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1、(10)申请公布号 CN 103438598 A(43)申请公布日 2013.12.11CN103438598A*CN103438598A*(21)申请号 201310364418.6(22)申请日 2013.08.20F25B 7/00(2006.01)(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址 100190 北京市海淀区北四环西路11号(72)发明人金红光 韩巍 孙流莉 陈强郑丹星 林汝谋 杨金福 崔平(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司 11021代理人任岩(54) 发明名称基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统及方法(57) 摘要本发明公开了一种基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统。
2、及方法，该系统包括动力子循环、吸收式制冷子循环和压缩式制冷子循环，其中该系统采用中低温热源驱动动力子循环作功，动力子循环的排热驱动吸收式制冷子循环制冷，动力子循环所作的功驱动压缩式制冷子循环制冷，吸收式制冷子循环与压缩式制冷子循环构成复叠式制冷系统，吸收式制冷子循环工作于高温区，压缩式制冷子循环工作于低温区;高温区的吸收式制冷子循环的蒸发制冷过程为低温区的压缩式制冷子循环的冷凝过程提供冷却负荷，二者通过蒸发-冷凝器相结合。整个系统的输入能量为中低温热源，产品输出为低温冷。(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书7页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书。
3、2页 说明书7页 附图1页(10)申请公布号 CN 103438598 ACN 103438598 A1/2页21.一种基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统，其特征在于，该系统包括动力子循环、吸收式制冷子循环和压缩式制冷子循环，其中该系统采用中低温热源驱动动力子循环作功，动力子循环的排热驱动吸收式制冷子循环制冷，动力子循环所作的功驱动压缩式制冷子循环制冷，吸收式制冷子循环与压缩式制冷子循环构成复叠式制冷系统，吸收式制冷子循环工作于高温区，压缩式制冷子循环工作于低温区;高温区的吸收式制冷子循环的蒸发制冷过程为低温区的压缩式制冷子循环的冷凝过程提供冷却负荷，二者通过蒸发-冷凝器相结合。2.根据权利要求。
4、1所述的基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统，其特征在于，所述动力子循环包括依次连接成环路的高压溶液泵(1)、蒸气发生器(2)、膨胀机(3)、再沸器(4)和第一冷凝器(5)，其中，来自第一冷凝器(5)的溶液S1经过高压泵(1)加压后形成S2，进入蒸气发生器(2)中，被外热源加热形成过热蒸气S3后进入膨胀机(3)膨胀作功，膨胀机(3)排气S4依次进入再沸器(4)和第一冷凝器(5)，将冷凝热的高温部分用于吸收式制冷子循环中溶液的加热过程，冷凝热的低温部分排向环境。3.根据权利要求2所述的基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统，其特征在于，所述高压溶液泵(1)是液体加压设备，用于提高液体压力;所述蒸气发生器(。
