余热驱动的纯水工质的车载制冷装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种余热驱动的纯水工质的车载制冷装置，包括依次连通在一起的发生器、冷凝器、节流器、蒸发器和低压风机，发生器通过外部热源提供的热能对来自低压风机的水蒸汽加热，冷凝器将来自发生器的水蒸汽冷凝成冷凝水，节流器将冷凝水喷入蒸发器中，蒸发器将冷凝水与待制冷环境中的空气进行热交换后蒸发为低温低压的水蒸汽，低压风机将水蒸汽加压后送入发生器。利用发生器通过外部热源对水蒸汽进行加热驱动，利用低压风机对水蒸汽进行加压，代替了现有热能制冷技术中体积大、重量重的吸收器；并且，发生器的体积也更小、重量也更轻，更适用于车载；通过以纯水作为工质，克服了现有技术中吸收剂对设备材料的腐蚀性问题。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

余热驱动的纯水工质的车载制冷装置
本技术涉及一种车载制冷装置，更具体地说，涉及一种利用余热驱动且利用 纯水作为工质的车载制冷装置。
技术介绍
现有技术中的制冷装置通常分为热能驱动的真空蒸发式制冷装置和机械能驱动 的高压蒸发式制冷装置(如氟利昂压缩式制冷装置)。其中，真空蒸发式制冷装置在形式 上又分为吸收式制冷装置和吸附式制冷装置。吸附式制冷装置由于体积和重量过大、制 冷系数低，目前应用较少，尤其不适合对附属设备体积、形状和重量有较严格限制的车辆上 使用。吸收式制冷装置主要包括蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器，其中吸收器是一个重要 部件。吸收器主要是利用一种对水蒸汽具有强烈吸收作用的盐(如溴化锂)或氨水吸收来 自蒸发器的水蒸汽，其主要作用是通过对水蒸汽的强烈吸收作用及时将蒸发器中的水蒸汽 吸走(水的体积是相同重量水蒸汽的1700倍)，在极短时间内迅速在蒸发器中产生低于冷 凝器压力的压力场，使来自冷凝器的冷凝水通过节流器后在蒸发器中迅速蒸发，从而吸收 周围的热量，达到制冷的目的；吸收器的另一个作用是，通过盐(或氨水)对水蒸汽的吸收 作用，将水蒸汽转化为液态水，从而减小水蒸汽占用的空间，便于利用液体泵输送到发生器 中。在现有技术中，吸收式制冷装置的发生器和吸收器共同起的作用和氟利昂压缩式 制冷装置的压缩机类似，都是用来提高进入冷凝器内工质的压力和温度，使其温度高于大 气环境温度，压力达到冷凝压力，便于利用与大气环境的温度差使水蒸汽冷凝成液态水。对现有的制冷装置而言，如果没有发生器(热能驱动的制冷装置)或压缩机(机 械能驱动的制冷装置)提高工质的温度和压力，而使蒸发器中的水蒸汽直接进入冷凝器， 则会因该水蒸汽温度低于外界环境温度而使得水蒸汽在冷凝器中不能向大气中散热(相 反，将吸收外界热量)，也就不能带走待制冷环境的热量，冷凝器也就失去了作用。另外一方 面，如果没有发生器(热能驱动的制冷装置)或压缩机(压缩式制冷装置)使工质的压力 提高，那么冷凝器和蒸发器的之间就不会形成压力差，没有该压力差，冷凝器中的工质就不 可能通过连接设置在冷凝器和蒸发器之间的节流器进入蒸发器进行蒸发(因为工质在节 流器中的压降与蒸发器中的压力之和等于冷凝器中的压力)。工质没有蒸发，不会通过相变 换热，就不可能吸收待制冷环境的热量。因此在真空蒸发制冷(热能驱动的吸收式制冷装 置)和高压蒸发制冷(机械能驱动的压缩式制冷装置)中，不论采用什么工质，能量驱动部 件都是必不可少的。现有技术中还提出一种利用低压蒸发并采用纯水作为工质的制冷装置，主要是利 用水在常压下蒸发吸热的特点，吸收环境热量，达到冷却环境的目的。这类制冷装置的主要 特点有(1)这类制冷装置不需要能量(机械能或热能)进行制冷驱动，主要依靠流体强制 或自然对流以及与金属的热传导来交换热量，达到制冷目的。其所使用的泵类设备只起到加强流体的对流进而进行换热的目的。(2)这类制冷装置不需要冷凝器，正如前面所述，由于吸收环境中热量蒸发成的水 蒸汽温度低于大气温度，冷凝器不起作用。(3)正是由于冷凝器不需要或不起作用，这类制冷装置蒸发出的水蒸汽不得不直 接排到大气中。这在水资源丰富地区是可行的，但在缺水地区和城市地区可行性较小；(4)这类制冷装置的基本原理与空调扇相同，其不同之处在于蒸发压力不同，这类 制冷装置将蒸发器中的压力降低了，以期提高水的蒸发能力。其与空调扇在结构上的区别 是空调扇中水的蒸发过程是在待制冷环境中进行的，而这类制冷装置的蒸发过程是在一 个封闭的容器内进行；(5)这类制冷装置由于没有驱动部件(如热能驱动的制冷装置中的发生器和机械 能驱动的制冷装置的压缩机)，其制冷能力较低。