基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统及方法技术方案

基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统及方法，涉及吸附制冷技术领域。本发明专利技术的目的是要解决传统吸附式制冷技术能效比(COP)不高，存在许多需要改进和提高的部分的问题。包括冷热源系统和吸附式制冷子系统，吸附式制冷子系统包括吸附床I、吸附床II和末端制冷系统，吸附床I包括箱体I、翅片I、主传质管I、辅传质管I和U型水管I，吸附床II包括箱体II、翅片II、主传质管II、辅传质管II和U型水管II，末端制冷系统包括冷凝器和蒸发器I；吸附床I和吸附床II交替连续运行，实现连续制冷过程。本发明专利技术可获得基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统及方法。

Adsorption refrigeration system and method based on activated carbon / nano crystal / graphene densification composite adsorbent

【技术实现步骤摘要】
基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统及方法
本专利技术涉及吸附制冷
，具体涉及基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统及方法。
技术介绍
目前，在节约能源、环境保护的理念倡导下，吸附式制冷技术因其具有可利用低品味热能、节约电能消耗，制冷系统装置简单，无运动部件，且采用环保制冷剂的优点逐渐在制冷领域中广泛应用。但传统吸附式制冷技术由于能效比(COP)不高，仍存在许多需要改进和提高的部分，其中主要存在于吸附式制冷工质对的性能、吸附床的传热传质和吸附制冷循环等三个方面。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决传统吸附式制冷技术能效比(COP)不高，存在许多需要改进和提高的部分的问题，而提供基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统及方法。基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统，包括冷热源系统和吸附式制冷子系统；所述冷热源系统包括冷源系统和热源系统，冷源系统包括冷却水箱和循环水泵I，热源系统包括热水箱和循环水泵II；所述吸附式制冷子系统包括吸附床I、吸附床II和末端制冷系统，所述吸附床I包括箱体I、翅片I、主传质管I、辅传质管I和U型水管I，所述吸附床II包括箱体II、翅片II、主传质管II、辅传质管II和U型水管II，所述末端制冷系统包括冷凝器和蒸发器I；所述主传质管I的一端垂直穿设在吸附床I的顶端的中心，主传质管I的另一端伸入至吸附床I的内部，辅传质管I的一端水平穿设在吸附床I的底部的一侧，辅传质管I的另一端伸入至吸附床I的内部，吸附床I的内部竖直设置有U型水管I，U型水管I的两个端头穿过吸附床I的顶端，两个端头分别为吸附床I的进水口和吸附床I的出水口，吸附床I的箱体I的两端分别设有连接件；所述主传质管II的一端垂直穿设在吸附床II的顶端的中心，主传质管II的另一端伸入至吸附床II的内部，辅传质管II的一端水平穿设在吸附床II的底部的一侧，辅传质管II的另一端伸入至吸附床II的内部，吸附床II的内部垂直设置有U型水管II，U型水管II的两个端头穿设在吸附床II的顶端，两个端头分别为吸附床II的进水口和吸附床II的出水口，吸附床I的箱体II的两端分别设有连接件；吸附床I的进水口通过管路分别与吸附床II的进水口和吸附床II的出水口连通，吸附床I的出水口通过管路分别与吸附床II的进水口和吸附床II的出水口连通；所述热水箱的I号口通过管路与吸附床I的进水口连通，管路上依次设置有电磁阀I和电磁阀XIII，热水箱的II号口通过管路与吸附床I的出水口连通，管路上依次设置有电磁阀VI、电磁阀VII、循环水泵I和电磁阀XIV，热水箱的I号口通过管路与吸附床II的进水口连通，管路上依次设置有电磁阀V、电磁阀VIII和电磁阀XV，热水箱的II号口通过管路与吸附床II的出水口连通，管路上依次设置有电磁阀IV、循环水泵II和电磁阀XVI；所述冷却水箱的