結(jié)合吸收和溶液濃度變化的高效熱泵的制作方法
【專利摘要】結(jié)合吸收和溶液濃度變化的高效率熱泵。該方法給出了高幾倍的效率用于熱傳遞應(yīng)用中，像加熱-空氣調(diào)節(jié)。它是使用液體電解質(zhì)溶液的熱和機(jī)械壓縮方法，結(jié)合蒸汽吸收、溶液濃度變化和機(jī)械壓縮。沒有熱量消耗。蒸汽冷凝是通過高濃度溶液和來自低濃度溶液的蒸發(fā)進(jìn)行的，以這種方式減少了已知致冷循環(huán)所需的機(jī)械壓縮。該方法也可用于產(chǎn)生功，利用中等溫度的熱源。
【專利說明】結(jié)合吸收和溶液濃度變化的高效熱泵
[0001]例如在冷卻-制冷應(yīng)用中熱傳遞到較高溫度的常用方式是通過使用蒸汽膨脹-壓縮循環(huán)。在壓力P2下從其環(huán)境(低溫?zé)嵩?中吸收熱量的制冷劑蒸發(fā)在較高壓力P1下被壓縮，在更高溫度Tl (高溫?zé)嵩?下冷凝排熱并且在初始?jí)毫Γ?下膨脹。該制冷劑為純物質(zhì)。純物質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝溫度是相同的。壓力越高，蒸發(fā)溫度就越高。蒸汽壓縮反映了循環(huán)的電能消耗。還存在一種應(yīng)用，其中應(yīng)用了熱壓縮。現(xiàn)在熱量被消耗用于工作流體的壓縮。溶液在高溫下部分地蒸發(fā)。蒸汽進(jìn)行冷卻循環(huán)，同時(shí)溶液擴(kuò)散并返回到吸收器，在吸收器中蒸汽在較低溫度下吸收(冷凝)。最初的溶液進(jìn)行了改量、壓縮并推動(dòng)到蒸發(fā)器。該應(yīng)用被稱為吸收或熱壓縮熱泵。工作流體是溶液，而不是純物質(zhì)。最常見的溶液是NH3-H2O和LiBr-H20。溶液的蒸氣壓溫度的函數(shù)，也是濃度的函數(shù)。理想溶液遵循拉烏爾定律P =xPQ，其中Ptl是純物質(zhì)在給定溫度下的汽化壓力，X是濃度。實(shí)際溶液突破該定律且P =a P0-ymP0, α為活性，γ是作為濃度函數(shù)的活性系數(shù)，并且m為摩爾濃度。這意味著在給定溫度下溶液可以不同的壓力蒸發(fā)，這取決于濃度。蒸汽被溶液吸收，從而冷凝。在下文中，使用術(shù)語蒸汽吸收或冷凝。壓縮比為DP = P1ZP2= a JP01/ α 2ρ02= ( a J α 2) (ρ01/ρ02)。比例是通常吸收循環(huán)中的單元，因?yàn)槿芤涸谡舭l(fā)和冷凝過程中具有相同的濃度。在本方法中，該比例小于1/5。在極端的情況下，該比例可等于1/(Ρ(Ι1/Ρ(Ι2)且DP = I。這意味著對(duì)于相同的溫度來說，提高壓縮比從而所需要的工作就會(huì)成比例的減少。隨著電解質(zhì)濃度的增加活性降低。在我們的冷卻應(yīng)用中，我們更傾向于具有與拉烏爾定律有負(fù)偏差的溶液，其蒸氣壓低于理想理想溶液。放熱反應(yīng)也是優(yōu)選的。有許多溶劑-溶質(zhì)的組合可使用。在下面的描述中，我們指的溶質(zhì)是電解質(zhì)，特別是固體電解質(zhì)。電解質(zhì)溶液似乎是最適當(dāng)?shù)?，而其它種類的溶質(zhì)也可使用。在吸收循環(huán)中，例如機(jī)械(電)壓縮循環(huán)中有兩種壓力水平。第一種的優(yōu)點(diǎn)在于液體壓縮消耗了比蒸氣壓縮少得多的電能，且熱量比電便宜。在我們的方法中也沒有相當(dāng)大的熱量消耗。熱量由蒸發(fā)器所吸收以產(chǎn)生蒸汽，并由吸收器釋放，在吸收器中蒸汽被吸收(冷凝)。溫度上升取決于壓力比Δ F。
