專利名稱：基于半透膜的熱驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)，尤其涉及一致利用廢熱，太陽能等低品 位熱源，半透膜的吸附擴散特性的吸收式制冷系統(tǒng)。
背景技術：
目前中國的能源結構中，還是以化石能源為主，而化石能源是一種不可再生能源。 一方面，到2020年，我國GDP要翻兩番，單位GDP能耗卻只能翻一番，那么我們就必須大力 倡導節(jié)約能源；另一方面，人類社會常年使用化石能源會產(chǎn)生大量二氧化碳和二氧化硫等 對環(huán)境有害的物質(zhì)，使能源枯竭、全球氣候變暖和大氣污染加劇等問題變得相當嚴重。在這 樣的大背景下，充分利用低品位能源，如工業(yè)大量的廢熱、余熱以及太陽能、生物質(zhì)能等能 源越來越引起了人們極大的重視。針對此國家提出“節(jié)能減排”這一具有戰(zhàn)略意義的舉措 是旨在維持可持續(xù)發(fā)展，是應對資源稀缺與環(huán)境承載能力有限的挑戰(zhàn)的必然選擇，是遵循 人類社會發(fā)展規(guī)律和順應當今世界發(fā)展潮流的戰(zhàn)略舉措。吸收式制冷系統(tǒng)能夠有效利用工業(yè)中大量的廢熱、余熱以及太陽能、生物質(zhì)能等 低品位能源，具有節(jié)能和環(huán)保的雙重優(yōu)點，在空調(diào)、制冷領域得到廣泛的應用，有著良好的 發(fā)展前景。目前許多學者都開展了關于吸收式制冷系統(tǒng)的研究，并在傳統(tǒng)吸收式制冷系統(tǒng) 的基礎上做了許許多多的改進，提出了許多新的吸收式制冷系統(tǒng)。但是這些吸收式制冷系 統(tǒng)存在如下問題1.目前的吸收式制冷系統(tǒng)需要吸收劑和制冷劑之間存在比較大的沸點差，這樣在 很大程度上影響了吸收式工質(zhì)對的選取范圍；2.目前常用的吸收式制冷系統(tǒng)的工質(zhì)對有溴化鋰水溶液和氨水溶液，他們都存在 腐蝕性和毒性問題，此外，氨水溶液需要精餾器，溴化鋰水溶液還存在結晶等問題，這在一 定程度上限制了它的應用；3.目前簡單的吸收式制冷系統(tǒng)所制取的制冷溫區(qū)也是比較受限的，如采用氫氟烴 和DMF工質(zhì)對，熱源溫度不能太高，否則制冷劑夾帶吸收劑比較嚴重，這樣要制取比較低的 溫區(qū)或者利用比較高的余熱廢熱就需要吸收式制冷系統(tǒng)進行改進，如增加精餾裝置等，使 系統(tǒng)復雜化；4.為了能夠利用200到400°C溫度范圍的余熱，人們嘗試使用一些措施，如多效吸 收式制冷系統(tǒng)等，此時，為了充分利用余熱，使得系統(tǒng)能夠經(jīng)濟實用，該吸收式系統(tǒng)需要增 加許多部件，如增加分離裝置(氣液分離器或精餾裝置)、換熱設備(回熱器)。但是這不 僅使系統(tǒng)管路裝置復雜化，增加維修成本和維護量，而且使得初投資增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于半透膜的熱驅(qū)動吸收式制 冷系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種基于半透膜的熱驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)，它包括發(fā)生器、第一滲透膜、冷凝器、第一節(jié)流元件、蒸發(fā)器、第二滲透膜、吸收器、 冷卻盤管、第二節(jié)流元件、溶液泵、加熱盤管；其中，所述發(fā)生器、冷凝器、第一節(jié)流元件、蒸 發(fā)器、吸收器依次串聯(lián)，發(fā)生器通過第二節(jié)流元件與吸收器相連，吸收器通過溶液泵與發(fā)生 器相連；加熱盤管固定在發(fā)生器內(nèi)，冷卻盤管固定在吸收器內(nèi)；第一滲透膜固定在發(fā)生器1 內(nèi)工質(zhì)上方，第二滲透膜固定在吸收器內(nèi)工質(zhì)上方；所述連接均為管道連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果1、工質(zhì)對的多樣性和環(huán)保性工質(zhì)對的選取不受沸點差很大這一影響因素，這樣 可供選擇的工質(zhì)對很多，可以選擇更為環(huán)保的吸收式工質(zhì)對，如其中吸收劑可以是多糖類 物質(zhì)，烴的衍生物及高子化合物等環(huán)保無腐蝕、結晶特點的物質(zhì)，制冷劑可以是氫氟烴、水、 烴類物質(zhì)等，能夠做到對大氣無污染，對環(huán)境友好。