5、2)和所述再沸器(4)是流体换热设备，用于冷热物流之间的热量交换;所述膨胀机(3)是气体膨胀作功设备，膨胀机(3)利用高温高压蒸气膨胀作功;所述第一冷凝器(5)是冷凝设备，用于将动力循环工质蒸气进行冷凝，冷凝放热通过冷却介质排向环境。4.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统，其特征在于，所述吸收式制冷子循环包括吸收器(6)、低压溶液泵(7)、溶液换热器(8)、精馏塔(9)、第二冷凝器(10)、过冷器(11)、氨节流阀(12)、蒸发-冷凝器(13)和溶液节流阀(14)，其中:来自吸收器(6)的浓溶液S6经过低压溶液泵(7)加压、溶液换热器(8)预热后进入精馏塔(9)，分离成高纯度。
6、的塔顶氨蒸气S12和低浓度的塔釜稀溶液S9;塔釜稀溶液S9先经过溶液换热器(8)进行热量回收后再经过溶液节流阀(14)节流降压，形成的低压稀溶液S11进入吸收器(6);塔顶氨蒸气S12进入第二冷凝器(10)中冷凝成液氨S13后进入过冷器(11)，与来自蒸发-冷凝器(13)的低温氨蒸气S16换热后，形成具有一定过冷度的液氨S14，经过氨节流阀(12)节流降压后进入蒸发-冷凝器(13)蒸发，形成的低温低压氨蒸气S16在过冷器(11)中进行冷量回收后进入吸收器(6)，被稀溶液S11吸收，重新形成浓溶液S6。5.根据权利要求4所述的基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统，其特征在于，所述吸收器(6)是气液混。
7、合吸收设备，采用吸收剂吸收制冷剂蒸气，吸收过程所放热量通过冷却介质排向环境;所述低压溶液泵(7)是液体加压设备，用于提高液体压力;所述溶液换热器(8)和所述过冷器(11)是流体换热设备，用于冷热物流之间的热量交换;所述精馏塔(9)用于实现混合工质的分离与提纯，以制得高纯度的制冷剂蒸气和低浓度的吸收剂溶液;权 利 要 求 书CN 103438598 A2/2页3所述第二冷凝器(10)是冷凝设备，用于将制冷剂蒸气进行冷凝，冷凝放热通过冷却介质排向环境;所述氨节流阀(12)和溶液节流阀(14)是液体节流降压装置，分别用于实现高温区制冷剂氨和塔釜溶液的降压;所述蒸发-冷凝器(13)是吸收式制冷子循环和。
8、压缩式制冷子循环的结合点，用于将高温区制冷剂在其中吸热蒸发，以使低温区制冷剂蒸气冷凝。6.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统，其特征在于，所述压缩式制冷子循环包括压缩机(15)、CO2节流阀(16)、CO2蒸发器(17)及蒸发-冷凝器(13)，其中:压缩机(15)在动力子循环的膨胀机(3)的驱动下压缩低压制冷剂蒸气S21，形成高压制冷剂蒸气S18，S18进入蒸发-冷凝器(13)后冷凝成液态制冷剂CO2，该过程的冷凝热由吸收式制冷子循环中的氨制冷剂吸收;所得的液态CO2经过CO2节流阀(16)节流降压后进入CO2蒸发器(17)蒸发制冷，所得到的低温冷量即为该复叠式制冷系统的产品。
9、输出。7.根据权利要求6所述的基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统，其特征在于，所述压缩机(15)是气体加压设备，用于将低压制冷剂蒸气压缩达到高压状态，压缩机(15)与膨胀机(3)通过联轴器连接，压缩机(15)所消耗的压缩功由膨胀机(3)提供;所述CO2节流阀(16)是液体节流降压装置，用于实现低温区制冷剂CO2的降压;所述CO2蒸发器(17)是该复叠制冷系统的制冷部件，用于将低温区制冷剂在其中吸热蒸发，以制得低温冷量;所述蒸发-冷凝器(13)是与所述吸收式制冷子循环共用。8.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统，其特征在于，该复叠式制冷系统的能量输入为工业余热、太阳能或地热的中低。