[0002]吸收循環(huán)的冷卻效率COP是純?nèi)軇┑恼舭l(fā)熱量除以溶液的蒸發(fā)熱量。溶液的蒸發(fā)熱量高于純?nèi)軇┑恼舭l(fā)熱量，且通常COP = 0.7ο
[0003]在本發(fā)明的用于熱傳遞的工作流體壓縮的方法中，蒸發(fā)和冷凝溶液盡可能在(電解質(zhì))濃度方面不同，冷凝在最濃(高濃度)的溶液中發(fā)生，使得在同樣的溫度水平實(shí)現(xiàn)低Λ F。部分溶液蒸發(fā)在低于和經(jīng)典吸收循環(huán)相反的冷凝的溫度下發(fā)生。我們將高溶質(zhì)濃度的溶液命名為濃溶液，將低電解質(zhì)濃度溶液命名為稀溶液。由溶液的溫度變化來實(shí)現(xiàn)溶液濃度變化。許多電解質(zhì)的溶解度通過降低溫度而降低。例如，RbN03(M= 1,3-30)為t=O ?100°C，KBr (Μ = 4-12)為 t = O ?160°C，TINO3 (Μ = 1-15)為 t = O ?100°C。我們選擇這種電解質(zhì)用于下面的說明。術(shù)語濃縮溶液是指在給定溫度下的最大濃度。溶質(zhì)可以是溶解在溶劑中的任何物質(zhì)。用于本申請(qǐng)最適當(dāng)?shù)娜苜|(zhì)是電解質(zhì)。出于這個(gè)原因，在下文中使用術(shù)語電解質(zhì)代替溶質(zhì)。高濃度、濃縮(飽和)溶液(濃)從高溫冷卻至較低(環(huán)境)溫度。在此過程中，一定量的溶解物質(zhì)(電解質(zhì))形成了不同相的沉淀物(結(jié)晶)，并通過任何已知的方法從該溶液中分離。剩余的液體溶液具有更低的電解質(zhì)濃度(稀溶液)。(如果使用在升高溫度時(shí)溶解度降低的溶液，則在低溫加熱該溶液以分離電解質(zhì)。稀溶液是在最高的溫度)。調(diào)節(jié)(擴(kuò)大)其壓力以便在所需要的溫度蒸發(fā)用于給定的濃度。以這樣的方式，稀溶液在從其環(huán)境(低溫散熱器)吸收熱量的蒸發(fā)器(E)中部分地蒸發(fā)并引起制冷。蒸汽被壓縮并推動(dòng)到熱交換器、在其中有分離的電解質(zhì)的吸收器(A)中，并且蒸發(fā)器的剩余稀溶液也在壓縮后進(jìn)入。最初的濃(高濃度)溶液進(jìn)行了改良。冷凝通過在高溫下從吸收器釋放熱量來進(jìn)行。蒸汽可通過在高溫下部分的分離相所吸收，獲得的產(chǎn)物利用稀溶液從蒸發(fā)器進(jìn)入冷凝器，分離相的其余部分改良將要再次冷卻的初始溶液。所有蒸汽在彼此接合之前都達(dá)到了同樣的壓力。在使用具有吸熱溶液的電解質(zhì)的情況下，部分的分離電解質(zhì)推動(dòng)到從蒸發(fā)器向吸收器移動(dòng)的剩余稀溶液中。
[0004]可在相同的設(shè)備中進(jìn)行在溫度變化溶液中的不同相的分離和溶解。晶體保留在該設(shè)備上的氣流(冷卻氣流)中，并隨著另一氣流(加熱氣流)通過相同表面而溶解。所需的溶解熱量通過熱交換器從以相反方式冷卻的溶液中回收。在加熱和冷卻溶液之間發(fā)生熱交換以回收熱量。
[0005]可組合一個(gè)以上的循環(huán)用于更高溫度的提升。第二循環(huán)的蒸發(fā)器，其在比第一循環(huán)更高的溫度下工作，從所述第一循環(huán)的吸收器中回收熱量。
[0006]在任何情況下，待冷卻的溶液可在低于環(huán)境溫度下進(jìn)行冷卻。該部分地蒸發(fā)從溶液中吸取熱量并在較低的溫度下冷卻它。以這樣的方式，其溫度以及因此的濃度會(huì)進(jìn)一步降低。將獲得的電解質(zhì)加入其余分離的量，并且蒸汽推動(dòng)到待冷卻的溶液或分離的電解質(zhì)中。剩余的溶液和以前一樣在所需溫度下進(jìn)行壓縮和蒸發(fā)。
