多级吸附制冷方法技术

技术编号:20761022 阅读:48 留言:0更新日期:2019-04-03 13:29
一种多级吸附制冷方法,其包括第一吸附设备和第二吸附设备,第一和第二吸附设备内的一级吸附器、二级吸附器、三级吸附器内构造成填充有多孔吸附材料,冷媒管从上述多孔吸附材料颗粒之间穿过,其中,各吸附器内多孔吸附材料的颗粒之间的空间率,沿着冷媒的流向相关于吸附设备进出口的压降而线性地增加,从而使得第一、第二吸附设备内部沿着冷媒流向上,各级吸附器的实际吸附能力相同。该制冷方法根据第一和第二吸附设备内冷凝温度的变化,精确选择需要参与吸附的吸附器,从而提高了系统能效,降低了系统成本,且减少了吸附材料的替换工序和成本。

【技术实现步骤摘要】
多级吸附制冷方法
本公开涉及一种制冷设备的制冷方法,尤其涉及冷却吸附和加热解吸的吸附式制冷设备的多级吸附制冷方法。
技术介绍
伴随吸附式制冷系统的不断发展,吸附式制冷系统的改进种类越来越多,包括吸附式空调/热泵,太阳能吸附式制冷机,吸附式制冰机等等。吸附制冷设备的金属热容和流体热容对吸附式制冷系统的性能COP影响较大。现有的吸附式制冷系统,一般采用两个吸附机,一个蒸发器和一个冷凝器,节流阀等。当一个吸附设备与冷凝器连通,正在加热解吸时,另一个吸附设备与蒸发器相通,冷却吸附。当解吸吸附过程完成后,通过加热管路和冷却管路的阀门,切换两个吸附设备的工作状态,能够实现连续制冷。吸附设备的吸附能力影响系统的循环周期,也即影响制冷系统的单位时间制冷能力,因此要提高制冷系统的制冷能力,获得较高的COP,必须加快吸附设备的吸附能力以及单位时间吸附能力。一个好的吸附设备,可以从其结构设计、吸附工质的传热特性等多方面因素进行改进,来提高其单位时间吸附能力。然而,对于大型吸附设备来说,冷媒管穿过吸附设备的吸附材料时,冷媒管具有相当的长度。随着流程的增加,内部冷媒的热损失和压力损失逐渐增大,因而在冷媒流向上,冷媒向外传热的能力逐渐有明显的衰减,冷媒与冷媒管外的吸附材料间的换热能力则随之逐渐降低。因而吸附材料的吸附能力也随之衰减。从而影响了吸附设备的整体吸附能力和制冷设备的制冷能力。
技术实现思路
本公开鉴于上述内容,目的在于提供一种能够减小吸附设备中冷媒的热损失和压力损失引起的吸附能力下降问题的多级吸附制冷方法,其能够提高吸附设备整体吸附能力,减少吸附材料的衰减寿命,提高制冷设备的制冷能力和使用寿命,并且通过精准根据用户需求制冷量,精确选择参与制冷制热的吸附容量,从而进一步降低了系统成本。本专利技术提供了一种多级吸附制冷方法,其包括制冷设备,制冷设备包括:第一吸附床和第二吸附床;第一吸附床中包括第一吸附设备和第一换热设备,第二吸附床中包括第二吸附设备和第二换热设备;制冷设备还包括第一四通阀、第二四通阀、第三四通阀、第四四通阀、热源以及空调末端;其中热源、第一四通阀经冷媒入口管、二通阀分别连接至第二吸附设备内的一级吸附器、二级吸附器、三级吸附器后再经冷媒回流管连接至第二四通阀形成回路;热源、第一四通阀、经冷媒入口管、二通阀分别连接至第一吸附设备内的一级吸附器、二级吸附器、三级吸附器后再经冷媒回流管连接至第二四通阀形成回路。其中第一吸附床和第二吸附床构造成,当第一吸附床吸附时,第二吸附床脱附,当第一轮吸附、脱附结束,则轮换成第二吸附床吸附,第一吸附床脱附;第一吸附设备、第二吸附设备内的一级吸附器、二级吸附器、三级吸附器内均填充有多孔吸附材料,冷媒管从上述多孔吸附材料颗粒之间穿过,其中,第一吸附设备、第二吸附设备内的一级吸附器、二级吸附器、三级吸附器内均填充有多孔吸附材料,冷媒管从上述多孔吸附材料之间穿过,其中,第一和第二吸附设备内各自的一至三级吸附器内的多孔吸附材料的结构满足以下关系:一级吸附器4a、5a的空间率K一级<二级吸附器4b、5b的空间率K二级<三级吸附器4c、5c的空间率K三级,从而使得一级吸附器、二级吸附器和三级吸附器三者的实际吸附能力相同。