專利名稱：類分離熱管型船用吸附制冰機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于船用吸附制冷系統(tǒng)，具體是一種類分離熱管型船用吸附制冰機。屬于吸附制冷領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，我國沿海中小型漁船大都以冰藏保鮮為主，機械制冷保鮮為輔。因此，漁船制冷機是當(dāng)前中、小型漁船迫切需要裝備的設(shè)備，開發(fā)研制還是集中在蒸氣壓縮式制冷方式。與此同時，漁船上的柴油機約有30％的熱量從尾氣排入大氣而浪費。若能利用這部分余熱來驅(qū)動吸附式制冷系統(tǒng)，即可不增加柴油機任何油耗，僅回收其尾氣余熱實現(xiàn)制冰，滿足漁民的需求。
目前所研究的船用吸附制冷設(shè)備，主要采用水、氨以及甲醇為制冷劑，其中采用水、甲醇為制冷劑的系統(tǒng)一般采用物理吸附劑，相對于采用化學(xué)吸附劑—氨為工質(zhì)對的系統(tǒng)而言，制冷量偏小?？紤]到相容性，對于氨系統(tǒng)吸附床一般采用鋼材料，由于海水與鋼材料之間具有不相容性，所以目前采用氨為制冷劑的系統(tǒng)一般不能采用海水直接冷卻，否則會存在嚴(yán)重的腐蝕問題。漁船用吸附制冷設(shè)備，目前所采用的吸附床形式多為單元管式與殼管式。
經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?9232616，名稱為海洋漁船柴油機尾氣制冰機，該專利采用氨為制冷劑，氯化鈣為吸附劑。吸附床采用煙氣直接加熱，冷卻采用冷水直接冷卻。該吸附制冰機發(fā)生器為1.05m3左右，制冷量為12kW左右。該系統(tǒng)采用水冷則有兩種方式可以選擇，方式之一是采用冷海水直接冷卻，這必然也會對吸附床產(chǎn)生腐蝕。方式之二是采用中間換熱器淡水來冷卻，這樣吸附系統(tǒng)中需要增加一個冷水泵，這必然增加電量的消耗。另外吸附床采用水冷為對流換熱方式，其傳熱效果較為有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種類分離熱管型船用吸附制冰機，這樣一來，以氨為制冷劑的船用吸附制冰機中可有效避免吸附床采用海水直接冷卻時的腐蝕問題，另一方面類分離熱管冷卻方式中采用氨為冷卻介質(zhì)，可以省去冷卻液體循環(huán)泵，同時由于氨的冷卻過程采用相變蒸發(fā)過程，這可以提高吸附床的換熱效果。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括煙氣入口，溫度計，回質(zhì)閥，煙氣閥門，第一吸附床，壓力表，煙氣出口，第二吸附床，熱管上升段，熱管下降段，第一電磁閥，第二電磁閥，第一、第二、第三、第四單向閥，冷海水進口，冷海水泵，海水閥，冷海水回路，第一氨罐，第二氨罐，冷凝器，片冰機，中間冷卻器，冷海水出口，節(jié)流閥，第一接管，第二接管。其連接方式為溫度計以及煙氣閥門設(shè)置在煙氣入口管路上，用來控制吸附床的加熱與冷卻過程。中間冷卻器與第二氨罐通過管路焊接在一起，與第一、第二吸附床通過熱管上升段以及熱管下降段相連。第一、第二電磁閥設(shè)置在熱管下降段上，用于控制吸附床的冷卻過程。冷凝器與第一氨罐通過管路焊接在一起，冷凝器與第一、第二吸附床通過第二接管連接，第三、第四單向閥連接在第二接管上，用于控制兩個吸附床的解吸過程。第一氨罐與片冰機通過管路相連，工作過程由節(jié)流閥控制。片冰機通過第一接管與第一、第二吸附床相連。第一、第二單向閥設(shè)置在第一接管上，用于控制吸附床的吸附過程?；刭|(zhì)閥設(shè)置在冷凝器和片冰機與第一、第二吸附床的接管上，可在工作狀態(tài)切換時進行回質(zhì)。冷海水回路為串聯(lián)方式，海水閥門以及冷海水泵設(shè)置在冷海水進口管路上，冷海水回路先與冷凝器相連通，再與中間冷卻器連通，最后與冷海水出口連通。
