專利名稱：水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的新用途。
背景技術(shù)：
目前，在空調(diào)制冷行業(yè)發(fā)展存在兩大關(guān)鍵問題，一個(gè)是能耗問題；另一個(gè)是制冷劑環(huán)境污染問題。因此世界范圍內(nèi)，研究和開發(fā)綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的替代制冷工質(zhì)的是制冷空調(diào)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。
基于上述考慮，以水為制冷劑的溴化鋰吸收式制冷技術(shù)得到了長足的發(fā)展。水具有汽化潛熱大、價(jià)廉、易得、無毒、無味、不燃燒、不爆炸等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體無任何危害，是與環(huán)境最為友善的制冷工質(zhì)。盡管如此，溴化鋰吸收式制冷機(jī)目前仍存在諸多問題①由于其采用噴淋蒸發(fā)制冷方式和加熱蒸發(fā)再冷凝以實(shí)現(xiàn)制冷用水循環(huán)的方式，能耗與冷卻水循環(huán)水量都很大，并導(dǎo)致溴化鋰循環(huán)使用次數(shù)頻繁，進(jìn)而帶來燃油、燃煤大氣污染問題；②溴化鋰溶液的傳熱傳質(zhì)系數(shù)小，水蒸發(fā)量大，導(dǎo)致吸收器面積偏大，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備小型化。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以水為制冷工質(zhì)的吸收式制冷系統(tǒng)由于水的蒸發(fā)量大導(dǎo)致的能耗大、物耗大、設(shè)備難以小型化等一系列問題，本發(fā)明提供一種水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的應(yīng)用，所述水凝膠為在水中能夠溶脹而不溶解的低交聯(lián)度極性聚合物。
本發(fā)明利用水凝膠具有水分蒸發(fā)慢、相變溫度低、單位制冷量高以及可固定成型等技術(shù)特點(diǎn)，可使吸收式制冷系統(tǒng)在相同的真空度條件下，消耗較少的水分達(dá)到更低的制冷溫度，同時(shí)可以延長溴化鋰吸收液的使用周期，進(jìn)而能夠解決由此產(chǎn)生的諸如溴化鋰吸收液頻繁再生導(dǎo)致的能耗與污染問題、水蒸發(fā)量大導(dǎo)致的溴化鋰吸收液與水蒸氣的傳質(zhì)設(shè)計(jì)問題等一系列問題；只要將水凝膠包埋于有冷媒水流經(jīng)的換熱盤管外，并使其在0～60mmHg的真空度下蒸發(fā)，即可達(dá)到比水制冷工質(zhì)在相同技術(shù)環(huán)境條件下更低的制冷溫度，在吸收式制冷空調(diào)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明采用水凝膠作為制冷工質(zhì)，不僅解決了以水為制冷工質(zhì)的吸收式制冷系統(tǒng)由于水的蒸發(fā)量大，導(dǎo)致的能耗大、物耗大、設(shè)備難以小型化等一系列問題，而且使制冷工質(zhì)在相同的真空度下達(dá)到比水低1～2℃的制冷溫度，蒸發(fā)速率可降低50％。


圖1是本發(fā)明制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中的在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的水凝膠是指一類在水中能夠溶脹而不溶解的低交聯(lián)度極性聚合物，如低交聯(lián)度的聚丙烯酸(鹽)、聚丙烯酰胺、聚乙烯基(苯)磺酸(鹽)、聚乙烯基吡咯烷酮等以及類似的一些極性均聚物、共聚物等。
本實(shí)施方式中，所述制冷系統(tǒng)為吸附式或吸收式制冷系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
二如圖1所示，本實(shí)施方式的水凝膠制冷裝置包括設(shè)置在密封容器1內(nèi)的換熱盤管2，水凝膠3包埋在換熱盤管2外并與之緊密接觸，密閉容器1分別與帶有閥門4的抽氣管5和帶有閥門7的進(jìn)水管8相連。抽氣管5連接具有水蒸氣回收再生功能的真空系統(tǒng)6(如溴化鋰吸收除濕系統(tǒng)、冷凝除濕系統(tǒng)、氣體壓縮除濕系統(tǒng)等)；進(jìn)水管8與水蒸氣回收系統(tǒng)相連，以使回收的水分可以循環(huán)的方式不斷補(bǔ)給密閉容器1中的水凝膠3。
使用上述水凝膠制冷裝置的方法由以下步驟完成a、在密閉容器1中的換熱盤管2外包埋足夠量的吸水溶脹后的水凝膠，并使其與換熱盤管2盡可能的緊密接觸；b、關(guān)閉進(jìn)水管閥門7，開通抽氣管閥門4，啟動(dòng)具有水蒸氣回收功能的真空系統(tǒng)6，密閉容器內(nèi)處于真空狀態(tài)，壓力范圍為0～60mmHg，制冷工質(zhì)水凝膠開始降溫；c、使冷媒水流經(jīng)換熱盤管與包埋于管外的水凝膠換熱，并通過調(diào)節(jié)密閉容器內(nèi)的真空度或冷媒的流速來控制冷媒出水的溫度；d、當(dāng)凝膠中的水分散失至影響了與換熱管的接觸面積，進(jìn)而影響了換熱效率時(shí)，關(guān)閉抽氣管閥門4，開通進(jìn)水管閥門7，為水凝膠補(bǔ)充水分至充分溶脹狀態(tài)；e、重復(fù)a～d的操作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷媒水的制冷。