I号口通过管路与吸附床I的进水口连通，管路上依次设置有电磁阀XI、电磁阀II和电磁阀XIII，冷却水箱的II号口通过管路与吸附床I的出水口连通，管路上依次设置有电磁阀IX、循环水泵I和电磁阀XIV，冷却水箱的I号口通过管路与吸附床II的进水口连通，管路上依次设置有电磁阀XII和电磁阀XV，冷却水箱的II号口通过管路与吸附床II的出水口连通，管路上依次设置有电磁阀XVI、循环水泵II、电磁阀III和电磁阀X；冷却水箱的III号口通过管路IX与冷凝器的III号口连通，冷凝器IV号口通过管路X与冷却水箱IV号口连通，吸附床I的主传质管I和辅传质管I通过管路XI和管路XII与蒸发器I连通，所述管路XII上设置有真空隔膜阀I，吸附床I的主传质管I和辅传质管I通过管路XI和管路XIII与冷凝器的I号口连通，所述管路XIII上设置有真空隔膜阀III，吸附床II的主传质管II和辅传质管II通过管路XIV和管路XVII与蒸发器I连通，所述管路XVII上设置有真空隔膜阀II，吸附床II的主传质管II和辅传质管II通过管路XIV和管路XVIII与冷凝器的II号口连通，所述管路XVIII上设置有真空隔膜阀IV，蒸发器I和冷凝器通过节流阀连通。利用基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统进行制冷的方法，按以下步骤完成：一、将致密化复合吸附剂分别填装进吸附床I和吸附床II中；当吸附床I处于加热解吸、吸附床II处于冷却吸附状态时，开启电磁阀I、电磁阀III、电磁阀VI、电磁阀VII、电磁阀X、电磁阀XII、电磁阀XIII、电磁阀XIV、电磁阀XV、电磁阀XVI、循环水泵I、循环水泵II、真空隔膜阀III、节流阀、管道泵I和真空隔膜阀II，关闭电磁阀II、电磁阀IV、电磁阀V、电磁阀VIII、电磁阀IX、电磁阀XI、真空隔膜阀I、真空隔膜阀V、真空隔膜阀IV和管道泵II，热水箱中的热水通过管路经吸附床I的进水口进入到吸附床I的内部，然后经吸附床I的出水口回到热水箱中；冷却水箱中的冷却水通过管路经吸附床II的进水口进入到吸附床II的内部，然后经吸附床II的出水口回到冷却水箱中；吸附床I内部在热水的作用下温度升高，当吸附床I内的致密化复合吸附剂达到解吸温度时，致密化复合吸附剂解吸出高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体经主传质管I和辅传质管I通过管路XI和管路XIII进入到冷凝器中，经冷凝器冷凝后，高温高压的制冷剂气体变为低温低压的制冷剂液体，并经节流阀进入到蒸发器I中，低温低压的制冷剂液体在蒸发器I中再蒸发成为高温高压的制冷剂气体，并通过管路XIV和管路XVII经主传质管II和辅传质管II进入到吸附床II中，吸附床II中处于低温低压状态，吸附床II中的致密化复合吸附剂完成对高温高压的制冷剂气体的吸附；二、当吸附床I处于冷却吸附状态、吸附床II处于加热解吸状态时，开启电磁阀II、电磁阀IV、电磁阀V、电磁阀VIII、电磁阀IX、电磁阀XI、电磁阀XIII、电磁阀XIV、电磁阀XV、电磁阀XVI、循环水泵I、循环水泵II、真空隔膜阀IV、管道泵II、真空隔膜阀I和节流阀；关闭电磁阀I、电磁阀III、电磁阀IV、电磁阀VI、电磁阀VII、电磁阀X、电磁阀XII、真空隔膜阀V、真空隔膜阀II、真空隔膜阀III和管道泵I，热水箱中的热水通过管路经吸附床II的进水口进入到吸附床II的内部，然后经吸附床II的出水口回到热水箱中；冷却水箱中的冷却水通过管路经吸附床I的进水口进入到吸附床I的内部，然后经吸附床I的出水口回到冷却水箱中；吸附床II内部在热水的作用下温度升高，当吸附床II内的致密化复合吸附剂达到解吸温度时，致密化复合吸附剂解吸出高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体经主传质管II和辅传质管II通过管路XIV和管路XVIII进入到冷凝器中，经冷凝器冷凝后，高温高压的制冷剂气体变为低温低压的制冷剂液体，并经节流阀进入到蒸发器I中，低温低压的制冷剂液体在蒸发器I中再蒸发成为高温高压的制冷剂气体，并通过管路XII经主传质管I和辅传质管I进入到吸附床I中，吸附床I中处于低温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统，其特征在于所述吸附式制冷系统包括冷热源系统和吸附式制冷子系统；所述冷热源系统包括冷源系统和热源系统，冷源系统包括冷却