[发明专利]一种吸附-机械压缩耦合制冷及蓄冷系统

说明书

技术领域

本发明属于制冷及蓄冷技术领域，具体是一种吸附-机械压缩耦合制冷及蓄冷系统。

背景技术

为了缓解我国的电力供应紧张问题，提高能源和电力资源的利用效率，降低电网的投资成本和运行成本，优化调整能源结构，我国推行了峰谷分时电价制度。目前降低制冷机组的运行成本的一个主要途径就是蓄冷，但添加蓄冷装置又面临额外投资成本高、冷量损耗高、循环泵耗费大量电能、共晶蓄冷剂产生腐蚀等一系列问题。吸附式制冷技术具有环境友好、可利用低品位热源、运行费用低和可实现冷量长期储存等明显优势，符合当前社会对环保要求，满足经济可持续发展的需要。与吸收式制冷技术相比，吸附式制冷不需要溶液泵或精馏装置，也不存在结晶和精馏等问题，但是吸附式制冷仍旧不能有效利用低于80℃的废热进行-10℃以下制冷。另外，一些温度波动较大的热源，如太阳能，驱动吸附式制冷系统并不能输出连续稳定的冷量，这些问题都大大限制了吸附式制冷的应用范围。

经对现有技术的公开文献检索发现，N.D.Banker在international journal ofrefrigeration(2008：3：1398-1406)上发表了“Performance studies on mechanical+adsorption hybrid compression refrigeration cycles with HFC 134a”，该文章提出了吸附+机械压缩的复合制冷循环系统，该系统利用R134a作为制冷剂，活性炭作为吸附剂。其原理是首先利用活性炭吸附来自蒸发器的低压制冷剂蒸汽，然后利用90℃热源来加热吸附剂，解吸产生中压蒸汽，接着进入压缩机压缩到高压蒸汽，并进入冷凝器在40℃冷凝。由于该系统采用物理吸附工质对，循环吸附量小，吸附剂冷热交替热损大，导致系统驱动热源温度要求高且整体运行效率不高。另外，该系统并未利用吸附式制冷系统的间歇制冷特性，开发合适的蓄冷系统，导致该系统并无蓄冷优势。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可利用高于40℃的热源和电能耦合驱动或电能单独驱动、无冷损方式蓄冷的吸附-机械压缩耦合制冷及蓄冷系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种吸附-机械压缩耦合制冷及蓄冷系统，包括吸附床、解吸阀、冷却器、压缩机、冷凝器、高压储液罐、节流阀、低压储液罐、蒸发器、吸附阀；吸附床内设有吸附床换热器，冷却器设有冷却器换热盘管，冷凝器内设有冷凝器换热盘管，吸附床内填充有吸附剂；其特征是：吸附床位于蒸发器与压缩机之间；吸附床出口与解吸阀进口连接，解吸阀出口与冷却器进口连接，冷却器出口与压缩机进口连接，压缩机出口与冷凝器进口连接，冷凝器出口与高压储液罐进口连接，高压储液罐出口与节流阀进口连接，节流阀出口与低压储液罐进口连接，低压储液罐出口与蒸发器进口连接，蒸发器出口与吸附阀进口连接，吸附阀出口与吸附床进口连接。

吸附剂在环境温度下可发生吸附现象的压力小于制冷剂在制冷温度下的蒸发压力，从而通过吸附床内的吸附剂吸附制冷剂蒸汽达到制冷的目的，吸附剂可添加一些固化成型、强化传热的辅料，以便制作成型，在强化导热的同时又防止吸附剂粉末或颗粒进入压缩机内部。

吸附床数量为1～20个，不同吸附床之间制冷剂气体通道采用并联连接达到回质目的；不同吸附床换热器之间采用串联方式连通，以达到回收较高温度吸附热和控制吸附制冷剂速率的目的。

压缩机一般采用干式压缩机；压缩机为含油压缩机时，在压缩机出口装有油分器，蒸发器与吸附床之间装有滤油装置，防止润滑油污染吸附剂。

在小型制冷装置中可不安装低压储液罐，节流阀出口直接与蒸发器进口连接，以便节省投资，提高运行效率。

高压储液罐在本系统中既有普通压缩制冷系统中储存高压制冷剂，又具有适应变工况时制冷系统中所需制冷剂量的变化的功能，又起着无冷损蓄冷的重要作用。

本系统中制冷剂依次经过蒸发器、吸附阀、吸附床、解吸阀、冷却器、压缩机、冷凝器、高压储液罐、节流阀、低压储液罐，再回到蒸发器，形成一个环状的流动循环回路。

本系统中，对于同一个吸附床，其蒸发制冷-吸附过程与解吸-压缩-冷凝过程分开进行。比如在电价较贵的尖峰、峰及平时段，系统只进行蒸发制冷-吸附过程，高压储液罐中高压常温制冷剂通过节流阀进入蒸发器，制冷剂蒸发制冷，并被吸附床吸附；在电价便宜的谷时段，系统进行解吸-压缩-冷凝过程，吸附床解吸出的制冷剂被压缩机压缩后进入冷凝器冷凝为常温高压液体，然后进入高压储液罐中储存。