2、工質(zhì)對與制冷系統(tǒng)有很好的相容性?？梢赃x擇無毒無腐蝕安全環(huán)保的工質(zhì)對， 在不犧牲制冷性能的情況下，可以有效解決傳統(tǒng)吸收式制冷工質(zhì)對對系統(tǒng)的腐蝕性、結晶 性及有毒性等難題。3、該系統(tǒng)方便實現(xiàn)小型化、家用化、多樣化。4、制冷溫區(qū)的寬廣性根據(jù)熱源形式用戶需要可以選擇不同的工質(zhì)對，以及不同 的制冷系統(tǒng)形式，滿足不同的制冷溫區(qū)。5、熱源形式的多樣性熱源溫度不再受腐蝕性以及夾帶性等問題的限制。6、節(jié)能性采用半透膜能夠使得系統(tǒng)簡化，進而減少一些不可逆損失。


附圖1是本發(fā)明基于半透膜的熱驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)的結構簡圖；圖中發(fā)生器1、第一滲透膜2、冷凝器3、第一節(jié)流元件4、蒸發(fā)器5、第二滲透膜6、 吸收器7、冷卻盤管8、第二節(jié)流元件9、溶液泵10、加熱盤管11。
具體實施例方式本發(fā)明的基于半透膜的熱驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)與目前傳統(tǒng)吸收式制冷系統(tǒng)的最 大的不同在于基于半透膜的吸收式制冷系統(tǒng)在傳統(tǒng)吸收式制冷系統(tǒng)發(fā)生器和吸收器中各 加了一半透膜，利用半透膜對工質(zhì)對的選擇透過性，使得吸收劑與制冷系統(tǒng)中制冷劑隔離 開來，而傳統(tǒng)吸收式制冷系統(tǒng)要么利用工質(zhì)對的沸點差要么利用精餾原理來實現(xiàn)吸收劑與 制冷劑的分離，不僅效率低下，而且工質(zhì)對的選擇非常有限。本發(fā)明是一種利用半透膜選擇 性透過原理的新型的熱驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)的提出可以比較好的解決目前吸收式 制冷系統(tǒng)普遍存在的問題，即該系統(tǒng)的提出可以大大拓展吸收式系統(tǒng)中工質(zhì)對的選取—— 該系統(tǒng)不僅可以有效避免傳統(tǒng)吸收式制冷系統(tǒng)對工質(zhì)對沸點差的苛刻要求，而且能有效避 免原有吸收式制冷系統(tǒng)中普遍存在的腐蝕、結晶或毒性等問題。此外該系統(tǒng)還可以小型化 或微型化，采用的工質(zhì)對成本低，對熱源的要求也不是那么苛刻，可以更有效利用低品位能 源，符合節(jié)約能源、環(huán)保的要求。本發(fā)明基于半透膜的熱驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)包括發(fā)生器1、冷凝器3、第一節(jié)流 元件4、蒸發(fā)器5、吸收器7、冷卻盤管8、第二節(jié)流元件9、溶液泵10、加熱盤管11。發(fā)生器1、冷凝器3、第一節(jié)流元件4、蒸發(fā)器5、吸收器7依次串聯(lián)，發(fā)生器1通過第二節(jié)流元件9與吸收器7相連，吸收器7通過溶液泵10與發(fā)生器1相連。加熱盤管11 固定在發(fā)生器1內(nèi)，冷卻盤管8固定在吸收器7內(nèi)。所述連接均為管道連接。本發(fā)明還包括一固定在發(fā)生器1內(nèi)工質(zhì)上方的第一滲透膜2和一固定在吸收器7 內(nèi)工質(zhì)上方的第二滲透膜6。