专利名称：利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种制冷机，特别是一种利用低品位热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：
目前常见的制冷方法有蒸汽压缩式制冷，蒸汽吸收式制冷，蒸汽喷射式制冷，吸附式制冷，空气膨胀制冷、涡流管制冷等。这些方法都有各自的局限性和弊端，特别是在利用低品位热能来制冷有着明显不足如蒸汽压缩式制冷机主要依赖电能来驱动压缩机工作来制冷，其制冷剂容易污染破坏大气层；蒸汽吸收式制冷机可以利用太阳能等来制冷，但是系统复杂，体积庞大，对吸附床技术要求高，价格昂贵，难以实现商业化。蒸汽喷射式制冷机需要高温高压的蒸汽，设备庞大，商业价值很低。空气膨胀制冷、涡流管制冷都需要消耗大量高压的压缩气体才能实现，也较少使用。而已公知的一些利用太阳能和化学物质溶解热制冷的方法，主要是先将化合物如硝酸铵等溶解于水大量吸热制冷，然后再利用太阳能汽化浓缩该水溶液，使化合物结晶析出，然后再次在化合物中加入水进行溶解吸热，如此反复循环，该方法缺点在于周期性制冷，不能连续制冷，循环周期长，以及需要经常性补充制冷剂及水，另外由于水的沸点较高常压下为100摄氏度，水溶液的蒸发浓缩难度大，速度慢， 而且结构复杂，管路及阀门很多，需要人工切换，难以自动化智能化控制，商业价值低。
发明内容
为克服现有低品位热能制冷方法的不足，本发明设计了一种利用低品位热能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固体化学物质(如硝酸铵)在水中溶解，利用溶解热制冷，并使溶液接近饱和状态，然后按1 :1至1 :2之间的比例在溶液中加入高浓度的低沸点萃取剂(如90%的乙醇或丙酮水溶液等)进行混合，这时将有大量的化学物质(如硝酸铵等)结晶析出，并沉淀，然后将上层的混合液(如硝酸铵、水、乙醇混合液)引流到低品位热能蒸馏器中，利用低品位热能将混合液中的萃取剂(如乙醇或丙酮等)在真空(负压)条件下蒸馏出来，并冷凝成液态循环使用，蒸馏剩下的低浓度的化学物质水溶液(硝酸铵溶液) 被引出并返回加入到之前结晶析出的化学物质晶体沉淀中，再次溶解吸热，并通过水泵搅动溶解更多化学物质晶体，使溶液接近饱和，然后所得饱和溶液再加入蒸馏冷凝出来的萃取剂进行结晶，如此反复循环制冷。本发明包括一个蒸馏器，一个结晶沉降筒，一个盘管式热交换器，一个离心式制冷循环泵，一个母液循环泵。所述蒸馏器布置在上方，结晶沉降筒和盘管式热交换器在蒸馏器的下方。所述蒸馏器为一个倾斜40°到65°之间角度布置的密闭的箱体，内部有洄流槽及冷凝集液板，箱体上有一个母液进料口，一个母液出料口及一个冷凝液出口。洄流槽装在箱体的背部底面，箱体正面上方(也即洄流槽正面相对的)箱板为冷凝集液板。
所述结晶沉降筒为竖直的细长倒圆锥形园筒，尖端在下方，上端有混合结晶管及母液排料口，结晶沉降筒底部侧壁有母液进料口。所述混合结晶管的上端有一个浓液进口和一个冷凝液进口。所述结晶沉降筒底部出口直接与离心式制冷循环泵进口相对接，离心式制冷循环泵出口与盘管式热交换器进口相接，盘管式热交换器出口与混合结晶管上端的浓液进口相接。混合结晶管上端的冷凝液进口与蒸馏器箱体上的冷凝液出口相接。结晶沉降筒上端的母液排料口通过母液循环泵与蒸馏器箱体上的母液进料口相接，结晶沉降筒侧壁底部的母液进料口蒸馏器箱体上的母液出料口相接。制冷机所用的低沸点萃取剂是指在常压下比水的沸点要低，能够与水相混溶，但是化学物质在该萃取剂中的溶解度要远小于化学物质在水中的溶解度，该萃取剂常温常压下为液态。