10、温外热源，产品输出为低温冷量。9.一种基于正逆循环耦合的复叠式制冷方法，应用于权利要求1至8中任一项所述的复叠式制冷系统，其特征在于，该方法采用中低温热源驱动动力子循环作功，动力子循环的排热驱动吸收式制冷子循环制冷，动力子循环所作的功再驱动压缩式制冷子循环制冷。10.根据权利要求9所述的基于正逆循环耦合的复叠式制冷方法，其特征在于，所述吸收式制冷子循环与所述压缩式制冷子循环构成复叠式制冷系统，吸收式制冷子循环工作于高温区，压缩式制冷子循环工作于低温区;高温区的吸收式制冷子循环的蒸发制冷过程为低温区的压缩式制冷子循环的冷凝过程提供冷却负荷，二者通过蒸发-冷凝器相结合。权 利 要 求 书CN 10。
11、3438598 A1/7页4基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统及方法技术领域0001 本发明涉及中低温热源制冷技术领域，特别是一种基于正逆循环耦合的吸收-压缩复叠式制冷系统和方法。背景技术0002 氨水吸收式制冷技术是一种可以利用低温余热资源或太阳能、地热等低温可再生能源驱动的制冷技术，其制冷温度范围广，约为10-60，广泛用于空调、冷库、石油冶炼及其他化工过程中。单级氨水吸收式制冷蒸发温度不宜过低，适合于空调、冷库冷藏以及某些工业部门。但另外还有一些工业部门，比如食品加工行业(食品的速冻、冷冻干燥、长期保鲜等)、某些燃气(丙烷等)液化、某些低温环境实验室以及固体CO2(干冰)的制取等，需要使用。
12、温度较低的冷量(比如低于-30)，此时单级氨水吸收式制冷已很难满足要求，需要采用双级流程。双级循环与单级循环相比，热力系数较低，而且系统复杂，设备较多，金属消耗量较大，另外运行也较为复杂。对于低温冷量，工业上还可采用复叠式压缩制冷循环来制得，但该循环高温区和低温区部采用压缩式制冷循环，将会消耗大量功。发明内容0003 (一)要解决的技术问题0004 为了克服现有双级氨水吸收式制冷系统的不足，本发明提供一种基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统及方法，通过将三个较为简单的子循环，即朗肯循环、单级氨水吸收式制冷循环以及压缩式制冷循环，进行有机结合，来利用中低温热源制得低温冷量。0005 (二)技术方案0。
13、006 为了达到上述目的，本发明提供了一种基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统，该系统包括动力子循环、吸收式制冷子循环和压缩式制冷子循环，其中该系统采用中低温热源驱动动力子循环作功，动力子循环的排热驱动吸收式制冷子循环制冷，动力子循环所作的功驱动压缩式制冷子循环制冷，吸收式制冷子循环与压缩式制冷子循环构成复叠式制冷系统，吸收式制冷子循环工作于高温区，压缩式制冷子循环工作于低温区;高温区的吸收式制冷子循环的蒸发制冷过程为低温区的压缩式制冷子循环的冷凝过程提供冷却负荷，二者通过蒸发-冷凝器相结合。0007 上述方案中，所述动力子循环包括依次连接成环路的高压溶液泵1、蒸气发生器2、膨胀机3、再沸器4和第。
14、一冷凝器5，其中，来自第一冷凝器5的溶液S1经过高压泵1加压后形成S2，进入蒸气发生器2中，被外热源加热形成过热蒸气S3后进入膨胀机3膨胀作功，膨胀机3排气S4依次进入再沸器4和第一冷凝器5，将冷凝热的高温部分用于吸收式制冷子循环中溶液的加热过程，冷凝热的低温部分排向环境。0008 上述方案中，所述高压溶液泵1是液体加压设备，用于提高液体压力;所述的蒸气发生器2和所述再沸器4是流体换热设备，用于冷热物流之间的热量交换;所述膨胀机3是气体膨胀作功设备，膨胀机3利用高温高压蒸气膨胀作功;所述第一冷凝器5是冷凝设说 明 书CN 103438598 A2/7页5备，用于将动力循环工质蒸气进行冷凝，冷凝。
15、放热通过冷却介质排向环境。0009 上述方案中，所述吸收式制冷子循环包括吸收器6、低压溶液泵7、溶液换热器8、精馏塔9、第二冷凝器10、过冷器11、氨节流阀12、蒸发-冷凝器13和溶液节流阀14，其中:来自吸收器6的浓溶液S6经过低压溶液泵7加压、溶液换热器8预热后进入精馏塔9，分离成高纯度的塔顶氨蒸气S12和低浓度的塔釜稀溶液S9;塔釜稀溶液S9先经过溶液换热器8进行热量回收后再经过溶液节流阀14节流降压，形成的低压稀溶液S11进入吸收器6;塔顶氨蒸气S12进入第二冷凝器10中冷凝成液氨S13后进入过冷器11，与来自蒸发-冷凝器13的低温氨蒸气S16换热后，形成具有一定过冷度的液氨S14，经。
