用于高效功率产生和热泵的多级蒸气压缩制造技术

该方法组合了具有相同溶剂的不同电解质溶液。将溶液在不同温度下连续压缩和蒸发，并且将蒸气通过显示更高负偏差的第二溶液在更高温度下连续吸收。每个吸收器的吸收热由下一个蒸发器回收。使用的蒸发器‑吸收器对越多，温度上升越高或产生的压力比越高。最后，使蒸气在高温下返回到第一溶液。从每种溶液中溶解和析出电解质，以实现总热回收以及非常高效率的循环。建议使用气体吸收代替溶剂蒸气。

Multistage vapor compression for efficient power generation and heat pumps

The method combines different electrolyte solutions with the same solvent. The solution is continuously compressed and evaporated at different temperatures, and the vapor is continuously absorbed at a higher temperature by a second solution which shows a higher negative bias. The absorption heat of each absorber is recovered from the next evaporator. The use of more absorber evaporator, the temperature rise is higher than the higher pressure or. Finally, the vapor returns to the first solution at high temperatures. The electrolyte is dissolved and precipitated from each solution in order to achieve total heat recovery and very efficient circulation. It is recommended to use gas absorption instead of solvent vapor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及液体溶液的热压缩方法及其在热传递(如吸收式热泵)和从中温热源产生功率方面的应用。
技术介绍
从低温到高温的最常见的热传递方式亦或用于热升级的方式基于蒸气压缩循环。在该循环中，将液体在所需的冷却温度下蒸发。将蒸气压缩、浓缩排出热量、膨胀并再次蒸发。当通过机械压缩机进行压缩时，该循环被称为机械压缩冷却循环。相反地，可以通过蒸气物质的液体溶液将蒸气吸收(浓缩)。将溶液机械地压缩并驱送到蒸发器，在此使其部分蒸发。此时热量被消耗用于压缩，并且该循环被称为热压缩或吸收循环。与从纯物质进行蒸发相比，当从溶液进行蒸发时，物质的蒸发热更高。对于吸收式热泵，其产生几乎为n＝0.7的传递系数。该溶液在蒸发器中具有与在吸收器中相同的浓度。这两个设备之间的压力比取决于它们的温度差。提出另一个应用，其中将饱和溶液从其处于高温的吸收器冷却至较低温度。这可以是电解质溶液。溶解度和随后的浓度降低。生成另一相(如电解质晶体)并与溶液分离。将所得的较低浓度的溶液蒸发，并将蒸气压缩并驱送到吸收器。将剩余的溶液也驱送到吸收器，并重新形成初始溶液。可选地，将较低浓度的溶液压缩并加热至吸收器温度。它被部分汽化，并且蒸气进行冷却或动力循环，并然后在吸收器中被吸收。剩余液体溶液返回到其中所分离的电解质被驱送到的吸收器，以形成初始溶液。吸收热由蒸发器回收。溶液的蒸气压不仅取决于温度，还取决于浓度以及溶质的性质。在相同温度下，低浓度溶液的蒸气压力高于高浓度溶液的蒸气压力。尽管它们处于相同的温度，但是在两种溶液之间建立了压力梯度。以相同的方式，两种溶液可以在相同的压力但不同的温度下蒸发。溶液的蒸气压力是P＝aP0＝γmP0，其中：P0是纯溶剂的压力，a是活性，γ是活性系数(为溶剂和溶质以及溶液浓度的性质的函数)，m是摩尔浓度。