当第一四通阀导通热源和第二吸附设备时,此时时间设为t0,第一吸附床开始吸附且第二吸附床开始脱附:检测第二换热设备中的冷媒的冷凝压力Pc,且每隔预定时间t检测冷凝压力,检测第一换热设备中的冷媒的蒸发压力Pe,t0时刻,检测其冷凝压力、蒸发压力分别为Pc0、Pe0,在时刻t1,检测其冷凝压力、蒸发压力分别为Pc1、Pe1,以此类推,在时刻tn,检测其冷凝压力、蒸发压力分别为Pcn、Pen,直至达到饱和状态;控制装置及时计算实时的冷凝压力变化速率Rc=(Pcn-Pcn-1)/t且蒸发压力变化速率Re=(Pen-Pen-1)/t;第二吸附床中,当Rc<C1时,控制第二吸附设备内的一级吸附器上游二通阀、第二吸附设备内的二级吸附器上游二通阀和第二吸附设备内的三级吸附器上游二通阀均打开,第二吸附设备内的一~三级吸附器均参与工作;当C1≤Rc<C2时,关闭第二吸附设备内的三级吸附器上游二通阀,第二吸附设备内的一、二级吸附器参与工作;当Rc≥C2时,再关闭第二吸附设备内的二级吸附器上游二通阀,第二吸附设备内的仅一级吸附器参与工作;第一吸附床中,当Re<C1时,控制第一吸附设备内的一级吸附器上游二通阀、第一吸附设备内的二级吸附器上游二通阀和第一吸附设备内的三级吸附器上游二通阀均打开,一~三级吸附器均参与工作;当C1≤Re<C2时,关闭第一吸附设备内的三级吸附器上游二通阀,第一吸附设备内的一、二级吸附器参与工作;当Re≥C2时,再关闭第一吸附设备内的二级吸附器上游二通阀,第一吸附设备内仅一级吸附器参与工作。进一步地,本专利技术的制冷方法,当第一四通阀导通热源和第一吸附设备时:此时时间设为t0,第一吸附床开始脱附且第二吸附床开始吸附,检测第二换热设备中的冷媒的蒸发压力Pe,计算实时的蒸发压力变化速率Re=(Pen-Pen-1)/t,检测第一换热设备中的冷媒的冷凝压力Pc,计算实时的冷凝压力变化速率Rc=(Pcn-Pcn-1)/t;第二吸附床中,当Re<C1时,控制第二吸附设备内的一级吸附器上游二通阀、第二吸附设备内的二级吸附器上游二通阀和第二吸附设备内的三级吸附器上游二通阀均打开,第二吸附设备内的一~三级吸附器均参与工作;当C1≤Re<C2时,关闭第二吸附设备内的三级吸附器上游二通阀,第二吸附设备内的一、二级吸附器参与工作;当Re≥C2时,再关闭第二吸附设备内的二级吸附器上游二通阀,第二吸附设备内的仅一级吸附器参与工作;第一吸附床中,当Rc<C1时,控制第一吸附设备内的一级吸附器上游二通阀、第一吸附设备内的二级吸附器上游二通阀和第一吸附设备内的三级吸附器上游二通阀均打开,一~三级吸附器均参与工作;当C1≤Rc<C2时,关闭第一吸附设备内的三级吸附器上游二通阀,第一吸附设备内的一、二级吸附器参与工作;当Rc≥C2时,再关闭第一吸附设备内的二级吸附器上游二通阀,第一吸附设备内仅一级吸附器参与工作。进一步地,本专利技术的制冷方法中,制冷设备具有第一模式,此时,第一换热设备、第三四通阀、空调末端和第四四通阀依次连接形成回路,向用户供冷;第二换热设备、第三四通阀、第一四通阀、第一吸附设备、第二四通阀、第三换热设备、第四四通阀依次连接形成回路。