專利名稱:制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于蓄能技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及到一種將各種能量首先經(jīng)過一次轉(zhuǎn)換成為工作溶液的制冷/制熱潛能,并將具有制冷/制熱潛能的工作溶液儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐內(nèi);當(dāng)用戶需要冷能或熱能時(shí),采用制冷/制熱的手段進(jìn)行能量二次轉(zhuǎn)換,將所儲(chǔ)存的工作溶液制冷/制熱潛能轉(zhuǎn)換為冷能或熱能的技術(shù)。
背景技術(shù):
現(xiàn)有蓄能(蓄冷/蓄熱)技術(shù)主要是利用工作介質(zhì)狀態(tài)變化過程所具有的顯熱、潛熱效應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)過程的反應(yīng)熱,采用直接儲(chǔ)存冷能或熱能方式進(jìn)行?,F(xiàn)有蓄能(蓄冷/蓄熱)技術(shù)有顯熱蓄能技術(shù)、潛熱蓄能技術(shù)和熱化學(xué)蓄能技術(shù)。
現(xiàn)有蓄能(蓄冷/蓄熱)技術(shù)簡(jiǎn)單描述1)顯熱蓄能技術(shù)利用每一種物質(zhì)均具有一定的熱容,在物質(zhì)形態(tài)不變的情況下,隨著溫度的變化會(huì)吸收或放出熱量的特性。從理論上說,所有物質(zhì)均可以被應(yīng)用于顯熱蓄能。在蓄能技術(shù)發(fā)展的初期,顯熱蓄能首先被提出并得到應(yīng)用,應(yīng)用最廣泛的就是(冷/熱)水蓄能技術(shù)。
2)潛熱蓄冷技術(shù)利用物質(zhì)相變時(shí)需要吸收或放出熱量的特性來儲(chǔ)存或釋放冷(熱)能,包括冰蓄能技術(shù),共晶鹽(相變材料—PCM)蓄能技術(shù)。冰蓄冷技術(shù)是目前使用較廣泛的一項(xiàng)蓄冷技術(shù),它是利用冰的相變潛熱進(jìn)行冷量的儲(chǔ)存和釋放。共晶鹽(相變材料—PCM)蓄能技術(shù)是另一種較新的潛熱蓄能技術(shù),它是利用各種蓄能材料(又稱相變材料—PCM)特殊的相變溫度,使該項(xiàng)技術(shù)既適用于蓄熱又適用于蓄冷。
3)熱化學(xué)蓄冷技術(shù)在一定的溫度范圍內(nèi),某些物質(zhì)吸熱或放熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生某種熱化學(xué)反應(yīng)。利用這一原理所構(gòu)成的蓄能技術(shù)稱之為熱化學(xué)蓄能技術(shù)。目前正在研究開發(fā)的氣體水合物蓄冷技術(shù)從物質(zhì)狀態(tài)變化形式上可以劃入潛熱蓄冷技術(shù),但從蓄冷原理上是屬于由化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)熱來蓄冷。
以上所有現(xiàn)有蓄能技術(shù)的一個(gè)共同特點(diǎn)是直接儲(chǔ)存冷能或熱能,即首先采用制冷或制熱手段將能量直接轉(zhuǎn)換成冷能或熱能,然后進(jìn)行儲(chǔ)存;蓄能溫度均低(高)于環(huán)境溫度,在儲(chǔ)存過程中需要采用絕熱措施,以減輕傳熱現(xiàn)象;所儲(chǔ)存的冷(熱)能溫度是一定限制的,不能任意變化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種把各種能量先轉(zhuǎn)換成工作溶液的制冷/制熱潛能,并在儲(chǔ)罐內(nèi)常溫下將其儲(chǔ)存;當(dāng)用戶需要冷或熱能時(shí),采用制冷/制熱手段將儲(chǔ)存的制冷/制熱潛能轉(zhuǎn)換成所需的能量,對(duì)波動(dòng)負(fù)荷起到“削峰填谷”作用的制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是,制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù)由一次能量轉(zhuǎn)換和二次能量轉(zhuǎn)換構(gòu)成;一次能量轉(zhuǎn)換是將各種形式的能量先轉(zhuǎn)換成熱能,然后利用熱能將制冷劑從工作溶液中分離出來,而使工作溶液具有的具有制冷/制熱潛能;分離前、后工作溶液及冷凝后制冷劑分別在各自儲(chǔ)罐內(nèi)被儲(chǔ)存。二次能量轉(zhuǎn)換是將儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐內(nèi)具有制冷/制熱潛能的工作溶液和制冷劑引入蒸發(fā)器和吸收器;制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生冷能,其蒸氣在吸收器內(nèi)被工作溶液吸收產(chǎn)生熱能,從而將將儲(chǔ)存的制冷/制熱潛能轉(zhuǎn)換為實(shí)際需求的冷能或熱能。