本發(fā)明的工作過程如下制冷劑工作回路為廢熱或太陽能通過加熱盤管11加熱發(fā)生器1中工質(zhì)對，工質(zhì) 對中高溫制冷劑蒸發(fā)，在第一滲透膜2前后蒸汽分壓差的驅(qū)動下，透過第一滲透膜2，經(jīng)過 管道進入冷凝器3中冷凝放熱，冷凝器3中高溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過第一節(jié)流元件4，變?yōu)?低溫低壓的液態(tài)制冷劑，進入蒸發(fā)器5中吸熱制冷，轉(zhuǎn)化為氣態(tài)制冷劑，在第二滲透膜6前 后蒸汽分壓差的驅(qū)動下，透過第二滲透膜6，被吸收器7的工質(zhì)對中稀溶液吸收，完成制冷 劑工作回路，并產(chǎn)生需要的冷量，冷量通過冷卻盤管8中的冷卻液帶走。溶液再生過程為發(fā)生器1中高溫溶液由于制冷劑的蒸發(fā)而變?yōu)橄∪芤?，?jīng)過第 二節(jié)流元件9送到吸收器7中，吸收器7中低溫溶液吸收制冷劑而變?yōu)闈馊芤海浣?jīng)過溶液 泵10進入發(fā)生器1中，完成溶液再生的過程。本發(fā)明基于半透膜的熱驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)可以根據(jù)溫度的范圍選取半滲透膜 而不需要增加額外的部件，使系統(tǒng)不僅體積可以小型化，而且可以達到節(jié)能的目的。所述半 透膜可以選擇親水性半滲透膜、疏水性半滲透膜、分離有機物與有機物的半滲透膜以及基 于PDMS的膜材料。本發(fā)明采用無毒、對環(huán)境友好、熱物性優(yōu)越的工質(zhì)如其中吸收劑可以是多糖類物 質(zhì)，烴的衍生物及高子化合物等環(huán)保無腐蝕、結晶特點的物質(zhì)，制冷劑可以是氫氟烴、水、烴 類物質(zhì)等。本發(fā)明運行壓力合適，省去了復雜的機械抽真空裝置或自動抽真空裝置，從而運 行維護操作簡單。
權利要求
一種基于半透膜的熱驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)，其特征在于，它包括發(fā)生器(1)、第一滲透膜(2)、冷凝器(3)、第一節(jié)流元件(4)、蒸發(fā)器(5)、第二滲透膜(6)、吸收器(7)、冷卻盤管(8)、第二節(jié)流元件(9)、溶液泵(10)、加熱盤管(11)。其中，所述發(fā)生器(1)、冷凝器(3)、第一節(jié)流元件(4)、蒸發(fā)器(5)、吸收器(7)依次串聯(lián)，發(fā)生器(1)通過第二節(jié)流元件(9)與吸收器(7)相連，吸收器(7)通過溶液泵(10)與發(fā)生器(1)相連。加熱盤管(11)固定在發(fā)生器(1)內(nèi)，冷卻盤管(8)固定在吸收器(7)內(nèi)。第一滲透膜(2)固定在發(fā)生器(1)內(nèi)工質(zhì)上方，第二滲透膜(6)固定在吸收器(7)內(nèi)工質(zhì)上方。
2.根據(jù)權利要求1所述基于半透膜的熱驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述連接 均為管道連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于半透膜的熱驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)，它包括發(fā)生器、第一滲透膜、冷凝器、第一節(jié)流元件、蒸發(fā)器、第二滲透膜、吸收器、冷卻盤管、第二節(jié)流元件、溶液泵、加熱盤管；本發(fā)明可以根據(jù)溫度的范圍選取半滲透膜而不需要增加額外的部件，使系統(tǒng)不僅體積可以小型化，而且可以達到節(jié)能的目的，可以采用無毒、對環(huán)境友好、熱物性優(yōu)越的工質(zhì)，運行壓力合適，省去了復雜的機械抽真空裝置或自動抽真空裝置，運行維護操作簡單。
文檔編號F25B41/06GK101943502SQ201010256180
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權日2010年8月17日
發(fā)明者仇宇, 徐英杰, 閔旭偉, 陳光明, 韓曉紅, 高贊軍 申請人:浙江大學