整个系统除了相互之间的管路连接外，对外界是完全密闭的，并且整个系统内部的空气都被萃取剂蒸汽置换出去，同时系统内部被抽成一定的负压。结晶沉降筒及盘管式热交换器中充满化学物质(如硝酸铵等)的饱和水溶液，蒸馏器的洄流槽及集液槽中装有高浓度低沸点的萃取剂(95%以上的乙醇或丙酮溶液等)，通过控制循环速度或外界热能供应量可使本发明的制冷机制冷温度保持在0到20摄氏度之间。本发明的创新之处在于制冷机所采用低沸点萃取剂萃取结晶析出化学物质进行循环连续制冷，并且整个过程在真空(负压)条件下进行循环的方法大幅降低了溶液汽化所需要的温度，能更有效的利用低品位热能，例如化学物质为硝酸铵，以丙酮为萃取剂，系统内部绝对压力为3010 下，环境温度为20摄氏度，供热温度仅需要30摄氏度的温度就可以使制冷机进行制冷循环。本发明制冷机还具有以下优点制冷机结构简单，只需消耗很少的电能即可利用低品位热源连续制冷，整个制冷机为封闭的体系，除了与外界的热能交换及少量电能消耗外，不需要其它的物质补充或交换，采用廉价工质，而且对环境没有潜在的污染和危害，且不需要复杂的操作，便于进行自动化智能化控制，商业化价值高。
图1是本发明制冷机的装配结构示意图。图2是图1中蒸馏器1利用工业废热时的结构示意图。图3是图1中蒸馏器1利用太阳能时的结构示意图。图中1是蒸馏器，2是洄流槽，3是混合结晶管，4是结晶沉降筒，5是盘管式热交换器，6是离心式制冷循环泵，7是制冷母液进料口，8是结晶后母液排料口，9是母液循环泵， 10是冷凝液进口，11是浓液进料口，12是冷凝液出口，13是蒸馏母液出料口，14是蒸馏母液进料口，15是冷凝集液槽，16是冷凝集液板，17是换热板
具体实施方法
下面结合附图对本发明做进一步说明。蒸馏器(1)布置在上方，结晶沉降筒(4)和盘管式热交换器( 在蒸馏器(1)的下方。蒸馏器(1)为一个倾斜40°到65°之间角度布置的密闭的箱体，内部有洄流槽 (2)及冷凝集液板(16)，箱体上有蒸馏母液进料口(14)，蒸馏母液出料口(1 及一个冷凝液出口(12)。洄流槽(2)装在蒸馏器(1)箱体的背部底面，箱体正面上方(也即洄流槽2正面相对的)箱板为冷凝集液板(16)。洄流槽( 由多个水平的母液槽自上而下呈倾斜面排列组成，母液槽以头尾按次序相接，呈横“U”字形排列，洄流槽(2)的高位一头为蒸馏母液进料口(14)，洄流槽O)的低位一头为蒸馏母液出料口(13)。洄流槽O)的背部(也即蒸馏器1箱体的背部底板)为换热板(17)，从外部低品位热源吸收热量。洄流槽O)正面上方的冷凝集液板(16)底部有冷凝集液槽(15)，冷凝集液槽(1 带有一定倾角，冷凝集液槽
(15)较低一侧为冷凝液出口(12)。洄流槽( 背部的换热板(17)可根据所利用的低品位热能的不同种类选则采用相应的结构，冷凝集液板(16)的向外一面为散热面，也可根据所利用热能的不同形式采用不同的材料和结构，例如利用太阳能制冷则洄流槽(2)背部无需换热板而改成保温板，冷凝集液板(16)的材料则采用玻璃板以通过阳光并形成温室效应； 如果是利用工业废热(热气或热水等)则洄流槽( 背部采用换热器，而冷凝集液板(16) 的材料采用金属板材，金属板材向外的一面装翅片结构利于散热。结晶沉降筒为竖直的细长倒圆锥形园筒，上端有混合结晶管(3)及结晶后母液排料口(8)，结晶沉降筒(4)底部侧壁为制冷母液进料口(7)。混合结晶管(3)的上端是一个浓液进料口(11)和一个冷凝液进口(10)。结晶沉降筒(4)的底部出口直接与离心式制冷循环泵(6)进口相对接，离心式制冷循环泵(6)出口与盘管式热交换器( 进口相接， 盘管式热交换器( 出口与混合结晶管C3)上端的浓液进料口(11)相接。