本實(shí)施方式的制冷原理為水凝膠中的水在真空度較高的環(huán)境條件下蒸發(fā)時(shí)，不僅要從環(huán)境中吸收相當(dāng)于水蒸發(fā)潛熱的能量，還要消耗一部分內(nèi)能來克服凝膠網(wǎng)絡(luò)的收縮功，從而導(dǎo)致其具有低于水的沸點(diǎn)的相變溫度，因而可以實(shí)現(xiàn)在與吸收式制冷系統(tǒng)相同真空度環(huán)境條件下，消耗較少的水量，達(dá)到更低的制冷溫度的制冷效果。
具體實(shí)施方式
三參照?qǐng)D1，將制冷裝置按具體實(shí)施方式
二所示連接安裝好；檢驗(yàn)并保證密閉容器1的密閉性；確認(rèn)其氣密性良好后，將吸水溶脹后的水凝膠包埋于密封容器1中的換熱盤管2外，保證水凝膠與換熱盤管管壁盡可能的緊密接觸；關(guān)閉進(jìn)水閥門7，打開抽氣閥門4，啟動(dòng)具有水蒸氣回收再生功能的真空系統(tǒng)單元6，當(dāng)密閉容器1中的壓力到0～60mmHg范圍內(nèi)時(shí)，使冷媒水流經(jīng)換熱盤管2，使其與盤管外的低溫水凝膠充分換熱；可以通過調(diào)解密閉容器1中的真空度或盤管2中的水流量來控制冷媒水的溫度及出水量，也可以通過增加換熱盤管2與制冷工質(zhì)水凝膠1的接觸面積、增加水凝膠3與氣相的接觸面積(如將制冷工質(zhì)水凝膠3制備成管套的形狀包裹在換熱盤管2外)來提高該類制冷裝置的制冷效率；當(dāng)水凝膠3中的水分蒸發(fā)散失至將影響其與換熱盤管的接觸效果的時(shí)候，關(guān)閉抽氣閥門4，打開進(jìn)水閥門7，放進(jìn)一定量由水分回收再生單元6回收再生的水分，關(guān)閉進(jìn)水閥門7；當(dāng)水凝膠3再度吸水溶脹后，重新打開抽氣閥門4，使密閉容器1中的壓力維持在0～60mmHg范圍內(nèi)，至此完成一次制冷循環(huán)。
結(jié)構(gòu)組成如密閉容器1的裝置可以同時(shí)設(shè)置兩臺(tái)以上，以保證其中一臺(tái)在為水凝膠補(bǔ)充水份、制冷發(fā)生間隔的時(shí)候，其他裝置能夠繼續(xù)制冷，以保證整套裝置制冷的連續(xù)性。
水分回收單元6可采用任何一種業(yè)已成型的水分回收再生工藝，如溴化鋰吸收除濕蒸發(fā)系統(tǒng)、冷凝除濕回收冷凝水系統(tǒng)、氣體壓縮除濕回收水分系統(tǒng)等。
本實(shí)施方式制冷裝置上可安裝各種壓力、溫濕度測(cè)定、控制儀表，以實(shí)現(xiàn)該裝置運(yùn)行的自動(dòng)控制。密閉容器1的體積、密封方式及盤管形狀可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況具體而定，只要方便水凝膠的取放、防止漏氣、漏水即可。水凝膠3應(yīng)采用溶解率低、保水性能好、不易降解的高吸水樹脂在水中溶脹而成，例如聚丙烯酸(鹽)、聚丙烯酰胺以及類似的一些均聚物、共聚物等。
權(quán)利要求
1.水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的應(yīng)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的應(yīng)用，其特征在于所述水凝膠為在水中能夠溶脹而不溶解的低交聯(lián)度極性聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的應(yīng)用，其特征在于所述低交聯(lián)度極性生聚合物為低交聯(lián)度的聚丙烯酸(鹽)、聚甲基丙烯酸(鹽)、聚丙烯酰胺、聚乙烯基(苯)磺酸(鹽)或聚乙烯基吡咯烷酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的應(yīng)用，其特征在于所述低交聯(lián)度極性聚合物為低交聯(lián)度的聚丙烯酸(鹽)、聚甲基丙烯酸(鹽)、聚丙烯酰胺、聚乙烯基(苯)磺酸(鹽)或聚乙烯基吡咯烷酮的極性均聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的應(yīng)用，其特征在于所述低交聯(lián)度極性聚合物為低交聯(lián)度的聚丙烯酸(鹽)、聚甲基丙烯酸(鹽)、聚丙烯酰胺、聚乙烯基(苯)磺酸(鹽)或聚乙烯基吡咯烷酮的極性共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的應(yīng)用，其特征在于使水凝膠與有冷媒水流經(jīng)的換熱器緊密接觸，并使其在0～60mmHg的真空度下蒸發(fā)，與冷媒水換熱制冷。
全文摘要
水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的應(yīng)用，它涉及水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的新用途。為了解決以水為制冷工質(zhì)的吸收式制冷系統(tǒng)由于水的蒸發(fā)量大導(dǎo)致的能耗大、物耗大、設(shè)備難以小型化等一系列問題，本發(fā)明提供一種水凝膠在制冷系統(tǒng)中作為制冷工質(zhì)的應(yīng)用，所述水凝膠為在水中能夠溶脹而不溶解的低交聯(lián)度極性聚合物。本發(fā)明利用水凝膠具有水分蒸發(fā)慢、相變溫度低、單位制冷量高以及可固定成型等技術(shù)特點(diǎn)，可使吸收式制冷系統(tǒng)在相同的真空度條件下，消耗較少的水分達(dá)到更低的制冷溫度，同時(shí)可以延長溴化鋰吸收液的使用周期，使制冷工質(zhì)在相同的真空度下達(dá)到比水低1～2℃的制冷溫度，蒸發(fā)速率可降低50％。
文檔編號(hào)C09K5/02GK1962806SQ20061015111
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者鄭彤 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)