水箱(A-1)和循环水泵I(A-2)，热源系统包括热水箱(B-1)和循环水泵II(B-2)；所述吸附式制冷子系统包括吸附床I(C-1)、吸附床II(C-2)和末端制冷系统，所述吸附床I(C-1)包括箱体I(C-1-1)、翅片I(C-1-3)、主传质管I(C-1-4)、辅传质管I(C-1-4′)和U型水管I(C-1-5)，所述吸附床II(C-2)包括箱体II(C-2-1)、翅片II(C-2-3)、主传质管II(C-2-4)、辅传质管II(C-2-4′)和U型水管II(C-2-5)，所述末端制冷系统包括冷凝器(E-1)和蒸发器I(E-2)；/n所述主传质管I(C-1-4)的一端垂直穿设在吸附床I(C-1)的顶端的中心，主传质管I(C-1-4)的另一端伸入至吸附床I(C-1)的内部，辅传质管I(C-1-4′)的一端水平穿设在吸附床I(C-1)的底部的一侧，辅传质管I(C-1-4′)的另一端伸入至吸附床I(C-1)的内部，吸附床I(C-1)的内部竖直设置有U型水管I(C-1-5)，U型水管I(C-1-5)的两个端头穿过吸附床I(C-1)的顶端，两个端头分别为吸附床I的进水口(C-1-6)和吸附床I的出水口(C-1-7)，吸附床I(C-1)的箱体I(C-1-1)的两端分别设有连接件；所述主传质管II(C-2-4)的一端垂直穿设在吸附床II(C-2)的顶端的中心，主传质管II(C-2-4)的另一端伸入至吸附床II(C-2)的内部，辅传质管II(C-2-4′)的一端水平穿设在吸附床II(C-2)的底部的一侧，辅传质管II(C-2-4′)的另一端伸入至吸附床II(C-2)的内部，吸附床II(C-2)的内部垂直设置有U型水管II(C-2-5)，U型水管II(C-2-5)的两个端头穿设在吸附床II(C-2)的顶端，两个端头分别为吸附床II的进水口(C-2-6)和吸附床II的出水口(C-2-7)，吸附床I(C-1)的箱体II(C-2-1)的两端分别设有连接件；吸附床I的进水口(C-1-6)通过管路分别与吸附床II的进水口(C-2-6)和吸附床II的出水口(C-2-7)连通，吸附床I的出水口(C-1-7)通过管路分别与吸附床II的进水口(C-2-6)和吸附床II的出水口(C-2-7)连通；/n所述热水箱(B-1)的I号口通过管路与吸附床I的进水口(C-1-6)连通，管路上依次设置有电磁阀I(a1)和电磁阀XIII(a13)，热水箱(B-1)的II号口通过管路与吸附床I的出水口(C-1-7)连通，管路上依次设置有电磁阀VI(a6)、电磁阀VII(a7)、循环水泵I(A-2)和电磁阀XIV(a14)，热水箱(B-1)的I号口通过管路与吸附床II的进水口(C-2-6)连通，管路上依次设置有电磁阀V(a5)、电磁阀VIII(a8)和电磁阀XV(a15)，热水箱(B-1)的II号口通过管路与吸附床II的出水口(C-2-7)连通，管路上依次设置有电磁阀IV(a4)、循环水泵II(B-2)和电磁阀XVI(a16)；所述冷却水箱(A-1)的I号口通过管路与吸附床I的进水口(C-1-6)连通，管路上依次设置有电磁阀XI(a11)、电磁阀II(a2)和电磁阀XIII(a13)，冷却水箱(A-1)的II号口通过管路与吸附床I的出水口(C-1-7)连通，管路上依次设置有电磁阀IX(a9)、循环水泵I(A-2)和电磁阀XIV(a14)，冷却水箱(A-1)的I号口通过管路与吸附床II的进水口(C-2-6)连通，管路上依次设置有电磁阀XII(a12)和电磁阀XV(a15)，冷却水箱(A-1)的II号口通过管路与吸附床II的出水口(C-2-7)连通，管路上依次设置有电磁阀XVI(a16)、循环水泵II(B-2)、电磁阀III(a3)和电磁阀X(a10)；/n冷却水箱(A-1)的III号口通过管路IX(9)与冷凝器(E-1)的的III号口连通，冷凝器(E-1)的IV号口通过管路X(10)与冷却水箱(A-1)的IV号口连通，吸附床I(C-1)的主传质管I(C-1-4)和辅传质管I(C-1-4′)通过管路XI(11)和管路XII(12)与蒸发器I(E-2)连通，所述管路XII(12)上设置有真空隔膜阀I(a17)，吸附床I(C-1)的主传质管I(C-1-4)和辅传质管I(C-1-4′)通过管路XI(11)和管路XIII(13)与冷凝器(E-1)的I号口连通，所述管路XIII(13)上设置有真空隔膜阀III(a19)，吸附床II(C-2)的主传质管II(C-2-4)和辅传质管II(C-2-4′)通过管路XIV(...