16、过氨节流阀12节流降压后进入蒸发-冷凝器13蒸发，形成的低温低压氨蒸气S16在过冷器11中进行冷量回收后进入吸收器6，被稀溶液S11吸收，重新形成浓溶液S6。0010 上述方案中，所述吸收器6是气液混合吸收设备，采用吸收剂吸收制冷剂蒸气，吸收过程所放热量通过冷却介质排向环境;所述低压溶液泵7是液体加压设备，用于提高液体压力;所述溶液换热器8和所述过冷器11是流体换热设备，用于冷热物流之间的热量交换;所述精馏塔9用于实现混合工质的分离与提纯，以制得高纯度的制冷剂蒸气和低浓度的吸收剂溶液;所述第二冷凝器10是冷凝设备，用于将制冷剂蒸气进行冷凝，冷凝放热通过冷却介质排向环境;所述氨节流阀12和溶液节。
17、流阀14是液体节流降压装置，分别用于实现高温区制冷剂氨和塔釜溶液的降压;所述蒸发-冷凝器13是吸收式制冷子循环和压缩式制冷子循环的结合点，用于将高温区制冷剂在其中吸热蒸发，以使低温区制冷剂蒸气冷凝。0011 上述方案中，所述压缩式制冷子循环包括压缩机15、CO2节流阀16、CO2蒸发器17及蒸发-冷凝器13，其中:压缩机15在动力子循环的膨胀机3的驱动下压缩低压制冷剂蒸气S21，形成高压制冷剂蒸气S18，S18进入蒸发-冷凝器13后冷凝成液态制冷剂CO2，该过程的冷凝热由吸收式制冷子循环中的氨制冷剂吸收;所得的液态CO2经过CO2节流阀16节流降压后进入CO2蒸发器17蒸发制冷，所得到的低温冷。
18、量即为该复叠式制冷系统的产品输出。0012 上述方案中，所述压缩机15是气体加压设备，用于将低压制冷剂蒸气压缩达到高压状态，压缩机15与膨胀机3通过联轴器连接，压缩机15所消耗的压缩功由膨胀机3提供;所述CO2节流阀16是液体节流降压装置，用于实现低温区制冷剂CO2的降压;所述CO2蒸发器17是该复叠制冷系统的制冷部件，用于将低温区制冷剂在其中吸热蒸发，以制得低温冷量;所述蒸发-冷凝器13是与所述吸收式制冷子循环共用。0013 上述方案中，该复叠式制冷系统的能量输入为工业余热、太阳能或地热的中低温外热源，产品输出为低温冷量。0014 为达到上述目的，本发明还提供了一种基于正逆循环耦合的复叠式制。
19、冷方法，该方法采用中低温热源驱动动力子循环作功，动力子循环的排热驱动吸收式制冷子循环制冷，动力子循环所作的功再驱动压缩式制冷子循环制冷。其中，所述吸收式制冷子循环与所述压缩式制冷子循环构成复叠式制冷系统，吸收式制冷子循环工作于高温区，压缩式制冷子循环工作于低温区;高温区的吸收式制冷子循环的蒸发制冷过程为低温区的压缩式制冷子循环的冷凝过程提供冷却负荷，二者通过蒸发-冷凝器相结合。0015 (三)有益效果说 明 书CN 103438598 A3/7页60016 从上述技术方案看，本发明具有以下有益效果:0017 1、本发明提供的这种基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统及方法，以中低品位热为热源，既可以。
20、是工业余热，也可以是太阳能、地热等中低温的可再生能源，以达到节能减排的目的;该系统采用氨水混合物和CO2这两种自然工质为循环介质，环保无污染。0018 2、本发明提供的这种基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统及方法，以氨水混合工质的动力循环和吸收式制冷循环为基础，来系统内外的热能，将中低温热源先通过动力子循环作功，所作的功再驱动压缩式制冷子循环制冷;动力子循环的排热用于吸收式制冷;吸收式制冷子循环和压缩式制冷子循环构成复叠式制冷循环，其中吸收式循环工作于高温区，压缩式循环工作于低温区，二者通过蒸发-冷凝器相结合。整个系统的能量输入为中低温热量，输出为低温冷量。0019 3、本发明提供的这种基于正逆。
