一种面向冷凝热回收的热化学吸附制冷系统及其方法

本发明属于制冷，具体涉及一种面向冷凝热回收的热化学吸附制冷系统及其方法。

背景技术：

1、随着人们生活水平的不断提高，制冷系统得到越来越广泛的应用。在制冷过程中，制冷系统会排出大量的冷凝热，通常这些热量得不到有效回收利用，而被直接排放到大气中。这不仅造成了较大的能源浪费，还会导致周围环境的温度升高。从节能环保的角度来看，如果能对这些冷凝热进行有效回收利用，不仅可以减小能源浪费，还有助于降低城市的热污染。

2、通过实现低品位冷凝热向高品位冷能的转化，我们可以有效进行废热利用，从而缓解我国的能源压力，促进社会经济的可持续发展。然而，目前的技术存在一定局限性。由于冷凝热回收的热水温度较低，传统的制冷系统所需的驱动热源温度较高，因此无法实现制冷效果。冷凝热回收系统需要与传统制冷系统紧密集成，这增加了系统的复杂性。协调不同组件之间的工作，确保高效的能量转换，是一个挑战。因此，亟需提供一种能够回收冷凝热的热化学吸附制冷系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种面向冷凝热回收的热化学吸附制冷系统及其方法。

2、本发明所采用的具体技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种面向冷凝热回收的热化学吸附制冷系统，包括蒸汽压缩制冷子系统和热化学吸附制冷子系统，其中蒸汽压缩制冷子系统包括蒸发器、第一压缩机和冷凝器，热化学吸附制冷子系统包括热化学反应器、第二压缩机、冷凝蒸发器和冷却塔。

4、所述蒸发器的制冷剂出口通过管道与第一压缩机的进口连接，第一压缩机的出口通过管道与冷凝器的制冷剂进口连接。所述冷凝器的制冷剂出口通过设有节流阀的管道与蒸发器的制冷剂进口连接，使得蒸发器和冷凝器之间构成制冷剂循环。所述蒸发器的换热流体进出口通过换热流体管路与用户侧相连，对用户侧进行供冷。所述冷凝器的换热流体进出口分别通过换热流体管道与热化学反应器的换热流体进出口连接，构成换热流体循环。

5、所述热化学反应器内填充有吸附剂。热化学反应器的制冷剂出口通过设有解吸阀的管道与第二压缩机的进口连接，第二压缩机的出口通过管道与冷凝蒸发器的制冷剂进口连接。所述冷凝蒸发器的制冷剂出口通过设有吸附阀的管道与热化学反应器的制冷剂进口连接，使得热化学反应器和冷凝蒸发器内构成制冷剂循环。所述热化学反应器通过换热流体管道和冷却塔连通，构成冷却水循环为热化学反应器降温。所述冷凝蒸发器的换热流体进出口通过换热流体管路与用户侧相连，对用户侧进行供冷。

6、作为优选，所述换热流体采用水、导热油、熔融盐、液态金属或空气。

7、作为优选，所述热化学反应器和冷凝蒸发器之间循环的制冷剂采用氨气、甲醇或氢气。

8、作为优选，所述吸附剂采用氯化锶、氯化钙、氯化钡、活性炭或复合吸附剂。

9、第二方面，本发明提供一种利用第一方面所述热化学吸附制冷系统的制冷方法，具体步骤如下：

10、第一阶段为蒸汽压缩制冷子系统的制冷阶段和冷凝热回收阶段：所述蒸发器中的液态制冷剂蒸发后，通过蒸发器的制冷剂出口进入第一压缩机的进口，在第一压缩机内升温升压后的制冷剂蒸汽通过第一压缩机的出口进入冷凝器，进行冷凝降温。所述冷凝器释放的冷凝热通过换热流体管道将热量提供给热化学反应器，凝结为液态的制冷剂通过冷凝器的制冷剂出口进入蒸发器。所述蒸发器内液态制冷剂蒸发的冷量通过换热管路向外界输出，对用户侧供冷。

