本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的噴射-吸收式制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

可再生能源、工業(yè)廢熱與余熱的充分利用一直以來(lái)是人們實(shí)現(xiàn)節(jié)能的一種有效手段，而吸收式制冷技術(shù)是利用低品位熱源來(lái)制冷的方法之一。然而，相比于壓縮式制冷吸收式制冷技術(shù)制冷效率較低。因此，提高系統(tǒng)的制冷效率一直以來(lái)是人們研究吸收式制冷系統(tǒng)的主要內(nèi)容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的噴射-吸收式制冷系統(tǒng)，本發(fā)明利用噴射器代替?zhèn)鹘y(tǒng)吸收式制冷系統(tǒng)中的節(jié)流閥和氣泡吸收器，有效提高了系統(tǒng)的制冷效率；同時(shí)，利用控制裝置對(duì)系統(tǒng)的啟/停、安全運(yùn)行以及變工況高效運(yùn)行進(jìn)行了有效的控制，進(jìn)一步提高了工況變化時(shí)的效率，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)系統(tǒng)僅按標(biāo)準(zhǔn)工況時(shí)的控制策略運(yùn)行的不足。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的噴射-吸收式制冷系統(tǒng)，包括熱水循環(huán)管路、溶液循環(huán)管路、制冷劑循環(huán)管路、冷卻水循環(huán)管路和控制裝置，其中：

所述熱水循環(huán)管路回收太陽(yáng)能、存儲(chǔ)能量以供應(yīng)發(fā)生器所用能量；

所述溶液循環(huán)管路利用溫度差提取或溶解制冷劑于溶液中，濃、淡溶液交替進(jìn)入發(fā)生器，維持溶液的循環(huán)；

所述制冷劑循環(huán)管路，利用冷凝器把熱量排除和利用蒸發(fā)器吸收熱量進(jìn)行制冷；

所述冷卻水循環(huán)管路，利用冷卻水把室內(nèi)熱量通過(guò)冷卻塔排到室外，根據(jù)溶液循環(huán)管路的過(guò)冷器和吸收器以及制冷劑循環(huán)管路的冷凝器對(duì)冷不同的需求，對(duì)其依次進(jìn)行冷卻；

所述控制裝置負(fù)責(zé)各循環(huán)管路的啟?？刂埔约斑\(yùn)行的安全，以確保吸收制冷裝置在變工況的條件下保持最優(yōu)的制冷效率。

所述熱水循環(huán)管路，包括依次相連、形成回路的太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱水箱和加熱器，太陽(yáng)能集熱器與儲(chǔ)熱水箱之間設(shè)置有熱水循環(huán)泵，加熱器與發(fā)生器并聯(lián)，太陽(yáng)能集熱器用于把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成循環(huán)水的熱能，儲(chǔ)熱水箱用于儲(chǔ)存未用完的熱能，熱水循環(huán)泵提供循環(huán)水的動(dòng)能；加熱器在回收的太陽(yáng)能供應(yīng)不足時(shí)用于補(bǔ)充熱能，保證制冷過(guò)程的連續(xù)性。

所述溶液循環(huán)管路，包括熱回收換熱器、濃溶液罐和稀溶液罐，發(fā)生器利用太陽(yáng)能提供的熱量將發(fā)生器內(nèi)的溶液加熱到設(shè)定溫度，分離出的制冷劑從稀溶液罐的頂部流入制冷劑循環(huán)管路，剩余的稀溶液從稀溶液罐的底部流入熱回收換熱器，繼續(xù)進(jìn)行溶液的循環(huán)，熱回收換熱器將從稀溶液罐流出的稀溶液與流入濃溶液罐的濃溶液之間進(jìn)行熱量交換，回收稀溶液帶走的熱量，濃溶液罐底部流出的濃溶液由循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)經(jīng)過(guò)熱回收交換器回收完熱量后進(jìn)入發(fā)生器，重復(fù)循環(huán)。

