一种太阳能制冷系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能制冷系统，包括菲涅尔透镜以及设置在菲涅尔透镜端部的太阳光追踪器；还包括依次串联并形成循环回路的太阳能水蒸汽发生器、泵、冷凝器、节流阀、蒸发器和储液罐，所述太阳能水蒸汽发生器位于菲涅尔透镜的焦点处；其中，所述太阳能水蒸汽发生器为透明玻璃管道，所述透明玻璃管道内流经有水，水面上漂浮有材料，材料由膨胀石墨层和碳泡沫层组成。本发明专利技术太阳能制冷系统结构简单，通过凸透镜聚焦原理，并利用碳泡沫和膨胀石墨将水变成水蒸汽从而用于制冷，相比于热源为热水的太阳能吸收式制冷方式，不但简化了系统的结构，而且没有腐蚀发生，同时还具有高的热利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能制冷系统
本专利技术涉及一种太阳能制冷系统，属于太阳能

技术介绍
能源是人类社会存在与发展的物质基础。人类社会发展到当今时代，传统化石燃料(石油、天然气、煤炭)一直是人类社会发展的主要能量来源。化石能源推动着人类社会不断地进步，但资源的严重浪费、温室气体的过度排放、臭氧层的破坏等已经开始危及到人类的生存。我国的矿物能源储量虽然比较丰富，但我国人口众多，人均能源资源却只有世界人均能源资源的1/2左右，年人均能耗仅为美国的1/12。从能源消费结构来看，我国是世界上最大的煤炭消费国，煤炭消费约占总能耗的2/3，这是我们环境污染严重，生态环境逐年恶化的重要原因。因此，为可持续发展、建设节约型社会、建设生态文明社会，大力发展新能源与可再生能源已成为中国当今以及未来发展的主要目标。太阳能作为一种可再生的清洁能源，具有分布地域广、安全无公害、蕴含量巨大、无需开采和运输等特点被人们广泛关注并使用。我国是太阳能资源十分丰富的国家之一，2/3的地区年太阳辐射总量大于5020MJ/m2、年日照时数在2200小时以上。我国的太阳能资源与同纬度的其他国家相比，除四川盆地与其毗邻的地区外，绝大多数地区的太阳能资源相当丰富。因此，太阳能的开发和利用将具有巨大的市场前景，它不仅带来很好的社会效益、环境效益，而且还具有很明显的经济效益。大规模利用太阳能是世界各国政府和学者都十分重视的热门课题。我国已经把太阳能利用作为能源战略中可再生资源的重要组成部分，并出台了一系列的政策指导性文件，鼓励和支持太阳能事业的发展。按照太阳能利用的不同途径，太阳能的转化和利用主要有三种方式：光热转换、光电转换和光化学转化。以上各种技术中，太阳能光热利用技术相对发展最为成熟，各类太阳能集热器、太阳能热水系统、太阳能干燥技术等在我国和世界上许多国家地区得到了利用。基于太阳能光热利用技术，太阳能制冷便是利用到太阳能转换的热能进行制冷的一种技术。太阳能制冷最大的优点在于季节适应性好：一方面，夏天天气炎热、太阳辐射强度大，人们对空调的需求大；另一方面，由于夏季太阳辐射强度大，使依靠太阳能来驱动制冷机组可以产生更多的冷量。这正好与夏季人们空调的迫切需求相匹配。同时太阳能制冷还具有对大气无破坏作用，无运动部件、运转安静等优点。一般太阳能制冷通过太阳能集热器产生热水，产生的热水通入吸收式制冷机中发生器以产生制冷剂蒸汽。常用的吸收式制冷系统如溴化锂吸收式制冷系统，溴化锂水溶液对普通碳钢有较强的腐蚀性，不仅影响到机组的性能与正常运行，而且影响到机组的寿命。且热水加热溴化锂溶液时热转换效率较低。因此，若有一种太阳能制冷机组，能够不用吸收式制冷的方法而是直接用太阳能产生水蒸气作为制冷剂进行制冷，则该机组不但可以避免机组腐蚀性的问题，同时也可以提高热转化效率。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种新型太阳能制冷系统，该系统利用太阳能直接产生水蒸汽作为制冷剂进行制冷循环。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种太阳能制冷系统，包括菲涅尔透镜以及设置在菲涅尔透镜端部的太阳光追踪器；还包括依次串联并形成循环回路的太阳能水蒸汽发生器、泵、冷凝器、节流阀、蒸发器和储液罐，所述太阳能水蒸汽发生器位于菲涅尔透镜的焦点处；其中，所述太阳能水蒸汽发生器为两端开口的透明玻璃管道，所述透明玻璃管道内流经有水，水面上漂浮有材料，材料由膨胀石墨层和碳泡沫层组成。其中，所述太阳能水蒸汽发生器产生的水蒸汽被泵抽取和加压后进入冷凝器进行冷凝，冷凝器连接节流阀，冷凝器产生的水经节流阀变成气液两相水，气液两相水流入蒸发器中蒸发吸热，蒸发器流出的蒸汽被储液罐所吸收，储液罐对太阳能水蒸汽发生器进行水的补充。其中，所述材料中，膨胀石墨层与碳泡沫层的厚度比为2∶1。其中，所述材料为多孔介质材料，其孔隙率为15％，多孔介质材料具有良好的亲水性。其中，所述菲涅尔透镜架设在支架上。其中，所述支架上还设有支架转动驱动装置，所述支架转动驱动装置带动架设在支架上的菲涅尔透镜转动。