[0007]該方法在圖1中示出，其中所分離電解質(zhì)的溶解在兩個(gè)部分中進(jìn)行，溶解在設(shè)備-吸收器(Al)中且溶解在返回到(Al)的稀溶液中。來自(Al)的濃溶液通過熱交換器(HE)由溫度TA冷卻至環(huán)境溫度Tamb (點(diǎn)I至2)。濃度從Ma變化至M E，而且分離的電解質(zhì)選擇為框(Kl)。剩余的稀溶液擴(kuò)散并在從環(huán)境中吸收熱量的蒸發(fā)器(E)中部分的蒸發(fā)。將額外的量選擇為(K2)，其與(Kl)分離(因?yàn)闈饪s的溶液蒸發(fā))。所產(chǎn)生的蒸汽被壓縮并來到吸收器(Al)(點(diǎn)4)，通過來自(Kl)(點(diǎn)6)的電解質(zhì)被吸收(冷凝)。在溫度TA釋放(reject)熱量。蒸發(fā)器(點(diǎn)3)的剩余溶液通過(HE)被壓縮并加熱且推動(dòng)到裝置(Al)，同時(shí)將分離電解質(zhì)的其余部分溶解到其中。所有分離的相可溶解于(Al)，而不是稀溶液。熱量也被釋放。最初的溶液已經(jīng)進(jìn)行了改良。稀溶液從(E)到(Al)消耗了熱量，以將其溫度從TE升高到TA。該熱量是mcp At，其中m是質(zhì)量，(^是比熱，At是溫度變化(TA-TE)。相同量的熱量由從TA到TE冷卻的濃溶液釋放。蒸汽也通過熱交換器(HE)升高了其溫度。電解質(zhì)隨著濃溶液冷卻而結(jié)晶，且結(jié)晶熱量被吸收。這種情況可能在低溫下發(fā)生。該熱量的一部分(如溶解熱)在蒸汽冷凝過程中從(Al)釋放。溶液熱通過結(jié)晶熱來平衡，其理論上是相同的。制冷是由在蒸發(fā)器(E)中的蒸汽蒸發(fā)而引起的，并通過(Al)中的溶解和冷凝進(jìn)行加熱。冷凝熱等于由溶液的規(guī)定熱量增加的蒸發(fā)熱量。能量平衡公式為:
[0008]輸入能量Qin =溶劑蒸發(fā)熱量qj電解質(zhì)結(jié)晶熱量qk+蒸汽壓縮的電能wel。
[0009]輸出能量Qout=溶劑(蒸汽)冷凝熱量qL+(Al)中通過蒸汽的電解質(zhì)溶解熱量Qki+稀溶液中的溶解熱量qk2，Qout = - (QL+Qk2)。
[0010]結(jié)果是熱量從低溫TE (環(huán)境溫度或制冷應(yīng)用中的較低溫度)傳遞到更高的溫度TA幾乎沒有熱量的消耗。取決于所使用的溶液和具體應(yīng)用，消耗了少量的電能。這個(gè)量比常規(guī)壓縮循環(huán)中需要的少幾倍。如果蒸汽在第二吸收器中僅由分離相吸收，其產(chǎn)物加入到(Al)的稀溶液中，冷凝溫度可能非常高，因?yàn)樾纬稍诘诙掌髦械娜芤壕哂邢喈?dāng)高的濃度。
[0011]在任何循環(huán)形式中，如果使用具有溶液吸熱的電解質(zhì)，則來自(Kl)的部分分離電解質(zhì)溶解在由(E)移動(dòng)至(A)的溶液中，從以相反方向移動(dòng)的溶液中回收熱量。
[0012]為了獲得更高的溫度提升，兩個(gè)相似的循環(huán)可以組合。第二循環(huán)的蒸發(fā)器從所述第一循環(huán)的吸收器回收熱量。假設(shè)第一循環(huán)在0°c至120°C工作，并且第二循環(huán)在120°C至250°C工作。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從(TC至250°C的提升。在第二循環(huán)中的濃溶液可在低于其蒸發(fā)器的溫度下冷卻，因?yàn)檫@個(gè)溫度比環(huán)境溫度高。例如，稱作電解質(zhì)的其中之一可用于第一循環(huán)，并且PbNO3用于第二循環(huán)(在100°C時(shí)M = 3.8，在200°C時(shí)M = 8)。