蓄能循環(huán)中設(shè)置有制冷劑儲(chǔ)罐,稀溶液儲(chǔ)罐和濃溶液儲(chǔ)罐,分別儲(chǔ)存被分離出并被冷凝成液體的制冷劑和分離制冷劑前后的工作溶液;設(shè)置冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置;儲(chǔ)存的制冷劑液體經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入蒸發(fā)器,獲得低溫?zé)崃亢笃?;?chǔ)存的工作溶液經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入吸收器,吸收制冷劑蒸氣后儲(chǔ)存于溶液儲(chǔ)罐內(nèi)。
工作溶液為水/溴化鋰溶液。
工作溶液為氨/水溶液。
工作溶液為水/溴化鋰溶液,熱能為一次轉(zhuǎn)換能量,工作循環(huán)和流程為儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(12)內(nèi)的稀溶液,經(jīng)溶液泵(9)通過溶液熱交換器(1)加熱后,由噴淋器(3)將其噴淋在換熱管束(4)上,并與外部熱流(4a)(4b)進(jìn)行熱量交換,溶液中的水蒸汽被分離出來。水蒸汽進(jìn)入冷凝器(7)被冷卻流股(7a)(7b)冷卻,冷卻熱或用于供熱或排向環(huán)境。冷凝后的水進(jìn)入儲(chǔ)罐(8)內(nèi)被儲(chǔ)存。分離出水蒸汽后的濃溶液離開發(fā)生器(2),經(jīng)溶液熱交換器(1)降溫后進(jìn)入儲(chǔ)罐(6)內(nèi)被儲(chǔ)存。儲(chǔ)罐(6)內(nèi)設(shè)有晶/液分離及溶晶裝置(5)以保證進(jìn)入吸收器的濃溶液中不含溴化鋰晶粒。當(dāng)儲(chǔ)罐(12)液位達(dá)到設(shè)計(jì)低位,儲(chǔ)罐(6)和(8)的液位達(dá)到設(shè)計(jì)高位后,能量一次轉(zhuǎn)換階段結(jié)束,轉(zhuǎn)換后以制冷/制熱潛能形式表現(xiàn)的能量被儲(chǔ)存起來。當(dāng)需要冷量或熱量時(shí),冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(11)(16)工作,根據(jù)用冷或用熱負(fù)荷需求將儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(8)和(6)中的水和濃溶液引入蒸發(fā)器(15)和吸收器(14)。水在蒸發(fā)器(15)內(nèi)吸收低溫?zé)崃科a(chǎn)生冷量,水蒸汽離開蒸發(fā)器(15)進(jìn)入吸收器(14),被通過噴淋器(13)噴淋出的濃溶液所吸收成為稀溶液,稀溶液進(jìn)入儲(chǔ)罐(12)內(nèi)被儲(chǔ)存。吸收熱被冷卻流股(14a)(14b)帶走,或用于供熱或排向環(huán)境。當(dāng)儲(chǔ)罐(6)內(nèi)濃溶液有溴化鋰晶體析出時(shí),溶晶控制裝置(10)工作,儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(12)內(nèi)的稀溶液,經(jīng)溶液泵(9)通過溶晶控制裝置(10)進(jìn)入儲(chǔ)罐(6)內(nèi),利用晶/液分離及溶晶裝置(5)進(jìn)行溶晶。當(dāng)儲(chǔ)罐(12)液位達(dá)到設(shè)計(jì)高位,儲(chǔ)罐(6)和(8)的液位達(dá)到設(shè)計(jì)低位后,能量二次轉(zhuǎn)換階段結(jié)束,完成本項(xiàng)蓄能技術(shù)中“能量轉(zhuǎn)換—儲(chǔ)存—再轉(zhuǎn)換”一個(gè)完整循環(huán)。
工作溶液為水/溴化鋰溶液,電能或機(jī)械能為一次轉(zhuǎn)換能量,在循環(huán)流程中增加了電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)(17),壓縮機(jī)(18),制冷劑噴淋器(19),減溫器(20),減壓閥(21)和輔助加熱器(22),換熱管束(4)改為冷凝/發(fā)生管束(4),取消冷凝器(7)。通過噴淋器(3)噴淋在冷凝/發(fā)生管束(4)上的稀溶液受熱產(chǎn)生過熱水蒸汽。過熱水蒸汽流經(jīng)減溫器(20),與噴淋器(19)噴出的水霧混合并汽化,蒸汽溫度降低后被引入由電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)(17)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)(18)。經(jīng)壓縮機(jī)(18)壓縮后在水蒸氣在冷凝/發(fā)生管束(4)內(nèi)冷凝,冷凝熱作為發(fā)生熱傳給管束外的稀溶液。冷凝后的水經(jīng)溶液熱交換器(1)降溫后小部分通過減壓閥(21)進(jìn)入減溫器(20),大部分進(jìn)入儲(chǔ)罐(8)內(nèi)被儲(chǔ)存。出發(fā)生器(2)的濃溶液經(jīng)溶液熱交換器降溫后進(jìn)入儲(chǔ)罐(6)內(nèi)被儲(chǔ)存。輔助加熱器(22)在循環(huán)啟動(dòng)和冷凝熱小于發(fā)生熱時(shí)工作。