第一、第二吸附床均選用固化混合吸附劑，氨為制冷劑。第一、第二吸附床結(jié)構(gòu)相同，具體包括上管板，氨液出口，抽真空口，吸附劑，翅片，外殼，氨液進口，下管板，煙氣管路，氨液管路、吸附/解吸口、篩管。其連接方式為上管板、下管板分別與煙氣管路采用焊接的方式連接，氨液出口、抽真空口、氨液進口以及吸附/解吸口與外殼之間采用焊接。氨液進口與吸附床內(nèi)部的氨液管路相連通。吸附劑的兩側(cè)設(shè)有翅片，翅片與氨液管路以及煙氣管路采用漲接的方式連接，篩管采用彈簧管外包有篩網(wǎng)的方式制作，與翅片相連接，主要用于傳質(zhì)。
煙氣入口為柴油機的廢氣出口，接入吸附床內(nèi)的煙氣管路，煙氣出口從吸附床內(nèi)煙氣管路接出，煙氣從煙氣出口排入大氣。壓力表連接在吸附床外壁上，與吸附床的內(nèi)腔相通。
吸附床在加熱解吸時由煙氣加熱回路直接加熱，在冷卻吸附時，則通過類分離熱管冷卻吸附床回路由氨工質(zhì)來冷卻。氨液管路中氨液在吸附床所放出的熱量下蒸發(fā)，帶走吸附熱，在中間冷卻器中通過冷海水來冷卻。兩個吸附床之間設(shè)有回質(zhì)閥，可以在工作狀態(tài)切換時進行回質(zhì)。吸附床解吸與吸附通過單向閥來實現(xiàn)，吸附所產(chǎn)生的冷量直接輸入片冰機進行制冰。
冷凝器與中間冷卻器均采用多管型叉流換熱器，中間冷卻器下部與第二氨罐相連，第二氨罐下部通過熱管下降段與吸附床下部相連，吸附床上部與熱管上升段相連，熱管上升段再接入中間冷卻器上部，電磁閥連接在熱管下降段上，組成類分離熱管型冷卻系統(tǒng)。
冷凝器與中間冷卻器管內(nèi)為冷海水回路，管外為氨介質(zhì)，中間冷卻器不再采用傳統(tǒng)型熱管的冷卻方式，這可以提高冷卻效果。第一氨罐底部經(jīng)過一節(jié)流閥連到片冰機，第一氨罐和片冰機組成復(fù)合式蒸發(fā)器。
本發(fā)明船用余熱驅(qū)動吸附式制冰機的運行流程包括以下幾個回路①煙氣加熱回路，由煙氣閥門、溫度計以及煙氣管路組成。②類分離熱管冷卻吸附床回路，由氨管路(包括吸附床內(nèi)氨液管路、熱管上升段以及熱管下降段)、電磁閥、中間冷卻器、第二氨罐組成。③冷海水冷卻回路，采用串聯(lián)方式，冷海水先進入冷凝器，再進入中間冷卻器，包括閥門以及冷海水泵等組成。④吸附回路，吸附床從蒸發(fā)器中吸附，從而產(chǎn)生制冷量，由第一、第二單向閥來控制。⑤解吸回路，吸附床中制冷劑解吸到冷凝器，由冷海水冷凝。由第三、第四單向閥控制。⑥回質(zhì)回路，由回質(zhì)閥來控制。⑦片冰機出冰系統(tǒng)，儲液罐里的低溫液態(tài)制冷劑依靠儲液罐與制冰機中的壓差進入到片冰機，片冰機為一不銹鋼圓盤形連續(xù)轉(zhuǎn)動的蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的內(nèi)部為制冷劑，外部采取水噴淋的方式制冰。吸附床的吸附作用使制冷劑在片冰機的蒸發(fā)器內(nèi)部蒸發(fā)，蒸發(fā)作用使片冰機中的制冷劑溫度降低產(chǎn)生冷量。當(dāng)制冷劑的溫度降低到一定程度后，片冰機蒸發(fā)器外部的噴淋水開始在蒸發(fā)器的表面結(jié)冰，所制成的冰由片冰機的削刀從蒸發(fā)器表面剝離下來，形成片狀的冰，完成制冰過程。