[0013]在圖2中示出了上述循環(huán)的可選的實(shí)施方式。在可用熱源的溫度下加熱、擴(kuò)散和蒸發(fā)來自點(diǎn)2的稀溶液。該溶液在部分蒸發(fā)后再次冷卻以分離附加溶質(zhì)并返回至蒸發(fā)器。將溶液依然從另一出口推動(dòng)至吸收器。
[0014]附加的溶質(zhì)加入到(Kl)中?？蛇x擇地，蒸發(fā)器(E)可用作輔助蒸發(fā)器。所產(chǎn)生的蒸汽在較低的制冷溫度下冷凝并與來自(E)的剩余溶液一起進(jìn)入到主蒸發(fā)器中。在此溶液被蒸發(fā)以引起制冷。蒸汽和剩余溶液依然轉(zhuǎn)移到吸收器。主蒸發(fā)器具有非濃縮的溶液。稀溶液可分為兩個(gè)流向。第一流向直接進(jìn)入到主蒸發(fā)器中，第二流向推動(dòng)到輔助蒸發(fā)器。
[0015]在圖3中示出了另一種可選的實(shí)施方式，其中吸收-溶解的溫度TA等于TE(蒸發(fā))。在實(shí)際應(yīng)用中，TA比TE高一點(diǎn)，以便冷凝熱可從吸收器傳送至蒸發(fā)器。所產(chǎn)生的蒸汽(6點(diǎn))通過產(chǎn)生功的渦輪機(jī)(TUl)擴(kuò)散，然后通過冷凝器(CON)排出熱量并冷凝。在純?nèi)軇┱舭l(fā)器(EV)中進(jìn)行擴(kuò)散和蒸發(fā)。在該應(yīng)用中，在該溶液蒸發(fā)和冷凝之外還發(fā)生純?nèi)軇┱舭l(fā)和冷凝。接著，使蒸汽在(Al)的壓力下通過壓縮機(jī)(TU2)過熱、壓縮，如果(Al)的壓力大于(EV)的壓力并進(jìn)入吸收器(Al)(點(diǎn)7)中，其中來自(K)的分離電解質(zhì)也進(jìn)入吸收器(Al)(點(diǎn)5)中。蒸發(fā)器的剩余溶液推動(dòng)到(A2)中，其中剩余的分離電解質(zhì)也進(jìn)入。在(Al)形成的溶液被壓縮并進(jìn)入(A2)中。初始的濃溶液已經(jīng)改良。該溶液冷卻用于如上所述的待分離的電解質(zhì)。為了簡化，設(shè)備(Al)和(A2)可建立在一個(gè)設(shè)備，即吸收器(Al)中。將分離的電解質(zhì)溶解到來自蒸發(fā)溶液的剩余部分中，壓縮并利用蒸汽進(jìn)入吸收器(Al)中，形成初始溶液。在電解質(zhì)分離后且進(jìn)入蒸發(fā)器之前，稀溶液通過熱交換器(HE)從離開吸收器的濃溶液中回收熱量。為了使其可能，最后溶液的進(jìn)一步冷卻至更低的溫度通過附加的熱交換器或該溶液的部分蒸發(fā)進(jìn)行。在使用呈現(xiàn)溶液吸熱的電解質(zhì)的情況下，在蒸發(fā)溶液后剩余部分可在較低溫度下冷卻并再次加熱。分離相溶解到上述稀溶液中，因?yàn)樗诶鋮s后返回到吸收器中?，F(xiàn)在此溶液具有高濃度。
[0016]渦輪機(jī)(TUl)和(TU2)用于控制(CON)和(EV)的冷凝(加熱)和蒸發(fā)(制冷)溫度。這些渦輪機(jī)可連接使得第一循環(huán)的功由第二循環(huán)使用。在這個(gè)循環(huán)中，壓縮通過(E)、(A)和⑷實(shí)現(xiàn)。壓縮比為α I/ α 2 = α Ε/ α A。也可應(yīng)用額外的機(jī)械蒸汽壓縮。
