無補償吸收式制冷循環方法技術

本發明專利技術提供一種無補償吸收式制冷循環方法，該方法在蒸發吸熱和吸收放熱后，對循環工質進行約束式分離，從而實現無補償的制冷循環。本發明專利技術突破了吸收式制冷循環必須要有熱量補償的傳統理念，在約束式分離的過程中防止了制冷劑的汽化，從而節省了氣液轉換的能量，將分離后的制冷劑繼續用于蒸發吸收循環，整個循環的其他過程無需熱量補償，即能夠實現無補償條件下的自循環。

【技術實現步驟摘要】
無補償吸收式制冷循環方法
本專利技術涉及熱力學領域，尤其涉及一種在無補償方式下進行吸收式制冷循環的方法。
技術介紹
用以將熱量從低溫熱源轉移到高溫熱源的循環，就低溫熱源而言稱之為制冷循環，因熱力學第二定律所限，低溫物體向高溫物體轉移熱量必須有外加能量補償，比如蒸汽壓縮式制冷循環，對于吸收式制冷循環，當前普遍的共識是用熱能進行補償而現實循環。在吸收式制冷過程中，采用溶液作為循環工質，循環的關鍵過程在于溶液與溶劑的分離過程，為完成一個循環，分離出的溶劑單質(水)需要呈液態，而吸收器和冷凝器的冷卻環境相同，即可理解為分離前的溶液溫度和分離出的溶劑單質的溫度相同，同溫度下溶劑單質的飽和壓力相對溶液飽和壓力較高，所以需要對溶液升壓后進行分離，才能使分離出來的水液化，進而因為升壓的作用，導致溶液的飽和溫度升高，這就是吸收式制冷系統需要高溫熱源對溶液進行加熱分離的原因。但值得注意的是，吸收式制冷在吸收器中的過程是相對高溫的溶液吸收低溫蒸汽并向相對高溫的冷卻水放熱，也就是說在吸收這一過程已經完成了低溫向高溫的傳熱，那么把外界提供給高壓發生器的熱能定義為一種外加補償是有待商榷的。也就是說，在傳統的吸收式制冷過程中，是存在可以節省(或回收)能源的環節的，但現有相關技術并未能夠開發此環節或并未能夠將此環節充分利用起來。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對
技術介紹
中存在的問題，提供一種無補償吸收式制冷循環方法，該方法在蒸發吸熱和吸收放熱后，對循環工質進行約束式分離，分離出飽和狀態下溶劑單質，從而實現無補償的制冷循環。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案是：無補償吸收式制冷循環方法(以制冷劑為溶劑的溶液作為循環工質為例，如溴化鋰水溶液)，并包括以下步驟：(1)吸收器吸收來自蒸發器的蒸汽a；(2)吸收后的蒸汽a液化為溶液b，同時向環境放熱；(3)吸收完成后的溶液b進入約束式分離裝置，通過約束式分離裝置分離出飽和狀態的制冷劑c和溶液2；(4)通過約束式分離裝置分離出的飽和狀態的制冷劑c通過節流閥1回到蒸發器繼續步驟(1)形成循環；(5)通過約束式分離裝置分離出的溶液2通過節流閥2降壓形成溶液3進入吸收器繼續步驟(2)形成循環，持續形成溶液1；(6)蒸汽a繼續步驟(2)形成循環，并持續向外輸熱量Q。進一步地，吸收器吸收蒸汽a后形成的溶液b為一定壓力P1下的飽和溶液，蒸發器形成的蒸汽a被吸收器吸收后，在吸收器內形成一定壓力P1下的飽和溶液，為約束分離做準備。進一步地，所述溶液2的濃度高于溶液b，溶液4的濃度高于溶液1的濃度，溶液4的濃度低于溶液3。進一步地，溶液2到溶液3的濃度不變，但溶液3的壓力低于溶液2。在本專利技術中，約束式分離裝置對于整個循環的可行性起到了很重要的作用，因此，為了便于本領域技術人員更好地理解本專利技術的技術方案，以下對約束式分離裝置進行介紹和描述。在本專利技術中，所述約束式分離裝置布置在離心力場下，并能夠沿離心力場所產生的離心力方向，對制冷劑分子進行逐級約束的漸進式約束分離，在約束式分離裝置中，制冷劑和溶質所形成的溶液能夠沿離心力場所產生的離心力方向進行漸進式的約束分離，從而從吸收后的溶液中進一步分離出制冷劑和濃溶液，用于下一次的循環。進一步地，溶質分子較大，制冷劑分子較小，因此，在約束式分離裝置中，溶質分子能夠被排除在外，制冷劑分子能夠進入到約束式分離裝置中，并沿離心力場由內而外逐級被約束，其中，外一級所約束的制冷劑分子的數量會多于內一級的約束數量，被約束的制冷劑分子在離心力場的作用下在漸進式約束分離結構中沿離心力方向遷移直至以較高純度的形式被排出漸進式約束分離結構，相應地，余下的溶液中溶質的濃度升高。進一步地，所述約束式分離裝置包括能夠被固定在所述漸進式約束分離結構中且能夠吸附或固定制冷劑分子的材料，如同強吸水性樹脂或者具有類似作用的物質，以實現對制冷劑分子的逐級約束。進一步地，所述約束式分離裝置包括柔性多孔材料，所述柔性多孔材料中固定能夠吸附或固定制冷劑分子的其他材料。進一步地，所述約束式分離裝置的起始端設置帶有剛性支撐的半透膜結構，能夠阻擋溶液中的溶質分子但能夠允許制冷劑分子通過。本專利技術的有益效果是：(1)本專利技術突破了吸收式制冷循環必須要有熱量補償的傳統理念，在本專利技術中，熱量僅用于供給蒸發器的蒸發過程，在吸收放熱后，以飽和溶液的形式對吸收后的溶液進行約束式分離，在約束式分離的過程中防止了制冷劑的汽化，從而節省了氣液轉換的能量，將分離后的制冷劑繼續用于蒸發吸收循環，整個循環的其他過程無需熱量補償，即能夠實現無補償條件下的自循環。(2)由于無補償的實現，本專利技術極大的減少了低溫向高溫傳熱的能耗，在制冷過程中能夠大幅降低能量消耗，相當于用電風扇的耗電量取得空調器的效果。本專利技術擴展了制冷循環的適用性，能夠更好地利用環境能源和節省資源。附圖說明圖1是傳統的吸收式制冷的典型原理圖。圖2是現有技術中利用高溫熱能實現水蒸汽和溶液分離的微觀機理圖。圖3是約束式分離法實現水蒸汽和溶液分離的微觀機理圖。圖4是傳統的吸收式制冷經過約束分離法后的簡化原理圖。圖5是“減熵不放熱循環”的示功圖。圖6是“減熵不放熱循環”的示熱圖。圖7是以磁場模擬理想狀態下溶質分子和水分子的分子分離原理圖。圖8是以磁場模擬理想狀態下吸收式制冷發生器的分子分離原理圖。圖9是以磁場模擬理想狀態下反滲透法的分子分離原理圖。圖10是以磁場模擬理想狀態下本專利技術的分子分離原理圖。圖11是離心力場下半透膜分離的示意圖。圖12是多孔結構下水分子的分離示意圖。圖13是漸進式約束分離示意圖。圖14是剛性支撐原理圖。圖15是漸進式分離過程中溶液的焓-濃度示意圖。圖16是本專利技術的吸收式制冷循環的工作原理圖。圖17是本專利技術的吸收式制冷循環的lgp-h圖。圖18是本專利技術的溶液在循環過程中的狀態變化示意圖。圖19是本專利技術的整體流程圖。具體實施方式為了使本
的人員更好的理解本專利技術的方案，下面將結合本專利技術的實施例和附圖，對本專利技術的一些實施方案進行清楚、完整的描述。由于本專利技術中存在一些理論性或者原理性的思想或引用，為了使這些思想或引用在本專利技術的技術方案中的體現和作用更好地被理解和實施，首先對這些思想或引用進行描述和解釋，需要說明的是，這些描述和解釋的目的是為了方便理解，不應視為對本專利技術的限定或者認為是本專利技術的方案或者部分，也不應視為對本專利技術的限定。為了便于理解和方便說明，本實施例中以溴化鋰溶液為例進行分析，實際上本專利技術的原理和結構也可以用于其他溶液的循環。用以將熱量從低溫熱源轉移到高溫熱源的循環，就低溫熱源而言稱之為制冷循環。因熱力學第二定律所限，低溫物體向高溫物體轉移熱量必須有外加能量補償，比如蒸汽壓縮式制冷循環。對于吸收式制冷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.無補償吸收式制冷循環方法，其特征是，所述吸收式制冷循環方法以制冷劑為溶劑的溶液作為循環工質，并包括以下步驟：/n(1)吸收器吸收來自蒸發器的蒸汽a；/n(2)吸收后的蒸汽a液化為溶液b，同時向環境放熱；/n(3)吸收完成后的溶液b進入約束式分離裝置，通過約束式分離裝置分離出飽和狀態的制冷劑c和溶液2；/n(4)通過約束式分離裝置分離出的飽和狀態的制冷劑c通過節流閥1回到蒸發器繼續步驟(1)形成循環；/n(5)通過約束式分離裝置分離出的溶液2通過節流閥2降壓形成溶液3進入吸收器繼續步驟(2)形成循環，持續形成溶液1；/n(6)溶液蒸汽a繼續步驟(2)形成循環，并持續向外輸熱量Q。/n

