本发明专利技术提供一种压缩－吸收－扩散复合式制冷装置及采用该装置的制冷循环方法，属于制冷设备技术领域。该装置由吸收制冷系统、压缩制冷系统、扩散制冷系统串联耦合，共用换热设备、节流设备和制冷工质构成；含有以管路依次连通的储液器、溶液泵、发生器、精馏器、一、二级冷凝器、压缩机、节流阀、蒸发器、吸收器。氨蒸汽在扩散制冷系统与吸收制冷系统中完成一次升压，进入一级冷凝器冷却后经管线进入压缩机，完成二次升压，随后进入二级冷凝器冷却成液氨，经节流阀进入蒸发器，在蒸发器扩散剂的作用下蒸发制冷，并和扩散剂混合进入吸收器，在吸收器中氨被吸收，扩散剂沿管路回到蒸发器。该发明专利技术装置适用于小型低品位余热制冷场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于制冷设备
，具体涉及一种压縮-吸收-扩散复合式制冷装置及其制冷循环方法。
技术介绍
目前常用的制冷方式为相变制冷，而相变制冷的实质就是获得一个相对高压和一个相 对低压，使得气态工质在相对高压(冷凝器)下液化放热，冷凝下来的液态工质又可以在相 对低压(蒸发器)下汽化吸热。市场上常用的制冷设备采用的制冷方式按照实现相对低压与 高压的技术手段不同可以分为压縮制冷、吸收制冷、喷射制冷以及扩散制冷等。这几种制冷 方式各具特点，其中应用最广泛的为压縮制冷，即利用压縮机来获得相对高压和相对低压， 效率高、同等制冷量'下体积小，但缺点对能源品位要求高， 一般需要靠消耗电能或动力功来 维持运行，无法采用低品位的余热驱动。吸收制冷是利用发生器和吸收器代替了压縮机，效 率较压縮制冷低，但其可以利用品位较低的热能来制冷。吸收制冷又根据吸收工质对不同， 分为溴化锂吸收制冷和氨水吸收制冷，溴化锂吸收制冷由于制冷工质水的汽化潜热相对较小， 体积较大，适合应用于大型中央空调制冷和一些对体积没有限制的场合；而氨水吸收制冷系 统中，高压与低压之间压差较大，氨水从处于低压吸收器到处于高压的发生器需要克服较大 的压头，需要一个高压溶液泵(体积较大)，导致其无法应用于小型制冷，另外相对于溴化锂 制冷，它对余热温度要求较高，无法回收品位较低的余热。扩散制冷主要是在氨水吸收制冷 的基础上，引入扩散气体，实现在整体系统压差较小的状态下，利用不同制冷部件中制冷工 质浓度不同进而实现分压力不同来维持相对高压(冷凝器)和相对低压(蒸发器)，其不需要 溶液泵，体积较小，但同时扩散气体的循环会消耗有效制冷量，效率较吸收制冷较低。喷射 制冷利用发生器的蒸气引射制冷工质，来获得相对高压和相对低压，其效率低、对热源温度 要求高，工作时噪音较大。随世界人口的增长，能源消费日益增加，人类面临着严峻的能源危机；另一个方面，随 人们生活水平的提高，对制冷产品的需求越来越大，制冷设备消耗了大量能源，发展低品位 余热制冷技术可以有效缓解能源危机。在低品位余热制冷方面，单一的常规制冷方式，很难 满足要求， 一般会采用多种方式复合制冷，如东南大学杜凯、张小松等人申请的"氨水吸收 与压缩复合制冷循环系统及制冷循环方法"(专利号为200710022954.2)提出了种将吸收系 统与压縮系统进行串联耦合的制冷循环系统，其可以在品位较低的余热源下高效运行，但改 系统仍需采用高压溶液泵，较适合应用与大型制冷系统，而在一些小型制冷设备或则对体积 要求较为严格的场合使用受到限制。到目前为止，市场上尚未见到小型低品位余热驱动的制冷设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供压縮-吸收-扩散复合式制冷装置及采用该 装置的制冷循环方法，实现低品位余热制冷设备的小型化，且保证了设备的高效运行，扩大 余热利用范围，达到降低电能消耗的目的。本专利技术所提供的一种压縮-吸收-扩散复合式制冷装置，以氨-水为工质对，以氢气或氦气 为扩散剂，其特征在于该装置由吸收制冷系统、压縮制冷系统、扩散制冷系统串联耦合， 共用换热设备、节流设备和制冷工质构成；该装置具体含有以管路依次连通的储液器(1)、 溶液泵(2)、溶液热交换器(3)、发生器(4)、精馏器(5)、 一级冷凝器(6)、压縮机(7)、 二级冷凝器(8)、制冷剂节流阀(9)、蒸发器(IO)、吸收器.(12);在发生器(4)与吸收器(12) 之间经溶液热交换器(3)设有循环管路，该循环管路用于稀氨水的回流，在该循环管路中设 有溶液节流阀(13);在吸收器(12)与蒸发器(10)之间经气体热交换器(11)设有循环管 路，该循环管路用于扩散剂的回流，在该循环管路中设有气体扩散泵(14);所述吸收制冷系 统由储液器(1)、溶液泵(2)、发生器(4)、精馏器(5)、 一、 二级冷凝器(6、 8)、制冷剂 节流阀(9)、蒸发器(10)、吸收器(12)组成，所述压縮制冷系统由压縮机(7)、 一级冷凝 器(6)、 二级冷凝器(8)、制冷剂节流阀(9)及蒸发器(10)组成，所述扩散制冷系统由储 液器(1)、发生器(4)、精馏器(5)、蒸发器(10)、吸收器(12)、气体循环泵(14)与吸 收器(12)与蒸发器(10)之间的循环管路组成。