工作溶液為氨/水溶液,電能或機(jī)械能為一次轉(zhuǎn)換能量,當(dāng)制冷劑蒸發(fā)溫度較低時(shí)可增設(shè)過冷器(26),儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(8)內(nèi)的氨液先經(jīng)過冷器(26)降溫后,再經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(16)進(jìn)入蒸發(fā)器(15),從蒸發(fā)器(15)出來的氨蒸氣經(jīng)過冷器(26)升溫后進(jìn)入吸收器(14)。當(dāng)循環(huán)流程內(nèi)不設(shè)輔助加熱器(22)時(shí),需設(shè)調(diào)節(jié)閥(24);從出蒸發(fā)器(15)的氨蒸氣中通過調(diào)節(jié)閥(24)引出部分氨蒸氣與出減溫器(26)的主氨蒸氣混合進(jìn)入壓縮機(jī)(18),滿足冷凝熱大于發(fā)生熱的要求。由于氨/水溶液無結(jié)晶現(xiàn)象,可取消晶/液分離及溶晶裝置(5)和溶晶控制裝置(10),儲(chǔ)罐(12)內(nèi)的溶液也不需要泵入儲(chǔ)罐(6)內(nèi)。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置減溫器(20),在冷凝/發(fā)生管束(4)內(nèi)冷凝后的部分制冷劑液體,經(jīng)減壓閥(27)和噴淋器(19)噴入減溫器(20),與出發(fā)生器(2)的過熱制冷劑蒸汽充分混合并完全氣化;降低進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣溫度,同時(shí)還起精餾器的作用。
工作溶液為氨/水溶液,電能、機(jī)械能為一次轉(zhuǎn)換能量,采用部分蓄能策略運(yùn)行,循環(huán)流程內(nèi)增設(shè)兩個(gè)控制閥(23)和(24);在蓄能期間,閥(23)關(guān)閉,(24)開啟,在冷凝/發(fā)生管束(4)內(nèi)冷凝的氨液經(jīng)熱交換器(1)降溫后通過閥(24)進(jìn)入儲(chǔ)罐(8)內(nèi)被儲(chǔ)存。在非蓄能期間,閥(23)開啟,(24)關(guān)閉,泵(9)停止運(yùn)行,壓縮后的氨蒸氣不能在冷凝/發(fā)生管束(4)內(nèi)被冷凝,而是經(jīng)過閥(23)進(jìn)入冷凝器(7)被冷卻流股(7a)(7b)冷卻,冷卻熱或用于供熱或排向環(huán)境,冷凝后的氨液進(jìn)入儲(chǔ)罐(8);當(dāng)出蒸發(fā)器的氨蒸氣不能被壓縮機(jī)(18)全部吸入時(shí),余下的部分進(jìn)入吸收器(14),被來自于儲(chǔ)罐(6)經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(11)并被引入吸收器(14)的稀溶液所吸收,吸收后的濃溶液進(jìn)入儲(chǔ)罐(12)被儲(chǔ)存。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置減溫器(20),在冷凝/發(fā)生管束內(nèi)冷凝后的部分制冷劑液體,經(jīng)減壓閥(27)和噴淋器(19)噴入減溫器(20),與出發(fā)生器(2)的過熱制冷劑蒸汽充分混合并完全氣化;降低進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣溫度,同時(shí)還起精餾器的作用。
工作溶液為氨/水溶液,熱能為一次轉(zhuǎn)換能量,流程內(nèi)增設(shè)精餾器(27)和回流調(diào)節(jié)閥(28),出發(fā)生器的混合蒸氣經(jīng)精餾器(27)被提純后進(jìn)入冷凝器(7)內(nèi)被冷凝。部分冷凝液作為精餾器回流液通過調(diào)節(jié)閥(28)進(jìn)入精餾器(27)。當(dāng)制冷劑蒸發(fā)溫度較低時(shí)可增設(shè)過冷器(26)。儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(8)內(nèi)的氨液先經(jīng)過冷器(26)降溫后,再經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(16)進(jìn)入蒸發(fā)器(15),從蒸發(fā)器出來的氨蒸氣經(jīng)過冷器升溫后進(jìn)入吸收器(14)。由于氨/水溶液無結(jié)晶現(xiàn)象,可取消晶/液分離及溶晶裝置(5)和溶晶控制裝置(10),儲(chǔ)罐(12)內(nèi)的溶液也不需要泵入儲(chǔ)罐(6)內(nèi)。
