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CN101907367A - 吸附式热流体自身冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸附式热流体自身冷却系统，包括吸附器、解吸器、蒸发器、工质对上流通道、工质对下流通道和系统热流体出口，系统热流体出口与解吸器的加热流体入口连通，解吸器的加热流体出口经热流体通道与蒸发器的被冷却流体入口连通，在蒸发器上设被冷却热流体出口，蒸发器的气相制冷剂出口与吸附器的制冷剂入口连通，吸附器的吸附工质对出口经工质对上流通道与解吸器连通，解吸器的解吸工质对出口经工质对下流通道与吸附器连通，在解吸器上设制冷剂蒸汽出口，在蒸发器上设制冷剂入口。本发明结构简单，制造成本低，可靠性高，节能环保并能够有效的冷却热动力系统中需要冷却的热流体。

Description

吸附式热流体自身冷却系统
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种吸附式热流体自身冷却系统。
技术背景
热动力系统(如发动机，燃气轮机等)中，有许多需要冷却的热流体，例如经增压器增压后升温的进气、发动机的冷却水系统以及需要降温冷却的发动机的排气等。这些热流体自身都具有较高的温度(低的有一二百度，高的有七八百度)，要对这种流体进行冷却传统的方法是进行热交换器但是一般都需要较大的换热面积和大量动力，因此造成体积庞大、功耗高等缺点。如果能够利用这些热流体自身所具有的高温能量作推动力对其自身进行冷却，就可制造出体积小、耗能低的冷却系统。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
一种吸附式热流体自身冷却系统，包括吸附器、解吸器、蒸发器、工质对上流通道、工质对下流通道和系统热流体出口，所述系统热流体出口与所述解吸器的加热流体入口连通，所述解吸器的加热流体出口经热流体通道与所述蒸发器的被冷却流体入口连通，在所述蒸发器上设被冷却热流体出口，所述蒸发器的气相制冷剂出口与所述吸附器的制冷剂入口连通，所述吸附器的吸附工质对出口经所述工质对上流通道与所述解吸器连通，所述解吸器的解吸工质对出口经所述工质对下流通道与所述吸附器连通，在所述解吸器上设制冷剂蒸汽出口，在所述蒸发器上设制冷剂入口。
所述吸附式热流体自身冷却系统还包括散热器，所述散热器设置在所述热流体通道上。
系统热流体出口设为发动机的排气口。
系统热流体出口设为涡轮增压器的出口或设为发动机冷却系统的高温流体出口或设为锅炉排烟口。
在所述工质对上流通道上泵。
所述制冷剂蒸汽出口经冷凝器和节流器与所述制冷剂入口连通。
所述被冷却热流体出口与储罐连通。
所述被冷却热流体出口与深冷系统的被冷却流体入口连通。
所述吸附式热流体自身冷却系统还包括气液分离器，所述被冷却热流体出口与所述气液分离器连通，所述气液分离器的液体出口与所述制冷剂入口连通；或所述被冷却热流体出口与储罐连通，在所述储罐上设液体导出口，所述液体导出口与所述制冷剂入口连通。
在所述吸附器上设吸附器散热器，所述吸附器散热器散出吸附过程放出的热量提高吸附效率。
在吸附制冷中存在吸附质和吸附剂一对工质，以溴化锂水溶液为例，其中溴化锂为吸附质，而水为吸附剂(通常也叫做制冷剂)。本发明的原理是将需要被冷却的热流体与解吸器(也叫发生器)连通，在解吸器内工质对被热流体加热，其中吸附剂被汽化蒸发(例如水汽化蒸发为水蒸气)，形成高浓度吸附质溶液或纯吸附质(例如高浓度溴化锂水溶液或溴化锂)，高浓度吸附质溶液或纯吸附质流向吸附器(也叫吸收器)，在吸附器内高浓度吸附质溶液或纯吸附质吸附(也叫吸收)从蒸发器来的气相吸附剂形成低浓度吸附质溶液，低浓度吸附质溶液再流向解吸器(也叫发生器)，从而形成工质对循环。已经在解吸器内放热降温的需要冷却的热流体通道与蒸发器连通，在蒸发器内由于吸附剂(例如水)在低蒸气压下蒸发吸收大量来自需要冷却的热流体中的热量，从而使热流体降温。被冷却的热流体从蒸发器导出，根据冷却条件不同，可能是气体、液体或固体。为了提高冷却效率，可以在热流体出解吸器之后进入蒸发器之前进行冷却。