其中，经所述菲涅尔透镜聚焦后照射在太阳能水蒸汽发生器上的光照强度可达10kW/m2。本专利技术太阳能制冷系统的工作原理如下：太阳能追踪器能够根据太阳位置的变化通过支架转动驱动装置调整菲涅尔透镜，使菲涅尔透镜能够与太阳运动保持一致；菲涅尔透镜将阳光聚焦，使光照强度达到10kW/m2，聚焦点照射于太阳能水蒸汽发生器中的材料(材料的上层为膨胀石墨层，下层为碳泡沫层)上，材料被加热后，下层碳泡沫层和空气之间形成压差，这部分压差可以将水通过碳泡沫层吸到膨胀石墨层，同时膨胀石墨层和碳泡沫层都具有良好的亲水性；水进入膨胀石墨层，在此囤积的大量热能就能将水转化为水蒸汽，水蒸汽温度可达100℃以上，同时由于碳泡沫层还具有良好的绝热性，可减少热量向管内水中传递，将热量更多的保留在膨胀石墨层中；照射膨胀石墨层的阳光越强烈，通过碳泡沫层被吸上来的水量越大，产生的水蒸汽也就越多；产生的水蒸汽被泵抽取和加压后进入冷凝器进行冷凝，水蒸汽冷凝为水后进入节流阀，经节流阀后水变成气液两相，气液两相水进入蒸发器内蒸发吸热，从而产生制冷效应，流出蒸发器的水蒸汽被储液罐吸收，储液罐中的水流入太阳能水蒸汽发生器以补充太阳能水蒸汽发生器中因汽化减少的水。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有的有益效果为：本专利技术太阳能制冷系统结构简单，通过凸透镜聚焦原理，并利用碳泡沫和膨胀石墨将水变成水蒸汽从而用于制冷，相比于热源为热水的太阳能吸收式制冷方式，不但简化了系统的结构，而且没有腐蚀发生，同时还具有高的热利用率。附图说明图1为本专利技术太阳能制冷系统的系统原理图；图2为本专利技术太阳能制冷系统中太阳能水蒸汽发生器的局部放大示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的技术方案做进一步说明，但是本专利技术要求保护的范围并不局限于此。如图1～2所示，本专利技术太阳能制冷系统，包括菲涅尔透镜1、设置在菲涅尔透镜1端部的太阳光追踪器2、支架3以及支架转动驱动装置4；还包括依次串联并形成循环回路的太阳能水蒸汽发生器5、泵6、冷凝器7、节流阀8、蒸发器9和储液罐10；菲涅尔透镜1架设在支架3上；太阳能水蒸汽发生器5位于菲涅尔透镜1的焦点处；其中，太阳能水蒸汽发生器5为两端开口的透明玻璃管道11，透明玻璃管道11一端连通储液罐10，另一端连接泵6，透明玻璃管道11内流经有水(透明玻璃管道11内的水量基本保持恒定，蒸发掉的水蒸汽被泵6抽取走，储液罐10补充蒸发掉的水)，水面上漂浮有材料12，材料12在水体中的占比较小，且可循环利用，材料12经聚焦后的阳光照射，能够将水直接变成水蒸汽，材料12为双层材料，由上层的膨胀石墨层13和下层的碳泡沫层14组成；材料12为多孔介质材料；太阳能水蒸汽发生器5产生的水蒸汽被泵6抽取和加压后进入冷凝器7进行冷凝，冷凝器7连接节流阀8，冷凝器7产生的水经节流阀8变成气液两相水，气液两相水流入蒸发器9中蒸发吸热，蒸发器9流出的蒸汽被储液罐10所吸收，储液罐10对太阳能水蒸汽发生器5进行水的补充。本专利技术太阳能制冷系统菲涅尔透镜1架设在支架3上，支架3上还设有支架转动驱动装置4，支架转动驱动装置4能够带动菲涅尔透镜1的转动，太阳能追踪器2能够根据太阳位置的变化通过支架转动驱动装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能制冷系统，其特征在于：包括菲涅尔透镜以及设置在菲涅尔透镜端部的太阳光追踪器；还包括依次串联并形成循环回路的太阳能水蒸汽发生器、泵、冷凝器、节流阀、蒸发器和储液罐，所述太阳能水蒸汽发生器位于菲涅尔透镜的焦点处；其中，所述太阳能水蒸汽发生器为透明玻璃管道，所述透明玻璃管道内流经有水，水面上漂浮有材料，材料由膨胀石墨层和碳泡沫层组成。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能制冷系统，其特征在于：包括菲涅尔透镜以及设置在菲涅尔透镜端部的太阳光追踪器；还包括依次串联并形成循环回路的太阳能水蒸汽发生器、泵、冷凝器、节流阀、蒸发器和储液罐，所述太阳能水蒸汽发生器位于菲涅尔透镜的焦点处；其中，所述太阳能水蒸汽发生器为透明玻璃管道，所述透明玻璃管道内流经有水，水面上漂浮有材料，材料由膨胀石墨层和碳泡沫层组成。2.根据权利要求1所述的太阳能制冷系统，其特征在于：所述太阳能水蒸汽发生器产生的水蒸汽被泵抽取和加压后进入冷凝器进行冷凝，冷凝器连接节流阀，冷凝器产生的水经节流阀变成气液两相水，气液两相水流入蒸发器中蒸发吸热，蒸发器流出的蒸汽被...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱华，邹阳，梁文清，郑晓红，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32