專利名稱：水直流內(nèi)冷冷管式余熱吸附制冷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體吸附式制冷裝置，尤其是一種水直流內(nèi)冷冷 管式余熱吸附制冷機(jī)，利用柴油機(jī)或燃?xì)鈾C(jī)排出的余熱為驅(qū)動(dòng)熱源， 轉(zhuǎn)換為冷量輸出，在節(jié)能和環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域直接應(yīng)用。
背景技術(shù)：
漁船柴油機(jī)排出的煙氣溫度高達(dá)250 400°C，約占燃燒發(fā)熱量 的三分之一，這種余熱能具有很高的利用價(jià)值，但大多被直接排入大 氣，既浪費(fèi)能源又造成環(huán)境熱污染。另一方面，大批被捕獲的漁貨需 要冷藏保鮮，多數(shù)近海漁船都采用攜帶幾噸甚至幾十噸碎冰冰鮮的冷 藏方法，耗費(fèi)金錢且保鮮質(zhì)量也欠佳。
為解決這一技術(shù)難題，中國(guó)專利號(hào)ZL00261738. 2公開(kāi)了一種氯 化鈣-氨吸附式余熱制冷的高效吸附管，包括殼體、通氣管網(wǎng)、肋片 和冷卻管，冷卻管設(shè)在殼體內(nèi)，肋片與冷卻管固定，透氣管網(wǎng)安裝在 肋片上，氯化鈣分布在肋片之間。由于增設(shè)了帶肋片的冷卻管，使吸 附管在吸附散熱期間能迅速降溫冷卻。
在這種高效吸附管的基礎(chǔ)上，中國(guó)專利號(hào)ZL01272771. 7公開(kāi)了 一種高效吸附床及煙氣余熱制冷機(jī)，吸附床除了高效吸附管，還設(shè)有 煙氣腔、氨氣腔、進(jìn)水腔和出水腔，兩個(gè)吸附床與煙氣閥、冷凝器、 節(jié)流閥、蒸發(fā)器等組成煙氣余熱制冷機(jī)。
以上兩個(gè)公開(kāi)文件作為一個(gè)新穎的設(shè)計(jì)理念，從理論上解決了加 熱脫附和冷卻吸附過(guò)程時(shí)間基本均衡，應(yīng)用二臺(tái)吸附床交替加熱冷卻構(gòu)成制冷循環(huán)、連續(xù)輸出冷量的問(wèn)題。但是由于環(huán)境條件、工藝條件 的限制，實(shí)踐中并沒(méi)有得到產(chǎn)品的驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，按新的技術(shù)方案設(shè)計(jì)一種 實(shí)用性和功能性兼?zhèn)涞乃绷鲀?nèi)冷冷管式余熱吸附制冷機(jī)。以柴油機(jī) 等排出的高溫?zé)煔鉃闊嵩矗院Ｋ茸鳛槔湓?，可直接?yīng)用于漁船制 冷，同時(shí)也能應(yīng)用于燃?xì)鈾C(jī)熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)的冷端產(chǎn)品。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是 一種水直流內(nèi)冷冷 管式余熱吸附制冷機(jī)，包括兩臺(tái)吸附床、氨冷凝器、節(jié)流器和氨蒸發(fā) 器，所述的吸附床包括外殼，多根吸附冷管以氨一氯化鈣為制冷工質(zhì) 對(duì)，制冷過(guò)程為高溫?zé)煔饨?jīng)四通閥進(jìn)入一臺(tái)吸附床內(nèi)，吸附床的吸 附冷管經(jīng)煙氣加熱，氯化鈣顆粒脫附氨氣；氨氣經(jīng)氨氣轉(zhuǎn)向器進(jìn)入氨 冷凝器，冷凝成高壓液氨流入氨儲(chǔ)液罐；氨儲(chǔ)液罐中的液氨進(jìn)入氨過(guò) 冷器，與低溫氨氣換熱冷卻成過(guò)冷液氨；過(guò)冷液氨再經(jīng)節(jié)流器降壓降 溫后進(jìn)入氨蒸發(fā)器，液氨蒸發(fā)過(guò)程中吸收冷媒水熱量，冷媒水降溫后 向環(huán)境輸送冷量制冷；氨蒸發(fā)器產(chǎn)生的低壓氨氣循環(huán)至氨過(guò)冷器與高 壓液氨換熱后，經(jīng)氨氣轉(zhuǎn)向器進(jìn)入另一臺(tái)吸附床，吸附床的吸附冷管 內(nèi)通冷卻水，氨氣由氯化鈣顆粒吸附，完成一個(gè)制冷循環(huán)過(guò)程，兩臺(tái) 吸附床的加熱脫附和冷卻吸附過(guò)程可按預(yù)定循環(huán)周期自動(dòng)交替進(jìn)行。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述吸附床的外殼中部設(shè)有煙氣進(jìn)口，兩 端分別設(shè)置上氨氣室和下氨氣室，上、下氨氣室外側(cè)分別設(shè)有上水室 和下水室；