【技術特征摘要】
20201104 CN 20201121816391.無補償吸收式制冷循環方法，其特征是，所述吸收式制冷循環方法以制冷劑為溶劑的溶液作為循環工質，并包括以下步驟：
(1)吸收器吸收來自蒸發器的蒸汽a；
(2)吸收后的蒸汽a液化為溶液b，同時向環境放熱；
(3)吸收完成后的溶液b進入約束式分離裝置，通過約束式分離裝置分離出飽和狀態的制冷劑c和溶液2；
(4)通過約束式分離裝置分離出的飽和狀態的制冷劑c通過節流閥1回到蒸發器繼續步驟(1)形成循環；
(5)通過約束式分離裝置分離出的溶液2通過節流閥2降壓形成溶液3進入吸收器繼續步驟(2)形成循環，持續形成溶液1；
(6)溶液蒸汽a繼續步驟(2)形成循環，并持續向外輸熱量Q。


2.根據權利要求1所述的無補償吸收式制冷循環方法，其特征是，蒸發器中設置循環工質，并能夠吸收熱量q使循環工質汽化為蒸汽a。


3.根據權利要求1所述的無補償吸收式制冷循環方法，其特征是，吸收器吸收蒸汽a后形成的溶液b為一定壓力P1下的飽和溶液。


4.根據權利要求1或3所述的無補償吸收式制冷循環方法...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張學文，
申請(專利權)人：張學文，
類型：發明
國別省市：浙江;33