【技术特征摘要】
1.基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统，其特征在于所述吸附式制冷系统包括冷热源系统和吸附式制冷子系统；所述冷热源系统包括冷源系统和热源系统，冷源系统包括冷却水箱(A-1)和循环水泵I(A-2)，热源系统包括热水箱(B-1)和循环水泵II(B-2)；所述吸附式制冷子系统包括吸附床I(C-1)、吸附床II(C-2)和末端制冷系统，所述吸附床I(C-1)包括箱体I(C-1-1)、翅片I(C-1-3)、主传质管I(C-1-4)、辅传质管I(C-1-4′)和U型水管I(C-1-5)，所述吸附床II(C-2)包括箱体II(C-2-1)、翅片II(C-2-3)、主传质管II(C-2-4)、辅传质管II(C-2-4′)和U型水管II(C-2-5)，所述末端制冷系统包括冷凝器(E-1)和蒸发器I(E-2)；
所述主传质管I(C-1-4)的一端垂直穿设在吸附床I(C-1)的顶端的中心，主传质管I(C-1-4)的另一端伸入至吸附床I(C-1)的内部，辅传质管I(C-1-4′)的一端水平穿设在吸附床I(C-1)的底部的一侧，辅传质管I(C-1-4′)的另一端伸入至吸附床I(C-1)的内部，吸附床I(C-1)的内部竖直设置有U型水管I(C-1-5)，U型水管I(C-1-5)的两个端头穿过吸附床I(C-1)的顶端，两个端头分别为吸附床I的进水口(C-1-6)和吸附床I的出水口(C-1-7)，吸附床I(C-1)的箱体I(C-1-1)的两端分别设有连接件；所述主传质管II(C-2-4)的一端垂直穿设在吸附床II(C-2)的顶端的中心，主传质管II(C-2-4)的另一端伸入至吸附床II(C-2)的内部，辅传质管II(C-2-4′)的一端水平穿设在吸附床II(C-2)的底部的一侧，辅传质管II(C-2-4′)的另一端伸入至吸附床II(C-2)的内部，吸附床II(C-2)的内部垂直设置有U型水管II(C-2-5)，U型水管II(C-2-5)的两个端头穿设在吸附床II(C-2)的顶端，两个端头分别为吸附床II的进水口(C-2-6)和吸附床II的出水口(C-2-7)，吸附床I(C-1)的箱体II(C-2-1)的两端分别设有连接件；吸附床I的进水口(C-1-6)通过管路分别与吸附床II的进水口(C-2-6)和吸附床II的出水口(C-2-7)连通，吸附床I的出水口(C-1-7)通过管路分别与吸附床II的进水口(C-2-6)和吸附床II的出水口(C-2-7)连通；
所述热水箱(B-1)的I号口通过管路与吸附床I的进水口(C-1-6)连通，管路上依次设置有电磁阀I(a1)和电磁阀XIII(a13)，热水箱(B-1)的II号口通过管路与吸附床I的出水口(C-1-7)连通，管路上依次设置有电磁阀VI(a6)、电磁阀VII(a7)、循环水泵I(A-2)和电磁阀XIV(a14)，热水箱(B-1)的I号口通过管路与吸附床II的进水口(C-2-6)连通，管路上依次设置有电磁阀V(a5)、电磁阀VIII(a8)和电磁阀XV(a15)，热水箱(B-1)的II号口通过管路与吸附床II的出水口(C-2-7)连通，管路上依次设置有电磁阀IV(a4)、循环水泵II(B-2)和电磁阀XVI(a16)；所述冷却水箱(A-1)的I号口通过管路与吸附床I的进水口(C-1-6)连通，管路上依次设置有电磁阀XI(a11)、电磁阀II(a2)和电磁阀XIII(a13)，冷却水箱(A-1)的II号口通过管路与吸附床I的出水口(C-1-7)连通，管路上依次设置有电磁阀IX(a9)、循环水泵I(A-2)和电磁阀XIV(a14)，冷却水箱(A-1)的I号口通过管路与吸附床II的进水口(C-2-6)连通，管路上依次设置有电磁阀XII(a12)和电磁阀XV(a15)，冷却水箱(A-1)的II号口通过管路与吸附床II的出水口(C-2-7)连通，管路上依次设置有电磁阀XVI(a16)、循环水泵II(B-2)、电磁阀III(a3)和电磁阀X(a10)；
冷却水箱(A-1)的III号口通过管路IX(9)与冷凝器(E-1)的的III号口连通，冷凝器(E-1)的IV号口通过管路X(10)与冷却水箱(A-1)的IV号口连通，吸附床I(C-1)的主传质管I(C-1-4)和辅传质管I(C-1-4′)通过管路XI(11)和管路XII(12)与蒸发器I(E-2)连通，所述管路XII(12)上设置有真空隔膜阀I(a17)，吸附床I(C-1)的主传质管I(C-1-4)和辅传质管I(C-1-4′)通过管路XI(11)和管路XIII(13)与冷凝器(E-1)的I号口连通，所述管路XIII(13)上设置有真空隔膜阀III(a19)，吸附床II(C-2)的主传质管II(C-2-4)和辅传质管II(C-2-4′)通过管路XIV(14)和管路XVII(17)与蒸发器I(E-2)连通，所述管路XVII(17)上设置有真空隔膜阀II(a18)，吸附床II(C-2)的主传质管II(C-2-4)和辅传质管II(C-2-4′)通过管路XIV(14)和管路XVIII(18)与冷凝器(E-1)的II号口连通，所述管路XVIII(18)上设置有真空隔膜阀IV(a20)，蒸发器I(E-2)和冷凝器(E-1)通过节流阀(E-3)连通。