水直流內(nèi)冷的吸附冷管包括冷管外管、帶翅片的冷管內(nèi)管和兩根 通氣網(wǎng)管，冷管外管兩端分別與上、下氨氣室聯(lián)通，冷管內(nèi)管的兩端分別與上、下水室聯(lián)通，冷管外管與冷管內(nèi)管之間封裝有氯化鈣顆粒 和通氣網(wǎng)管，冷管外管流過(guò)高溫?zé)煔饧訜?，冷管?nèi)管通水直流冷卻。 在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的上水室處設(shè)有冷卻水進(jìn)口，冷卻水 進(jìn)口與冷卻水泵連接，冷卻水經(jīng)冷卻水閥分別通入兩臺(tái)吸附床的冷管
內(nèi)管；
所述的下水室處設(shè)有出水口，冷卻完成的冷卻水經(jīng)出水口排出； 所述的下氨氣室處設(shè)有氨氣進(jìn)出口，氨氣進(jìn)出口與氨氣轉(zhuǎn)向器聯(lián)
通；
在吸附床外殼上方設(shè)有煙氣出口 ，加熱完成的煙氣經(jīng)煙氣出口排出。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的冷管外管為薄壁不銹鋼管；所述的 冷管內(nèi)管為不銹鋼/鋁復(fù)合大節(jié)距翅片管；所述的通氣網(wǎng)管為不銹鋼 網(wǎng)管；吸附劑采用較細(xì)篩分的氯化鈣顆粒。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述氨氣轉(zhuǎn)向器的內(nèi)部設(shè)有四個(gè)逆止閥， 分別與兩臺(tái)吸附床的氨氣進(jìn)出口、氨冷凝器以及氨過(guò)冷器聯(lián)通。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述煙氣四通閥的四個(gè)通道口分別與排煙 管道、兩臺(tái)吸附床的煙氣進(jìn)口以及旁通煙氣管道連接。能耐煙氣高溫、 形變小、泄漏損失小、有調(diào)速電機(jī)及接近開(kāi)關(guān)控制器操控閥的工作過(guò) 程。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的節(jié)流器為兩組不同節(jié)流能力的節(jié)流 裝置，能適應(yīng)柴油機(jī)或燃?xì)鈾C(jī)在兩種不同工況下工作時(shí)，制冷機(jī)能維 持在設(shè)定要求的制冷工況下工作。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明采用熱壓縮機(jī)(包括二個(gè)吸附床等)和制冷器(包括氨氣 轉(zhuǎn)向器、節(jié)流器、氨冷凝器、氨過(guò)冷器、氨蒸發(fā)器等)組成完整的能自動(dòng)完成制冷循環(huán)的吸附制冷機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、適合
在漁船等設(shè)備上推廣使用；
本發(fā)明吸附床的水直流內(nèi)冷和鋁翅片大大增強(qiáng)了冷卻換熱強(qiáng)度， 網(wǎng)管及翅片結(jié)構(gòu)明顯減小了吸附劑氯化鈣的傳熱傳質(zhì)路徑，加快了傳 熱傳質(zhì)速度，使脫附時(shí)間與吸附時(shí)間基本均衡，制冷循環(huán)周期大大縮 短，提高了循環(huán)效率COP。采用冷管內(nèi)海水冷卻，冷管外煙氣加熱的 水直流內(nèi)冷方式，解決了海水對(duì)管道的嚴(yán)重腐蝕的問(wèn)題，使吸附床的 使用壽命顯著延長(zhǎng)。