本發(fā)明的效果和益處是,對(duì)將需要轉(zhuǎn)換成冷或熱能的能源種類幾乎沒有任何限制,并在儲(chǔ)存時(shí)不直接儲(chǔ)存冷(熱)能,而是儲(chǔ)存工作溶液的制冷/制熱潛能;當(dāng)所儲(chǔ)存的工作溶液制冷/制熱潛能被轉(zhuǎn)換成冷或熱能時(shí),采用制冷或熱泵工作方式。工作溶液以制冷/制熱潛能形式儲(chǔ)存的能量經(jīng)轉(zhuǎn)換后得到的冷或熱能,其溫度范圍可以根據(jù)需要在較大的范圍內(nèi)變化,而且同一套蓄能系統(tǒng)既可以用于供冷,又可以用于供熱。因此,本項(xiàng)蓄能技術(shù)不僅可用于蓄能空調(diào)(制冷/供熱)系統(tǒng),而且還可用于商業(yè)或工業(yè)蓄能制冷系統(tǒng)。當(dāng)本項(xiàng)技術(shù)用于供熱時(shí),供熱熱量大于供入系統(tǒng)的一次轉(zhuǎn)換能量。
圖1是一種以水/溴化鋰溶液為工作溶液,將熱能轉(zhuǎn)換成制冷/制熱潛能、儲(chǔ)存并最終轉(zhuǎn)換為冷或熱能的循環(huán)流程圖。
圖2是一種以水/溴化鋰溶液為工作溶液,將電能或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成制冷/制熱潛能后儲(chǔ)存,并最終轉(zhuǎn)換為冷或熱能的循環(huán)流程圖。
圖3是一種以氨/水溶液為工作溶液,將電能或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成制冷/制熱潛能后儲(chǔ)存,并最終轉(zhuǎn)換為冷(熱)能的循環(huán)流程圖。
圖4是一種以氨/水溶液為工作溶液,采用部分蓄能策略時(shí)將電能或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成制冷/制熱潛能后儲(chǔ)存,并最終轉(zhuǎn)換為冷(熱)能的循環(huán)流程圖。
圖5是一種以氨/水溶液為工作溶液的,將熱能轉(zhuǎn)換成制冷(制熱)潛能、儲(chǔ)存并最終轉(zhuǎn)換為冷能(或熱能)的循環(huán)流程圖。
虛線箭頭為蒸氣流股,實(shí)線箭頭為液體流股。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1圖1是一種以水/溴化鋰溶液為工作溶液,將熱能轉(zhuǎn)換成制冷/制熱潛能、儲(chǔ)存并最終轉(zhuǎn)換為冷或熱能的循環(huán)流程。儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(12)內(nèi)濃度為57%的稀溶液,經(jīng)溶液泵(9)通過溶液熱交換器(1)加熱后由噴淋器(3)將其噴淋在換熱管束(4)上,并與溫度為100℃以上的熱流(4a)(4b)進(jìn)行熱量交換,水蒸汽從溴化鋰溶液中被分離出來進(jìn)入冷凝器(7),被冷卻流股(7a)(7b)冷卻,冷卻熱或用于供熱或排向環(huán)境。冷凝后的水進(jìn)入儲(chǔ)罐(8)內(nèi)被儲(chǔ)存。分離出水蒸汽后濃度為63%左右的濃溶液離開發(fā)生器(2),經(jīng)溶液熱交換器(1)降溫后進(jìn)入儲(chǔ)罐(6)內(nèi)被儲(chǔ)存。儲(chǔ)罐(6)內(nèi)設(shè)有晶/液分離及溶晶裝置(5)以保證進(jìn)入吸收器的濃溶液中不含溴化鋰晶粒。當(dāng)儲(chǔ)罐(12)液位達(dá)到設(shè)計(jì)低位,儲(chǔ)罐(6)和(8)的液位達(dá)到設(shè)計(jì)高位后,能量一次轉(zhuǎn)換階段結(jié)束,轉(zhuǎn)換后的能量被儲(chǔ)存起來。當(dāng)需要冷量或熱量時(shí),冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(11)(16)工作,根據(jù)用冷或用熱負(fù)荷需求將儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(8)和(6)中的水和濃溶液引入蒸發(fā)器(15)和吸收器(14)。水在蒸發(fā)器(15)內(nèi)在5℃~7℃溫度下蒸發(fā)產(chǎn)生冷量。水蒸汽進(jìn)入吸收器(14),被通過噴淋器(13)所噴淋的濃溶液所吸收,吸收后濃度為57%的稀溶液儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(12)內(nèi)。吸收熱被冷卻流股(14a)(14b)帶走,或用于供熱或排向環(huán)境。當(dāng)儲(chǔ)罐(6)內(nèi)濃溶液有溴化鋰晶體析出時(shí),溶晶控制裝置(10)工作,儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(12)內(nèi)的稀溶液,經(jīng)溶液泵(9)通過溶晶控制裝置(10)進(jìn)入儲(chǔ)罐(6)內(nèi),利用晶/液分離及溶晶裝置(5)進(jìn)行溶晶。當(dāng)儲(chǔ)罐(12)液位達(dá)到設(shè)計(jì)高位,儲(chǔ)罐(6)和(8)的液位達(dá)到設(shè)計(jì)低位后,能量二次轉(zhuǎn)換階段結(jié)束,完成本項(xiàng)蓄能技術(shù)中“能量轉(zhuǎn)換—儲(chǔ)存—再轉(zhuǎn)換”一個(gè)完整循環(huán)。