进一步地,本专利技术的制冷方法中,制冷设备还包括第二模式,此时,第一换热设备、第三四通阀、第一四通阀、第一吸附设备、第二四通阀和第三换热设备经冷媒管依次相连形成回路,第二换热设备、第三四通阀、空调末端、第四四通阀依次连接形成回路,向用户供热。进一步地,本专利技术的制冷方法中,制冷设备第一和第二吸附设备内一至三级吸附器内的多孔吸附材料的结构均满足以下关系:K二级=K一级exp(-(C/β)(P一级入口/P二级出口-1)2)K三级=K二级exp(-(C/β)(P二级入口/P三级出口-1)2)K一级、K二级、K三级分别为第一或第二吸附设备内部冷媒流向上一级、二级、三级吸附器各自吸附材料的空间率;P一级入口、P二级出口、P二级入口、P三级出口分别为冷媒管进入一级吸附器、穿出二级吸附器、进入二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级吸附制冷方法,其包括制冷设备,且制冷设备包括:第一吸附床和第二吸附床;第一吸附床中包括第一吸附设备和第一换热设备,第二吸附床中包括第二吸附设备和第二换热设备;制冷设备还包括第一四通阀、第二四通阀、第三四通阀、第四四通阀、第三换热设备、热源以及空调末端;其中热源、第一四通阀经冷媒入口管、二通阀分别连接至第二吸附设备内并列的一级吸附器、二级吸附器、三级吸附器后再经冷媒回流管连接至第二四通阀形成回路;热源、第一四通阀、经冷媒入口管、二通阀分别连接至第一吸附设备内的并列的一级吸附器、二级吸附器、三级吸附器后再经冷媒回流管连接至第二四通阀形成回路。其中第一吸附床和第二吸附床构造成,当第一吸附床吸附时,第二吸附床脱附,当第一轮吸附、脱附结束,则轮换成第二吸附床吸附,第一吸附床脱附;其中,第一吸附设备、第二吸附设备内的一级吸附器、二级吸附器、三级吸附器内均填充有多孔吸附材料,冷媒管从上述多孔吸附材料之间穿过,其中,第一和第二吸附设备内各自的一至三级吸附器内的多孔吸附材料的结构满足以下关系:一级吸附器的空间率K一级<二级吸附器的空间率K二级<三级吸附器的空间率K三级,从而使得一级吸附器、二级吸附器和三级吸附器三者的实际单位时间吸附能力相同;当第一四通阀导通热源和第二吸附设备时,此时时间设为t0,第一吸附床开始吸附且第二吸附床开始脱附:检测第二换热设备中的冷媒的冷凝压力Pc,且每隔预定时间t检测冷凝压力,检测第一换热设备中的冷媒的蒸发压力Pe,t0时刻,检测其冷凝压力、蒸发压力分别为Pc0、Pe0,在时刻t1,检测其冷凝压力、蒸发压力分别为Pc1、Pe1,以此类推,在时刻tn,检测其冷凝压力、蒸发压力分别为Pcn、Pen,直至达到饱和状态;控制装置及时计算实时的冷凝压力变化速率Rc=(Pcn‑Pcn‑1)/t且蒸发压力变化速率Re=(Pen‑Pen‑1)/t;第二吸附床中,当Rc<C1时,控制第二吸附设备内的一级吸附器上游二通阀、第二吸附设备内的二级吸附器上游二通阀和第二吸附设备内的三级吸附器上游二通阀均打开,第二吸附设备内的一~三级吸附器均参与工作;当C1≤Rc<C2时,关闭第二吸附设备内的三级吸附器上游二通阀,第二吸附设备内的一、二级吸附器参与工作;当Rc≥C2时,再关闭第二吸附设备内的二级吸附器上游二通阀,第二吸附设备内的仅一级吸附器参与工作;第一吸附床中,当Re<C1时,控制第一吸附设备内的一级吸附器上游二通阀、第一吸附设备内的二级吸附器上游二通阀和第一吸附设备内的三级吸附器上游二通阀均打开,一~三级吸附器均参与工作;当C1≤Re<C2时,关闭第一吸附设备内的三级吸附器上游二通阀,第一吸附设备内的一、二级吸附器参与工作;当Re≥C2时,再关闭第一吸附设备内的二级吸附器上游二通阀,第一吸附设备内仅一级吸附器参与工作。...

