CN103075835A - 一种新型吸附式制冷与发电联供装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种新型吸附式制冷与发电联供装置，包括膨胀机和预冷器，还包括其内填充有碱金属卤化物的高温盐吸附床和低温盐吸附床，所述高温盐吸附床在外部的热源驱动下开始解吸，所解吸出来的制冷气体经过过热处理后，在膨胀机中膨胀做功发电，膨胀后的制冷气体被收集在预冷器中，在环境热沉冷却条件下被低温盐吸附床所吸附，高温盐吸附床在环境热沉冷却条件下温度与压力降低，当其压力低于低温盐吸附床时，在压差驱动条件下，低温盐吸附床开始解吸，其解吸热提供的制冷效果通过冷媒循环释放到有制冷需求的场所。本发明实现同时发电和制冷，而且没有蒸发器、冷凝器和节流阀。且结构简单、设计合理，能高效的满足低温热源驱动的要求。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种制冷与发电装置，更具体的说，涉及一种利用吸附原理可以同时实现发电和制冷的联合系统。
背景技术
朗肯循环作为一种传统的热能驱动的发电循环，目前广泛的应用于生物质能、太阳能、火力发电以及核电站中。但是朗肯循环在应用于变温热源的过程中，存在着一个瓶颈问题即水工质的等温蒸发过程，在这个过程中恒定水工质的蒸发温度无法与变化的热源温度进行较好的拟合，从而加大了加热过程中的温度差值，导致其效率的进一步提升受到了限制。于是，一种叫Kalina循环被提出，它可以用水-氨工质对弥补效率损失，并且在废热回收方面有巨大的潜能。基于Kalina循环，提出将发电与制冷过程相结合，即Goswami循环，可以进一步提高系统的能量利用效率。Goswami循环相对于Kalina循环，其主要差别是在膨胀机与吸收器之间增加了一个预冷器来回收膨胀气体的冷量，但制冷过程中的能量利用效率低。鉴于此，提出了一种新型吸附式制冷发电系统，系统在有较好发电效率的情况下，同时还有不错的能量利用效率。现在已有的吸附制冷发电专利（CN200910048242.7）几乎是完全独立的两个循环，而且在吸附制冷循环还有节流阀，效率比较低。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种新型吸附式制冷与发电联供装置，该装置在有较好发电效率的情况下，同时还有不错的能量利用效率。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种新型吸附式制冷与发电联供装置，使用两个吸附床，高温床和低温床，床里边填充的是制冷气体产生物，首先利用外部的低品位热源加热高温床使其发生解吸，解吸出来的高温高压气体流入膨胀机，膨胀做功发电，膨胀后的气体流入预冷器，如果温度低于制冷温度需求，将通过显热的焓值提供部分制冷效果。预冷器中的制冷剂工质最后在环境热沉冷却条件下被低温吸附床吸附。然后是高温床吸附、低温床解吸的过程，利用环境温度下的冷源冷却高温床，当高温床的压力低于低温床的压力，在压差的驱动条件下，低温床开始解吸，解吸是吸热过程，得到制冷的效果，解吸热提供的制冷效果通过冷媒循环释放到有制冷需求的场所。
本发明技术方案将吸附制冷与发电装置串联起来，共同使用一个回路，并且省去节流阀、蒸发器和冷凝器这些设备，这样的装置效率高而且结构简单。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
具体实施方式
下面对本发明的实施例做详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下属的实施例。
如图所示，本发明所提供的新型吸附式制冷与发电联供装置，包括：磁力泵1、6、7，截止阀2、3、4、10、11、22、24、25、29、30，油水换热器5，油炉8，冷却水出口9，高温盐吸附床12，低温盐吸附床13，氨填充口14，氨用阀门15、17、19、20，保护阀门16，膨胀机18，预冷器21，冷冻介质入口23，冷冻介质出口26，冷却水出口27，冷却水入口28，冷却换热器31。其中，磁力泵1用于提供冷却水循环的动力，磁力泵6、7用于提供油循环的动力；油水换热器5主要是通过环境的冷却水来冷却高温盐吸附床12中的循环油；油炉8主要用于加热循环油；高温盐吸附床12和低温盐吸附床13用来进行吸附和解吸。高温盐吸附床12、低温盐吸附床13在反应温度匹配条件下，反应平衡温度较高的是高温盐吸附床，而反应平衡温度较低的是低温盐吸附床，高温盐吸附床和低温盐吸附床之间可以形成温度阶梯的匹配；氨填充口14用来填充氨；保护阀门16防止系统超压运行；当高温盐解析出来的高温高压的氨气流过膨胀机18，推动膨胀机18旋转来进行膨胀做功发电。预冷器21收集膨胀后的气体，如果温度低于制冷温度需求，可以进行制冷；冷却换热器31用来冷却低温床的吸附热。
本发明装置在进行热循环试验中有2种工作方式：高温碱金属卤化物的解吸发电过程、低温碱金属卤化物的解吸制冷过程。
1) 高温碱金属卤化物的解吸发电过程：此时图1中高温盐吸附床12在加热的循环油驱动下开始解吸，所解吸出来的高温高压的氨气体经过过热处理后，在膨胀机中膨胀并做功。膨胀后的气体如果温度低于制冷温度需求，将通过显热的焓值在预冷器中提供部分制冷效果。预冷器中的工质最后被环境热沉冷却条件下的低温盐吸附床13所吸附。
2) 低温碱金属卤化物的解吸制冷过程：此时图1中的高温盐吸附床12在环境热沉冷却的条件下温度与压力降低。当其压力低于低温盐吸附床13时，在压差的驱动条件下，低温盐吸附床13开始解吸，其解吸热提供的制冷效果通过冷媒循环释放到有制冷需求的场所。
Claims (7)
1.一种新型吸附式制冷与发电联供装置，包括膨胀机和预冷器，其特征在于，还包括其内填充有碱金属卤化物的高温盐吸附床和低温盐吸附床，所述高温盐吸附床在外部的热源驱动下开始解吸，所解吸出来的制冷气体经过过热处理后，在膨胀机中膨胀做功发电，膨胀后的制冷气体被收集在预冷器中，在环境热沉冷却条件下被低温盐吸附床所吸附，高温盐吸附床在环境热沉冷却条件下温度与压力降低，当其压力低于低温盐吸附床时，在压差驱动条件下，低温盐吸附床开始解吸，其解吸热提供的制冷效果通过冷媒循环释放到有制冷需求的场所。
2.根据权利要求1所述的新型吸附式制冷与发电联供装置，其特征在于，所述的高温盐吸附床与低温盐吸附床之间形成温度阶梯的匹配。
3.根据权利要求1所述的新型吸附式制冷与发电联供装置，其特征在于，所述的预冷器在当高温盐解析出气体推动膨胀机发电之后，在温度低于制冷温度需求时，通过显热的焓值提供部分制冷效果。
4.根据权利要求1所述的新型吸附式制冷与发电联供装置，其特征在于，所述外部的热源是加热的循环油。
5.根据权利要求4所述的新型吸附式制冷与发电联供装置，其特征在于，所述高温盐吸附床的环境热沉冷却条件是由采用冷却水来冷却高温循环油的油水换热器来提供的。
6.根据权利要求1所述的新型吸附式制冷与发电联供装置，其特征在于，所述低温盐吸附床的环境热沉冷却条件是由冷却换热器来提供的。
7.根据权利要求1所述的新型吸附式制冷与发电联供装置，其特征在于，所述制冷气体是氨气。
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