柴油機中燃油燃燒所供給熱量的25％-35％為廢氣所帶走而損失掉，且排氣溫度一般在400℃左右。以6160A型船用柴油機為例(額定功率101kW，轉(zhuǎn)速750r/min)，當(dāng)其接入75kW負(fù)載運行時，實測其可回收余熱量為34kW左右。吸附式制冰機的制冷系數(shù)COP按0.3計算，則制冷量輸出為10kW。每小時大約可產(chǎn)冰60kg。吸附式制冰系統(tǒng)的管路切換由機械、電氣裝置自動完成。由于漁船在航行作業(yè)中只能作簡單的檢修，對制冷設(shè)備安全可靠性以及備件方面比陸用有更高的要求。因此整個系統(tǒng)的各個運行過程控制程序化，便于漁民的現(xiàn)場操作。
本發(fā)明的船用余熱驅(qū)動的吸附式制冰機，在漁船航行和作業(yè)期間由于它直接利用柴油機尾氣余熱驅(qū)動，以海水為冷源冷卻吸附床和冷凝器實現(xiàn)連續(xù)制冰，與由電能驅(qū)動傳統(tǒng)的蒸氣壓縮制冷方式相比，節(jié)約了柴油的消耗，提高了能源的利用率；克服了吸收式制冷系統(tǒng)必須裝備溶液泵或分餾裝置，不太適合船體的顛簸運動狀態(tài)等缺點；具有結(jié)構(gòu)與控制簡單、運動部件少、抗振性好、運行費用低、使用壽命長等諸多優(yōu)點，是一種既節(jié)省能源、提高能源利用率，又利于環(huán)保的有效制冷方式。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明吸附床結(jié)構(gòu)主視3為本發(fā)明吸附床結(jié)構(gòu)截面圖具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括煙氣入口1，溫度計2，回質(zhì)閥3，煙氣閥門4，吸附床5、8，壓力表6，煙氣出口7，熱管上升段9，熱管下降段10，電磁閥11、12，單向閥13、14、15、16，冷海水進口17，冷海水泵18，海水閥19，冷海水回路20，氨罐21、24，冷凝器22，片冰機23，中間冷卻器25，冷海水出口26，節(jié)流閥27，接管28、29。其連接方式為溫度計2以及煙氣閥門4設(shè)置在煙氣入口1管路上，中間冷卻器25與氨罐24通過管路焊接在一起，與吸附床5、8通過熱管上升段9以及熱管下降段10相連。電磁閥11、12設(shè)置在熱管下降段10上，冷凝器22與氨罐21通過管路焊接在一起，冷凝器22與吸附床5、8通過接管29連接，單向閥15、16連接在接管29上，氨罐21與片冰機23通過管路相連，片冰機23通過接管28與吸附床5、吸附床8相連。單向閥13、14設(shè)置在接管28上，回質(zhì)閥3設(shè)置在冷凝器22和片冰機23與吸附床5、8的接管上，冷海水回路20為串聯(lián)方式，海水閥門19以及冷海水泵18設(shè)置在冷海水進口17管路上，冷海水回路20先與冷凝器22相連通，再與中間冷卻器25連通，最后與冷海水出口26連通。煙氣入口1、壓力表6、以及煙氣出口7分別與吸附床5、吸附床8相連。