技术实现思路
本专利技术组合了具有相同溶剂的两种不同溶液。第二溶液活性不直接取决于第一溶液，并且此时可以远低于第一溶液的活性，导致高的温度上升。蒸气通过在低温下的第一溶液蒸发产生，并被第二溶液的吸收器吸收。冷却、加热和膨胀率直接通过溶液蒸发和吸收产生。不需要另外的蒸发器和浓缩器。将第二溶液压缩并加热至第一溶液吸收器温度。它在那里被蒸发，并且蒸气返回到第一溶液，而其余溶液返回到第二溶液吸收器。在不同温度下的几个蒸发器用于第一溶液，并且每个蒸发器与第二溶液的吸收器组合，使得从一个吸收器排出的热量通过形成吸收器-蒸发器对的蒸发器回收。如果吸收在与蒸发压力相同的情况下进行，则实现温度上升，而如果吸收在与蒸发温度膨胀率相同的情况下进行，则实现工作生产(workproduction)。每个吸收器-蒸发器对有助于温度或压力升高。按照蒸气质量，更高的功率产生得以实现。归根结底，梯度与使用的吸收器-蒸发器对成比例。温度升高或膨胀率可以高得多，使得应用可商业开发。此外，添加中间溶液浓度改变循环或中间蒸发器-吸收器以使梯度更高，而不存在广泛的系统复杂性。此外，提出了使用气-液溶液，其克服了可能由电解质分离引起的实际问题。每个吸收器-蒸发器对中更高的压力比通过来自溶液的气体溶解-释放来实现。第一溶液浓度可以被相当大地改变并且同时用于代替第二溶液。附图说明图1示出了单级应用。(A)是吸收器，其中，将第一溶液通过热交换器(HE1)开始从高浓度到低浓度的冷却。(E1)是第一低浓度溶液部分蒸发器，(E)是第二溶液蒸发器，(A1)和(A0)是第二溶液部分吸收器，(HE2.1)和(HE2.2)是第二溶液热交换器，(AA)是中间吸收器，(EE)是中间蒸发器，以及(HE3)是中间溶液的热交换器。(K1)、(K2)和(K3)是分离相(通常是电解质晶体)储器。(T)是蒸气膨胀透平机。还有液体泵和膨胀阀。在每个图中，粗线是第一液体溶液循环，细线是第二液体溶液循环，虚线是蒸气循环，以及双点/虚线是分离相(电解质)循环。图2是当将来自(E)的蒸气直接驱送到(A)时图1的循环的温度-压力(T对比InP)图。倾斜线是(E1)、(E)、(A)和(A1)的恒定浓度线。蒸发器(E1)和吸收器(A1)处于相同的压力，当不使用(AA)和(EE)时，PE1＝PA1并且PA＝PE。图3表示多级应用。(E1)、(E2)、(E3)是第一溶液的部分蒸发器。(A1)、(A2)、(A3)是第二溶液的部分吸收器。第一蒸发器与第一吸收器形成第一对，以此类推。(A0)是可以使用或省略的第二溶液的部分吸收器。(EE/AA)是在同一设备中表示的中间蒸发器/吸收器，(KP)是用于电解质晶体分离的设备，(Δ3)是用于电解质溶解的设备。图4表示气体溶解在液体溶剂中的情况。第一溶液也起到第二溶液的作用。在同一设备中示出蒸发器(E2)和吸收器(A1)以及蒸发器(E3)和吸收器(A2)。(Δ1)、(Δ2)、(Δ3)是电解质溶解设备。(EA)是热交换器，其中气体从高气体浓度溶液释放并且随后被低气体浓度溶液吸收。图5是其中第一溶液通过热交换器-吸收器(EA)被驱送到吸收器(A)的情况。这是将“盐析”效应电解质在蒸发器之前加入并从离开最后一个蒸发器的溶液中析出的情况。类似的情况是当在第二溶液蒸发器(E)中使用“盐析”电解质以使离开(A3)的溶液饱和时。(Ksout)是电解质的储器。图6是气-液溶液的情况，其中来自(E)的蒸气在较低温度下被吸收器(AX)吸收，并从在(AX)温度下工作的蒸发器(EX)释放。使用另一个热交换器-吸收器-蒸发器(EAX)。具体实施方式参与该方法的所有溶液具有其中溶解有不同熔点的溶质的液体溶剂。最常见和方便的溶质是电解质。在实际中，溶液是过饱和的，但当要分离溶质时，通过已知的方法迫使电解质在饱和浓度结晶。当溶解度降低并形成不同相时，在使用电解质的情况下，该相是电解质晶体。为了简单起见，这里也使用该术语。使用从溶液中释放的气体的情况也被表征为蒸气，因为蒸气是气相。