利用太阳能和化学物质溶解热制冷的制冷机 技术领域:
本发明涉及一种制冷机,特别是一种利用太阳能和化学物质溶解热制冷的制冷机,属于冰箱、空调制冷技术领域。
背景技术:
现在广泛应用的制冷方法有:蒸汽压缩式制冷、蒸汽吸收式制冷等。蒸汽压缩式制冷机有压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成,用管道将其连成一个封闭的系统:制冷剂在蒸发器中吸收热量汽化,产生的低压蒸汽被压缩机压缩成高压蒸汽排入冷凝器,在冷凝器中凝结成高压液体,高压液体通过膨胀阀流入蒸发器再次汽化制冷。该制冷机常用的制冷剂是含卤有机物,对大气臭氧层污染严重,并且由于必须要有压缩机,对电的依赖性很大且压缩机运转时还有很大的噪声污染。蒸汽吸收式制冷机,如溴化锂制冷机等。吸收式制冷机有发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和溶液泵组成。工作介质除制冷剂外,还有吸收、解吸制冷剂的吸收剂,二者组成工质对。在发生器中工质对被加热,解吸出制冷剂蒸汽,制冷剂蒸汽在冷凝器中被冷却凝结成液体,进入蒸发器吸热蒸发,产生制冷效应,蒸发产生的制冷剂蒸汽在吸收器被来自发生器的吸收剂吸收,再由溶液泵加压送入发生器,如此循环不息制取冷量。该制冷机也可以做成太阳能式,可是整个系统对真空度要求高,系统复杂,体积庞大。
已有技术中,蒸汽吸收制冷的太阳能吸附式制冷机,由反应器、冷凝器、蒸发器、集热器四大部件以及节流阀、连接管路和一些辅助设备组成。基本循环过程:白天太阳能集热器加热吸满致冷剂的吸附床层解吸出制冷剂蒸汽,制冷剂蒸汽在冷凝器中放热液化,流入蒸发器中,夜间环境温度降低,吸附剂放热重新吸附制冷剂蒸汽使系统中制冷剂蒸汽压力降低,蒸发器中液态制冷剂汽化吸热制冷。该制冷机对系统的真空度要求很高,吸附床层技术要求高,导致成本昂贵,现无法实现商业化推广普及。
发明内容:
为克服已有技术的不足和缺陷,本发明设计了一种基于太阳能利用和化学物质溶解热制冷的制冷机。
该制冷机的基本原理是让化学固体物质(如硝酸铵)在溶解-蒸发室内溶解,利用溶解热制冷,然后利用太阳能蒸发出溶液中的水形成化学固体物质,再使化学固体物质在溶解-蒸发室内溶于水,如此构成制冷循环。
本发明包括一个水箱、两个溶解-蒸发室、一个太阳能集热器、一个稳压箱、一个冷室和十个阀门。水箱、两个溶解-蒸发室和太阳能集热器固定于户外向阳的墙面上,水箱位于最上面,下面是两个水平布置的溶解-蒸发室,太阳能集热器位于最下面;冷室位于室内,水平位置低于两个溶解-蒸发室。冷室内安装有冷室热交换器,两个溶解-蒸发室底部都装有热交换器。
水箱底部的出水管分别经阀门与两个溶解-蒸发室连通,溶解-蒸发室里放有化学固体物质。溶解-蒸发室热交换器的进口分别经阀门与太阳能集热器的出口、冷室热交换器的出口相连;溶解-蒸发室热交换器的出口分别经阀门和冷室热交换器的进口、太阳能集热器地进口相连。所有连接管道都包有保温材料,管道里载冷(热)剂采用质量百分比浓度为14.7%的氯化钙溶液,其结晶点在-10摄氏度以下,本发明制冷机的制冷温度设计为0-5摄氏度。
该制冷机采用自然循环,无电驱动;没有泵和压缩机,不存在任何噪音污染;采用廉价的工质,且对环境没有任何潜在的污染和危害,具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明:
图1是本发明制冷机的结构示意图
图中1是水箱,2是A阀门,3是A’阀门,4是甲溶解-蒸发室,5是乙溶解-蒸发室,6是甲溶解-蒸发室热交换器,7是乙溶解-蒸发室热交换器,8是B阀门,9是B’阀门,10是C阀门,11是C’阀门,12是D阀门,13是D’阀门,14是E阀门,15是E’阀门,16是太阳能集热器,17是冷室热交换器,18是冷室,19是稳压箱。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。