所述熱回收交換器和濃溶液罐之間依次設(shè)置有過(guò)冷器、噴射器和吸收器，所述過(guò)冷器利用冷卻水循環(huán)管路的冷卻水對(duì)從熱回收換熱器里出來(lái)的稀溶液進(jìn)行過(guò)冷處理，使稀溶液處于過(guò)冷狀態(tài)，提高稀溶液在噴射器中溶解吸收引射的二次流的能力。

所述噴射器包括腔體，所述腔體包括一次流側(cè)、二次流側(cè)和出口側(cè)，所述腔體內(nèi)設(shè)置有噴嘴，且噴嘴方向?yàn)橛梢淮瘟鱾?cè)向出口側(cè)噴射，所述一次流側(cè)設(shè)置有電機(jī)，所述電機(jī)的輸出端連接有閥針，電機(jī)由脈沖驅(qū)動(dòng)，電機(jī)推動(dòng)閥針重復(fù)進(jìn)行前后移動(dòng)，所述閥針尖端設(shè)置于噴嘴的端口處，閥針的前后移動(dòng)可以改變噴嘴的開(kāi)口面積，所述噴嘴的噴射出口處設(shè)置有氣泡吸收室。

優(yōu)選的，所述一次流側(cè)設(shè)置有一次流入口，且一次流入口設(shè)置于噴嘴入射端的前方。

優(yōu)選的，所述二次流側(cè)設(shè)置有二次流入口，且所述二次流入口設(shè)置于噴嘴的引射端處。

優(yōu)選的，所述氣泡吸收室設(shè)置于噴嘴的出射端口，從噴嘴中噴射出的一次流溶液吸收引射二次流蒸汽。

優(yōu)選的，所述噴嘴為梅花形。

優(yōu)選的，所述一次流在高壓下從噴嘴噴射出，引射二次流，使二次流產(chǎn)生負(fù)壓，起到降低二次流壓力的作用。

所述制冷劑循環(huán)管路，包括冷凝器、貯液器、電子膨脹閥和蒸發(fā)器，所述冷凝器采集稀溶液罐頂部的制冷劑，與冷卻水循環(huán)中的冷卻水進(jìn)行熱交換，使制冷劑蒸汽全部液化變成高壓低溫的制冷劑溶液流出冷凝器，進(jìn)入貯液器，在電子膨脹閥的節(jié)流降壓作用下，流出電子膨脹閥的制冷劑溶液變成低溫低壓的二相流溶液進(jìn)入蒸發(fā)器，低溫低壓的二相流溶液在蒸發(fā)器中吸收了室內(nèi)空氣的熱量變成過(guò)熱蒸汽離開(kāi)蒸發(fā)器，流入噴射器，重復(fù)循環(huán)。

所述溶液為二甲基甲酰胺和R134a的混合物(二甲基甲酰胺為溶劑，R134a為溶質(zhì))，所述制冷劑為R134a。

所述冷卻水循環(huán)管路，包括冷卻水循環(huán)泵和冷卻塔，從冷卻塔流出的冷卻水先后依次流經(jīng)過(guò)冷器、吸收器和冷凝器，根據(jù)各管路對(duì)冷不同的需求，對(duì)其進(jìn)行冷卻，有效的利用冷卻水的冷量。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)采用二甲基甲酰胺(DMF，溶劑)和R134a(制冷劑)作為工質(zhì)對(duì)，克服了傳統(tǒng)的吸收式制冷系統(tǒng)工質(zhì)對(duì)具有腐蝕性、結(jié)晶等缺陷，并具有較高的制冷效率；

(2)利用電動(dòng)可調(diào)的變噴嘴噴射器替代傳統(tǒng)的吸收式制冷系統(tǒng)中節(jié)流閥和氣泡吸收器，不僅可以控制流量和調(diào)節(jié)壓力，還可以降低二流壓力(即：蒸發(fā)壓力)，起到提高整體系統(tǒng)制冷效率的作用；

(3)在噴射器前增設(shè)了一個(gè)過(guò)冷器，使進(jìn)入噴射器的溶液處于過(guò)冷狀態(tài)，增強(qiáng)了噴射器的溶液對(duì)引射二次流蒸汽的溶解吸收作用；

