專利名稱:連續(xù)放熱和致冷裝置的制作方法
本發(fā)明涉及到一種利用熱源連續(xù)放熱和致冷的裝置。
要同時(shí)放熱和致冷，一般采用電熱泵。但若用其他能源，該方法則不適用。
吸附裝置也可同時(shí)放熱和致冷。為此，專利FR-2 465 970介紹了一種用固態(tài)吸附劑的致冷方法，該固態(tài)吸附劑需要兩個(gè)容器，每個(gè)容器內(nèi)都裝有同樣的固態(tài)吸附劑，先吸附，然后解吸，這樣交替工作。該設(shè)備提供的溫度與所選用的固態(tài)吸附劑有關(guān)，并影響到該裝置的性能系數(shù)。在這種情況下，應(yīng)解決兩個(gè)主要問(wèn)題一是使設(shè)備提供的溫度與用戶的要求相符，二是獲得足夠高的效率。
本發(fā)明的目的就是在于解決這兩個(gè)問(wèn)題。具體辦法之一是利用熱力循環(huán)，即通過(guò)串聯(lián)起來(lái)的若干個(gè)反應(yīng)器，每個(gè)反應(yīng)器都由一對(duì)固態(tài)-液態(tài)致冷吸附劑組成;其二是對(duì)反應(yīng)器之間以及反應(yīng)器與外部熱源之間的熱交換加以最佳利用。
使每對(duì)固態(tài)-液態(tài)致冷吸附劑的工作溫度(冷凝溫度、蒸發(fā)溫度和吸收溫度)適當(dāng)，就能達(dá)到最佳化。按照本發(fā)明，該裝置自由度較大，把若干放熱泵串聯(lián)起來(lái)更能適應(yīng)工作條件。
在上述情況下，為使熱量的利用達(dá)到最佳，不僅從冷凝器、而且從處于致冷相的反應(yīng)器提取可用的熱量。使用這一方法，就可以獲得相當(dāng)高的可用溫度。
本發(fā)明旨在說(shuō)明一種能連續(xù)放熱和致冷的裝置。該裝置要有一個(gè)外部熱源與其配合工作，此外至少還包括兩套組合設(shè)備，這兩套設(shè)備依靠不同材料的若干對(duì)固態(tài)-液態(tài)致冷吸附劑進(jìn)行工作，每套設(shè)備至少由兩個(gè)使用相同固體吸附劑的反應(yīng)器、一個(gè)冷凝器和一個(gè)蒸發(fā)器組成。由于第一套設(shè)備與外部熱源相連，因此從第一套設(shè)備提取的熱量可交替地加熱第二套設(shè)備的反應(yīng)器。
通過(guò)閱讀本文以及附在后面的五張例圖，可以更好地理解這項(xiàng)發(fā)明，更清楚地了解其他用途、優(yōu)越性和技術(shù)特性。
圖1系統(tǒng)地反映了符合本發(fā)明的裝置的總貌;
圖2詳細(xì)介紹了安裝該裝置的一個(gè)實(shí)施例;
圖3、4、5表示該裝置第一套設(shè)備工作循環(huán)的三個(gè)階段。
各圖上的同一部件均用一編號(hào)，下文中和圖紙上出現(xiàn)的所有閥門均為三通閥。
現(xiàn)在以圖1為例，對(duì)本發(fā)明涉及的裝置進(jìn)行闡述。本發(fā)明對(duì)其裝置無(wú)限制，也就是說(shuō)反應(yīng)器的數(shù)目可以改動(dòng)，但不能低于2。即該裝置至少可配備兩套設(shè)備，以材料各異的若干對(duì)固態(tài)-液態(tài)致冷吸附劑進(jìn)行工作。
下文稱之為“鍋爐”的熱源10，從經(jīng)濟(jì)角度上講可以由各種能源譬如說(shuō)氣體和電來(lái)供給，熱源通過(guò)管路5與第一套設(shè)備相連，而第一套設(shè)備至少配備兩個(gè)反應(yīng)器，一個(gè)蒸發(fā)器和一個(gè)冷凝器，并利用第一對(duì)固態(tài)-液態(tài)致冷吸附劑來(lái)工作。第一套設(shè)備通過(guò)管路8與第二套設(shè)備相連，第二套設(shè)備至少配備兩個(gè)反應(yīng)器，一個(gè)蒸發(fā)器和一個(gè)冷凝器，利用第二對(duì)固態(tài)-液態(tài)致冷吸附劑進(jìn)行工作，與第一套設(shè)備不同的是通過(guò)管路9，使V17三通閥與蓄熱器4相連。
如果配備有另一個(gè)蓄熱器3，則第一套設(shè)備一方面通過(guò)管路17與之相連，而蓄熱器3構(gòu)成了第二套設(shè)備的熱源，并通過(guò)管路29與第二套設(shè)備熱源相連，另一方面第一套設(shè)備也可以通過(guò)管路9和閥V17與蓄熱器3相連。
如果未配備蓄熱器3，則第一套設(shè)備可通過(guò)管路17和29直接與第二套設(shè)備相連，管路17和29相連是為了把第一套設(shè)備釋放出來(lái)的熱量送到第二套設(shè)備中去。