[0017]圖4示出了對(duì)于給定溶液濃度的溫度T和壓力P之間的關(guān)系"￡是蒸發(fā)器的低濃度溶液的濃度，14是吸收器溶液的高濃度)的圖。兩個(gè)設(shè)備在溫度TE = TA時(shí)工作，同時(shí)蒸發(fā)器的壓力為PE，吸收器的壓力為PA。
[0018]能量平衡給出了所消耗的能量是由釋放能量回收的。溶液蒸發(fā)熱量由溶液凝結(jié)熱量回收，溶劑蒸發(fā)是通過利用環(huán)境熱量進(jìn)行的，且結(jié)晶通過溶解熱進(jìn)行。蒸汽壓縮通過結(jié)晶-溶解循環(huán)實(shí)現(xiàn)，其(理論上)未消耗熱量。
[0019]在這里也可適用雙級(jí)或多級(jí)循環(huán)。在每個(gè)循環(huán)中，通過上述方法創(chuàng)建蒸發(fā)器-吸收器之間的壓力差。每個(gè)循環(huán)在不同的壓力水平下工作。每個(gè)循環(huán)中使用不同或相同的溶質(zhì)和相同的溶劑。第二循環(huán)的蒸發(fā)器壓力接近于(優(yōu)選等于)第一循環(huán)的吸收器壓力，并且第二循環(huán)的吸收器壓力接近(優(yōu)選等于)第一循環(huán)的蒸發(fā)器壓力。第二循環(huán)的蒸發(fā)器的蒸汽執(zhí)行上述的制冷循環(huán)(冷凝-擴(kuò)散-蒸發(fā))并進(jìn)入第一循環(huán)的吸收器中。第一循環(huán)的蒸發(fā)器的蒸汽進(jìn)入第二循環(huán)的吸收器中?，F(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)更高的熱壓縮。冷凝熱也通過蒸發(fā)熱量回收。所述循環(huán)不一定在相同的溫度下工作。額外的機(jī)械壓縮可應(yīng)用于蒸汽以進(jìn)入吸收器中。假設(shè)第一循環(huán)的吸收器在0.1bar下工作，蒸發(fā)器在Ibar下工作，第二循環(huán)的吸收器在Ibar下工作且其蒸發(fā)器在1bar下工作。第二蒸發(fā)器的蒸汽是1bar壓力并擴(kuò)散到0.1bar壓力。第一蒸發(fā)器的蒸汽是Ibar壓力并在Ibar的相同壓力下進(jìn)入第二吸收器中。最后壓縮比為10/0.1 = 100。設(shè)備(A)和(E)可以是相同的設(shè)備。待蒸發(fā)流和待冷凝流可通過相同的熱交換器。該應(yīng)用可用于功的產(chǎn)生。來自蒸發(fā)器的蒸汽通過蒸汽渦輪擴(kuò)散以產(chǎn)生功，而不是進(jìn)行制冷循環(huán)。當(dāng)擴(kuò)散比低且用于電力生產(chǎn)時(shí)，蒸汽可由分離的電解質(zhì)在低溫下吸收。將獲得的物質(zhì)推動(dòng)到設(shè)備(A)中，其中來自所述蒸發(fā)器的剩余稀溶液也進(jìn)入以形成最初的濃溶液。在這種情況下，消耗熱量以蒸發(fā)溶液，因?yàn)槲諢崃吭谳^低的溫度下釋放。在這里優(yōu)選的，電解質(zhì)的晶體與溶劑分子在低溫下，而不是在較高溫度下連接。優(yōu)勢(shì)在于擴(kuò)散比高于在同樣溫度下的已知功率循環(huán)。
[0020]許多溶劑，如H20、甲醇、甲酰胺、甲酸、乙腈、DMF、DMSO可與許多電解質(zhì)結(jié)合，像ZnCl2' SbCl2' SbF2' CoI2、TlCl、(L1、Na、K、NH4等)并結(jié)合(Cl、Br、1、SO 4...)，Pb (NO3)2、Tl (NO3)、RbNO3O
