低品位热能驱动高效吸湿-热化学反应单级变温器制造技术

本发明专利技术提供了一种低品位热能驱动高效吸湿-热化学反应单级变温器，其中，反应床阀组分别与左反应床和右反应床相连；冷凝器阀组分别与左冷凝器和右冷凝器相连；蒸发器阀组分别与左蒸发器和右蒸发器相连；左反应床、左冷凝器和左蒸发器依次相连；右反应床、右冷凝器和右蒸发器依次相连。本发明专利技术循环吸湿量显著提高，从而提高能量流密度，同时提升低温流体品质，得到高温流体。当热源温度为95℃，冷凝温度为15℃，热源温度可以从70℃提升到125℃，系统的储能密度达1.86kWh/kg；实现内置式储能，储能过程中，吸湿盐工质和制冷剂工质相隔离，几乎无损耗；需要提升低温流体时，只需将吸湿盐和制冷剂相连通，便可得到高温流体。

【技术实现步骤摘要】
低品位热能驱动高效吸湿-热化学反应单级变温器
本专利技术涉及氯化盐/膨胀石墨-水单级变温器
，具体是一种低品位热能驱动高效吸湿-热化学反应单级变温器。
技术介绍
我国在低品位热能利用上有着巨大的潜力：我国总体能源利用效率比发达国家低10个百分点左右，冶金、水泥、陶瓷等高耗能企业有大量低温余热(80-200℃)未被利用。这些能源若得到充分利用，可大幅降低我国化石能源消耗量、减少温室气体排放量，也符合我国可持续发展的战略要求。因此，中国国家能源科技“十二五”规划将降低工业能耗与储能作为重要的研究内容。然而，低品位热能一般具有不稳定性和间隙性，所以如何将低品位热能进行高效储存和转换以成为该领域的研究重点和研究难点。国内外学者在此领域做了大量的研究。传统低品位热能储能技术主要有显热储能和潜热储能。显热储能技术相对成熟，但其储能密度较低，同时显热储能系统在释能过程中存在温度波动较大的问题。潜热储能材料在相变过程中会产生过冷、分层、衰减等问题。与显热储能和潜热储能相比，吸收或吸附热化学储能的体积是显热储能的1/3，潜热储能的1/2。同时，常规显热或潜热储能方式由于与环境的温差而不可避免地存在一定的热量损失。近些年来，以吸收/吸附储能为代表的储能技术引起众多学者的关注。但溶液吸收储能系统中一般使用溶液泵，所以会有结晶问题，从而吸收盐的浓度范围会受到限制。固体吸附储能的主要问题是传热传质问题，因为固体吸附剂是多孔性材料，导热系数很低，吸附剂较低的导热率严重限制了吸附床的传热能力和吸附剂的填充密度，使得实际系统中的储能密度离理论值相差较远。专利技术专利申请公开号为：101382358A，专利名称为：基于再吸附技术的热化学变温器循环系统。该专利技术公开了一种余热利用
的基于再吸附技术的热化学变温器循环系统，其中：高温反应器出口与中间调节阀进口连接，中间调节阀出口与低温反应器进口连接，低温反应器出口与低温调节阀进口连接，低温调节阀出口与冷凝器进口连接，冷凝器出口与高温调节阀进口连接，高温调节阀出口与高温反应器进口连接。高温反应器内填充高温反应化学吸附剂，低温反应器内填充低温反应化学吸附剂，利用不同反应温区化学吸附剂的单变温吸附特性实现低品位余热输入，高品位温度输出的过程。但该专利只利用了汽固吸附反应热，其热流密度较小。专利技术专利申请公开号为：101464071A，专利名称为：无流体切换阀门的二级气固热变温器系统。该专利技术是一种热力工程
的无流体切换阀门的二级气固反应热变温器系统，包括：第一低温反应腔室、第二低温反应腔室、中温反应腔室、高温反应腔室、低温换热器、中温换热器、高温换热器、第一回热器、第二回热器、换热器支架、第一腔室导轨、第二腔室导轨、移动导轨、第一气体阀门和第二气体阀门，在系统运行过程中利用移动导轨控制各反应腔室的位置和加热与冷却状态。但该专利技术的系统较复杂，有多个反应腔、多个换热器以及各种导轨等。另外，高温腔中化学试剂、中温腔中化学试剂以及低温腔中的化学试剂之间难以控制彼此的反应平衡。专利技术专利申请公开号为：102419026A，专利名称为：吸收式热源变温器。该专利技术专利提供吸收式热源变温器，属于余热利用和热泵