本发明所谓的吸附器是指工质对(详见有关吸附制冷书籍)发生吸附过程的装置。
本发明所谓的解吸器是指在热流体的加热作用下工质对发生解吸过程的装置。
本发明所谓的蒸发器是指由于吸附剂的蒸汽被吸附质吸附使液体吸附剂发生汽化蒸发的装置。在蒸发器内吸附剂吸收大量需要被冷却的流体的热量，从而使需要被冷却的流体降温冷却或液化或固体化。
本发明所谓的工质对上流通道是指低浓度工质对由吸附器流向解吸器的通道。本发明所谓的工质对下流通道是指高浓度工质对(或纯吸附质)由解吸器流向吸附器的通道。
本发明所谓的系统热流体出口是指热动力系统中的热流体出口，如经增压器增压后升温的进气、发动机的冷却水系统以及需要降温冷却的发动机的排气等。
本发明所谓的制冷剂是指吸附剂，以溴化锂水溶液吸附制冷为例，吸附剂是指水。
本发明中所谓的气液分离器是指能够将气体和液体进行分离的装置。如果本发明被应用在排气主要成分是二氧化碳和水的热动力系统中，可采用气液分离器将水和气体二氧化碳分离，也可采用气液分离器将气体二氧化碳和液体二氧化碳分离。
本发明所谓的深冷系统是指在应用本发明所公开的吸附式热流体自身冷却系统对热流体进行冷却后，再进行深度冷却的系统。所谓的深度冷却是指冷却强度更高，温度更低，可以形成更低温度的流体或其液化、固化产物。
本发明所谓的吸附工质对是指发生吸附作用和解吸作用的一对工质，如溴化锂和水。
本发明中所谓连通是指直接连通、经过若干过程(包括与其他物质混合等)的间接连通或经控制阀等受控连通。
本发明的有益效果如下：
1、本发明结构简单，制造成本低，可靠性高，节能环保并能够有效的冷却热动力系统中需要冷却的热流体。
2、本发明所公开的吸附式热流体自身冷却系统如被应用在排气主要成分是二氧化碳和水的热动力系统中，可单独使二氧化碳液化或固体化，也可以与深冷系统相结合使二氧化碳液化或固体化，从而高效的形成闭合循环，消除热动力系统对环境的污染。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例3的结构示意图；
图4为本发明实施例4的结构示意图；
图5为本发明实施例5的结构示意图；
图6为本发明实施例6的结构示意图；
图7为本发明实施例7的结构示意图；
图8为本发明实施例8的结构示意图；
图9为本发明实施例9的结构示意图；
图10为本发明实施例10的结构示意图；
图11为本发明实施例11的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的吸附式热流体自身冷却系统，包括吸附器1、解吸器2、蒸发器3、工质对上流通道4、工质对下流通道5和系统热流体出口6，系统热流体出口6与解吸器2的加热流体入口201连通，解吸器2的加热流体出口202经热流体通道23与蒸发器3的被冷却流体入口301连通，在蒸发器3上设被冷却热流体出口302，蒸发器3的气相制冷剂出口303与吸附器1的制冷剂入口103连通，吸附器1的吸附工质对出口101经工质对上流通道4与解吸器2连通，解吸器2的解吸工质对出口203经工质对下流通道5与吸附器1连通，在解吸器2上设制冷剂蒸汽出口204，在蒸发器3上设制冷剂入口304。
实施例2
如图2所示的吸附式热流体自身冷却系统，其与实施例1的区别在于：吸附式热流体自身冷却系统还包括散热器7，散热器7设置在热流体通道23上，在工质对上流通道4上泵8。
实施例3
如图3所示的吸附式热流体自身冷却系统，其与实施例1的区别在于：系统热流体出口6设为发动机的排气口61。
实施例4
如图4所示的吸附式热流体自身冷却系统，其与实施例1的区别在于：系统热流体出口6设为涡轮增压器的出口62。
实施例5
如图5所示的吸附式热流体自身冷却系统，其与实施例1的区别在于：系统热流体出口6设为设为发动机冷却系统的高温流体出口63。