混合结晶管(3) 上端的冷凝液进口(10)与蒸馏器(1)箱体上的冷凝液出口(1 相接。结晶沉降筒(4)上端的结晶后母液排料口( 接到母液循环泵(9)的进口，母液循环泵(9)的出口与蒸馏器 (1)箱体上的蒸馏母液进料口(14)相接，蒸馏器(1)箱体上的蒸馏母液出料口(1 与结晶沉降筒(4)侧壁底部的制冷母液进料口(7)相接。整个系统除了相互之间的管路连接外， 与外界是完全密闭的，并且内部被抽成负压1。结晶沉降筒(4)及盘管式热交换器( 中充满化学物质(如硝酸铵)的饱和水溶液，蒸馏器(1)的洄流槽( 及冷凝集液槽(1 中装有高浓度低沸点的萃取剂(如95%以上的乙醇或丙酮溶液等)，通过控制循环速度或外界热能供应量可使本发明的制冷机制冷温度保持在0到20摄氏度之间。本发明的制冷机的制冷工作过程为利用外界低品位热能加热蒸馏器(1)内部洄流槽( 里面的萃取剂溶液，溶液中的低沸点萃取剂(乙醇或丙酮等)吸收热能汽化出来并在冷凝集液板(16)的表面释放热能凝结成液态，冷凝过程释放的热能经由冷凝集液板
(16)向外界散发，冷凝集液板(16)表面凝结的液态萃取剂顺着倾斜的集液板内表面汇流到冷凝集液板(16)底部的冷凝集液槽(1 内，由带有一定倾角的冷凝集液槽(1 收集后，经冷凝集液槽(1 较低一侧的冷凝液出口(1 引出蒸馏器(1)外。洄流槽( 里面的溶液自上而下迂回流动，在这个过程中被加热，而流动过程中溶液里的萃取剂逐渐汽化， 浓度降低，当溶液流动到洄流槽O)的低位时，溶液中的萃取剂浓度变得很低，剩余的主要是水或者低浓度的化学物质(如硝酸铵)溶液，并经过洄流槽( 低位的蒸馏母液出料口 (13)流出蒸馏器(1)外，这个过程中由于萃取剂(乙醇或丙酮等)与水的沸点相差比较大(在常压下乙醇沸点78. 3摄氏度，丙酮沸点56. 1摄氏度，水沸点是100摄氏度)，溶液中的水只有很少量约占5%左右会随萃取剂(乙醇或丙酮等)一起汽化及冷凝到冷凝集液板(16)上，从而实现了萃取剂从水溶液中的分离。在蒸馏器(1)内分离后从冷凝液出口 (12)出来的高浓度萃取剂(95%左右的乙醇或丙酮液体等)经管路流到混合结晶管(3)上方的冷凝液进口(10)，而在蒸馏器(1)内分离后从蒸馏母液出料口(1 出来的低浓度水溶液经管路流到结晶沉降筒(4)侧壁底部的制冷母液进料口(7)，从蒸馏母液出料口出来的溶液如果比环境温度偏高，可在管路中串入散热器降低溶液温度，以提高制冷效果。蒸馏器(1)内部及其它各组成件空间的空气全部被萃取剂蒸汽置换出去，并且被抽成一定的负压，这样可以使萃取剂的汽化温度大大降低，同时整个汽化凝结过程的速度也提高很多，如乙醇在常压(即绝对压力101. 3KPa)下沸点为78. 3摄氏度，而在绝对压力40KPa下沸点约为49摄氏度，此时水的沸点约为70摄氏度。连接在结晶沉降筒(4)底部的离心式制冷循环泵(6)将结晶沉降筒⑷内的接近饱和的化学物质(如硝酸铵等)水溶液经过盘管式换热器( 输送到混合结晶管C3)上端的浓液进料口(11)内，浓液进料口(11)内接近饱和的化学物质溶液与混合结晶管⑶上方冷凝液进口(10)内的高浓度萃取剂溶液在混合结晶管(3)内以1 :1至1 :2之间的比例进行混合，由于化学物质(如硝酸铵等)在水中的溶解度很大(20摄氏度时硝酸铵在水中的溶解度是192克/IOOml水)，而化学物质在萃取剂中的溶解度非常小(如20摄氏度时硝酸铵在无水乙醇中的溶解度约是2. 4克/100克乙醇)，相差近百倍，而且萃取剂(如乙醇等)能与水相混溶，当在化学物质饱和溶液(如硝酸铵饱和溶液)中按1 :1到1 :2之间的比例加入高浓度萃取剂(如乙醇等)时将立即使饱和溶液中的化学物质(如硝酸铵等) 大量结晶析出并沉淀下来。混合结晶后剩余的混合溶液由于密度相对较轻，而且因为结晶沉降筒(4)是竖直的细长形状，混合液主要集中在结晶沉降筒(4)的上部，并经结晶后母液排料口(8)由母液循环泵(9)输送到蒸馏器(1)箱体上的蒸馏母液进料口(14)，进入到洄流槽O)内进行蒸馏分离。混合结晶管(3)结晶出来的化学物质(如硝酸铵等)在结晶沉降筒内沉降到底部并汇集，与结晶沉降筒(4)侧壁底部的制冷母液进料口(7)送来的低浓度水溶液相混合后进入底部的离心式制冷循环泵(6)，在离心式制冷循环泵(6)叶轮的高速搅动下迅速溶解到接近饱和状态，同时溶液温度迅速下降并被送到盘管式热交换器 (5)内与环境进行热交换，随着热交换的进行换热器内的溶液温度的逐渐回升，溶液中少量未来得及溶解的化学物质(如硝酸铵等)继续溶解并吸热，为提高盘管式热交换器(5)的换热效果，可采用附加风扇来强制对流换热。盘管式热交换器(5)出来的浓溶液流到混合结晶管⑶上端的浓液进料口(11)内，再次与混合结晶管⑶上方冷凝液进口(10)内的高浓度萃取剂溶液进行混合结晶，如此进行反复循环。本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明， 以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运
用本
发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。
权利要求
1.一种利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机，让固体化学物质在水中溶解，利用溶解热制冷，并利用外部热能结晶分离化学物质进行循环制冷，其特征是制冷机采用萃取剂从化学物质浓溶液中萃取结晶析出化学物质，再蒸发并冷凝分离萃取剂与低浓度化学物质混合溶液，然后将结晶析出的化学物质溶解于分离出的低浓度化学物质溶液中，利用溶解热进行循环连续制冷。
2.根据权利要求1所述的利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机，其特征是制冷机包括蒸馏器、混合结晶管、结晶沉降筒、热交换器、离心式制冷循环泵、母液循环泵，蒸馏器布置在上方，结晶沉降筒和热交换器在蒸馏器的下方，整个系统对外界是完全密闭的，整个系统内部的空气都被萃取剂蒸汽置换出去，同时系统内部被抽成真空(负压)。
3.根据权利要求1所述的利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机，其特征是制冷机所用的萃取剂包括常压下沸点为30摄氏度至90摄氏度之间，且能够与水相混溶的液体，同时化学物质在水中的溶解度是化学物质在该萃取剂中的溶解度的10倍以上，该萃取剂常温常压下为液态。
4.根据权利要求2所述的利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机，其特征是所述蒸馏器(1)为一个密闭的箱体，内部有洄流槽( 及冷凝集液板(16)，箱体上有母液进料口，母液出料口及冷凝液出口。
5.根据权利要求2所述的利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机，其特征是所述结晶沉降筒(4)为竖直的细长筒，上端有混合结晶管(3)及母液排料口，结晶沉降筒(4)底部侧壁有母液进料口，所述结晶沉降筒(4)底部出口直接与离心式制冷循环泵(6) 进口相对接，离心式制冷循环泵(6)出口与盘管式热交换器( 进口相接，盘管式热交换器 (5)出口与混合结晶管(3)上端的浓液进口相接。