21、循环耦合的复叠式制冷系统及方法，动力子循环以氨水为工质，蒸发过程温度逐渐升高，可以与显热热源进行良好的温度匹配，减小了动力工质蒸发过程的不可逆损失;且动力子循环膨胀机排热温度较高，可以在吸收式制冷子循环中进一步利用。0020 4、本发明提供的这种基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统及方法，流程简单，各单元技术较为成熟，便于工业化利用。附图说明0021 图1是本发明提供的基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统实施例的示意图。具体实施方式0022 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。0023 如图1所示，图1是本发明提供的基于正逆循环耦合的复。
22、叠式制冷系统实施例的示意图。其中S1至S21表示循环工质。S22和S23表示热源介质。该系统包括动力子循环、吸收式制冷子循环和压缩式制冷子循环，其中该系统采用中低温热源驱动动力子循环作功，动力子循环的排热驱动吸收式制冷子循环制冷，动力子循环所作的功驱动压缩式制冷子循环制冷，吸收式制冷子循环与压缩式制冷子循环构成复叠式制冷系统，吸收式制冷子循环工作于高温区，压缩式制冷子循环工作于低温区;高温区的吸收式制冷子循环的蒸发制冷过程为低温区的压缩式制冷子循环的冷凝过程提供冷却负荷，二者通过蒸发-冷凝器相结合。该复叠式制冷系统的能量输入为工业余热、太阳能或地热的中低温外热源，产品输出为低温冷量。0024 。
23、参照图1，动力子循环包括依次连接成环路的高压溶液泵1、蒸气发生器2、膨胀机3、再沸器4和第一冷凝器5，其中，来自第一冷凝器5的溶液S1经过高压泵1加压后形成S2，进入蒸气发生器2中，被外热源加热形成过热蒸气S3后进入膨胀机3膨胀作功，膨胀机3排气S4依次进入再沸器4和第一冷凝器5，将冷凝热的高温部分用于吸收式制冷子循环中溶液的加热过程，冷凝热的低温部分排向环境。0025 其中，高压溶液泵1是液体加压设备，用于提高液体压力;蒸气发生器2和所述再沸器4是流体换热设备，用于冷热物流之间的热量交换;膨胀机3是气体膨胀作功设备，膨说 明 书CN 103438598 A4/7页7胀机3利用高温高压蒸气膨胀。
24、作功;第一冷凝器5是冷凝设备，用于将动力循环工质蒸气进行冷凝，冷凝放热通过冷却介质排向环境。0026 参照图1，吸收式制冷子循环包括吸收器6、低压溶液泵7、溶液换热器8、精馏塔9、第二冷凝器10、过冷器11、氨节流阀12、蒸发-冷凝器13和溶液节流阀14，其中:来自吸收器6的浓溶液S6经过低压溶液泵7加压、溶液换热器8预热后进入精馏塔9，分离成高纯度的塔顶氨蒸气S12和低浓度的塔釜稀溶液S9;塔釜稀溶液S9先经过溶液换热器8进行热量回收后再经过溶液节流阀14节流降压，形成的低压稀溶液S11进入吸收器6;塔顶氨蒸气S12进入第二冷凝器10中冷凝成液氨S13后进入过冷器11，与来自蒸发-冷凝器13。
25、的低温氨蒸气S16换热后，形成具有一定过冷度的液氨S14，经过氨节流阀12节流降压后进入蒸发-冷凝器13蒸发，形成的低温低压氨蒸气S16在过冷器11中进行冷量回收后进入吸收器6，被稀溶液S11吸收，重新形成浓溶液S6。0027 其中，吸收器6是气液混合吸收设备，采用吸收剂吸收制冷剂蒸气，吸收过程所放热量通过冷却介质排向环境;低压溶液泵7是液体加压设备，用于提高液体压力;溶液换热器8和所述过冷器11是流体换热设备，用于冷热物流之间的热量交换;精馏塔9用于实现混合工质的分离与提纯，以制得高纯度的制冷剂蒸气和低浓度的吸收剂溶液;第二冷凝器10是冷凝设备，用于将制冷剂蒸气进行冷凝，冷凝放热通过冷却介质。