(4)冷卻水循環(huán)使用一個(gè)冷卻塔，根據(jù)各部件對(duì)冷的需求，冷卻水先后對(duì)過(guò)冷器、吸收器和冷凝器依次進(jìn)行冷卻，有效的利用了冷卻水的冷量。

(5)采用控制裝置對(duì)系統(tǒng)的啟停、安全以及性能進(jìn)行監(jiān)控，既保證了系統(tǒng)運(yùn)行的安全，又確保系統(tǒng)在變工況條件下保持最優(yōu)的制冷效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明中控制裝置內(nèi)的監(jiān)控方法結(jié)構(gòu)圖

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的噴射式吸收制冷裝置，采用二甲基甲酰胺(DMF，溶劑)和R134a(制冷劑)作為工質(zhì)對(duì)。其結(jié)構(gòu)由熱水循環(huán)、溶液循環(huán)、制冷劑循環(huán)和冷卻水循環(huán)四個(gè)循環(huán)和控制裝置構(gòu)成，如圖1所示。其中：熱水循環(huán)由太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱水箱、熱水循環(huán)泵、輔助加熱器組成；溶液循環(huán)由發(fā)生器、稀溶液罐、熱回收換熱器、過(guò)冷器、噴射器、吸收器、濃溶液罐和溶液循環(huán)泵構(gòu)成；制冷循環(huán)由冷凝器、貯液器、電子膨脹閥和蒸發(fā)器構(gòu)成；冷卻水循環(huán)由冷卻塔、過(guò)冷器、吸收器、冷凝器和冷卻水循環(huán)泵構(gòu)成。

所述的制冷裝置采用二甲基甲酰胺(DMF，溶劑)和R134a(制冷劑)作為工質(zhì)對(duì)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的吸收式制冷裝置中的溴化鋰溶液(溶劑)和水(制冷劑)組成的工質(zhì)對(duì)或水(溶劑)和氨(制冷劑)組成的工質(zhì)對(duì)。

各部件的詳細(xì)說(shuō)明如下：

1)熱水循環(huán)用于太陽(yáng)能的回收、存儲(chǔ)以及發(fā)生器所用能量的供應(yīng)。其中：太陽(yáng)能集熱器用于把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成循環(huán)水的熱能；熱水循環(huán)泵提供循環(huán)水的動(dòng)能；儲(chǔ)熱水箱用于儲(chǔ)存未用完的熱能；輔助加熱器在回收的太陽(yáng)能供應(yīng)不足時(shí)用于補(bǔ)充系統(tǒng)的熱能，保證制冷過(guò)程的連續(xù)性。

2)溶液循環(huán)有兩個(gè)作用：a)在高溫下把制冷劑從溶液中分離出來(lái)；b)在低溫下把制冷劑溶解于溶液之中。其中：發(fā)生器利用熱水循環(huán)提供的熱量加熱溶液到設(shè)定溫度；稀溶液罐為制冷劑從高溫溶液中分離出來(lái)提供必要的場(chǎng)所和條件，分離出來(lái)的制冷劑蒸汽從罐的頂部流入制冷劑循環(huán)，剩余的稀溶液從罐的底部流入熱回收換熱器，繼續(xù)進(jìn)行溶液的循環(huán)。熱回收換熱器用于從稀溶液罐流出的稀溶液與流入濃溶液罐的濃溶液之間的熱量交換，回收稀溶液帶走的熱量。過(guò)冷器利用冷卻水循環(huán)的冷卻水對(duì)從熱回收換熱器里出來(lái)的稀溶液進(jìn)行過(guò)冷處理，使稀溶液處于過(guò)冷狀態(tài)，提高稀溶液在噴射器中溶解吸收引射的二次流(制冷劑蒸汽)的能力。噴射器的噴嘴開(kāi)口面積連續(xù)可調(diào)，在控制器的作用下通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的流量來(lái)控制稀溶液罐中的液位；另外從噴射器噴嘴中噴射出來(lái)的一次流引射二次流進(jìn)入氣泡吸收室，并在氣泡吸收室內(nèi)迅速溶解吸收，具有降低二次流壓力的作用。吸收器利用冷卻水循環(huán)中的冷卻水對(duì)從噴射器中出來(lái)的溶液和制冷劑氣泡的混合液進(jìn)行進(jìn)一步冷卻，使沒(méi)有溶解的制冷劑氣泡充分溶解吸收。濃溶液罐用于儲(chǔ)存濃溶液。從濃溶液罐底部流出的濃溶液由循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)經(jīng)過(guò)熱回收交換器回收完熱量后進(jìn)入發(fā)生器，重復(fù)循環(huán)。