實(shí)施例2圖2是一種以水/溴化鋰溶液為工作溶液,將電能或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成制冷/制熱潛能后儲(chǔ)存,并最終轉(zhuǎn)換為冷或熱能的循環(huán)流程,與圖1所述循環(huán)基本相同,只是在流程中增加了電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)(17),壓縮機(jī)(18),制冷劑噴淋器(19),減溫器(20),減壓閥(21)和輔助加熱器(22),換熱管束(4)改為冷凝/發(fā)生管束(4),取消冷凝器(7)。通過噴淋器(3)噴淋在冷凝/發(fā)生管束(4)上的稀溶液受熱產(chǎn)生水蒸汽。水蒸汽流經(jīng)減溫器(20),與制冷劑噴淋器(19)噴出的水霧混合并汽化,蒸汽溫度降低后被引入由電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)(17)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)(18)。經(jīng)壓縮機(jī)(18)壓縮后絕對(duì)壓力達(dá)到0.1MPa以上的水蒸氣在冷凝/發(fā)生管束(4)內(nèi)冷凝,熱量傳給管束外的稀溶液。冷凝后的水經(jīng)溶液熱交換器(1)降溫后小部分通過減壓閥(21)進(jìn)入減溫器(20),大部分進(jìn)入儲(chǔ)罐(8)內(nèi)被儲(chǔ)存。出發(fā)生器(2)的濃溶液經(jīng)溶液熱交換器降溫后進(jìn)入儲(chǔ)罐(6)內(nèi)被儲(chǔ)存。輔助加熱器(22)在循環(huán)啟動(dòng)和冷凝熱小于發(fā)生熱時(shí)工作。循環(huán)流程中的其余部分與圖1中所述內(nèi)容相同。
實(shí)施例3圖3是一種以氨/水溶液為工作溶液,將電能或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成制冷/制熱潛能后儲(chǔ)存,并最終轉(zhuǎn)換為冷(熱)能的循環(huán)流程。按全蓄能策略運(yùn)行時(shí)該循環(huán)流程與圖2中以水/溴化鋰溶液為工作溶液的循環(huán)流程基本相同。不同部分是①由于氨/水溶液無結(jié)晶現(xiàn)象,可取消晶/液分離及溶晶裝置(5)和溶晶控制裝置(10),儲(chǔ)罐(12)內(nèi)的溶液也不需要泵入儲(chǔ)罐(6)內(nèi)。②當(dāng)制冷劑蒸發(fā)溫度低于0℃時(shí),可考慮增設(shè)過冷器(26),儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(8)內(nèi)的氨液先經(jīng)過冷器(26)降溫后,再經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(16)進(jìn)入蒸發(fā)器(15),從蒸發(fā)器(15)出來的氨蒸氣經(jīng)過冷器(26)升溫后進(jìn)入吸收器(14)。如果在循環(huán)流程內(nèi)不設(shè)輔助加熱器(22)時(shí),需設(shè)調(diào)節(jié)閥(25)。從出蒸發(fā)器(15)的氨蒸氣中通過調(diào)節(jié)閥(25)引出部分氨蒸氣與出減溫器(20)的主氨蒸氣混合進(jìn)入壓縮機(jī)(18),滿足冷凝熱大于發(fā)生熱的要求。流程中無控制閥(23),(24)和冷凝器(7)。
實(shí)施例4圖4是一種以氨/水溶液為工作溶液,將電能或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成制冷/制熱潛能后儲(chǔ)存,并最終轉(zhuǎn)換為冷(熱)能的循環(huán)流程。按部分蓄能策略運(yùn)行的循環(huán)流程與圖3的循環(huán)流程基本相同。不同的部分是按部分蓄能策略運(yùn)行時(shí),為了提高整個(gè)蓄能系統(tǒng)的性能系數(shù)(COP),循環(huán)流程內(nèi)可增設(shè)兩個(gè)控制閥(23)和(24),設(shè)置冷凝器(7)。在蓄能期間,閥(23)關(guān)閉,(24)開啟,在冷凝/發(fā)生管束(4)內(nèi)冷凝的氨液經(jīng)熱交換器(1)降溫后通過閥(24)進(jìn)入儲(chǔ)罐(8)內(nèi)被儲(chǔ)存。在非蓄能期間,閥(23)開啟,(24)關(guān)閉,泵(9)停止運(yùn)行,壓縮后的氨蒸氣不能在冷凝/發(fā)生管束(4)內(nèi)被冷凝,而是經(jīng)過閥(23)進(jìn)入冷凝器(7)被冷卻流股(7a)(7b)冷卻,冷卻熱或用于供熱或排向環(huán)境,冷凝后的氨液進(jìn)入儲(chǔ)罐(8)。當(dāng)出蒸發(fā)器(15)的氨蒸氣不能被壓縮機(jī)(18)全部吸入時(shí),余下的部分進(jìn)入吸收器(14),被來自于儲(chǔ)罐(6)經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(11)并被引入吸收器(14)的稀溶液所吸收,吸收后的濃溶液進(jìn)入儲(chǔ)罐(12)被儲(chǔ)存。