26、排向环境;氨节流阀12和溶液节流阀14是液体节流降压装置，分别用于实现高温区制冷剂氨和塔釜溶液的降压;蒸发-冷凝器13是吸收式制冷子循环和压缩式制冷子循环的结合点，用于将高温区制冷剂在其中吸热蒸发，以使低温区制冷剂蒸气冷凝。0028 参照图1，所述压缩式制冷子循环包括压缩机15、CO2节流阀16、CO2蒸发器17及蒸发-冷凝器13，其中:压缩机15在动力子循环的膨胀机3的驱动下压缩低压制冷剂蒸气S21，形成高压制冷剂蒸气S18，S18进入蒸发-冷凝器13后冷凝成液态制冷剂CO2，该过程的冷凝热由吸收式制冷子循环中的氨制冷剂吸收;所得的液态CO2经过CO2带流阀16节流降压后进入CO2蒸发器17。
27、蒸发制冷，所得到的低温冷量即为该复叠式制冷系统的产品输出。0029 其中，压缩机15是气体加压设备，用于将低压制冷剂蒸气压缩达到高压状态，压缩机15与膨胀机3通过联轴器连接，压缩机15所消耗的压缩功由膨胀机3提供;CO2节流阀16是液体节流降压装置，用于实现低温区制冷剂CO2的降压;CO2蒸发器17是该复叠制冷系统的制冷部件，用于将低温区制冷剂在其中吸热蒸发，以制得低温冷量;蒸发-冷凝器13是与所述吸收式制冷子循环共用。0030 再次参照图1，高压溶液泵1出口依次与蒸气发生器2、膨胀机3、再沸器4和第一冷凝器5相连接;吸收器6出口依次与低压溶液泵7、溶液换热器8和精馏塔9相连接，精馏塔9塔底溶。
28、液出口依次与再沸器4、溶液换热器8、溶液节流阀14和吸收器6相连接，精馏塔9的塔顶蒸气出口依次与第二冷凝器10、过冷器11、节流阀12和蒸发-冷凝器13相连接，蒸发-冷凝器13与过冷器11相连接，过冷器11与吸收器6相连接;压缩机15与膨胀机3通过联轴器连接，压缩机15高压蒸气出口依次与蒸发-冷凝器13、CO2节流阀16和CO2蒸发器17相连接。0031 高压溶液泵1和低压溶液泵7是液体加压设备，用于提高液体压力。蒸气发生器2、再沸器4、溶液换热器8和过冷器11是流体换热设备，用于冷热物流之间的热量交换。膨说 明 书CN 103438598 A5/7页8胀机3和压缩机15分别是气体膨胀作功和气。
29、体加压设备，膨胀机3利用高温高压蒸气膨胀作功，压缩机15消耗膨胀机3产生的功将低压制冷剂蒸气压缩达到高压状态。第一冷凝器5和第二冷凝器10是冷凝设备，分别用于将动力循环工质蒸气和吸收式制冷子循环中的制冷剂蒸气进行冷凝，冷凝放热通过冷却介质排向环境。吸收器6是气液混合吸收设备，采用吸收剂吸收制冷剂蒸气，吸收过程所放热量通过冷却介质排向环境。精馏塔9用于实现混合工质的分离与提纯，以制得高纯度的制冷剂蒸气和低浓度的吸收剂溶液。氨节流阀12、溶液节流阀14和CO2节流阀16是液体节流降压装置，分别用于实现高温区制冷剂氨、塔釜溶液和低温区制冷剂CO2的降压。蒸发-冷凝器13是两个制冷子循环的结合点，朋于。
30、将高温区制冷剂在其中吸热蒸发，以便低温区制冷剂蒸气冷凝。CO2蒸发器17是该复叠制冷系统的制冷部件，用于将低温区制冷剂在其中吸热蒸发，以制得低温冷量。0032 该复叠式制冷系统采用中低温热源驱动，该中低温热源可以是工业余热、太阳能或地热。该复叠式制冷系统中，动力子循环和吸收式制冷子循环中采用的工作介质可以为氨和水工质对，但不局限于氨和水工质对，也可以是其他工质对;压缩式制冷子循环中采用的工作介质可以为CO2，但不局限于CO2，也可以为其他工质。0033 该复叠式制冷系统的具体工作流程为:0034 动力子循环中，来自第一冷凝器5的溶液S1经过高压泵1加压后形成S2，进入蒸气发生器2中，被外热源加。
31、热形成过热蒸气S3后进入膨胀机3膨胀作功，膨胀机排气S4依次进入再沸器4和第一冷凝器5，依次将冷凝热的高温部分用于吸收式制冷子循环中溶液的加热过程，冷凝热的低温部分排向环境。0035 吸收式制冷子循环中，来自吸收器6的浓溶液S6经过低压溶液泵7加压、溶液换热器8预热后进入精馏塔9，分离成高纯度的塔顶氨蒸气S12和低浓度的塔釜稀溶液S9;塔釜稀溶液S9先经过溶液换热器8进行热量回收后再经过溶液节流阀14节流降压，形成的低压稀溶液S11进入吸收器6;塔顶氨蒸气S12进入第二冷凝器10中冷凝成液氨S13后进入过冷器11，与来自蒸发-冷凝器13的低温氨蒸气S16换热后，形成具有一定过冷度的液氨S14，。