为达到所需的制冷量，就需要增大设备体 积和重量。因此这类制冷装置适合于制冷量小的环境制冷之用，不适用于车载。吸收式制冷装置理论上可以应用到车辆上，利用车辆发动机冷却系统和排气系统 余热做动力来驱动其工作。但吸收式制冷装置应用在车载环境中本身有3个缺陷(1)用做吸收剂的盐(如溴化锂)虽然对环境和人体没有任何破坏作用，但其对 金属有强烈的腐蚀作用，尤其是对碳钢、铜和铝合金。虽然通过加入缓蚀剂等添加剂能够延 缓其腐蚀速度，但腐蚀过程中还会产生诸如氢气等不凝性气体，破坏整个制冷系统的真空 环境，需要及时抽出；并且吸收剂还会造成各个系统零部件壁厚变薄，使得系统使用寿命变 短。(2)吸收式制冷系统虽然可以较为有效地利用余热制冷，但由于余热本身属于低 品位能量，为了达到所需的制冷量，不得不增加各部件的换热面积，这相当于增加了系统重 量。因而，尽管国内外众多技术人员对此作了大量的努力，目前还没有吸收式余热制冷装置 应用在车辆上的实例。(3)根据制冷装置的热平衡原理，制冷装置装置向外界释放的总热量等于外界对 其总的加热量。由于吸收器向大气环境中释放的热量比冷凝器释放的热量还要大，吸收器 释放的热量主要来源于发生器从外界(热源)吸收的热量。这不但需要吸收器有足够的换 热面积，还需要吸收器的换热面积足够大，加之热能做功的能力低于机械能，从而使装置的 体积和重量均大于压缩式制冷装置。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，针对现有吸收式制冷技术中制冷装置的存在 工质容易腐蚀金属构件、设备体积大且重量重而不适用于车载的缺陷，提供一种余热驱动 的纯水工质的车载制冷装置，其体积更小、重量更轻、对设备没有腐蚀，从而更适用于车载。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种余热驱动的纯水工质 的车载制冷装置，包括依次密闭连通在一起的发生器、冷凝器、节流器、蒸发器和低压风机， 各部件之间流动的工质为纯水，所述发生器通过外部热源的热量对来自低压风机的水蒸汽 加热，所述冷凝器将来自发生器的水蒸汽冷凝成液态冷凝水，所述节流器将冷凝水节流降 压后喷入蒸发器中，所述蒸发器将冷凝水与待制冷环境中的空气进行热交换后蒸发为低温 低压的水蒸汽，所述低压风机将水蒸汽加压后送入发生器。在本技术所述的余热驱动的纯水工质的车载制冷装置中，所述发生器包括工 质支路和热源支路，所述热源支路的入口与所述外部热源产生的加热剂的出口连通而热源 支路的出口与外部热源的加热剂入口连通；所述工质支路的入口与所述低压风机的出口连 通，所述工质支路的出口与所述冷凝器的入口连通。在本技术所述的余热驱动的纯水工质的车载制冷装置中，所述加热剂为车辆 发动机的冷却液，所述发动机的冷却液出口与所述热源支路的入口连通，所述发动机的冷 却液入口与所述发生器热源支路的出口连通。在本技术所述的余热驱动的纯水工质的车载制冷装置中，还包括设置在车辆 发动机的冷却液出口和热源支路入口之间的换热器，所述换热器上设有利用发动机尾气进 一步提高冷却液温度的尾气支路。在本技术所述的余热驱动的纯水工质的车载制冷装置中，所述加热剂是由电 加热器或燃油燃烧加热的液体。在本技术所述的余热驱动的纯水工质的车载制冷装置中，所述发生器和冷凝 器之间的连通通道中还设有增压风机。在本技术所述的余热驱动的纯水工质的车载制冷装置中，所述低压风机和/ 或增压风机为轴流风机、横流风机、离心风机或斜流风机。在本技术所述的余热驱动的纯水工质的车载制冷装置中，所述冷凝器中还设 有不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种余热驱动的纯水工质的车载制冷装置，其特征在于，包括依次密闭连通在一起的发生器、冷凝器、节流器、蒸发器和低压风机，各部件之间流动的工质为纯水，所述发生器通过外部热源的热量对来自低压风机的水蒸汽加热，所述冷凝器将来自发生器的水蒸汽冷凝成液态冷凝水，所述节流器将冷凝水节流降压后喷入蒸发器中，所述蒸发器将冷凝水与待制冷环境中的空气进行热交换后蒸发为低温低压的水蒸汽，所述低压风机将水蒸汽加压后送入发生器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄虹宾，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：实用新型
国别省市：94[]