第一溶液在低的温度和浓度下开始蒸发，然后使其达到高温，并且将溶质溶解在其中，以能够在较低的可能压力下吸收蒸气。第二溶液在高浓度吸收蒸气，然后析出电解质以能够在高压下蒸发。图1示出了当出于简单而应用单级压缩时的方法。从吸收器(A)将第一(优选为电解质)溶液从高的温度和浓度冷却至较低温度(1-2)。溶解度降低并形成不同的相。在使用固体电解质溶液的情况下，该不同相是电解质晶体。通过任何已知的技术增进晶体形成。为了简单起见，在下文中将所分离的相称为晶体。将它们与溶液(2)分离并收集在储罐(K1)中。将剩余的较低浓度的溶液膨胀至适当的压力，使得其将在所需冷却温度从第一部分蒸发器(E1)蒸发。如果由于蒸发而产生更多的晶体，则将它们收集到罐中。将剩余的溶液(3)压缩并使其返回(4)到吸收器(A)。将所分离的晶体也驱送到吸收器(A)。晶体溶解优选在进入吸收器之前发生。朝吸收器移动的流通过热交换器(HE1)从离开吸收器的热量中回收热量。通过这蒸气也被加热。将从(E1)产生的蒸气驱送到吸收器(A1)(点线3-6)。在那里蒸气被第二溶液吸收。该溶液具有与第一溶液相同的溶剂，但具有不同的电解质稠度。当吸收温度远高于蒸发温度时，它具有不同的电解质或较高浓度的相同电解质。最后，将第二溶液选择成具有比第一溶液低得多的活性，使得在相同压力下吸收温度高于蒸发温度，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合两种或更多种不同活性但相同溶剂的溶液的、用于热传递和功率产生的蒸气热压缩方法，所述溶剂作为蒸气从一种溶液被转移到另一种溶液，其中所述溶液优选地显示出与理想溶液的高负向偏差，溶质优选为可溶性固体电解质，溶液由不同的电解质组成，使得第一溶液具有较高的溶剂活性，将所述第一溶液在较高的温度水平下压缩并在(E1)、(E2)、(E3)中连续部分汽化，使每次蒸发产生的蒸气由第二溶液在相应的部分吸收器(A1)、(A2)、(A3)中吸收，在每个吸收器之后将蒸气逐渐压缩，每个蒸发器连接到相应的吸收器，使得吸收发生在蒸发压力和较高的温度下，该温度是发生下一次蒸发回收吸收热的温度，每个蒸发器还通过工作生产用蒸气膨胀透平机连接到相应的吸收器，且其膨胀压力对应于与所述第一溶液蒸发温度相等的吸收温度，最后部分吸收器的热被部分地用于加热且部分地用于所述第一溶液汽化，使得蒸气通过透平机(T)产生和膨胀，并在低的或第一蒸发器(E1)温度下被第二溶液吸收器(A0)吸收，在每个吸收器之前将所述第二溶液电解质溶解以使所述溶液在吸收温度下饱和，将离开最后吸收器的第二溶液冷却，从而形成电解质晶体并使电解质晶体与所述溶液分离，而剩余的溶液经压缩、加热到适当的温度并进入蒸发器(E)，在所述蒸发器(E)中剩余的溶液被部分蒸发以释放已经从所述部分吸收器吸收的蒸气，使离开最后部分蒸发器的第一溶液经压缩并被加热至与所述第二溶液蒸发器(E)相同的压力和温度，而已将第一溶液电解质溶解于其中以使所述溶液饱和，使第一溶液进入吸收器(A)并吸收来自蒸发器(E)的蒸气，通过所述蒸发器(E)回收(A)的吸收热，而已经选择吸收温度使得所述电解质溶解度具有与所述经蒸发的第二溶液相同的溶液活性，将在吸收器(A)中形成的所述第一溶液冷却以析出所溶解的电解质，将剩余的溶液进行压力调节并驱送到第一部分蒸发器(E1)，加热的溶液、蒸气和分离的电解质从被冷却的溶液中回收热量，能够使用电解质例如(Li、Rb、Ba)(Br2、I2、Cl2、SCN、ClO4)、NaOH、RbOH、KOH、等重量的NaOH/KOH混合物、ZnCl2、CoI2、SbCl2、LiIO3、(Rb、Cs)NO3、H2BO3或它们的混合物，而可以使用极性溶剂例如H2O、甲胺、甲醇、甲酰胺、DMF、DMSO、FA、AN、NH3、离子液体。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.30 GR 20140100409;2015.05.14 GR 20150100211.