通過(guò)管路27把第二套設(shè)備與蓄熱器4相連。
通過(guò)實(shí)用管路6從蓄熱器上提取設(shè)備所產(chǎn)生的熱量，通過(guò)管路7從第二套設(shè)備的蒸發(fā)器提取冷氣。
顯然，自動(dòng)調(diào)節(jié)器30是專門控制設(shè)備工作的。
如圖1所示，本發(fā)明所涉及的裝置將參照?qǐng)D2予以詳細(xì)說(shuō)明，圖2包含本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。但本發(fā)明并不只限于這一個(gè)實(shí)施例。每套設(shè)備內(nèi)反應(yīng)器的數(shù)目可以變動(dòng)，但不能小于2，這樣幾個(gè)反應(yīng)器就可以交替工作。
在該實(shí)施例中裝備有蓄熱器3，以便說(shuō)明該裝置的全貌，但對(duì)于行家來(lái)說(shuō)，該蓄熱器對(duì)裝置的工作并非必不可少的。
首先要說(shuō)明的是，本發(fā)明所涉及的這個(gè)裝置主要優(yōu)點(diǎn)是能為用戶提供所要求的溫度。
為此目的，在圖1所示裝置總體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，每套設(shè)備采用合適的反應(yīng)器數(shù)目，適當(dāng)?shù)剡x擇第一套和第二套設(shè)備用的若干對(duì)固態(tài)-液態(tài)致冷吸附劑，最后，根據(jù)所要求的不同溫度等級(jí)選擇使用地點(diǎn)。
一般說(shuō)來(lái)，蒸發(fā)器可以致冷，冷凝器和反應(yīng)器可以放熱。
圖2所示實(shí)施例的設(shè)計(jì)目的就在于提供-10℃的致冷溫度和70℃的放熱溫度。
為了實(shí)現(xiàn)這一目的，第一套設(shè)備的固態(tài)-液態(tài)致冷吸附劑為沸石-水，第二套設(shè)備為活性碳-甲醛。
用鍋爐10加熱載熱液體，如在管路5里流動(dòng)的油，其溫度在300℃左右。
編號(hào)11和12代表兩個(gè)裝有沸石的反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)管路5中交替流動(dòng)著載熱液體，管路5通過(guò)兩個(gè)三通閥V11和V12分別把鍋爐10與反應(yīng)器11和12接通，另一種載熱液體在管路17內(nèi)流動(dòng)，管路17通過(guò)兩個(gè)閥門V15和V16分別把蓄熱器3與反應(yīng)器11和12接通。
反應(yīng)器11通過(guò)管路15和三通閥V13與冷凝器13相連，反應(yīng)器12則通過(guò)管路16和三通閥V14與蒸發(fā)器14相連。冷凝器13通過(guò)管路18與蒸發(fā)器14相連。在管路15、16和18里流動(dòng)的是含有沸石的水。
第二套設(shè)備備有與第一套設(shè)備相同的部件，編號(hào)21～28及V21～V26表示與編號(hào)11～18及V11～V16相對(duì)應(yīng)的部件。
如上所述，第二套設(shè)備的反應(yīng)器21和22含有活性碳，管路25、26和28內(nèi)流動(dòng)著含有活性碳的甲醛。
對(duì)于第二套設(shè)備，蓄熱器4起著與第一套設(shè)備里蓄熱器3的作用，對(duì)于第二套設(shè)備，管路29和蓄熱器3起著與鍋爐10和管路5同樣的作用。
冷凝器13收集到的熱量通過(guò)管路9和閥門V17分別輸送給蓄熱器3和蓄熱器4。
在某些階段內(nèi)，最好通過(guò)管路8把蒸發(fā)器14收集到的冷氣輸送給冷凝器23。
用放出的熱量加熱蓄熱器4里的水，通過(guò)實(shí)用管路6從蓄熱器4內(nèi)提取熱氣，通過(guò)管路7從蒸發(fā)器24提取冷氣。
通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)器30控制閥門V11～V17、V12～V26的轉(zhuǎn)換，其連接在圖上未畫出。
以下將介紹如何管理裝置內(nèi)的熱氣和冷氣。為此，首先以圖3、圖4和圖5為例介紹第一套設(shè)備的工作原理，總共包括三個(gè)階段。
第一階段處于解吸階段的反應(yīng)器11和吸附階段的反應(yīng)器12(見(jiàn)圖3)。
在閉合管路5內(nèi)流動(dòng)的載熱液體在鍋爐10內(nèi)被加熱，通過(guò)反應(yīng)器11，到達(dá)閥門V12，然后再通過(guò)閥門V12返回鍋爐，加熱管路5用粗實(shí)線表示。