【技术特征摘要】
1.一种多级吸附制冷方法,其包括制冷设备,且制冷设备包括:第一吸附床和第二吸附床;第一吸附床中包括第一吸附设备和第一换热设备,第二吸附床中包括第二吸附设备和第二换热设备;制冷设备还包括第一四通阀、第二四通阀、第三四通阀、第四四通阀、第三换热设备、热源以及空调末端;其中热源、第一四通阀经冷媒入口管、二通阀分别连接至第二吸附设备内并列的一级吸附器、二级吸附器、三级吸附器后再经冷媒回流管连接至第二四通阀形成回路;热源、第一四通阀、经冷媒入口管、二通阀分别连接至第一吸附设备内的并列的一级吸附器、二级吸附器、三级吸附器后再经冷媒回流管连接至第二四通阀形成回路。其中第一吸附床和第二吸附床构造成,当第一吸附床吸附时,第二吸附床脱附,当第一轮吸附、脱附结束,则轮换成第二吸附床吸附,第一吸附床脱附;其中,第一吸附设备、第二吸附设备内的一级吸附器、二级吸附器、三级吸附器内均填充有多孔吸附材料,冷媒管从上述多孔吸附材料之间穿过,其中,第一和第二吸附设备内各自的一至三级吸附器内的多孔吸附材料的结构满足以下关系:一级吸附器的空间率K一级<二级吸附器的空间率K二级<三级吸附器的空间率K三级,从而使得一级吸附器、二级吸附器和三级吸附器三者的实际单位时间吸附能力相同;当第一四通阀导通热源和第二吸附设备时,此时时间设为t0,第一吸附床开始吸附且第二吸附床开始脱附:检测第二换热设备中的冷媒的冷凝压力Pc,且每隔预定时间t检测冷凝压力,检测第一换热设备中的冷媒的蒸发压力Pe,t0时刻,检测其冷凝压力、蒸发压力分别为Pc0、Pe0,在时刻t1,检测其冷凝压力、蒸发压力分别为Pc1、Pe1,以此类推,在时刻tn,检测其冷凝压力、蒸发压力分别为Pcn、Pen,直至达到饱和状态;控制装置及时计算实时的冷凝压力变化速率Rc=(Pcn-Pcn-1)/t且蒸发压力变化速率Re=(Pen-Pen-1)/t;第二吸附床中,当Rc<C1时,控制第二吸附设备内的一级吸附器上游二通阀、第二吸附设备内的二级吸附器上游二通阀和第二吸附设备内的三级吸附器上游二通阀均打开,第二吸附设备内的一~三级吸附器均参与工作;当C1≤Rc<C2时,关闭第二吸附设备内的三级吸附器上游二通阀,第二吸附设备内的一、二级吸附器参与工作;当Rc≥C2时,再关闭第二吸附设备内的二级吸附器上游二通阀,第二吸附设备内的仅一级吸附器参与工作;第一吸附床中,当Re<C1时,控制第一吸附设备内的一级吸附器上游二通阀、第一吸附设备内的二级吸附器上游二通阀和第一吸附设备内的三级吸附器上游二通阀均打开,一~三级吸附器均参与工作;当C1≤Re<C2时,关闭第一吸附设备内的三级吸附器上游二通阀,第一吸附设备内的一、二级吸附器参与工作;当Re≥C2时,再关闭第一吸附设备内的二级吸附器上游二...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴少群袁红星张永平安鹏余辉晴
申请(专利权)人:宁波工程学院
类型:发明
国别省市:浙江,33

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1