一种组合两种或更多种不同活性但相同溶剂的溶液的、用于热传递和功率产生的蒸气热压缩方法，所述溶剂作为蒸气从一种溶液被转移到另一种溶液，其中所述溶液优选地显示出与理想溶液的高负向偏差，溶质优选为可溶性固体电解质，溶液由不同的电解质组成，使得第一溶液具有较高的溶剂活性，将所述第一溶液在较高的温度水平下压缩并在(E1)、(E2)、(E3)中连续部分汽化，使每次蒸发产生的蒸气由第二溶液在相应的部分吸收器(A1)、(A2)、(A3)中吸收，在每个吸收器之后将蒸气逐渐压缩，每个蒸发器连接到相应的吸收器，使得吸收发生在蒸发压力和较高的温度下，该温度是发生下一次蒸发回收吸收热的温度，每个蒸发器还通过工作生产用蒸气膨胀透平机连接到相应的吸收器，且其膨胀压力对应于与所述第一溶液蒸发温度相等的吸收温度，最后部分吸收器的热被部分地用于加热且部分地用于所述第一溶液汽化，使得蒸气通过透平机(T)产生和膨胀，并在低的或第一蒸发器(E1)温度下被第二溶液吸收器(A0)吸收，在每个吸收器之前将所述第二溶液电解质溶解以使所述溶液在吸收温度下饱和，将离开最后吸收器的第二溶液冷却，从而形成电解质晶体并使电解质晶体与所述溶液分离，而剩余的溶液经压缩、加热到适当的温度并进入蒸发器(E)，在所述蒸发器(E)中剩余的溶液被部分蒸发以释放已经从所述部分吸收器吸收的蒸气，使离开最后部分蒸发器的第一溶液经压缩并被加热至与所述第二溶液蒸发器(E)相同的压力和温度，而已将第一溶液电解质溶解于其中以使所述溶液饱和，使第一溶液进入吸收器(A)并吸收来自蒸发器(E)的蒸气，通过所述蒸发器(E)回收(A)的吸收热，而已经选择吸收温度使得所述电解质溶解度具有与所述经蒸发的第二溶液相同的溶液活性，将在吸收器(A)中形成的所述第一溶液冷却以析出所溶解的电解质，将剩余的溶液进行压力调节并驱送到第一部分蒸发器(E1)，加热的溶液、蒸气和分离的电解质从被冷却的溶液中回收热量，能够使用电解质例如(Li、Rb、Ba)(Br2、I2、Cl2、SCN、ClO4)、NaOH、RbOH、KOH、等重量的NaOH/KOH混合物、ZnCl2、CoI2、SbCl2、LiIO3、(Rb、Cs)NO3、H2BO3或它们的混合物，而可以使用极性溶剂例如H2O、甲胺、甲醇、甲酰胺、DMF、DMSO、FA、AN、NH3、离子液体。2.根据权利要求1所述的用于热传递和功率产生的蒸气热压缩方法，其中，使从所述第二溶液蒸发器(E)释放的所述蒸气由中间吸收器(AA)中的浓缩溶液吸收，将该溶液冷却并析出电解质，然后经压缩、加热以从被冷却的溶液中回收热量并进入中间蒸发器(EE)，在所述中间蒸发器(EE)中所述溶液部分蒸发，使所述溶液膨胀并返回到所述吸收器(AA)，而使蒸气进入所述第一溶液蒸发器(A)。3.根据权利要求1所述的用于热传递和功率产生的蒸气热压缩方法，其中，将所述第一溶液冷却至选定温度，并且在(AA)中吸收来自第二溶液蒸发器(E)的蒸气，所得溶液如权利要求1那样进一步被冷却以析出电解质，被压缩、加热以从下面所述的冷却溶液中回收热量并进入中间蒸发器(EE)，在所述中间蒸发器(EE)中其被部分蒸发，将剩余的溶液膨胀并驱送到第一部分蒸发器(E1)，而将蒸气在所述吸收器(A)中吸收。4.根据权利要求1所述的用于热传递和功率产生的蒸气热压缩方法，其中，使离开最后部分蒸发器(E3)的所述第一溶液达到第一吸收器温度，将更多的电解质溶解以使溶液饱和，使所得溶液进入第一吸收器，起到所述第二溶液的作用并离开最后吸收器并析出电解质，进入部分蒸发器(E1)。5.根据权利要求1所述的用于热传递和功率产生的蒸气热压缩方法，其中，在所述第二溶液电解液排出后，在选定的温度下加热和蒸发，蒸气经压缩并进入含有所述第一溶液的第一蒸发器，而省略了吸收器A和蒸发器A。6.根据权利要求1所述的用于热传递和功率产生的蒸气热压缩方法，其中，将来自第一吸收器(A1)的溶液压缩、加热并使其进入蒸发器(E)，在所述蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦斯雷奥斯·斯蒂利亚雷斯，
申请(专利权)人：瓦斯雷奥斯·斯蒂利亚雷斯，
类型：发明
国别省市：希腊;GR