流動(dòng)的載熱液體通過(guò)時(shí)加熱沸石，沸石通過(guò)水蒸汽的解吸作用后排出。水蒸汽通過(guò)管路15和閥門V13到達(dá)冷凝器13，并凝結(jié)成水珠。由于凝結(jié)是一種放熱反應(yīng)，所以在管路9內(nèi)流通的液體在通過(guò)冷凝器13時(shí)被加熱。冷凝水通過(guò)管路18到達(dá)蒸發(fā)器14，冷凝水在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)。蒸發(fā)是一種吸熱反應(yīng)，在管路8內(nèi)流動(dòng)的液體通過(guò)蒸發(fā)器14時(shí)被冷卻。這樣水蒸汽通過(guò)管路16和閥門V14便到達(dá)反應(yīng)器12，被反應(yīng)器內(nèi)的沸石所吸收。含有沸石的冷卻液體(水)管路用粗虛線表示。
吸附作用是一種放熱反應(yīng)，在管路17內(nèi)流動(dòng)的液體通過(guò)閥門V15、V16流過(guò)反應(yīng)器12，在流過(guò)反應(yīng)器的過(guò)程中，液體被加熱。熱量回收管路用細(xì)虛線表示。
當(dāng)反應(yīng)器11內(nèi)的沸石幾乎完全被解吸時(shí)，扳動(dòng)閥門V11～V16，使之換向，從而進(jìn)行第二階段的操作，其優(yōu)點(diǎn)在專利FR-2465970中談得很明確，當(dāng)吸收階段效率太低時(shí)，使閥門V11～V16換向即可，停止吸收過(guò)程。
事實(shí)上，突然向相反方向循環(huán)必然會(huì)引起熱量損失，這樣勢(shì)必引起性能系數(shù)的減小。為解決這一矛盾，在專利FR 2465970中還指出要通過(guò)一個(gè)中間階段，下面就介紹這一階段。
第二階段中間階段(見(jiàn)圖4)
扳動(dòng)閥門V15和V16，使管道17內(nèi)流動(dòng)的液體通過(guò)反應(yīng)器11和12。液體管路用虛線表示。
液體在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)把反應(yīng)器11的冷卻器反應(yīng)的一部分顯熱及一部分吸收潛熱傳輸給反應(yīng)器12。
這樣，反應(yīng)器12在無(wú)須外部能源的情況下首先被加熱。與之同時(shí)，進(jìn)行局部解吸，這就提高了設(shè)備的性能系數(shù)。
當(dāng)反應(yīng)器12內(nèi)的沸石溫度差不多等于反應(yīng)器11內(nèi)的沸石溫度時(shí)，使閥門V11～V16換向，使之作相對(duì)于第一階段的反向循環(huán)環(huán)，并進(jìn)行第三階段的操作。
第三階段處于吸附階段的反應(yīng)器11和解吸階段的反應(yīng)器12(見(jiàn)圖5)。
載熱液體在鍋爐10的管路5內(nèi)流動(dòng)，直至閥門V11，通過(guò)反應(yīng)器12，到達(dá)閥門V12，然后返回鍋爐10。加熱管路5由粗實(shí)線表示。
冷卻液體從反應(yīng)器12起通過(guò)閥門V13和管路15流到冷凝器13，然后通過(guò)管路18流到蒸發(fā)器14，最后通過(guò)閥門V14和管路16返回反應(yīng)器11。冷卻水管路由粗虛線表示。
在管路17內(nèi)流動(dòng)的熱回收液體通過(guò)V15和V16流過(guò)反應(yīng)器11。熱回收管路用細(xì)虛線表示。
管路9內(nèi)流動(dòng)的液體在流過(guò)冷凝器13時(shí)被加熱，在管路8內(nèi)流動(dòng)的液體通過(guò)蒸發(fā)器14時(shí)被冷卻。
其工作情況與第一階段相同。
從介紹第一套設(shè)備可以得出這樣的結(jié)論由鍋爐10供熱，在溫度約為300℃的載熱液體的作用下，可以1產(chǎn)生熱量
由反應(yīng)器11和12交替產(chǎn)生的熱量，通過(guò)管路17內(nèi)流動(dòng)的液體(其溫度為170℃～130℃左右)傳給蓄熱器3。
冷凝器13產(chǎn)生的熱能，通過(guò)管路9內(nèi)流動(dòng)的液體，在溫度大于120℃時(shí)，傳給蓄熱器3，當(dāng)溫度為120℃～70℃左右時(shí)傳給蓄熱器4。
