与固 体物质较差的导热性以及由此带来的低功率/效率相关联的问题的方 法。该方法包括：在吸附物中对该固体物质进行淤塞以便形成浆料，所 述浆料所具有的稠度使得其能够易于被填充(filled)在热交换器周围 或被填充在热交换器内。浆料中的吸附物的量应该超过稍后在热泵的释 放状态下存在的吸附物的浓度。其后，当物质被充入时，该物质获得了 最终的烧结形状，即所谓的基体，在热泵的运行过程中，在吸附物的正 常吸收过程中，该基体不溶解。

对于使用液体物质的情况而言，由于在充入(charging)和释放 (discharging)工艺中都可将该物质喷射在热交换器上且因此该物质 可分别高效地被冷却和被加热，因此带来了高功率的优点。与固体物质 相关联的缺点在于：冷却容量随着吸收剂的稀释而降低。实际上，这在 很大程度上限制了运行间隔，在该运行间隔内可使用该物质，这样就使 得进一步降低了贮存容量，如上文所述，所述贮存容量被视作每升物质 的冷却能量。用于化学热泵中的绝大多数液体物质是优选处于水中的高 吸湿性无机盐溶液，且相似地，水被用作吸收剂。由于溶解物质无法结 晶的这一事实，因此这带来了另一限制。结晶导致在喷嘴和泵中出现了 问题。

通过使用所谓的混合物质，可将与固体体系和与液体体系相关联的 优点中的多个优点结合起来，参见上述国际专利申请WO 00/37864。该 专利申请中所披露的化学热泵按照特定的过程来运行，所述特定过程可 被称作混合原理、混合方法或混合工艺。在该工艺中，物质在工艺过程 中既以固体状态又以液体状态存在，固相被用来贮存能量，且能量密度 与固体体系一样大，而仅在物质的液相状态下才进行向着该物质进行热 交换和从该物质进行热交换的过程，且效率与普通的液体体系一样高。 仅有液相被用来与周围环境进行热交换。该工艺的条件在于：固相和液 相在工艺过程中可被保持分离。可通过利用适当类型的分离器件，如网 或过滤器，进行过滤而实现分离或通过其它方式实现分离。通常被称作 “溶液”的液相被泵抽吸且被喷射在热交换器上。正如仅使用溶液，即 利用始终是液体的物质进行运转，的系统中的情况那样，重要的是使混 合体系的泵、阀和喷嘴不被循环路径中的晶体堵塞。