[0021]可使用其濃度下降而溫度升高的溶質(zhì)。KBr-NHJfc是一個(gè)例子。高濃度溶液是在低溫下，且濃度會(huì)隨著溶液加熱而下降。溶質(zhì)被再次分離。高溫溶液被蒸發(fā)。蒸汽進(jìn)行已知的冷凝-擴(kuò)散-蒸發(fā)循環(huán)并進(jìn)入吸收器中。剩余的溶液返回到吸收器，從以相反方向移動(dòng)的溶液中回收熱量。使分離的溶質(zhì)也進(jìn)入吸收器中形成初始溶液。現(xiàn)在蒸發(fā)熱是需要的?？蛇x擇地，蒸汽可通過分離溶質(zhì)吸收，然后進(jìn)入吸收器中。溶質(zhì)可以是NH3、氟利昂或其它非電解質(zhì)。同樣可用于功的產(chǎn)生。蒸汽通過渦輪擴(kuò)散而不是執(zhí)行冷卻循環(huán)。
【權(quán)利要求】
1.用于從較低溫度散熱器到較高溫度散熱器的熱傳遞的工作流體壓縮的方法，該方法使用熱壓縮泵，其中工作流體是在液態(tài)溶劑中的物質(zhì)的溶液，其被部分地蒸發(fā)，然后冷凝，其特征在于，熱量通過低濃度溶液蒸發(fā)從低溫散熱器吸收，并通過高濃度的溶液在高溫下冷凝而釋放到高溫散熱器；溶液濃度通過溫度變化而變化；在冷凝過程中使用的溶液的濃度比在蒸發(fā)過程中使用的要高，其相比于已知循環(huán)的所需壓縮降低了所需的流體壓縮， 濃縮溶解物質(zhì)如電解質(zhì)的液體溶液冷卻到較低的溫度(圖1，點(diǎn)I至2)，從而其濃度變化，且不同的相，如晶體，形成并從溶液中分離出來并存儲(chǔ)在容器(Kl)中；將得到的低濃度溶液擴(kuò)散，以便它在所需的制冷溫度(E)部分地蒸發(fā)；所產(chǎn)生的蒸汽通過熱交換器(HE)加熱，壓縮到吸收器壓力下并進(jìn)入吸收器(Al)中；額外量的不同相在蒸發(fā)(K2)中分離出來并被推動(dòng)到容器(Kl)中；剩余的溶液被壓縮、通過熱交換器(HE)加熱、并進(jìn)入吸收器(Al)中，所述熱交換器從離開吸收器的溶液回收熱量；同樣的情況發(fā)生在分離相中；現(xiàn)在，最初的高濃度溶液進(jìn)行了重組；熱量從吸收器釋放；可在兩個(gè)都是在高溫下的分離的設(shè)備中創(chuàng)建初始溶液；該蒸汽被分離物質(zhì)的一部分吸收，該物質(zhì)的其余部分溶解在稀溶液中；將來自吸收器的溶液壓縮并使其與從蒸發(fā)器返回的溶液混合以創(chuàng)建初始溶液；可選擇地，分離相的一部分可進(jìn)入從蒸發(fā)器移動(dòng)到吸收器的低濃度溶液中，使得其濃度逐漸增大； 離開吸收器的溶液可在比環(huán)境溫度低得多的溫度下通過擴(kuò)散到方便的壓力而冷卻；蒸汽被推動(dòng)到容器(Kl)或溶液中，額外的分離相進(jìn)入(Kl)中，同時(shí)該溶液從壓縮和擴(kuò)散至所需的制冷溫度(E)的冷卻溶液中回收熱量；蒸發(fā)器和吸收器的溶液之間的較高濃度差以這種方式實(shí)現(xiàn)； 水是最常用的溶劑；許多其它溶劑也可使用；甲醇、甲胺、二甲亞砜、DMF、乙腈、甲酰胺、甲酸也都是便利的；