6.根据权利要求4所述的利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机，其特征是所述蒸馏器⑴利用外界低品位热能加热蒸馏器(1)内部洄流槽⑵里面的萃取剂溶液，溶液中的萃取剂吸收热能蒸发出来并释放热能凝结成液态，冷凝过程释放的热能向外界散发，冷凝的液态萃取剂汇集后，经冷凝液出口引出蒸馏器(1)夕卜。
7.根据权利要求4所述的利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机，其特征是所述洄流槽( 里面的溶液自上而下迂回流动，在这个过程中被加热，而流动过程中溶液里的萃取剂逐渐蒸发，浓度降低，当溶液流动到洄流槽O)的低位时，溶液中的萃取剂浓度变得很低，剩余的主要是水或者低浓度的化学物质溶液，并经过洄流槽( 低位的蒸馏母液出料口(13)流出蒸馏器(1)外，实现萃取剂从水溶液中的分离。
8.根据权利要求5所述的利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机，其特征是所述连接在结晶沉降筒(4)底部的离心式制冷循环泵(6)将结晶沉降筒内的高浓度的化学物质水溶液经过盘管式换热器( 输送到混合结晶管C3)上端的浓液进料口(11) 内，浓液进料口(11)内接的化学物质溶液与混合结晶管(3)上方冷凝液进口(10)内的萃取剂溶液在混合结晶管(3)内进行混合，使溶液中的化学物质结晶沉淀下来，混合结晶后剩余的混合溶液经结晶后母液排料口(8)由母液循环泵(9)输送到蒸馏器(1)箱体上的蒸馏母液进料口(14)，进入到洄流槽O)内进行蒸馏分离。
9.根据权利要求8所述的利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机，其特征是所述混合结晶管(3)结晶出来的化学物质在结晶沉降筒内沉降到底部，与结晶沉降筒(4)侧壁底部的制冷母液进料口(7)送来的低浓度水溶液相混合后进入底部的离心式制冷循环泵(6)，在离心式制冷循环泵(6)叶轮的高速搅动下迅速溶解到接近饱和状态，同时溶液温度迅速下降并被送到盘管式热交换器(5)内与环境进行热交换，盘管式热交换器 (5)出来的浓溶液流到混合结晶管(3)上端的浓液进料口(11)内，再次与混合结晶管(3) 上方冷凝液进口(10)内的高浓度萃取剂溶液进行混合结晶。
10.根据权利要求4所述的利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机，其特征是所述洄流槽( 背部的换热板(17)根据所利用的低品位热能的不同种类选则采用相应的材料和结构，冷凝集液板(16)根据所利用热能的不同形式采用不同的材料和结构。
全文摘要
一种利用低品位热能和化学物质溶解热制冷的制冷机。该制冷机是让固体化学物质在水中溶解，利用溶解热制冷，然后在溶液中加入萃取剂进行混合，将化学物质结晶沉淀，接着将沉淀后的混合液利用低品位热能将萃取剂在负压条件下蒸馏并冷凝成液态循环使用，蒸馏剩下的水溶液被加入到之前结晶沉淀的化学物质中，再次溶解吸热，如此反复循环制冷。
文档编号F25B27/00GK102455082SQ20101051893
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者谢鹏飞 申请人:谢鹏飞