2.根据权利要求1所述的基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统，其特征在于所述吸附式制冷子系统还包括吸附量测试系统，所述吸附量测试系统包括蒸发器II(D-1)、真空泵(D-2)和压力传感器(D-3)，吸附床II(C-2)的主传质管II(C-2-4)和辅传质管II(C-2-4′)通过管路XV(15)与真空泵(D-2)连通，所述管路XV(15)上依次设置有真空隔膜阀V(D-4)、压力传感器(D-3)和真空隔膜阀VI(D-5)，吸附床II(C-2)的主传质管II(C-2-4)和辅传质管II(C-2-4′)通过管路XV(15)和管路XVI(16)与蒸发器II(D-1)连通，所述管路XVI(16)设置在压力传感器(D-3)和真空隔膜阀VI(D-5)之间，管路XVI(16)上设置有真空隔膜阀VII(D-6)。


3.根据权利要求1或2所述的基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统，其特征在于所述吸附式制冷子系统还包括变压吸附调节系统，所述变压吸附调节系统包括管道泵I(F-1)和管道泵II(F-2)，所述管道泵I(F-1)设置在管路XIII(13)上，所述管道泵II(F-2)设置在管路XVIII(18)上。


4.根据权利要求1所述的基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统，其特征在于所述吸附床I(C-1)的内部水平设置有至少一个翅片I(C-1-3)。


5.根据权利要求1所述的基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统，其特征在于所述吸附床II(C-2)的内部水平设置有至少一个翅片II(C-2-3)。


6.根据权利要求1所述的基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统，其特征在于所述吸附床I(C-1)的箱体I(C-1-1)的两端的连接件为法兰I(C-1-2)，吸附床II(C-2)的箱体II(C-2-1)的两端的连接件为法兰II(C-2-2)。


7.根据权利要求1所述的基于活性炭/纳米矿晶/石墨烯致密化复合吸附剂的吸附式制冷系统，其特征在于所述冷却水箱(A-1)与吸附床I(C-1)和吸附床II(C-2)连通的管路上设有质量流量计I(A-3)，所述热水箱(B-1)与吸附床I(C-1)和吸附床II(C-2)连通的管路上设有质量流量计II(B-3)。


8.利用如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：公绪金，董玉奇，
申请(专利权)人：哈尔滨商业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23