上述压縮-吸收-扩散复合式制冷装置，所采用的制冷循环方法为储液器出来的浓氨水 溶液借助溶液泵获得一定的动力，在其推动下，浓氨水溶液首先进入的是溶液换热器与回流 的稀氨水溶液进行热交换，经过预热氨水溶液进入发生器，在发生器中加热沸腾产生氨蒸气 进入精馏器，氨蒸发后剩下的稀氨水溶液顺着发生器与吸收器之间循环管路经溶液换热器和 溶液节流阀回到吸收器中；氨蒸气在精馏器精馏后，氨蒸气质量分数进一步提高，得到接近 于纯组分高温高压氨蒸气进入一级冷凝器，进行一次冷却，而后进入压縮机，此时设置在一 级冷凝器中的压力传感装置会对此时的压力进行检测，若压力低于冷凝压力，则压縮机开启 对氨蒸气进行二次加压；当压力满足要求时时，二级压縮机可以保持停机状态，满足压力要 求的氨蒸气进入二级冷凝器，在二级冷凝器中，氨蒸气冷凝成氨液，氨液经制冷剂节流阀后 进入蒸发器，在蒸发器中是氨和扩散剂的混合气体，扩散剂的浓度较高，氨的分压力低于其 饱和压力，氨液蒸发成氨蒸气，该过程吸热达到制冷的目的；氨液蒸发后，在蒸发器中形成 含氨浓度较大的混合气体，混合气体经气体换热器进入吸收器，其中的氨被吸收，而扩散剂 与未被吸收的氨沿吸收器与蒸发器之间的循环通路经气体热交换器在气体循环泵的作用下重 新回到蒸发器，完成制冷循环。可以利用低品位余热(工业废热、内燃机余热)或则太阳能 为所述吸收制冷系统机构和扩散制冷系统机构共用的发生器供能。本专利技术的有益效果(1)本装置复合了压縮制冷系统、吸收制冷系统、扩散制冷系统， 实现了动力制冷与热制冷的有机结合；由于压縮制冷系统的存在，扩散制冷系统与吸收制冷 系统所需提供的制冷剂蒸气压力降低了，其意味着降低了制冷系统对能源品位的要求，为低品位余热的利用提供了可能，另一方面，制冷剂蒸气进入压縮机前，已经过了扩散制冷系统、 吸收制冷系统的一次加压，蒸气所需压縮比下降，压縮机所需消耗的的功降低，达到降低电 能消耗的目的。(2)体积小，制冷系统的扩散气体降低了系统压差，使得系统无需采用高压 溶液泵，縮小了制冷系统整体体积，为回收汽车发动机余热、渔船尾气余热提供了可能。(3) 能源使用效率高，制冷系统充分体现了能源分级利用的原则，由低品位余热驱动吸收系统、 由电能获动力功驱动压縮系统，使得各级能源均得到有效利用。(4)本装置复合了扩散制冷 系统的相对节流与吸收制冷系统、压縮制冷系统的节流阀绝对节流，与单一的扩散制冷相比， 其所需扩散剂循环量降低，从吸收剂带来的热负荷小，系统的热损失也较小，与单一的吸收 制冷系统、压縮制冷系统的节流阀绝对节流相比，其节流阀前后压差较小，所需的节流部件 体积较小，且不会出现节流阀冰塞现象。(5)适用范围广，其可以根据不同的能源结构、不 同能源品位特点进行适时调整，在余热量大、温度高时，压縮系统自动停止，在余热不足、 温度较低时，压縮系统将自动运行，保证制冷系统的制冷量。(6)制冷系统采用的制冷剂为 自然工质本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压缩－吸收－扩散复合式制冷装置，该装置以氨－水为工质对，以氢气或氦气为扩散剂，其特征在于：该装置由吸收制冷系统、压缩制冷系统、扩散制冷系统串联耦合，共用换热设备、节流设备和制冷工质构成；该装置具体含有以管路依次连通的储液器（１）、溶液泵（２）、溶液热交换器（３）、发生器（４）、精馏器（５）、一级冷凝器（６）、压缩机（７）、二级冷凝器（８）、制冷剂节流阀（９）、蒸发器（１０）、吸收器（１２）；在发生器（４）与吸收器（１２）之间经溶液热交换器（３）设有循环管路，该循环管路用于稀氨水的回流，在该循环管路中设有溶液节流阀（１３）；在吸收器（１２）与蒸发器（１０）之间经气体热交换器（１１）设有循环管路，该循环管路用于扩散剂的回流，在该循环管路中设有气体扩散泵（１４）；所述吸收制冷系统由储液器（１）、溶液泵（２）、发生器（４）、精馏器（５）、一、二级冷凝器（６、８）、制冷剂节流阀（９）、蒸发器（１０）、吸收器（１２）组成，所述压缩制冷系统由压缩机（７）、一级冷凝器（６）、二级冷凝器（８）、制冷剂节流阀（９）及蒸发器（１０）组成，所述扩散制冷系统由储液器（１）、发生器（４）、精馏器（５）、蒸发器（１０）、吸收器（１２）、气体循环泵（１４）与吸收器（１２）与蒸发器（１０）之间的循环管路组成。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈光，李智虎，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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