圖1為本發(fā)明的吸附床的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的吸附制冷機(jī)的系統(tǒng)圖。
附圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明
l一出水口2 —下水室
3a—下氨氣室3b—上氨氣室
4一冷管內(nèi)管5—冷管外管6 —-煙氣進(jìn)口
7—外殼8—煙氣出口9 —上水室
IO—冷卻水進(jìn)口ll一氨氣進(jìn)出口
12， 13 —吸附床14一煙氣四通閥15--氨氣轉(zhuǎn)向器
16—氨冷凝器17 —氨過(guò)冷器18--節(jié)流器
19一氨蒸發(fā)器20 —冷卻水泵21--冷媒水泵
22—風(fēng)機(jī)盤管23 —泄氨器
24， 25—冷卻水閥26 —氨安全閥
27 —柴油機(jī)或燃?xì)鈾C(jī)排煙管道
28—旁通煙氣管道29—氨儲(chǔ)液罐30--控制器
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1為本發(fā)明的吸附床的結(jié)構(gòu)示意圖和圖2為本發(fā)明的吸 附制冷機(jī)的系統(tǒng)圖所示，吸附床12 (或吸附床13)均由外殼7、若 干根吸附冷管、上氨氣室3b、下氨氣室3a、上水室9和下水室2等 有序組合而成。吸附冷管包括冷管外管5、帶翅片的冷管內(nèi)管4和兩 根通氣網(wǎng)管(圖中未示)，冷管外管5為薄壁不銹鋼管、冷管內(nèi)管4 為不銹鋼/鋁復(fù)合大節(jié)距翅片管、通氣網(wǎng)管為不銹鋼網(wǎng)管，冷管外管 5與冷管內(nèi)管4的翅片之間封裝有適量的、較細(xì)篩分的、且已吸附氨 氣的吸附劑氯化鈣顆粒，兩根通氣網(wǎng)管設(shè)在冷管外管5與冷管內(nèi)管4 之間，其兩端分別與上、下氨氣室3b、 3a連通。
所述的下氨氣室3a處設(shè)有氨氣進(jìn)出口 11，吸附床12 (或吸附床 13)脫附和吸附的氨氣經(jīng)由氨氣進(jìn)出口 11與氨氣轉(zhuǎn)向器15聯(lián)通。
所述的吸附床外殼上方設(shè)有煙氣出口 8，加熱完成的煙氣經(jīng)煙氣 出口 8排出進(jìn)入環(huán)境中。
所述的上水室9處設(shè)有冷卻水進(jìn)口 10，由冷卻水泵20來(lái)的冷卻 水，經(jīng)由冷卻水閥24 (或冷卻水閥25)及吸附床12 (或吸附床13) 上水室9的冷卻水進(jìn)口 10進(jìn)入冷管內(nèi)管4,直流冷卻吸附劑氯化鈣， 開(kāi)始吸附過(guò)程。
所述的下水室2處設(shè)有出水口 1，冷卻完成的冷卻水經(jīng)出水口 1 排出進(jìn)入環(huán)境中。
吸附床12和吸附床13的煙氣加熱脫附過(guò)程和冷卻水直流冷卻吸 附過(guò)程周期性交替進(jìn)行。
煙氣四通闊14為一管狀窗口式流量分配閥，四個(gè)通道口分別與 柴油機(jī)或燃?xì)鈾C(jī)的排煙管道27、吸附床12或吸附床13的煙氣進(jìn)口 6 以及旁通煙氣管道28相連接，能耐煙氣高溫、形變小、泄漏損失小、有調(diào)速電機(jī)及接近開(kāi)關(guān)控制器操控閥的工作過(guò)程。
脫附過(guò)程中產(chǎn)生的高壓氨氣，經(jīng)由氨氣轉(zhuǎn)向器15進(jìn)入氨冷凝器 16，冷凝成高壓液氨并流入氨儲(chǔ)液罐29。氨儲(chǔ)液罐29中的液氨經(jīng)氨 過(guò)冷器17與管外低溫氨氣換熱冷卻后，由飽和液體變成過(guò)冷液體， 再經(jīng)由節(jié)流器18節(jié)流降壓降溫后進(jìn)入氨蒸發(fā)器19，開(kāi)始在低壓下的 蒸發(fā)過(guò)程，吸收由冷媒水泵21來(lái)的冷媒水的顯熱，使冷媒水降溫(漁 船冷藏艙要求冷媒水在蒸發(fā)器出口處的溫度為一6 一2'C)，低溫冷 媒水經(jīng)由風(fēng)機(jī)盤管22向周圍環(huán)境(漁船上為冷藏艙)輸送冷量。