2產(chǎn)生冷氣蒸發(fā)器14產(chǎn)生的冷氣通過(guò)管路8內(nèi)流動(dòng)的、其溫度為20℃～40℃的液體，輸送到第二套設(shè)備的冷凝器23，使之再度冷卻。
第二套設(shè)備的工作原理與第一套設(shè)備相同，蓄熱器3的作用與鍋爐10相同，但蓄熱器3是用來(lái)加熱管路29內(nèi)流動(dòng)的載熱液體的，管路9的結(jié)構(gòu)與管路5相同，溫度為120℃左右，這一溫度對(duì)于確?；钚蕴冀馕亲銐蛄耍瑢?duì)避免甲醛部分分解也不稱太高。
蓄熱器4的作用與蓄熱器3相同，可以給溫度為70℃左右的、在實(shí)用管路6內(nèi)的水加熱。
最后，蒸發(fā)器24給管路7提供溫度為-10℃左右的液體。
盡管已介紹了某些實(shí)施方法，但行家所進(jìn)行的任何修改都不會(huì)超出本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)放熱和致冷的裝置，其特征為該裝置包括一個(gè)外部熱源(10)，至少要有第一套設(shè)備(1)和第二套設(shè)備(2)是利用多種固態(tài)-液態(tài)致冷吸附劑來(lái)工作的，每套設(shè)備至少有兩個(gè)內(nèi)裝相同固體吸附劑的反應(yīng)器(11、12；21、22)，該裝置還有一個(gè)冷凝器(13；23)和一個(gè)蒸發(fā)器(14；24)；第一套設(shè)備(1)的反應(yīng)器交替地與外部熱源(10)相通，第一套設(shè)備(1)所回收的熱能可交替地給第二套設(shè)備(2)的反應(yīng)器加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征為從第一套設(shè)備(1)一個(gè)以上蒸發(fā)器回收來(lái)的冷氣可傳給第二套設(shè)備(2)的一個(gè)以上冷凝器(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的裝置，其特征為該裝置包括一個(gè)橫穿第一套設(shè)備(1)反應(yīng)器的第一根管路(17)以便回收吸附過(guò)程中所提供的熱量，第一根管路(17)與橫穿第二套設(shè)備反應(yīng)器的第二根管路(29)相通，以交替加熱第二套設(shè)備的反應(yīng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的裝置，其特征為第一根管路(17)是與第二根管路(29)相通的。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的裝置，其特征為該裝置包括一個(gè)設(shè)在上述第一根管路(17)與第二根管路(29)之間的蓄熱器(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征為該裝置有一個(gè)與第三根管路(27)相連的蓄熱器(4)，這根管路橫穿第二套設(shè)備的反應(yīng)器，以便回收吸附過(guò)程中所提供的熱能，即由實(shí)用管路(6)供熱的裝置所釋放的熱量，實(shí)用管路(6)與蓄熱器(4)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征為裝置所釋放出來(lái)的冷氣是由與第二套設(shè)備的一個(gè)以上蒸發(fā)器(24)相連的實(shí)用管路(7)提供的。
專利摘要
本發(fā)明涉及到一種以外部熱源為能源的連續(xù)放熱和致冷裝置。其中有至少一個(gè)第一套設(shè)備(1)和一個(gè)第二套設(shè)備(2)，并利用各不相同的若干對(duì)固態(tài)—液態(tài)致冷吸附劑來(lái)工作。每套設(shè)備至少有內(nèi)裝相同固態(tài)吸收劑的兩個(gè)反應(yīng)器(11、12；21、22)，一個(gè)冷凝器(13、23)和一個(gè)蒸發(fā)器(14、24)；第一套設(shè)備的若干個(gè)反應(yīng)器交替與外部熱源(10)相通。第一套設(shè)備(1)回收的熱能可交替地加熱第二套設(shè)備(2)的數(shù)個(gè)反應(yīng)器。
文檔編號(hào)F25B17/08GK86107749SQ86107749
公開(kāi)日1987年6月10日 申請(qǐng)日期1986年11月11日
發(fā)明者格拉德·帕伊, 弗朗希斯·麥尼爾 申請(qǐng)人:杰蒙特-施尼德公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan