基于电极对间区域浓度差再生的吸收式制冷系统.pdf

本发明公开一种传质效果好、性能系数高的基于电极对间区域浓度差再生的吸收式制冷系统，其包括蒸发器(6)、吸收器(7)、电极再生器(1)、第一储液槽(2)、第二储液槽(3)和储水池(5)，储水池(5)设置在第二储液槽(3)的下方，第二储液槽(3)出水口(32)与储水池(5)进水口(51)以水道相连，水道内设有半透膜(4)，电极再生器(1)低浓度吸收剂出口(12)与第二储液槽(3)低浓度吸收剂进口(31)相连，电极再生器(1)高浓度吸收剂出口(13)与第一储液槽(2)高浓度吸收剂进口(21)相连，第一储液槽(2)高浓度吸收剂出口(22)与吸收器(7)高浓度吸收剂入口(71)相连，吸收器(7)低浓度吸收剂出口(72)与电极再生器(1)低浓度吸收剂入口(11)相连。

权利要求书
1.  一种基于电极对间区域浓度差再生的吸收式制冷系统，其特征在于：
包括蒸发器(6)、吸收器(7)，电极再生器(1)、第一储液槽(2)、第二储液槽(3)和储水池(5)；电极再生器(1)低浓度吸收剂出口(12)与第二储液槽(3)低浓度吸收剂入口(31)相连，第二储液槽(3)的下方设置储水池(5)，第二储液槽(3)的出水口(32)与储水池(5)的入水口(51)以水道相连，在此水道内设有仅允许水分子透过的半透膜(4)，储水池(5)的出水口(52)与蒸发器(6)的入水口(61)相连，蒸发器(6)蒸汽出口(62)通过连接管与吸收器(7)蒸汽入口(72)相连，吸收器(7)的低浓度吸收剂出口(73)与电极再生器(1)低浓度吸收剂入口(11)相连，电极再生器(1)高浓度吸收剂出口(13)与第一储液槽(2)的高浓度吸收剂入口(21)相连，第一储液槽(2)高浓度吸收剂出口(22)与吸收器(7)的高浓度吸收剂入口(71)相连。

2.  根据权利要求1所述的吸收式制冷系统，其特征在于：所述电极再生器(1)包括盛放吸收剂的腔体(101)，在所述腔体(101)设有并联的多个电极对(102)，在电极对(102)下方设有浓溶液收集管(103)，所述浓溶液收集管(103)与电极再生器(1)的浓溶液出口(13)相连，所述电极再生器(1)的稀溶液收集管(104)设在腔体(101)远离电极对(102)的部位,与电极再生器(1)的稀溶液出口(12)相连。