第一吸收器经第一溶液泵和第二溶液热交换器与第二吸收器联通，第二吸收器经第二溶液泵和第一溶液热交换器与第一发生器连通，第一发生器经第一溶液热交换器与第二发生器连通，第二发生器经第二溶液热交换器与第一吸收器连通，第一发生器还有冷剂蒸汽通道与冷凝器连通，冷凝器还有冷剂液管路经节流阀与蒸发器连通，第二发生器还有冷剂蒸汽通道与第二吸收器连通，外部有热源介质管路依次连通第一发生器、第二发生器、热交换器和蒸发器，第一吸收器、第二吸收器、冷凝器和热交换器还分别有被加热介质管路与外部连通，形成吸收式热源变温器。但该专利技术只利用了汽液吸收热，其热流密度较小。另外，该专利技术中使用了大量的溶液泵，这使得整个系统很容易发生溶液泵结晶堵塞现象，从而降低了系统的可靠性。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种低品位热能驱动高效吸湿-热化学反应单级变温器，该变温器的循环方式包括了吸湿盐的吸收过程、结晶过程以及热化学反应过程，所以，此循环方式的循环吸湿量可以显著提高，从而可以提高能量流。同时，可以提升低温流体品质，得到高温流体。当热源温度为95℃，冷凝温度为15℃，热源温度可以从70℃提升到125℃，此时系统的储能密度可达1.86kWh/kg；实现内置式储能，储能过程中，吸湿盐工质和制冷剂工质相隔离，几乎无损耗；需要提升低温流体时，只需将吸湿盐和制冷剂相连通，便可得到高温流体。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种低品位热能驱动高效吸湿-热化学反应单级变温器，包括：反应床阀组、冷凝器阀组、蒸发器阀组、左反应床、左冷凝器、左蒸发器、右反应床、右冷凝器、右蒸发器，所述反应床阀组分别与左反应床和右反应床相连；所述冷凝器阀组分别与左冷凝器和右冷凝器相连；所述蒸发器阀组分别与左蒸发器和右蒸发器相连；所述左反应床、左冷凝器和左蒸发器依次相连；所述右反应床、右冷凝器和右蒸发器依次相连；其中，所述反应床阀组与左反应床和右反应床相连实现加热-释放吸收热的循环过程；所述左反应床与左冷凝器相连以及右反应床与右冷凝器相连实现加热-冷凝的循环过程；所述左反应床、左冷凝器、左蒸发器依次相连以及右反应床、右冷凝器、右蒸发器依次相连实现蒸发-吸湿的循环过程。所述反应床阀组包括：热源进口管I、热源回水管I、热水进水管I、热水回水管I、第一四通阀、第二四通阀、第三四通阀以及第四四通阀，其中：所述热源进口管I通过第一四通阀和第二四通阀与左反应床的进水端连接，左反应床的出水端通过第三四通阀和第一四通阀与热源回水管I连接，形成循环；所述热水进水管I通过第四四通阀和第二四通阀与右反应床的进水端连接，右反应床的出水端通过第三四通阀和第四四通阀与热水回水管I连接，形成循环。所述左反应床包括：热水进口管I、热水出口管I和第一直通阀，其中：所述热水进口管I连接在左反应床的左顶部，形成左反应床的进水端，所述热水出口管I连接在左反应床的右顶部，形成左反应床的出水端，所述第一直通阀连接在左反应床底部和左冷凝器顶部之间的连接管路上。所述右反应床包括：热水进口管II、热水出口管II和第三直通阀，其中：所述热水进口管II连接在右反应床的右顶部，形成右反应床的进水端，所述热水出口管II连接在右反应床的左顶部，形成右反应床的出水端，所述第三直通阀连接在右反应床底部和右冷凝器顶部之间的连接管路上。