3)制冷劑循環(huán)具有利用冷凝器把熱量排到室外和利用蒸發(fā)器吸收室內(nèi)熱量進(jìn)行制冷的作用。從稀溶液罐頂部流出的高溫高壓的制冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器后，與冷卻水循環(huán)中的冷卻水進(jìn)行熱交換，使制冷劑蒸汽全部液化變成高壓低溫的制冷劑溶液流出冷凝器，進(jìn)入電子膨脹閥。在電子膨脹閥的節(jié)流降壓作用下，流出電子膨脹閥的制冷劑溶液變成低溫低壓的二相流溶液進(jìn)入蒸發(fā)器。低溫低壓的二相流溶液在蒸發(fā)器中吸收了室內(nèi)空氣的熱量變成過(guò)熱蒸汽離開(kāi)蒸發(fā)器，流入噴射器，重復(fù)循環(huán)。

所述的制冷裝置采用變噴嘴的噴射器來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的吸收式制冷裝置中節(jié)流閥和氣泡吸收器。所述的變噴嘴的噴射器由脈沖電信號(hào)驅(qū)動(dòng)，在系統(tǒng)中具有控制稀溶液罐液位、節(jié)流降壓和氣泡吸收的作用。

4)冷卻水循環(huán)的作用是利用冷卻塔把熱量排到室外。在本發(fā)明中，從冷卻塔流出的冷卻水先后依次流經(jīng)過(guò)冷器、吸收器和冷凝器，根據(jù)各部件對(duì)冷不同的需求，對(duì)其進(jìn)行冷卻，有效的利用冷卻水的冷量。

5)控制裝置負(fù)責(zé)系統(tǒng)的啟?？刂啤⑦\(yùn)行的安全以及系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，包括系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、性能監(jiān)視、故障檢測(cè)與診斷、故障處理和優(yōu)化運(yùn)行的控制策略，如圖2所示。所述的數(shù)據(jù)采集是利用安裝在管路內(nèi)的溫度、壓力、液位和流量傳感器采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的參數(shù)；所述的性能監(jiān)視是利用采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示系統(tǒng)的性能；所述的故障檢測(cè)與診斷是利用采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別故障的有無(wú)、“軟”“硬”，(所述的“軟”故障是指出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)不用停機(jī)，只要重新設(shè)置控制參數(shù)就能排除的故障，所述的“硬”故障是指系統(tǒng)停機(jī)才能處理的故障)，并根據(jù)故障的類(lèi)別進(jìn)行隔離；所述的故障處理是根據(jù)故障的大小、“軟”“硬”分別進(jìn)行的停機(jī)、報(bào)警等不同的處理措施；所述的優(yōu)化運(yùn)行的控制策略是在環(huán)境條件、負(fù)荷需求發(fā)生變化時(shí)，實(shí)時(shí)的改變系統(tǒng)各部件的運(yùn)行方式，使系統(tǒng)按最優(yōu)的優(yōu)化目標(biāo)運(yùn)行。

本發(fā)明一方面改造了傳統(tǒng)吸收式制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度提高了系統(tǒng)的制冷效率；另一方面，利用控制裝置對(duì)系統(tǒng)的啟/停、安全運(yùn)行以及變工況高效運(yùn)行進(jìn)行了有效的控制，進(jìn)一步提高了工況變化時(shí)的效率，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)系統(tǒng)僅按標(biāo)準(zhǔn)工況時(shí)的控制策略運(yùn)行的不足。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。