如图1所示,本发明包括水箱1,A阀门2,A’阀门3,甲溶解-蒸发室4,乙溶解-蒸发室5,甲溶解-蒸发室热交换器6,乙溶解-蒸发室热交换器7,B阀门8,B’阀门9,C阀门10,C’阀门11,D阀门12,D’阀门13,E阀门14,E’阀门15,太阳能集热器16,冷室热交换器17,冷室18,稳压箱19。水箱1、甲溶解-蒸发室4、乙溶解-蒸发室5和太阳能集热器16固定于户外向阳的墙面上,水箱1位于最上面,下面是水平布置的甲溶解-蒸发室4和乙溶解-蒸发室5,太阳能集热器16位于最下面;冷室18位于室内,其水平位置低于甲溶解-蒸发室4和乙溶解-蒸发室热5。在冷室18内安装有冷室热交换器17,在甲溶解-蒸发室4底部装有甲溶解-蒸发室热交换器6,在乙溶解-蒸发室5底部装有乙溶解-蒸发室热交换器7。
水箱1底部的出水管分别经A阀门2、A’阀门3与甲溶解-蒸发室4、乙溶解-蒸发室5连接,甲溶解-蒸发室4和乙溶解-蒸发室5是采用玻璃材料制成的容器,外面包有保温材料,其顶盖是活动的,可以旋转打开,便于安放化学固体物质以及水的蒸发。甲溶解-蒸发室热交换器6、乙溶解-蒸发室热交换器7均采用玻璃材料制做。甲溶解-蒸发室热交换器6的进口分别经E阀门14、D阀门12与太阳能集热器16的出口和冷室热交换器17的出口相连;甲溶解-蒸发室热交换器6的出口分别经C阀门10、B阀门8与冷室热交换器17和太阳能集热器16的进口相连。乙溶解-蒸发室热交换器7的进口分别经E’阀门15、D’阀门13与太阳能集热器16的出口和冷室热交换器17的出口相连;乙溶解-蒸发室热交换器7的出口分别经C’阀门11、B’阀门9与冷室热交换器17和太阳能集热器16的进口相连,稳压箱19与太阳能集热器16的进口管道相连。所有连接管道都包有保温材料,管道里载冷(热)剂采用质量百分比浓度14.7%的氯化钙溶液,其结晶点在-10摄氏度以下,本发明制冷机的制冷温度设计为0-5摄氏度。
本发明设计每两天为一循环。在第一天早上开始工作前,甲溶解-蒸发室4内装化学固体物质(固体硝酸铵),乙溶解-蒸发室5内装已溶解的化学固体物质(硝酸铵溶液)。
第一天早上工作时,乙溶解-蒸发室5的顶盖打开,甲溶解-蒸发室4的顶盖关闭,A’阀门3关闭,A阀门2打开,水箱1通过A阀门2向甲溶解-蒸发室4注入一定量的水,然后A阀门2关闭,水溶解化学固体物质产生低温溶液(冷量),C’阀门11关闭、C阀门10打开、D’阀门13关闭、D阀门12打开,B’阀门9打开、B阀门8关闭、E’阀门15打开、E阀门14关闭,由甲溶解-蒸发室热交换器6、C阀门10、D阀门12、冷室热交换器17和管道组成的循环回路靠自然循环把冷量输运到冷室18内制冷;与此同时,由太阳能集热器16、B’阀门9、E’阀门15、乙溶解-蒸发室热交换器7和管道组成的循环回路靠自然循环把太阳能集热器16吸收的热量输运到乙溶解-蒸发室5内蒸发里面的水,生成化学固体物质。
第二天早上,甲溶解-蒸发室4的顶盖打开,乙溶解-蒸发室5的顶盖关闭,A阀门2关闭,A’阀门3打开,水箱1通过A’阀门3向乙溶解-蒸发室5注入一定量的水,然后A’阀门3关闭,水溶解里面化学固体物质产生低温溶液(冷量),C阀门10关闭、C’阀门11打开、D阀门12关闭、D’阀门13打开,B阀门8打开、B’阀门9关闭、E阀门14打开、E’阀门15关闭,由乙溶解-蒸发室热交换器7、C’阀门11、D’阀门13、冷室热交换器17和管道组成的循环回路靠自然循环把冷量输运到冷室18内制冷;与此同时,由太阳能集热器16、B阀门8、E阀门14、甲溶解-蒸发室热交换器6和管道组成的循环回路靠自然循环把太阳能集热器16吸收的热量输运到甲溶解-蒸发室4内蒸发里面的水,生成化学固体物质。