所述左冷凝器包括：冷却水进口管和第二直通阀，其中：所述第二直通阀连接在左冷凝器的底部和左蒸发器之间，所述冷却水进口管连接在左冷凝器的左下部和冷凝器阀组之间的连接管路上。所述右冷凝器包括：冷却水出口管和第四直通阀，其中：所述第四直通阀连接在右冷凝器的底部和右蒸发器之间，所述冷却水出口管连接在右冷凝器的右下部和冷凝器阀组之间的连接管路上。所述冷凝器阀组包括：冷却水进水管、冷却水泵和冷却水回水管，其中：所述冷却水进水管和左冷凝器的冷却水进口管连接，所述左冷凝器和右冷凝器连接，所述右冷凝器的冷却水出口管通过冷却水泵与冷却水回水管连接，形成循环。所述左蒸发器包括：热水进口管III、热水出口管II本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低品位热能驱动高效吸湿‑热化学反应单级变温器，其特征在于，包括：反应床阀组、冷凝器阀组、蒸发器阀组、左反应床、左冷凝器、左蒸发器、右反应床、右冷凝器、右蒸发器，所述反应床阀组分别与左反应床和右反应床相连；所述冷凝器阀组分别与左冷凝器和右冷凝器相连；所述蒸发器阀组分别与左蒸发器和右蒸发器相连；所述左反应床、左冷凝器和左蒸发器依次相连；所述右反应床、右冷凝器和右蒸发器依次相连；其中，所述反应床阀组与左反应床和右反应床相连实现加热‑释放吸收热的循环过程；所述左反应床与左冷凝器相连以及右反应床与右冷凝器相连实现加热‑冷凝的循环过程；所述左反应床、左冷凝器、左蒸发器依次相连以及右反应床、右冷凝器、右蒸发器依次相连实现蒸发‑吸湿的循环过程。

【技术特征摘要】
1.一种低品位热能驱动高效吸湿-热化学反应单级变温器，其特征在于，包括：反应床阀组、冷凝器阀组、蒸发器阀组、左反应床、左冷凝器、左蒸发器、右反应床、右冷凝器、右蒸发器，所述反应床阀组分别与左反应床和右反应床相连；所述冷凝器阀组分别与左冷凝器和右冷凝器相连；所述蒸发器阀组分别与左蒸发器和右蒸发器相连；所述左反应床、左冷凝器和左蒸发器依次相连；所述右反应床、右冷凝器和右蒸发器依次相连；其中，所述反应床阀组与左反应床和右反应床相连实现加热-释放吸收热的循环过程；所述左反应床与左冷凝器相连以及右反应床与右冷凝器相连实现加热-冷凝的循环过程；所述左反应床、左冷凝器、左蒸发器依次相连以及右反应床、右冷凝器、右蒸发器依次相连实现蒸发-吸湿的循环过程。2.根据权利要求1所述的低品位热能驱动高效吸湿-热化学反应单级变温器，其特征在于，所述反应床阀组包括：热源进口管I、热源回水管I、热水进水管I、热水回水管I、第一四通阀、第二四通阀、第三四通阀以及第四四通阀，其中：所述热源进口管I通过第一四通阀和第二四通阀与左反应床的进水端连接，左反应床的出水端通过第三四通阀和第一四通阀与热源回水管I连接，形成循环；所述热水进水管I通过第四四通阀和第二四通阀与右反应床的进水端连接，右反应床的出水端通过第三四通阀和第四四通阀与热水回水管I连接，形成循环。3.根据权利要求2所述的低品位热能驱动高效吸湿-热化学反应单级变温器，其特征在于，所述左反应床包括：热水进口管I、热水出口管I和第一直通阀，其中：所述热水进口管I连接在左反应床的左顶部，形成左反应床的进水端，所述热水出口管I连接在左反应床的右顶部，形成左反应床的出水端，所述第一直通阀连接在左反应床底部和左冷凝器顶部之间的连接管路上；所述右反应床包括：热水进口管II、热水出口管II和第三直通阀，其中：所述热水进口管II连接在右反应床的右顶部，形成右反应床的进水端，所述热水出口管II连接在右反应床的左顶部，形成右反应床的出水端，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆紫生，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31