實(shí)施例5圖5是一種以氨/水溶液為工作溶液的,將熱能轉(zhuǎn)換成制冷/制熱潛能并儲(chǔ)存,最終轉(zhuǎn)換為冷能或熱能的循環(huán)流程。與圖1中的循環(huán)流程基本相同,不同部分是流程內(nèi)增設(shè)精餾器(27)和回流調(diào)節(jié)閥(28),出發(fā)生器(2)的混合蒸氣經(jīng)精餾器(27)被提純后進(jìn)入冷凝器(7)內(nèi)被冷凝。部分冷凝液作為精餾器(27)回流液通過調(diào)節(jié)閥(28)進(jìn)入精餾器(27)。當(dāng)制冷劑蒸發(fā)溫度較低時(shí)可增設(shè)過冷器(26),儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(8)內(nèi)的氨液先經(jīng)過冷器(26)降溫后,再經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(16)進(jìn)入蒸發(fā)器(15),從蒸發(fā)器出來的氨蒸氣經(jīng)過冷器升溫后進(jìn)入吸收器(14)。由于氨/水溶液無結(jié)晶現(xiàn)象,可取消晶/液分離及溶晶裝置(5)和溶晶控制裝置(10),儲(chǔ)罐(12)內(nèi)的溶液也不需要泵入儲(chǔ)罐(6)內(nèi)。
權(quán)利要求
1.制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù),其特征在于由一次能量轉(zhuǎn)換和二次能量轉(zhuǎn)換構(gòu)成;一次能量轉(zhuǎn)換是將各種形式的能量轉(zhuǎn)換成的熱能,熱能將制冷劑從工作溶液中分離后的工作溶液具有制冷/制熱潛能;分離前、后工作溶液、冷凝后制冷劑儲(chǔ)存在各自儲(chǔ)罐內(nèi),二次能量轉(zhuǎn)換是將儲(chǔ)罐內(nèi)具有制冷/制熱潛能的工作溶液和制冷劑引入蒸發(fā)器和吸收器;制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的蒸氣在吸收器內(nèi)被工作溶液吸收產(chǎn)生熱能、冷能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù),其特征在于,蓄能循環(huán)中設(shè)置有制冷劑儲(chǔ)罐,稀溶液儲(chǔ)罐和濃溶液儲(chǔ)罐,分別儲(chǔ)存被分離出并被冷凝成液體的制冷劑和分離制冷劑前后的工作溶液;設(shè)置冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置;儲(chǔ)存的制冷劑液體經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入蒸發(fā)器,獲得低溫?zé)崃亢笃?;?chǔ)存的工作溶液經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入吸收器,吸收制冷劑蒸氣后儲(chǔ)存于溶液儲(chǔ)罐內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù),其特征在于,工作溶液為水/溴化鋰溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù),其特征在于,工作溶液為氨/水溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù),其特征在于,工作溶液為水/溴化鋰溶液,熱能為一次轉(zhuǎn)換能量,工作循環(huán)和流程為儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(12)內(nèi)的稀溶液,經(jīng)溶液泵(9)通過溶液熱交換器(1)加熱后,由噴淋器(3)將其噴淋在換熱管束(4)上,并與外部熱流(4a)(4b)進(jìn)行熱量交換,溶液中的水蒸汽被分離出來。水蒸汽進(jìn)入冷凝器(7)被冷卻流股(7a)(7b)冷卻,冷卻熱或用于供熱或排向環(huán)境。冷凝后的水進(jìn)入儲(chǔ)罐(8)內(nèi)被儲(chǔ)存,分離出水蒸汽后的濃溶液離開發(fā)生器(2),經(jīng)溶液熱交換器(1)降溫后進(jìn)入儲(chǔ)罐(6)內(nèi)被儲(chǔ)存,儲(chǔ)罐(6)內(nèi)設(shè)有晶/液分離及溶晶裝置(5)以保證進(jìn)入吸收器的濃溶液中不含溴化鋰晶粒,當(dāng)儲(chǔ)罐(12)液位達(dá)到設(shè)計(jì)低位,儲(chǔ)罐(6)和(8)的液位達(dá)到設(shè)計(jì)高位后,能量一次轉(zhuǎn)換階段結(jié)束,轉(zhuǎn)換后以制冷/制熱潛能形式表現(xiàn)的能量被儲(chǔ)存起來。