CN86107749A - 连续放热和致冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种以外部热源为能源的连续放热和致冷装置。其中有至少一个第一套设备(1)和一个第二套设备(2)，并利用各不相同的若干对固态—液态致冷吸附剂来工作。每套设备至少有内装相同固态吸收剂的两个反应器(11、12；21、22)，一个冷凝器(13、23)和一个蒸发器(14、24)；第一套设备的若干个反应器交替与外部热源(10)相通。第一套设备(1)回收的热能可交替地加热第二套设备(2)的数个反应器。

Description

本发明涉及到一种利用热源连续放热和致冷的装置。

要同时放热和致冷，一般采用电热泵。但若用其他能源，该方法则不适用。

吸附装置也可同时放热和致冷。为此，专利FR-2    465    970介绍了一种用固态吸附剂的致冷方法，该固态吸附剂需要两个容器，每个容器内都装有同样的固态吸附剂，先吸附，然后解吸，这样交替工作。该设备提供的温度与所选用的固态吸附剂有关，并影响到该装置的性能系数。在这种情况下，应解决两个主要问题：一是使设备提供的温度与用户的要求相符，二是获得足够高的效率。

本发明的目的就是在于解决这两个问题。具体办法之一是利用热力循环，即通过串联起来的若干个反应器，每个反应器都由一对固态-液态致冷吸附剂组成;其二是对反应器之间以及反应器与外部热源之间的热交换加以最佳利用。

使每对固态-液态致冷吸附剂的工作温度（冷凝温度、蒸发温度和吸收温度）适当，就能达到最佳化。按照本发明，该装置自由度较大，把若干放热泵串联起来更能适应工作条件。

在上述情况下，为使热量的利用达到最佳，不仅从冷凝器、而且从处于致冷相的反应器提取可用的热量。使用这一方法，就可以获得相当高的可用温度。

本发明旨在说明一种能连续放热和致冷的装置。该装置要有一个外部热源与其配合工作，此外至少还包括两套组合设备，这两套设备依靠不同材料的若干对固态-液态致冷吸附剂进行工作，每套设备至少由两个使用相同固体吸附剂的反应器、一个冷凝器和一个蒸发器组成。由于第一套设备与外部热源相连，因此从第一套设备提取的热量可交替地加热第二套设备的反应器。

通过阅读本文以及附在后面的五张例图，可以更好地理解这项发明，更清楚地了解其他用途、优越性和技术特性。

图1系统地反映了符合本发明的装置的总貌;

图2详细介绍了安装该装置的一个实施例;

图3、4、5表示该装置第一套设备工作循环的三个阶段。

各图上的同一部件均用一编号，下文中和图纸上出现的所有阀门均为三通阀。

现在以图1为例，对本发明涉及的装置进行阐述。本发明对其装置无限制，也就是说反应器的数目可以改动，但不能低于2。即该装置至少可配备两套设备，以材料各异的若干对固态-液态致冷吸附剂进行工作。

下文称之为“锅炉”的热源10，从经济角度上讲可以由各种能源譬如说气体和电来供给，热源通过管路5与第一套设备相连，而第一套设备至少配备两个反应器，一个蒸发器和一个冷凝器，并利用第一对固态-液态致冷吸附剂来工作。第一套设备通过管路8与第二套设备相连，第二套设备至少配备两个反应器，一个蒸发器和一个冷凝器，利用第二对固态-液态致冷吸附剂进行工作，与第一套设备不同的是通过管路9，使V17三通阀与蓄热器4相连。

如果配备有另一个蓄热器3，则第一套设备一方面通过管路17与之相连，而蓄热器3构成了第二套设备的热源，并通过管路29与第二套设备热源相连，另一方面第一套设备也可以通过管路9和阀V17与蓄热器3相连。

如果未配备蓄热器3，则第一套设备可通过管路17和29直接与第二套设备相连，管路17和29相连是为了把第一套设备释放出来的热量送到第二套设备中去。

通过管路27把第二套设备与蓄热器4相连。

通过实用管路6从蓄热器上提取设备所产生的热量，通过管路7从第二套设备的蒸发器提取冷气。

显然，自动调节器30是专门控制设备工作的。

如图1所示，本发明所涉及的装置将参照图2予以详细说明，图2包含本发明的一个实施例。但本发明并不只限于这一个实施例。每套设备内反应器的数目可以变动，但不能小于2，这样几个反应器就可以交替工作。