实施例6
如图6所示的吸附式热流体自身冷却系统，其与实施例1的区别在于：设为锅炉排烟口64。
实施例7
如图7所示的吸附式热流体自身冷却系统，其与实施例1的区别在于：制冷剂蒸汽出口204经冷凝器9和节流器10与制冷剂入口304连通，被冷却热流体出口302与储罐11连通。
实施例8
如图8所示的吸附式热流体自身冷却系统，其与实施例1的区别在于：被冷却热流体出口302与深冷系统12的被冷却流体入口连通。
实施例9
如图9所示的吸附式热流体自身冷却系统，其与实施例1的区别在于：吸附式热流体自身冷却系统还包括气液分离器13，被冷却热流体出口302与气液分离器13连通，气液分离器13的液体出口与制冷剂入口304连通。
实施例10
如图10所示的吸附式热流体自身冷却系统，其与实施例1的区别在于：被冷却热流体出口302与储罐11连通，在储罐11上设液体导出口14，液体导出口14与制冷剂入口304连通。
实施例11
如图11所示的吸附式热流体自身冷却系统，其与实施例1的区别在于：在吸附器1上设吸附器散热器15，吸附器散热器15散出吸附过程放出的热量提高吸附效率。

Claims (10)

1.一种吸附式热流体自身冷却系统，包括吸附器(1)、解吸器(2)、蒸发器(3)、工质对上流通道(4)、工质对下流通道(5)和系统热流体出口(6)，其特征在于：所述系统热流体出口(6)与所述解吸器(2)的加热流体入口(201)连通，所述解吸器(2)的加热流体出口(202)经热流体通道(23)与所述蒸发器(3)的被冷却流体入口(301)连通，在所述蒸发器(3)上设被冷却热流体出口(302)，所述蒸发器(3)的气相制冷剂出口(303)与所述吸附器(1)的制冷剂入口(103)连通，所述吸附器(1)的吸附工质对出口(101)经所述工质对上流通道(4)与所述解吸器(2)连通，所述解吸器(2)的解吸工质对出口(203)经所述工质对下流通道(5)与所述吸附器(1)连通，在所述解吸器(2)上设制冷剂蒸汽出口(204)，在所述蒸发器(3)上设制冷剂入口(304)。
2.根据权利要求1所述吸附式热流体自身冷却系统，其特征在于：所述吸附式热流体自身冷却系统还包括散热器(7)，所述散热器(7)设置在所述热流体通道(23)上。
3.根据权利要求1所述吸附式热流体自身冷却系统，其特征在于：系统热流体出口(6)设为发动机的排气口(61)。
4.根据权利要求1所述吸附式热流体自身冷却系统，其特征在于：系统热流体出口(6)设为涡轮增压器的出口(62)或设为发动机冷却系统的高温流体出口(63)或设为锅炉排烟口(64)。
5.根据权利要求1所述吸附式热流体自身冷却系统，其特征在于：在所述工质对上流通道(4)上泵(8)。
6.根据权利要求1所述吸附式热流体自身冷却系统，其特征在于：所述制冷剂蒸汽出口(204)经冷凝器(9)和节流器(10)与所述制冷剂入口(304)连通。
7.根据权利要求1所述吸附式热流体自身冷却系统，其特征在于：所述被冷却热流体出口(302)与储罐(11)连通。
8.根据权利要求1所述吸附式热流体自身冷却系统，其特征在于：所述被冷却热流体出口(302)与深冷系统(12)的被冷却流体入口连通。
9.根据权利要求1所述吸附式热流体自身冷却系统，其特征在于：所述吸附式热流体自身冷却系统还包括气液分离器(13)，所述被冷却热流体出口(302)与所述气液分离器(13)连通，所述气液分离器(13)的液体出口与所述制冷剂入口(304)连通；或所述被冷却热流体出口(302)与储罐(11)连通，在所述储罐(11)上设液体导出口(14)，所述液体导出口(14)与所述制冷剂入口(304)连通。
10.根据权利要求1所述吸附式热流体自身冷却系统，其特征在于：在所述吸附器(1)上设吸附器散热器(15)，所述吸附器散热器(15)散出吸附过程放出的热量提高吸附效率。
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