當(dāng)需要冷量或熱量時(shí),冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(11)、(16)工作,根據(jù)用冷或用熱負(fù)荷需求將儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(8)和(6)中的水和濃溶液引入蒸發(fā)器(15)和吸收器(14)。水在蒸發(fā)器(15)內(nèi)吸收低溫?zé)崃科a(chǎn)生冷量,水蒸汽離開蒸發(fā)器(15)進(jìn)入吸收器(14),被通過噴淋器(13)噴淋出的濃溶液所吸收成為稀溶液,稀溶液進(jìn)入儲(chǔ)罐(12)內(nèi)被儲(chǔ)存,吸收熱被冷卻流股(14a)(14b)帶走,或用于供熱或排向環(huán)境,當(dāng)儲(chǔ)罐(6)內(nèi)濃溶液有溴化鋰晶體析出時(shí),溶晶控制裝置(10)工作,儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(12)內(nèi)的稀溶液,經(jīng)溶液泵(9)通過溶晶控制裝置(10)進(jìn)入儲(chǔ)罐(6)內(nèi),利用晶/液分離及溶晶裝置(5)進(jìn)行溶晶。當(dāng)儲(chǔ)罐(12)液位達(dá)到設(shè)計(jì)高位,儲(chǔ)罐(6)和(8)的液位達(dá)到設(shè)計(jì)低位后,能量二次轉(zhuǎn)換階段結(jié)束,完成本項(xiàng)蓄能技術(shù)中“能量轉(zhuǎn)換—儲(chǔ)存—再轉(zhuǎn)換”一個(gè)完整循環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù),其特征在于,工作溶液為水/溴化鋰溶液,電能或機(jī)械能為一次轉(zhuǎn)換能量,在循環(huán)流程中增加了電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)(17),壓縮機(jī)(18),制冷劑噴淋器(19),減溫器(20),減壓閥(21)和輔助加熱器(22),換熱管束(4)改為冷凝/發(fā)生管束(4),取消冷凝器(7)。通過噴淋器(3)噴淋在冷凝/發(fā)生管束(4)上的稀溶液受熱產(chǎn)生過熱水蒸汽。過熱水蒸汽流經(jīng)減溫器(20),與噴淋器(19)噴出的水霧混合并汽化,蒸汽溫度降低后被引入由電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)(17)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)(18)。經(jīng)壓縮機(jī)(18)壓縮后在水蒸氣在冷凝/發(fā)生管束(4)內(nèi)冷凝,冷凝熱作為發(fā)生熱傳給管束外的稀溶液。冷凝后的水經(jīng)溶液熱交換器(1)降溫后小部分通過減壓閥(21)進(jìn)入減溫器(20),大部分進(jìn)入儲(chǔ)罐(8)內(nèi)被儲(chǔ)存,出發(fā)生器(2)的濃溶液經(jīng)溶液熱交換器降溫后進(jìn)入儲(chǔ)罐(6)內(nèi)被儲(chǔ)存。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4所述的制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù),其特征在于,工作溶液為氨/水溶液,電能或機(jī)械能為一次轉(zhuǎn)換能量,當(dāng)制冷劑蒸發(fā)溫度較低時(shí)可增設(shè)過冷器(26),儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(8)內(nèi)的氨液先經(jīng)過冷器(26)降溫后,再經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(16)進(jìn)入蒸發(fā)器(15),從蒸發(fā)器(15)出來的氨蒸氣經(jīng)過冷器(26)升溫后進(jìn)入吸收器(14),當(dāng)循環(huán)流程內(nèi)不設(shè)輔助加熱器(22)時(shí),需設(shè)調(diào)節(jié)閥(24);從出蒸發(fā)器(15)的氨蒸氣中通過調(diào)節(jié)閥(24)引出部分氨蒸氣與出減溫器(20)的主氨蒸氣混合進(jìn)入壓縮機(jī)(18),由于氨/水溶液無結(jié)晶現(xiàn)象,可取消晶/液分離及溶晶裝置(5)和溶晶控制裝置(10),儲(chǔ)罐(12)內(nèi)的溶液也不需要泵入儲(chǔ)罐(6)內(nèi),系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有減溫器(20),在冷凝/發(fā)生管束(4)內(nèi)冷凝后的部分制冷劑液體,經(jīng)減壓閥(27)和噴淋器(19)噴入減溫器(20),與出發(fā)生器(2)的過熱制冷劑蒸汽充分混合并完全氣化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4所述的制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù),其特征在于,工作溶液為氨/水溶液,電能、機(jī)械能為一次轉(zhuǎn)換能量,采用部分蓄能策略運(yùn)行,循環(huán)流程內(nèi)增設(shè)兩個(gè)控制閥(23)和(24);在蓄能期間,閥(23)關(guān)閉,(24)開啟,在冷凝/發(fā)生管束(4)內(nèi)冷凝的氨液經(jīng)熱交換器(1)降溫后通過閥(24)進(jìn)入儲(chǔ)罐(8)內(nèi)被儲(chǔ)存,在非蓄能期間,閥(23)開啟,(24)關(guān)閉,泵(9)停止運(yùn)行,壓縮后的氨蒸氣不能在冷凝/發(fā)生管束(4)內(nèi)被冷凝,而是經(jīng)過閥(23)進(jìn)入冷凝器(7)被冷卻流股(7a)(7b)冷卻,冷卻熱或用于供熱或排向環(huán)境,冷凝后的氨液進(jìn)入儲(chǔ)罐(8);當(dāng)出蒸發(fā)器的氨蒸氣不能被壓縮機(jī)(18)全部吸入時(shí),余下的部分進(jìn)入吸收器(14),被來自于儲(chǔ)罐(6)經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(11)并被引入吸收器(14)的稀溶液所吸收,吸收后的濃溶液進(jìn)入儲(chǔ)罐(12)被儲(chǔ)存。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置減溫器(20),在冷凝/發(fā)生管束內(nèi)冷凝后的部分制冷劑液體,經(jīng)減壓閥(27)和噴淋器(19)噴入減溫器(20),與出發(fā)生器(2)的過熱制冷劑蒸汽充分混合并完全氣化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4所述的制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù),其特征在于,工作溶液為氨/水溶液,熱能為一次轉(zhuǎn)換能量,流程內(nèi)增設(shè)精餾器(27)和回流調(diào)節(jié)閥(28),出發(fā)生器的混合蒸氣經(jīng)精餾器(27)被提純后進(jìn)入冷凝器(7)內(nèi)被冷凝,部分冷凝液作為精餾器回流液通過調(diào)節(jié)閥(28)進(jìn)入精餾器(27)。當(dāng)制冷劑蒸發(fā)溫度較低時(shí)可增設(shè)過冷器(26),儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐(8)內(nèi)的氨液先經(jīng)過冷器(26)降溫后,再經(jīng)冷/熱負(fù)荷控制調(diào)節(jié)裝置(16)進(jìn)入蒸發(fā)器(15),從蒸發(fā)器出來的氨蒸氣經(jīng)過冷器升溫后進(jìn)入吸收器(14),由于氨/水溶液無結(jié)晶現(xiàn)象,可取消晶/液分離及溶晶裝置(5)和溶晶控制裝置(10),儲(chǔ)罐(12)內(nèi)的溶液也不需要泵入儲(chǔ)罐(6)內(nèi)。
全文摘要
制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù)屬于蓄能技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是將各種能量首先通過一次能量轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換成工作溶液制冷/制熱潛能并儲(chǔ)存;當(dāng)用戶需要冷能或熱能時(shí),采用制冷/制熱的方式,通過二次能量轉(zhuǎn)換,將儲(chǔ)存的工作溶液所具有的制冷/制熱潛能轉(zhuǎn)換成冷能或熱能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是工作溶液對(duì)環(huán)境友好,制冷/制熱潛能在常溫下可長(zhǎng)久儲(chǔ)存,工作溶液蓄能密度高,系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單,投資低廉,適合各種能源轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存,所儲(chǔ)存的能量既可轉(zhuǎn)換成冷能也可轉(zhuǎn)換成熱能,所轉(zhuǎn)換的冷/熱能溫度范圍大,蓄能系統(tǒng)運(yùn)行靈活,既可按全蓄能策略運(yùn)行也可按部分蓄能策略運(yùn)行,易于對(duì)舊制冷/熱泵系統(tǒng)進(jìn)行改造,相關(guān)技術(shù)比較成熟。
文檔編號(hào)F25B15/02GK1403763SQ0213274
公開日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2002年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月6日
發(fā)明者徐士鳴 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)