在该实施例中装备有蓄热器3，以便说明该装置的全貌，但对于行家来说，该蓄热器对装置的工作并非必不可少的。

首先要说明的是，本发明所涉及的这个装置主要优点是能为用户提供所要求的温度。

为此目的，在图1所示装置总体结构的基础上，每套设备采用合适的反应器数目，适当地选择第一套和第二套设备用的若干对固态-液态致冷吸附剂，最后，根据所要求的不同温度等级选择使用地点。

一般说来，蒸发器可以致冷，冷凝器和反应器可以放热。

图2所示实施例的设计目的就在于提供-10℃的致冷温度和70℃的放热温度。

为了实现这一目的，第一套设备的固态-液态致冷吸附剂为沸石-水，第二套设备为活性碳-甲醛。

用锅炉10加热载热液体，如在管路5里流动的油，其温度在300℃左右。

编号11和12代表两个装有沸石的反应器，反应器内管路5中交替流动着载热液体，管路5通过两个三通阀V11和V12分别把锅炉10与反应器11和12接通，另一种载热液体在管路17内流动，管路17通过两个阀门V15和V16分别把蓄热器3与反应器11和12接通。

反应器11通过管路15和三通阀V13与冷凝器13相连，反应器12则通过管路16和三通阀V14与蒸发器14相连。冷凝器13通过管路18与蒸发器14相连。在管路15、16和18里流动的是含有沸石的水。

第二套设备备有与第一套设备相同的部件，编号21～28及V21～V26表示与编号11～18及V11～V16相对应的部件。

如上所述，第二套设备的反应器21和22含有活性碳，管路25、26和28内流动着含有活性碳的甲醛。

对于第二套设备，蓄热器4起着与第一套设备里蓄热器3的作用，对于第二套设备，管路29和蓄热器3起着与锅炉10和管路5同样的作用。

冷凝器13收集到的热量通过管路9和阀门V17分别输送给蓄热器3和蓄热器4。

在某些阶段内，最好通过管路8把蒸发器14收集到的冷气输送给冷凝器23。

用放出的热量加热蓄热器4里的水，通过实用管路6从蓄热器4内提取热气，通过管路7从蒸发器24提取冷气。

通过自动调节器30控制阀门V11～V17、V12～V26的转换，其连接在图上未画出。

以下将介绍如何管理装置内的热气和冷气。为此，首先以图3、图4和图5为例介绍第一套设备的工作原理，总共包括三个阶段。

第一阶段：处于解吸阶段的反应器11和吸附阶段的反应器12（见图3）。

在闭合管路5内流动的载热液体在锅炉10内被加热，通过反应器11，到达阀门V12，然后再通过阀门V12返回锅炉，加热管路5用粗实线表示。

流动的载热液体通过时加热沸石，沸石通过水蒸汽的解吸作用后排出。水蒸汽通过管路15和阀门V13到达冷凝器13，并凝结成水珠。由于凝结是一种放热反应，所以在管路9内流通的液体在通过冷凝器13时被加热。冷凝水通过管路18到达蒸发器14，冷凝水在蒸发器内蒸发。蒸发是一种吸热反应，在管路8内流动的液体通过蒸发器14时被冷却。这样水蒸汽通过管路16和阀门V14便到达反应器12，被反应器内的沸石所吸收。含有沸石的冷却液体（水）管路用粗虚线表示。

吸附作用是一种放热反应，在管路17内流动的液体通过阀门V15、V16流过反应器12，在流过反应器的过程中，液体被加热。热量回收管路用细虚线表示。

当反应器11内的沸石几乎完全被解吸时，扳动阀门V11～V16，使之换向，从而进行第二阶段的操作，其优点在专利FR-2465970中谈得很明确，当吸收阶段效率太低时，使阀门V11～V16换向即可，停止吸收过程。

事实上，突然向相反方向循环必然会引起热量损失，这样势必引起性能系数的减小。为解决这一矛盾，在专利FR    2465970中还指出要通过一个中间阶段，下面就介绍这一阶段。