許多電解質(zhì)像 CoI2、Pb (NO3) 2、T1C1、T1 (N03)、ZnCl2'SbCl2'SbF2' (Cl.Br, K SO4...)結(jié)合(K、Na、NH4、L1...)，也可結(jié)合任何溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于熱傳遞的方法，其特征在于該低濃度溶液(圖2，從點(diǎn)2)被加熱并在蒸發(fā)器(E)中在較高溫度蒸發(fā)；剩余的溶液再次冷卻至較低溫度以分離額外的不同相，重新加熱并返回至蒸發(fā)器中；這兩種溶液之間的熱交換也在這里發(fā)生；它有助于提升散熱器比環(huán)境溫度更高，并在蒸發(fā)過程中避免結(jié)晶；可選擇地，所述蒸發(fā)器(E)可用作輔助蒸發(fā)器；所產(chǎn)生的蒸汽被冷凝并在較低的制冷溫度下利用來自(E)的剩余溶液進(jìn)入主蒸發(fā)器中；在這里，溶液蒸發(fā)導(dǎo)致制冷；蒸汽和剩余溶液依然移動(dòng)至吸收器；主蒸發(fā)器具有未濃縮的溶液；在這種情況下，低濃度溶液(點(diǎn)2)可分成兩流，第一流進(jìn)入輔助蒸發(fā)器且第二流向主蒸發(fā)器移動(dòng)；在溶液冷卻的終點(diǎn)(點(diǎn)2)，應(yīng)用了幾度的外部冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于熱傳遞的方法，其特征在于許多類似循環(huán)的組合；在較低溫度下循環(huán)作業(yè)的第一循環(huán)的吸收器的熱量由在較高溫度下工作的第二循環(huán)的蒸發(fā)器使用；離開其吸收器的第二循環(huán)的溶液在低于其蒸發(fā)器的溫度冷卻；這種組合導(dǎo)致更高的溫度提升；在兩個(gè)循環(huán)使用相同溶劑的情況下，第一蒸發(fā)器的蒸汽被壓縮并進(jìn)入第二循環(huán)的吸收器中，同時(shí)第二循環(huán)的蒸發(fā)器的蒸汽進(jìn)入第一循環(huán)的吸收器中；第一循環(huán)的吸收器的溫度接近第二循環(huán)的蒸發(fā)器的溫度，從而熱傳遞是可能的。
4.通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液濃度變化用于熱傳遞到較高溫度的工作流體的熱壓縮方法，其特征在于部分蒸發(fā)發(fā)生在比吸收溫度稍低的溫度下，使得冷凝熱通過蒸發(fā)回收；冷卻后，將低濃度溶液進(jìn)行再次加熱，回收來自冷卻流的熱量(圖3，HE)并蒸發(fā)(E);部分的分離相以及蒸氣在執(zhí)行以下所述的冷卻循環(huán)后被壓縮并進(jìn)入吸收器(Al)中；來自蒸發(fā)器中的剩余溶液與溶解在那里的剩余分離相一起進(jìn)入收集器(A2)中；來自吸收器的溶液也被壓縮并進(jìn)入收集器中；初始溶液在收集器中進(jìn)行了重組，冷卻過程再次開始；相反，所有的分離相進(jìn)入收集器(A2)中，然后該溶液被壓縮到吸收器的壓力并在此進(jìn)入以吸收蒸汽并形成初始溶液；可選擇地，離開蒸發(fā)器的溶液可被冷卻并再次加熱；在進(jìn)入吸收器之前再加熱的過程中，分離相溶解于該溶液中；吸收蒸氣，初始溶液在吸收器中進(jìn)行了重組；當(dāng)溶質(zhì)具有溶液的吸收熱時(shí)，這種替代是優(yōu)選的；在任何情況下，熱傳遞在被冷卻和被加熱的溶液之間產(chǎn)生；在收集器中分離相溶解的過程中，在選定溶質(zhì)具有溶液的吸收熱的情況下，熱量在高溫下釋放；該熱量也可用于溶液加熱； 部分蒸汽可通過分離相在低溫下被吸收；在該可選擇的情況下，需要額外的熱量用于蒸發(fā)； 由蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽過熱并通過產(chǎn)生機(jī)械功的渦輪機(jī)(TUl)擴(kuò)散；擴(kuò)散壓力對(duì)應(yīng)于所需的加熱溫度；接著，蒸汽通過熱交換器(CO)冷凝，在所需的制冷壓力下擴(kuò)散，并通過熱交換器(EV)蒸發(fā)；蒸汽過熱并通過壓縮機(jī)(TU2)再次壓縮，并被推動(dòng)到吸收器進(jìn)行冷凝；壓縮機(jī)(TU2)受到渦輪機(jī)(TUl)的功的幫助；這些壓縮機(jī)和渦輪機(jī)用于調(diào)節(jié)加熱和制冷溫度； 