11、第二阶段为热化学吸附制冷子系统的放热阶段和制冷阶段：打开解吸阀，所述热化学反应器接收来自冷凝器中换热流体的冷凝热，为热化学反应器内填充的吸附剂提供热量，在第二压缩机的辅助下，促使吸附在吸附剂上的制冷剂解吸。解吸出来的气态制冷剂依次通过热化学反应器的制冷剂出口和解吸阀，并在第二压缩机内升温升压后进入冷凝蒸发器，在冷凝蒸发器内冷凝成液态。

12、打开吸附阀，所述热化学反应器接收来自冷却塔中的冷却水，使得热化学反应器内温度降低。吸附阀引导自冷凝蒸发器排出的液态制冷剂进入热化学反应器中，构成制冷剂循环。热化学反应器内的吸附剂对来自冷凝蒸发器的液态制冷剂进行吸附，释放的吸附热通过冷却塔换热排入环境。在吸附反应的促进下所述冷凝蒸发器中的液态制冷剂蒸发，蒸发的冷量通过换热流体管路向外界输出，对用户侧供冷。

13、本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

14、(1)本发明将蒸汽压缩制冷与热化学吸附制冷相结合，相较于普通的蒸汽压缩制冷系统，本发明利用蒸汽压缩制冷子系统中回收的冷凝热驱动热化学吸附制冷子系统，扩大了冷凝热的利用范围，增加了制冷量，从而提高了制冷系统的性能。

15、(2)本发明提供的制冷系统中，在热化学吸附制冷子系统中增设压缩机，可显著降低热化学反应器内吸附质的解吸驱动温度，从而有效回收低品位冷凝热为热化学吸附制冷子系统提供热源。本发明能够克服传统热驱动液体吸收式制冷和固体吸附式制冷因驱动热源温度较高无法实现回收冷凝热驱动制冷的问题。

技术特征：

1.一种面向冷凝热回收的热化学吸附制冷系统，其特征在于，包括蒸汽压缩制冷子系统和热化学吸附制冷子系统，其中蒸汽压缩制冷子系统包括蒸发器(1)、第一压缩机(2)和冷凝器(3)，热化学吸附制冷子系统包括热化学反应器(5)、第二压缩机(7)、冷凝蒸发器(8)和冷却塔(10)；

2.根据权利要求1所述的面向冷凝热回收的热化学吸附制冷系统，其特征在于，所述换热流体采用水、导热油、熔融盐、液态金属或空气。

3.根据权利要求1所述的一种面向冷凝热回收的热化学吸附制冷系统，其特征在于，所述热化学反应器(5)和冷凝蒸发器(8)之间循环的制冷剂采用氨气、甲醇或氢气。

4.根据权利要求1所述的一种面向冷凝热回收的热化学吸附制冷系统，其特征在于，所述吸附剂采用氯化锶、氯化钙、氯化钡、活性炭或复合吸附剂。

5.一种利用权利要求1～4任一所述热化学吸附制冷系统的制冷方法，其特征在于，具体步骤如下：

技术总结本发明公开了一种面向冷凝热回收的热化学吸附制冷系统及其方法，属于制冷技术领域。该制冷系统包括蒸汽压缩制冷子系统和热化学吸附制冷子系统，其中蒸汽压缩制冷子系统包括蒸发器、第一压缩机和冷凝器，热化学吸附制冷子系统包括热化学反应器、第二压缩机、冷凝蒸发器和冷却塔。冷凝器的换热流体进出口分别通过换热流体管道与热化学反应器的换热流体进出口连接，构成换热流体循环。本发明中，蒸汽压缩制冷子系统中回收的冷凝热驱动热化学吸附制冷子系统，扩大了冷凝热的利用范围，增加了制冷量，从而提高了制冷系统的性能。技术研发人员：江龙,张雯韵,范誉斌受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18