由氨蒸發(fā)器19產(chǎn)生的低壓氨氣，經(jīng)由氨過(guò)冷器17換熱升溫后， 通過(guò)氨氣轉(zhuǎn)向器15循環(huán)至進(jìn)行吸附過(guò)程的吸附床12(或吸附床13)， 開(kāi)始氯化鈣的吸氨再生復(fù)活，吸附過(guò)程結(jié)束時(shí)，即開(kāi)始下一個(gè)周期的 制冷循環(huán)。
氨氣轉(zhuǎn)向器15內(nèi)部設(shè)有四個(gè)逆止閥，分別與兩臺(tái)吸附床12、 13 的氨氣進(jìn)出口 11、氨冷凝器16以及氨過(guò)冷器17聯(lián)通，在循環(huán)周期 內(nèi)，按要求、按序轉(zhuǎn)向氨氣通行路徑。
節(jié)流器18是采用兩組不同節(jié)流能力的節(jié)流裝置，對(duì)應(yīng)柴油機(jī)或 燃?xì)鈾C(jī)在兩種不同工況下工作時(shí)(如全負(fù)荷工況和半負(fù)荷工況)，使 吸附制冷機(jī)能維持在設(shè)定要求的制冷工況下工作。
氨安全閥26和泄氨器23確保當(dāng)系統(tǒng)中氨氣壓力超過(guò)規(guī)定的極限 壓力時(shí)(如1.8MPa)，系統(tǒng)中氨氣能在封閉狀態(tài)下安全泄壓。
控制器30內(nèi)置可編程控制器(PLC)，具備開(kāi)關(guān)電源，顯示運(yùn)行 參數(shù)、控制和保護(hù)功能，控制一個(gè)制冷循環(huán)周期為12 20分鐘(依 吸附冷管選型尺寸而定)。 應(yīng)用例
利用本發(fā)明為近海漁船設(shè)計(jì)制冷功率為3 5KW的海水直流內(nèi)冷冷管式余熱吸附制冷機(jī)，安裝到漁船上成功運(yùn)行，其主要規(guī)范和參數(shù) 如下
應(yīng)用對(duì)象配置R6160A-6柴油機(jī)的近海漁船的冷藏艙漁品冷藏保鮮 煙氣溫度230 300°C
冷卻水源海水泵提供的海水 制冷工質(zhì)對(duì)氨一氯化鈣 蒸發(fā)溫度范圍一18 (TC
制冷循環(huán)周期20min
吸附床兩個(gè)，每個(gè)吸附床裝置有36根外管直徑為cD38mm，長(zhǎng)度為 1000iran的吸附冷管，冷管內(nèi)管通徑0)14mm，通海水直流內(nèi)冷。 安裝位置和方式在漁船排氣煙囪甲板上，煙氣四通閥與排氣煙囪軟 性連接，制冷機(jī)的二大部套——熱壓縮機(jī)和制冷器分體安裝連接
權(quán)利要求
1、一種水直流內(nèi)冷冷管式余熱吸附制冷機(jī)，包括兩臺(tái)吸附床、氨冷凝器、節(jié)流器和氨蒸發(fā)器，所述的吸附床包括外殼，多根吸附冷管以氨—氯化鈣為制冷工質(zhì)對(duì)，其特征在于高溫?zé)煔饨?jīng)四通閥進(jìn)入一臺(tái)吸附床內(nèi)，吸附床的吸附冷管經(jīng)煙氣加熱，氯化鈣顆粒脫附氨氣，氨氣經(jīng)氨氣轉(zhuǎn)向器進(jìn)入氨冷凝器，冷凝成高壓液氨流入氨儲(chǔ)液罐，氨儲(chǔ)液罐中的液氨進(jìn)入氨過(guò)冷器，與低溫氨氣換熱冷卻成過(guò)冷液氨，過(guò)冷液氨再經(jīng)節(jié)流器降壓降溫后進(jìn)入氨蒸發(fā)器，液氨蒸發(fā)過(guò)程中吸收冷媒水熱量，冷媒水降溫后向環(huán)境輸送冷量制冷；氨蒸發(fā)器產(chǎn)生的低壓氨氣循環(huán)至氨過(guò)冷器與高壓液氨換熱后，經(jīng)氨氣轉(zhuǎn)向器進(jìn)入另一臺(tái)吸附床，吸附床的吸附冷管內(nèi)通冷卻水，氨氣由氯化鈣顆粒吸附，兩臺(tái)吸附床的加熱脫附和冷卻吸附過(guò)程循環(huán)交替進(jìn)行。