第二阶段：中间阶段（见图4）

扳动阀门V15和V16，使管道17内流动的液体通过反应器11和12。液体管路用虚线表示。

液体在流动过程中会把反应器11的冷却器反应的一部分显热及一部分吸收潜热传输给反应器12。

这样，反应器12在无须外部能源的情况下首先被加热。与之同时，进行局部解吸，这就提高了设备的性能系数。

当反应器12内的沸石温度差不多等于反应器11内的沸石温度时，使阀门V11～V16换向，使之作相对于第一阶段的反向循环环，并进行第三阶段的操作。

第三阶段：处于吸附阶段的反应器11和解吸阶段的反应器12（见图5）。

载热液体在锅炉10的管路5内流动，直至阀门V11，通过反应器12，到达阀门V12，然后返回锅炉10。加热管路5由粗实线表示。

冷却液体从反应器12起通过阀门V13和管路15流到冷凝器13，然后通过管路18流到蒸发器14，最后通过阀门V14和管路16返回反应器11。冷却水管路由粗虚线表示。

在管路17内流动的热回收液体通过V15和V16流过反应器11。热回收管路用细虚线表示。

管路9内流动的液体在流过冷凝器13时被加热，在管路8内流动的液体通过蒸发器14时被冷却。

其工作情况与第一阶段相同。

从介绍第一套设备可以得出这样的结论：由锅炉10供热，在温度约为300℃的载热液体的作用下，可以：

1：产生热量：

由反应器11和12交替产生的热量，通过管路17内流动的液体（其温度为170℃～130℃左右）传给蓄热器3。

冷凝器13产生的热能，通过管路9内流动的液体，在温度大于120℃时，传给蓄热器3，当温度为120℃～70℃左右时传给蓄热器4。

2：产生冷气：

蒸发器14产生的冷气通过管路8内流动的、其温度为20℃～40℃的液体，输送到第二套设备的冷凝器23，使之再度冷却。

第二套设备的工作原理与第一套设备相同，蓄热器3的作用与锅炉10相同，但蓄热器3是用来加热管路29内流动的载热液体的，管路9的结构与管路5相同，温度为120℃左右，这一温度对于确保活性碳解吸是足够了，对避免甲醛部分分解也不称太高。

蓄热器4的作用与蓄热器3相同，可以给温度为70℃左右的、在实用管路6内的水加热。

最后，蒸发器24给管路7提供温度为-10℃左右的液体。

尽管已介绍了某些实施方法，但行家所进行的任何修改都不会超出本发明的范畴。

Claims (7)

1、一种连续放热和致冷的装置，其特征为：该装置包括一个外部热源(10)，至少要有第一套设备(1)和第二套设备(2)是利用多种固态-液态致冷吸附剂来工作的，每套设备至少有两个内装相同固体吸附剂的反应器(11、12；21、22)，该装置还有一个冷凝器(13；23)和一个蒸发器(14；24)；第一套设备(1)的反应器交替地与外部热源(10)相通，第一套设备(1)所回收的热能可交替地给第二套设备(2)的反应器加热。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征为：从第一套设备（1）一个以上蒸发器回收来的冷气可传给第二套设备（2）的一个以上冷凝器（23）。

3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征为：该装置包括一个横穿第一套设备（1）反应器的第一根管路（17）以便回收吸附过程中所提供的热量，第一根管路（17）与横穿第二套设备反应器的第二根管路（29）相通，以交替加热第二套设备的反应器。

4、根据权利要求3所述的装置，其特征为：第一根管路（17）是与第二根管路（29）相通的。

5、根据权利要求3所述的装置，其特征为：该装置包括一个设在上述第一根管路（17）与第二根管路（29）之间的蓄热器（3）。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征为：该装置有一个与第三根管路（27）相连的蓄热器（4），这根管路横穿第二套设备的反应器，以便回收吸附过程中所提供的热能，即由实用管路（6）供热的装置所释放的热量，实用管路（6）与蓄热器（4）相连。

7、根据权利要求1所述的装置，其特征为：装置所释放出来的冷气是由与第二套设备的一个以上蒸发器（24）相连的实用管路（7）提供的。

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