[发明专利]一种复合制冷系统

说明书

技术领域

本发明属于制冷技术领域，具体是一种机械压缩与吸附复合的制冷系统。

背景技术

据国际制冷学会提供数据，仅制冷及空调设备就消耗了全世界约15％的电能，电压 缩制冷装置广泛应用导致的能源问题日益突出。电压缩制冷装置中液态制冷剂节流后， 进入蒸发器内，吸收被冷却对象的热量，转变成低压蒸汽，再通过压缩机压缩成高温高 压蒸汽，经冷凝器冷却后放出大量的热量，凝结成高压液态制冷剂，来实现热量由低温 物体向高温物体的转移。在冷凝器冷凝过程中，高温高压制冷剂蒸汽的高温显热直接以 废热形式排入环境，导致部分热能的浪费。

另一方面，目前我国能源利用效率约为40％，其余大部分热能以70-500℃的废热形 式排入环境，造成巨大的能源浪费。同时，自然界还存在大量可利用的太阳能等可再生 能源。以上中低温热源可驱动吸附或吸收式制冷系统供冷，但存在设备庞大、热源供应 不稳定等问题，严重限制了这两类系统的应用范围。N.D.Banker在Applied Thermal  Engineering(2009：29(11-12)：2257-2264)上发表了“Activated carbon+HFC 134a based  two stage thermal compression adsorption refrigeration using low grade thermal  energy sources”一文，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。其工作原理是，首先蒸发器内低压制冷剂蒸汽 经压缩机压缩到中压蒸汽，然后利用物理吸附剂活性炭吸附中压蒸汽，随后利用高温热 源来加热吸附剂，解吸出的高压蒸汽进入冷凝器冷凝。该系统实现了能量的梯级耦合利 用，但仍存在较多问题，比如系统运行效率不高、经压缩机压缩后形成的高温高压的制 冷剂蒸汽所具有的高温显热没有被进一步利用、缺乏应对供应热源问题的方法等。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种综合电压缩制冷和吸附制冷 系统优点的复合制冷系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种复合制冷系统，包括冷凝器、节流阀、蒸发器、压缩机、流向阀、吸附单元， 吸附单元包括吸附阀、吸附床和解吸回质阀，吸附床填充有吸附剂，吸附床内设有换热 器，冷凝器出口与节流阀进口连接，节流阀出口与蒸发器进口连接，蒸发器出口与压缩 机进口连接；其特征是：吸附单元内吸附阀出口与吸附床进口连接，吸附床出口与解吸 回质阀进口连接，不同吸附单元内解吸回质阀下口通过管道连通，形成回质通道；蒸发 器出口与吸附阀下进口连接，压缩机出口与流向阀进口连接，流向阀右出口与冷凝器进 口连接，流向阀上出口与吸附阀右进口连接，解吸回质阀左出口与冷凝器进口连接。其 中，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。

所述吸附单元数量为2～6个，其可处于六种状态：在蒸发吸附状态时，吸附阀左 口与下口连通，解吸回质阀关闭；在压缩吸附状态时，吸附阀左口与右口连通，解吸回 质阀关闭；在热解吸状态时，解吸回质阀左口与右口连通，吸附阀关闭；在压缩热解吸 态时，吸附阀左口与右口连通，解吸回质阀左口与右口连通；在回质状态时，解吸回质 阀下口与右口连通，吸附阀关闭；在关闭状态时，解吸回质阀，吸附阀关闭。

压缩机可采用干式压缩机；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。

所述的复合制冷系统可单独利用热能或电能驱动，也可同时利用电能和热能耦合驱 动。

所述的复合制冷系统单独利用电能驱动时，系统运行方式分为两种：第一种方式， 压缩机运行，流向阀左口与上口连通，每一个吸附单元依次经历蒸发吸附状态、回质状 态、压缩热解吸状态、回质状态四个状态，完成一个制冷循环；第二种方式，吸附单元 全部处于关闭状态，压缩机运行，流向阀左口与右口连通，进行单纯电压缩式制冷。

所述的复合制冷系统单独利用热能驱动时，压缩机停机，流向阀关闭，每一个吸附 单元依次经历蒸发吸附状态、回质状态、热解吸状态、回质状态四个状态，完成一个制 冷循环。