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水直流內(nèi)冷冷管式余熱吸附制冷機(jī)，其特 征在于所述吸附床的外殼中部設(shè)有煙氣進(jìn)口，兩端分別設(shè)置上氨氣 室和下氨氣室，上、下氨氣室外側(cè)分別設(shè)有上水室和下水室；水直流內(nèi)冷的吸附冷管包括冷管外管、帶翅片的冷管內(nèi)管和兩根 通氣網(wǎng)管，冷管外管兩端分別與上、下氨氣室聯(lián)通，冷管內(nèi)管的兩端 分別與上、下水室聯(lián)通，冷管外管與冷管內(nèi)管之間封裝有氯化鈣顆粒 和通氣網(wǎng)管，冷管外管流過(guò)高溫?zé)煔饧訜幔涔軆?nèi)管通水直流冷卻。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水直流內(nèi)冷冷管式余熱吸附制冷機(jī)，其特 征在于所述的上水室處設(shè)有冷卻水進(jìn)口，冷卻水進(jìn)口與冷卻水泵連接， 冷卻水經(jīng)冷卻水閥分別通入兩臺(tái)吸附床的冷管內(nèi)管；所述的下水室處設(shè)有出水口，冷卻完成的冷卻水經(jīng)出水口排出；所述的下氨氣室處設(shè)有氨氣進(jìn)出口，氨氣進(jìn)出口與氨氣轉(zhuǎn)向器聯(lián)通；在吸附床外殼上方設(shè)有煙氣出口 ，加熱完成的煙氣經(jīng)煙氣出口排出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水直流內(nèi)冷冷管式余熱吸附制冷機(jī)，其特 征在于在所述氨氣轉(zhuǎn)向器的內(nèi)部設(shè)置四個(gè)逆止閥，分別與兩臺(tái)吸附 床的氨氣進(jìn)出口、氨冷凝器以及氨過(guò)冷器聯(lián)通。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水直流內(nèi)冷冷管式余熱吸附制冷機(jī)，其特 征在于所述四通閥的四個(gè)通道口分別與排煙管道、兩臺(tái)吸附床的煙 氣進(jìn)口以及旁通煙氣管道連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水直流內(nèi)冷冷管式余熱吸附制冷機(jī)，其特 征在于所述的節(jié)流器為兩組能適應(yīng)柴油機(jī)或燃?xì)鈾C(jī)運(yùn)行工況的節(jié)流 裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水直流內(nèi)冷冷管式余熱吸附制冷機(jī)，高溫?zé)煔饨?jīng)四通閥進(jìn)入一臺(tái)吸附床內(nèi)，吸附冷管經(jīng)煙氣加熱，氯化鈣脫附氨氣，氨氣經(jīng)氨氣轉(zhuǎn)向器進(jìn)入氨冷凝器，冷凝成高壓液氨流入氨儲(chǔ)液罐，液氨進(jìn)入氨過(guò)冷器，與低溫氨氣換熱冷卻成過(guò)冷液氨，過(guò)冷液氨再經(jīng)節(jié)流器降壓降溫后進(jìn)入氨蒸發(fā)器，液氨蒸發(fā)過(guò)程中吸收冷媒水熱量；低壓氨氣循環(huán)至氨過(guò)冷器與高壓液氨換熱，經(jīng)氨氣轉(zhuǎn)向器進(jìn)入另一臺(tái)吸附床，吸附冷管內(nèi)通冷卻水，氨氣由氯化鈣吸附，兩臺(tái)吸附床的加熱脫附和冷卻吸附過(guò)程循環(huán)交替進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)是水直流內(nèi)冷和鋁翅片增強(qiáng)冷卻換熱強(qiáng)度，脫附時(shí)間與吸附時(shí)間均衡，提高制冷循環(huán)效率，采用管內(nèi)海水冷卻，管外煙氣加熱方式，解決對(duì)管道的嚴(yán)重腐蝕的問(wèn)題。
文檔編號(hào)F25B17/08GK101482343SQ20091004573
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月3日
發(fā)明者昊 吳, 堅(jiān) 張, 徐崇榮, 林漢濤, 可 陳, 黃明達(dá) 申請(qǐng)人:上海佑伏吸附制冷有限公司