冷凝器22與中間冷卻器25均采用多管型叉流換熱器。氨罐21底部經(jīng)過一節(jié)流閥連到片冰機23，氨罐21和片冰機23組成復(fù)合式蒸發(fā)器。
如圖2、圖3所示，吸附床5與吸附床8均選用固化混合吸附劑，氨為制冷劑。
吸附床5與吸附床8結(jié)構(gòu)相同，具體包括上管板30，氨液出口31，抽真空口32，吸附劑33，翅片34，外殼35，氨液進口36，下管板37，煙氣管路38，氨液管路39、吸附/解吸口40、篩管41。其連接方式為上管板30、下管板37分別與煙氣管路38采用焊接的方式連接，氨液出口31、抽真空口32、氨液進口36以及吸附/解吸口40與外殼35之間采用焊接。氨液進口36與吸附床內(nèi)部的氨液管路39相連通。吸附劑33的兩側(cè)設(shè)有翅片34，翅片34與氨液管路39以及煙氣管路38采用漲接的方式連接，篩管41采用彈簧管外包有篩網(wǎng)的方式制作，與翅片34相連接。
煙氣入口1為柴油機的廢氣出口，接入吸附床5、8內(nèi)的煙氣管路38，煙氣出口7從吸附床5、8內(nèi)煙氣管路接出，壓力表6連接在吸附床外殼35上，與吸附床5、8的內(nèi)腔相通。
冷凝器22與中間冷卻器25均采用多管型叉流換熱器，中間冷卻器25下部與氨罐24相連，氨罐24下部通過熱管下降段1與吸附床5，8下部相連，吸附床5，8上部與熱管上升段9相連，熱管上升段9再接入中間冷卻器25上部，電磁閥11、12連接在熱管下降段10上，組成類分離熱管型冷卻系統(tǒng)。
本發(fā)明采用類分離熱管型冷卻方式來冷卻。在吸附床冷5、8卻過程中，氨液通過氨罐23以及電磁閥11、12進入吸附床5、8內(nèi)氨液管路39，然后在吸附床5、8內(nèi)蒸發(fā)帶走吸附熱，通過熱管上升段9進入到中間冷卻器25，冷卻成氨液后進入到氨罐24，再進入吸附床5、8構(gòu)成循環(huán)。中間冷卻器25則依靠冷海水來冷卻。冷海水冷卻采用串聯(lián)的方式，先通過冷海水進口17以及冷海水泵18、海水閥19進入到冷凝器22，再通過冷海水回路20進入到中間冷卻器25，通過冷海水出口26排入大海。
權(quán)利要求
1.一種類分離熱管型船用吸附制冰機，包括煙氣入口(1)，溫度計(2)，煙氣閥門(4)，吸附床(5)、(8)，壓力表(6)，煙氣出口(7)，單向閥(13)、(14)、(15)、(16)，冷凝器(22)，接管(28)、(29)，其特征在于還包括回質(zhì)閥(3)，熱管上升段(9)，熱管下降段(10)，電磁閥(11)、(12)，冷海水進口(17)，冷海水泵(18)，海水閥(19)，冷海水回路(20)，氨罐(21)、(24)，片冰機(23)，中間冷卻器(25)，冷海水出口(26)，節(jié)流閥(27)，其連接方式為溫度計(2)以及煙氣閥門(4)設(shè)置在煙氣入口(1)管路上，中間冷卻器(25)與氨罐(24)通過管路焊接在一起，與吸附床(5)、(8)通過熱管上升段(9)以及熱管下降段(10)相連，電磁閥(11)、(12)設(shè)置在熱管下降段(10)上，冷凝器(22)與氨罐(21)通過管路焊接在一起，冷凝器(22)與吸附床(5)、(8)通過接管(29)連接，單向閥(15)、(16)連接在接管(29)上，氨罐(21)與片冰機(23)通過管路相連，片冰機(23)通過接管(28)與吸附床(5)、(8)相連，單向閥(13)、單向閥(14)設(shè)置在接管(28)上，回質(zhì)閥(3)設(shè)置在冷凝器(22)和片冰機(23)與吸附床(5)、(8)的接管上，冷海水回路(20)為串聯(lián)方式，海水閥門(19)以及冷海水泵(18)設(shè)置在冷海水進口(17)管路上，冷海水回路(20)先與冷凝器(22)相連通，再與中間冷卻器(25)連通，最后與冷海水出口(26)連通，煙氣入口(1)、壓力表(6)、以及煙氣出口(7)分別與吸附床(5)、吸附床(8)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類分離熱管型船用吸附制冰機，其特征是，冷凝器(22)與中間冷卻器(25)均采用多管型叉流換熱器，中間冷卻器(25)下部與氨罐(24)相連，氨罐(24)下部通過熱管下降段(1)與吸附床(5)，(8)下部相連，吸附床(5)，(8)上部與熱管上升段(9)相連，熱管上升段(9)再接入中間冷卻器(25)上部，電磁閥(11)、(12)連接在熱管下降段(10)上，組成類分離熱管型冷卻系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類分離熱管型船用吸附制冰機，其特征是，氨罐(21)底部經(jīng)過一節(jié)流閥連到片冰機(23)，氨罐(21)和片冰機(23)組成復(fù)合式蒸發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類分離熱管型船用吸附制冰機，其特征是，吸附床(5)與吸附床(8)結(jié)構(gòu)相同，具體包括上管板(30)，氨液出口(31)，抽真空口(32)，吸附劑(33)，翅片(34)，外殼(35)，氨液進口(36)，下管板(37)，煙氣管路(38)，氨液管路(39)以及吸附/解吸口(40)，其連接方式為上管板(30)、下管板(37)分別與煙氣管路(38)采用焊接的方式連接，氨液出口(31)、抽真空口(32)、氨液進口(36)以及吸附/解吸口(40)與外殼(35)之間采用焊接，氨液進口(36)與吸附床內(nèi)部的氨液管路(39)相連通，吸附劑(33)的兩側(cè)設(shè)有翅片(34)，翅片(34)與氨液管路(39)以及煙氣管路(38)采用漲接的方式連接，篩管(41)采用彈簧管外包有篩網(wǎng)的方式制作，與翅片(34)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的類分離熱管型船用吸附制冰機，其特征是，吸附床(5)與吸附床(8)均選用固化混合吸附劑，氨為制冷劑。
全文摘要
一種類分離熱管型船用吸附制冰機。屬于吸附制冷領(lǐng)域。本發(fā)明吸附床采用煙氣管路直接加熱，中間冷卻器與第二氨罐焊接，與吸附床通過熱管上升段以及熱管下降段相連，電磁閥設(shè)置在熱管下降段上，冷凝器與第一氨罐焊接，冷凝器與吸附床連接，單向閥連接在接管上，第一氨罐與片冰機相連，片冰機與吸附床相連，回質(zhì)閥設(shè)置在冷凝器和片冰機與吸附床的接管上，冷海水回路為串聯(lián)方式，海水閥門、冷海水泵設(shè)在冷海水進口管路上，冷海水回路先與冷凝器相連通，再與中間冷卻器、冷海水出口連通。本發(fā)明采用混和吸附劑—氨工質(zhì)對，吸附床采用氨為冷卻介質(zhì)來冷卻，可避免吸附床采用海水直接冷卻過程中的腐蝕問題，同時也可以簡化結(jié)構(gòu)，增強換熱效果。
文檔編號F25B27/02GK1544864SQ20031010892
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者王麗偉, 王如竹, 吳靜怡 申請人:上海交通大學(xué)