32、经过氨节流阀12节流降压后进入蒸发-冷凝器13蒸发，形成的低温低压氨蒸气S16在过冷器11中进行冷量回收后进入吸收器6，被稀溶液S11吸收，重新形成浓溶液S6。0036 压缩式制冷子循环中，压缩机15在动力子循环的膨胀机3的驱动下压缩低压制冷剂蒸气S21，形成高压制冷剂蒸气S18，S18进入蒸发-冷凝器13后冷凝成液态制冷剂CO2，该过程的冷凝热由吸收式制冷子循环中的氨制冷剂吸收;所得的液态CO2经过CO2节流阀16节流降压后进入CO2蒸发器17蒸发制冷，所得到的低温冷量即为该复叠式制冷系统的产品输出。工作于低温区的压缩式制冷子循环中的压缩机15所消耗的压缩功由动力子循环的膨胀机3提供。整个系。
33、统只有中低温外热源输入，不需要输入功。0037 基于图1所示的基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统，本发明还提供了一种基于正逆循环耦合的复叠式制冷方法，以中低温余热或太阳能等为驱动热源。该方法采用中低温热源驱动动力子循环作功，动力子循环的排热驱动吸收式制冷子循环制冷，动力子循环所作的功再驱动压缩式制冷子循环制冷。吸收式制冷子循环与所述压缩式制冷了循环构成复叠式制冷系统，吸收式制冷子循环工作于高温区，压缩式制冷子循环工作于低温区;高温区的吸收式制冷子循环的蒸发制冷过程为低温区的压缩式制冷子循环的冷凝过程提供冷却负荷，二者通过蒸发-冷凝器相结合。整个系统的能量输入为包括余热、太阳能或地热说 明 书CN。
34、 103438598 A6/7页9的中低温外热源，产品输出为低温冷量。0038 采用Aspen Plus软件对本实施例进行模拟计算。模拟中假设冷却水温度为30，吸收式制冷子循环中液氨蒸发温度为-15;蒸发-冷凝器中换热温差为5，即CO2压缩式制冷子循环中CO2冷凝温度约为-10(压力为27bar);CO2蒸发器中制冷蒸发温度约为-63(压力为3.7bar)。在该压比条件下，CO2压缩机效为60.6%。基本工况下系统主要部件负荷及系统性能参数见表1。0039 项目数据热源温度，350烟气流量，kg/h 3000热源热量，kW 275.5冷却介质温度，30氨蒸发温度，-15CO2蒸发温度，-63动。
35、力子循环工质氨浓度0.3吸收式制冷子循环浓溶液氨浓度0.37蒸气发生器负荷，kW 159.1排烟损失，kW 116.4膨胀机作功量，kW 24.1泵耗功，kW 2.1压缩机耗功，kW 22再沸器负荷，kw 100.3第一冷凝器负荷，kW 35.4溶液换热器负荷，kW 153.7第二冷凝器负荷，kw 59.1过冷器负荷，kw 7.3蒸发-冷凝器负荷，kW 57.9说 明 书CN 103438598 A7/7页10吸收器负荷，kw 87.3CO2蒸发器负荷，kW 35.8制冷量(-63)，kW 35.8压缩式制冷部分COPC1.63系统整体COP 0.23系统整体热效率，% 130040 表100。
36、41 表1是基础工况下基于正逆循环耦合的复叠式制冷系统主要部件负荷及系统性能参数。0042 由表1可以看出，当输入热源温度、冷却水温度和最终的制冷温度分别为350、30和-63，输入热源所含热量为275.5kW，动力子循环中氨水工质浓度和吸收式制冷子循环中浓溶液浓度分别为0.3和0.37时，系统排烟温度为167.1，蒸气发生器吸热量为159.1kW，最终制得-63的冷量为35.8kW。压缩式制冷子循环的压缩机耗功为22kW，压缩式制冷部分的COPC为1.63，整体复叠式制冷系统的COP为0.23;若考虑排烟损失(116.4kW)，系统的整体热效率为13%。本方法不需要额外消耗功，只需要消耗中低温热量即可制得较低温度的冷量。0043 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说 明 书CN 103438598 A10。