3.  根据权利要求1或2所述的吸收式制冷系统，其特征在于：所述第一储液槽(2)与第二储液槽(3)还设有连通管，所述连通管设有电磁阀门(8)。

4.  根据权利要求3所述的吸收式制冷系统，其特征在于：所述电极对(102)可外接各种可再生能源发电装置。

5.  根据权利要求4所述的吸收式制冷系统，其特征在于：所述电极对(102)外接可再生能源发电装置为太阳能发电装置。

说明书基于电极对间区域浓度差再生的吸收式制冷系统
技术领域
本发明属于空调制冷设备技术领域，特别是一种传质效果好、性能系数高的基于电极对间区域浓度差再生的吸收式制冷系统。
背景技术
在城镇化不断推进的背景下，建筑能耗占社会总能耗的40％～50％，而空调能耗占建筑能耗的30％～40％，是建筑能耗的大户，因此，空调系统的节能减排将是重中之重，充分利用各种可再生能源，改进现有的空调系统对发展低碳经济有重要意义，也是实现可持续发展的必由之路。
传统的吸收式制冷系统包括发生器、吸收器、溶液泵、冷凝器、节流阀和蒸发器，其中发生器、吸收器和溶液泵构成吸收剂循环，冷凝器、节流阀和蒸发器构成制冷循环。使用了发生器与冷凝器，通过热能驱动的蒸馏过程将水从低浓度吸收剂中分离出来，从而同时获得了制冷工质水与高浓度吸收剂，该过程需要对发生器加热，使循环后的吸收剂温度升高，必须使用冷源对其降温，不仅浪费了能量，并且由于扩散作用的负面影响，单级的制冷效率较低。
一种改进的吸收式制冷系统，用膜式再生器替代了发生器和冷凝器，对置于膜式再生器内的两个电极通电，正负电极分别吸引溶液中的阴阳离子，多片阴离子选择透过性膜和阳离子选择透过性膜在两电极之间成对设置，从而将再生器分成许多小室。开始工作后，一部分小室被浓缩得到高浓度的吸收剂，另一部分小室被稀释，稀溶液多次循环利用于接下来的溶液再生过程后稀释为纯水。这种改进的吸收式制冷系统克服了可再生能源利用中的不稳定性，且具有较高的性能系数。但依然存在一些问题：一是电迁移的方式，离两端较远处的电迁移传质作用较弱，动力分布不均，影响传质效果；二是膜对电迁移传质的阻力对传质性能影响较大；三是不易维护与更换，成本较大。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于电极对间区域浓度差再生的吸收式制冷系统，包括蒸发器、吸收器，电极再生器、第一储液槽、第二储液槽和储 水池；电极再生器低浓度吸收剂出口与第二储液槽低浓度吸收剂入口相连，第二储液槽的下方设置储水池，第二储液槽的出水口与储水池的入水口以水道相连，在此水道内设有仅允许水分子透过的半透膜，储水池的出水口与蒸发器的入水口相连，蒸发器蒸汽出口通过连接管与吸收器蒸汽入口相连，吸收器的低浓度吸收剂出口与电极再生器低浓度吸收剂入口相连，电极再生器(高浓度吸收剂出口与第一储液槽的高浓度吸收剂入口相连，第一储液槽高浓度吸收剂出口与吸收器的高浓度吸收剂入口相连。
优选地，所述电极再生器包括盛放吸收剂的腔体，在所述腔体设有并联的多个电极对，在电极对下方设有浓溶液收集管，所述浓溶液收集管与电极再生器浓溶液出口)相连，所述电极再生器的稀溶液收集管设在腔体远离电极对的部位,与电极再生器的稀溶液出口相连。
本发明的工作原理在于：对电极再生器每一电极对而言，在电场吸引力作用下，阴离子被吸引到正电极附近，使正电极附近区域具有较高的阴离子浓度，阳离子被吸引到负电极附近，使负电极附近区域具有较高的阳离子浓度，而距两极都较远的中间区域离子浓度较低，利用不同区域浓度上的区别，将电极附近区域与距电极较远区域的溶液分别引出，两极附近的溶液聚集起来就可以得到高浓度吸收剂，达到再生的目的，电极中间区域所获得稀溶液被收集起来回收再利用。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
1、本发明与传统的吸收式制冷系统相比，有效利用各种可利用资源，系统正负电极的电源由清洁环保的太阳能光伏发电系统等可再生能源产生电力的系统提供，所需电压只要60-80V,克服了可再生能源利用中的不稳定性，节约了化石燃料，有效控制二氧化碳的排放量，同时避免了因加热引起的温度升高和扩散作用的负面影响，有较高性能系数，COP最高时可达6以上，具有节能减排的效果；
2、本发明与膜再生系统相比，应用了电极对间区域浓度差再生，电极对取代了膜对，消除了膜对传质造成的阻力，均匀分布的电极带来了均匀的传质动力，提升了传质的效果；消除了膜的电阻对电流效率的不利影响，由于每个电极对间电压通常不超过1.7V，大大减小甚至消除了有害的电化学反应，提升了系统的性能，相比膜再生系统，性能系数可提升50％，新方法还降低了成本和系统的复杂性；
3、使用半透膜并利用重力势能在吸收剂再生的同时获得了制冷用的纯水。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明基于电极对间区域浓度差再生的吸收式制冷系统的结构示意图。
图中，
1 电极再生器，11电极再生器低浓度吸收剂入口，12电极再生器低浓度吸收剂出口，13电极再生器高浓度吸收剂出口，
2 第一储液槽，21第一储液槽高浓度吸收剂入口，22第一储液槽高浓度吸收剂出口，
3 第二储液槽，31第二储液槽低浓度吸收剂入口，32第二储液槽出水口，
4 半透膜，
5 储水池，51储水池入水口，52储水池出水口，
6 蒸发器，61蒸发器入水口，62蒸发器蒸汽出口，
7 吸收器，71吸收器高浓度吸收剂入口，72吸收器蒸汽入口，73吸收器低浓度吸收剂出口,
8 电磁阀门。
具体实施方式
如图1所示，本发明基于电极对间区域浓度差再生的吸收式制冷系统，包括蒸发器6、吸收器7，电极再生器1、第一储液槽2、第二储液槽3和储水池5；电极再生器1低浓度吸收剂出口12与第二储液槽3低浓度吸收剂入口31相连，第二储液槽3的下方设置储水池5，第二储液槽3的出水口32与储水池5的入水口51以水道相连，在此水道内设有仅允许水分子透过的半透膜4，储水池5的出水口52与蒸发器6的入水口61相连，蒸发器6蒸汽出口62通过连接管与吸收器7蒸汽入口72相连，吸收器7的低浓度吸收剂出口73与电极再生器1低浓度吸收剂入口11相连，电极再生器1高浓度吸收剂出口13与第一储液槽2的高浓度吸收剂入口21相连，第一储液槽2高浓度吸收剂出口22与吸收器7的高浓度吸收剂入口71相连。
所述电极再生器1包括盛放吸收剂的腔体101，在所述腔体101设有并联的多个电极对102，在电极对102下方设有浓溶液收集管103，所述浓溶液收集管103与电极再生器1的浓溶液出口13相连，所述电极再生器1的稀溶液收集管104设在腔体101远离电极对102的部位,与电极再生器1的稀溶液出口12相连。
所述第一储液槽2与第二储液槽3还设有连通管，所述连通管设有电磁阀门8。
所述电极对102外接太阳能等各种可再生能源发电装置。
电极再生器1包括盛放吸收剂的腔体，并有许多电极对并联，正电极、负电极从太阳能光伏发电系统或风能发电装置中引出，给正负电极通电，电极之间便会形成一个静电场，在电场吸引力作用下，阴离子被吸引到正电极附近，使正电极附近区域具有较高的阴离子浓度，阳离子被吸引到负电极附近，使负电极附近区域具有较高的阳离子浓度，而距两极都较远的中间区域离子浓度较低，在两极附近设置浓溶液收集管，收集管与电极再生器浓溶液出口连接，收集起来就可以得到高浓度吸收剂，达到再生的目的，中间区域远离电极对设置稀溶液出口，收集起来回收再利用。所述第一储液槽与第二储液槽还设有连通管，所述连通管设有电磁阀门。
电极再生器1中间区域获得的低浓度吸收剂引入到第二储液槽3，第二储液槽3被设在地势较低处，在第二储液槽3之下(如地下)设有储水池5，第二储液槽3底部设有与储水池5间隔的半透膜4，该半透膜4仅允许水分子透过，从电极再生器1出来的低浓度吸收剂在重力作用下进一步分离，纯水透过半透膜4被储存在储水池中，可以由水泵泵入蒸发器6进行制冷，蒸发器6中的水蒸气进入到吸收器7被其中的高浓度吸收剂吸收(溶质一般为LiCl、LiBr和CaCl2等单一或混合组合的电解质吸收剂)，吸收器7中吸收剂浓度变低，则被引入电极再生器1中再生成高浓度吸收剂，通过第一储液槽2进入吸收器继续吸收蒸发器过来的水蒸气。第一储液槽与第二储液槽3之间通过电磁阀门相连通，对吸收剂浓度进行调节。
本发明应用基于电极对间区域浓度差再生的吸收式空调系统是一种节能环保的空调系统，该系统运用太阳能等各种可再生能源发电装置，通过电极对取代了膜对，消除了膜对传质造成的阻力，提升了传质效果，不仅提高了吸收式制冷的效率，还降低了成本和系统的复杂性，具有显著的环保效果。