[发明专利]压缩－吸收－扩散复合式制冷装置及其制冷循环方法

说明书

技术领域

本发明属于制冷设备技术领域，具体涉及一种压缩-吸收-扩散复合式制冷装置及其制冷 循环方法。

背景技术

目前常用的制冷方式为相变制冷，而相变制冷的实质就是：获得一个相对高压和一个相 对低压，使得气态工质在相对高压(冷凝器)下液化放热，冷凝下来的液态工质又可以在相 对低压(蒸发器)下汽化吸热。市场上常用的制冷设备采用的制冷方式按照实现相对低压与 高压的技术手段不同可以分为压缩制冷、吸收制冷、喷射制冷以及扩散制冷等。这几种制冷 方式各具特点，其中应用最广泛的为压缩制冷，即利用压缩机来获得相对高压和相对低压， 效率高、同等制冷量下体积小，但缺点对能源品位要求高，一般需要靠消耗电能或动力功来 维持运行，无法采用低品位的余热驱动。吸收制冷是利用发生器和吸收器代替了压缩机，效 率较压缩制冷低，但其可以利用品位较低的热能来制冷。吸收制冷又根据吸收工质对不同， 分为溴化锂吸收制冷和氨水吸收制冷，溴化锂吸收制冷由于制冷工质水的汽化潜热相对较小， 体积较大，适合应用于大型中央空调制冷和一些对体积没有限制的场合；而氨水吸收制冷系 统中，高压与低压之间压差较大，氨水从处于低压吸收器到处于高压的发生器需要克服较大 的压头，需要一个高压溶液泵(体积较大)，导致其无法应用于小型制冷，另外相对于溴化锂 制冷，它对余热温度要求较高，无法回收品位较低的余热。扩散制冷主要是在氨水吸收制冷 的基础上，引入扩散气体，实现在整体系统压差较小的状态下，利用不同制冷部件中制冷工 质浓度不同进而实现分压力不同来维持相对高压(冷凝器)和相对低压(蒸发器)，其不需要 溶液泵，体积较小，但同时扩散气体的循环会消耗有效制冷量，效率较吸收制冷较低。喷射 制冷利用发生器的蒸气引射制冷工质，来获得相对高压和相对低压，其效率低、对热源温度 要求高，工作时噪音较大。

随世界人口的增长，能源消费日益增加，人类面临着严峻的能源危机；另一个方面，随 人们生活水平的提高，对制冷产品的需求越来越大，制冷设备消耗了大量能源，发展低品位 余热制冷技术可以有效缓解能源危机。在低品位余热制冷方面，单一的常规制冷方式，很难 满足要求，一般会采用多种方式复合制冷，如东南大学杜凯、张小松等人申请的“氨水吸收 与压缩复合制冷循环系统及制冷循环方法”(专利号为200710022954.2)提出了一种将吸收系 统与压缩系统进行串联耦合的制冷循环系统，其可以在品位较低的余热源下高效运行，但该 系统仍需采用高压溶液泵，较适合应用与大型制冷系统，而在一些小型制冷设备或则对体积 要求较为严格的场合使用受到限制。

到目前为止，市场上尚未见到小型低品位余热驱动的制冷设备。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供压缩-吸收-扩散复合式制冷装置及采用该 装置的制冷循环方法，实现低品位余热制冷设备的小型化，且保证了设备的高效运行，扩大 余热利用范围，达到降低电能消耗的目的。

本发明所提供的一种压缩-吸收-扩散复合式制冷装置，以氨-水为工质对，以氢气或氦气 为扩散剂，其特征在于：该装置由吸收制冷系统、压缩制冷系统、扩散制冷系统串联耦合， 共用换热设备、节流设备和制冷工质构成；该装置具体含有以管路依次连通的储液器1、溶 液泵2、溶液热交换器3、发生器4、精馏器5、一级冷凝器6、压缩机7、二级冷凝器8、制 冷剂节流阀9、蒸发器10、吸收器12；在发生器4与吸收器12之间经溶液热交换器3设有 循环管路，该循环管路用于稀氨水的回流，在该循环管路中设有溶液节流阀13；在吸收器12 与蒸发器10之间经气体热交换器11设有循环管路，该循环管路用于扩散剂的回流，在该循 环管路中设有气体扩散泵14；所述吸收制冷系统由储液器1、溶液泵2、发生器4、精馏器5、 一、二级冷凝器6、8、制冷剂节流阀9、蒸发器10、吸收器12组成，所述压缩制冷系统由 压缩机7、一级冷凝器6、二级冷凝器8、制冷剂节流阀9及蒸发器10组成，所述扩散制冷 系统由储液器1、发生器4、精馏器5、蒸发器10、吸收器12、气体循环泵14与吸收器12 与蒸发器10之间的循环管路组成。