[发明专利]一种基于增压喷射的无机械泵吸收式制冷循环系统及方法

说明书

本发明属于吸收式制冷循环领域，并具体公开了一种基于增压喷射的无机械泵吸收式制冷循环系统及方法，其中发生器中的工质对溶液被加热至沸腾状态产生制冷剂蒸气，制冷剂蒸气分为两路，其中一路冷凝成制冷剂液体，并经蒸发吸热转变为制冷剂蒸气，工质对溶液产生制冷剂蒸气后浓缩为浓溶液，以作为动力流体引射制冷剂蒸气并与制冷剂蒸气混合，混合后经换热获得工质对稀溶液；另一路制冷剂蒸气作为动力蒸气引射工质对稀溶液，并混合获得混合液体，混合液体经吸热后送回发生器以此完成循环。本发明具有结构简单，易控制的优点，适用于中小型吸收式制冷循环中。

技术领域

本发明属于吸收式制冷循环领域，更具体地，涉及一种基于增压喷射的无机械泵吸收式制冷循环系统及方法。

背景技术

余热回收是提升一次能源利用效率的重要技术，可再生能源利用则是实现社会可持续发展的重要途径。吸收式制冷技术因其热驱动的特点，在余热回收和可再生能源(太阳能、生物质能等)利用领域发挥着不可替代的重要作用。与此同时，吸收式制冷系统所倾向采用的制冷剂是水(R718)和氨(R717)，均为自然工质，不破坏臭氧层也不具有高的温室效应。因此，在节能和环保领域，吸收式制冷技术的应用和发展意义重大。

目前商业化应用的吸收式制冷技术主要有水-溴化锂空调机组以及氨-水吸收式制冷机组，两者均为大型机组，适合于大型制冷量场合，循环主要由低品位热能驱动，但是系统中机械式溶液泵仍然消耗高品位能源，未能实现100％热能驱动，在中小制冷负荷需求场合，吸收式制冷技术尚未能实现大规模应用，且机械式溶液泵在中小型吸收式制冷循环中应用具有诸多缺点，包括运行可靠性降低，振动噪声，消耗高品位能源，隔膜式溶液泵体积重量较大，造价昂贵等。而中小冷量的应用场合由于其数量庞大而总能耗巨大，例如太阳能驱动的家用空调器，尾气余热驱动的汽车空调、车载冷冻冷藏装置、船用冷冻冷藏装置等，尤其在汽车空调领域，数量庞大的常规蒸气压缩式汽车空调将导致巨大能源消耗，因此结构简单紧凑、运行高效的新型尾气余热驱动的小型吸收式制冷技术在汽车空调领域的应用将会带来巨大的节能效应。在大型吸收式制冷机组，溶液泵的能耗相对于整机制冷量来说微不足道，但是在中小型机组，溶液泵消耗高品位的电能或者机械能，其能耗相对于整机制冷量来说不可忽略，而且很多中小型制冷量的应用场合不希望采用高品位能源作为补偿，直接采用100％低品位热能来驱动系统运行。因此，实际应用场合的低品位能源一般都为余热或者废热，不加以利用的情况下将直接排放掉，这种情况下，100％低品位热能驱动吸收式制冷技术更具有市场潜力。

在中小型制冷场合，现有的无机械泵吸收式制冷技术主要分为两种，一种为吸收-扩散式制冷技术，另一种为采用了气泡泵的吸收式制冷技术。但这两种吸收式制冷技术仍然存在一些缺陷，对于吸收-扩散式循环，由于系统工质中含有氢气，氢气易燃易爆，因此其充灌量受到限制，目前只在小型甚至微型冰箱中使用，难以应用在较大的制冷量的场合；对于采用了气泡泵的吸收式制冷循环，其以热能为动力驱动气泡泵输送溶液进而完成溶液循环，气泡泵采用的是汽化的制冷剂气泡向上运动来举起上部溶液进入发生器，气泡泵适用于小压差的水溴化锂吸收式制冷场合，同时气泡泵结构复杂，内部含有换热器，体积较大，不适合在汽车空调等对空间要求比较严格的应用场合。此外，现有技术中还提出了喷射吸收式制冷循环，该制冷循环根据喷射器的安装方式不同分为三种，其一为气-气喷射器以发生器出口高温高压蒸气作为动力引射蒸发器出口制冷剂蒸气进入吸收器，以消耗一部分发生器出口蒸气为代价提高吸收压力，增强了系统低温制冷能力；其二为液-气喷射器替代溶液管路节流机构的喷射-吸收制冷循环，喷射器以发生器出口高压浓溶液为动力引射蒸发器出口制冷剂蒸气进入吸收器；其三为气-气喷射器以发生器出口高压蒸气为动力引射部分蒸发器出口制冷剂蒸气进入冷凝器，使得制冷剂循环量增大，从而提升循环制冷能力。上述结构的喷射-吸收制冷循环，由于喷射器的灵活安装可实现不同的目的，但是系统中仍然采用溶液泵，其缺点与常规吸收式制冷循环的缺点相同。

发明内容