水和有機(jī)溶劑，如DMSO、甲醇、甲胺、二甲亞砜、DMF、乙腈、甲酰胺、甲酸可用作溶劑，電解質(zhì)，像 CoI2、Pb (NO3) 2、TlCl、RbNO3' TlNO3' ZnCl2' SbCl2' SbF2' (Cl、Br、1、SO4)結(jié)合(K、Na、順4、Li)可用作溶質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于熱傳遞到較高溫度的工作流體的熱壓縮方法，其特征在于許多這樣的循環(huán)組合；由第一循環(huán)的蒸發(fā)器所產(chǎn)生的蒸汽通過第二循環(huán)的吸收器吸收；來自第二循環(huán)的蒸發(fā)器的蒸汽由第一循環(huán)的吸收器吸收；選擇溫度水平使得在冷凝過程中釋放的熱量用于蒸發(fā)；選擇壓力水平使得所述第二循環(huán)的蒸發(fā)器與所述第一循環(huán)的吸收器是在同一水平；在吸收器處于稍高壓力作業(yè)的情況下，壓縮蒸汽；實(shí)現(xiàn)了較高的溫度提升。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過溶液濃度變化的工作流體的熱壓縮方法，其特征在于由第一蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽通過渦輪機(jī)擴(kuò)散以產(chǎn)生功，而不是進(jìn)行制冷循環(huán)；擴(kuò)散之后，所述蒸汽由吸收器吸收；蒸汽的一部分也可在低溫下由分離相所吸收。
7.用于通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液濃度變化來熱傳遞的工作流體的熱壓縮方法，其特征在于使用在溫度升高時(shí)濃度下降的溶質(zhì)；一個(gè)例子是冊(cè)13與KBr ;較高濃度的溶液是在低溫下；該溶液被加熱到更高的溫度，且溶質(zhì)被分離并選擇到容器(K);溶液在高溫下蒸發(fā)消耗了熱量；蒸汽進(jìn)行冷凝-擴(kuò)散-蒸發(fā)的冷卻循環(huán)并通過吸收器在低溫下吸收；來自蒸發(fā)器的剩余溶液被推動(dòng)到吸收器中，而溶質(zhì)溶解于此以形成初始的高濃度溶液；蒸汽也可通過在低溫下的分離相的一部分吸收；熱交換發(fā)生在兩種以相反方向移動(dòng)的溶液之間；常規(guī)循環(huán)的同樣溫度的提升需要較低壓力的壓縮；在電解質(zhì)之外，氣態(tài)溶質(zhì)像氟利昂或NH3也可使用；該方法是有用的，特別是當(dāng)使用其分子僅在低溫下連接到溶劑分子的溶質(zhì)時(shí)；消耗額外的熱量用于蒸發(fā)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于流體壓縮的方法，其特征在于該蒸汽通過渦輪機(jī)擴(kuò)散以產(chǎn)生功，而不是進(jìn)行冷卻循環(huán)。
【文檔編號(hào)】F25B15/06GK104520654SQ201380022990
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月1日
【發(fā)明者】瓦西利奧斯·斯蒂利亞拉斯 申請(qǐng)人:瓦西利奧斯·斯蒂利亞拉斯