CN103542602B - 基于发动机的太阳能吸收式制冷***及太阳能冷藏车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于发动机的太阳能吸收式制冷***及太阳能冷藏车，通过利用太阳能吸收扩散式制冷技术及汽车发动机废热回收技术来实现制冷功能；由太阳能这一可再生能源代替传统化石燃料，同时对发动机产生的热量加以利用，在节约了制冷设备运营成本的同时，也降低了碳排放。

Description

基于发动机的太阳能吸收式制冷***及太阳能冷藏车

技术领域

本发明涉及太阳能吸收扩散式制冷技术，发动机废热收集技术以及温度控制等技术领域，尤其涉及一种基于发动机的太阳能吸收式制冷***及一种太阳能冷藏车。

背景技术

制冷机械是目前常用的一种机械，无论是工业还是民用，均需要大量该类机械。目前常用的制冷机械是压缩制冷机，但压缩制冷需要消耗电能，且制冷剂中有可能产生温室效应气体及破坏大气臭氧层的气体。另一方面随着生产的发展及人民生活水平的提高，空调制冷及其它各种制冷所消耗的电力越来越多，由此造成了电力紧张、能源短缺及环境污染等一系列问题。人们对清洁能源及可再生能源的使用越来越重视，迫切希望开发各种无需消耗电力，无温室效应气体及破坏大气臭氧层气体的制冷方法和制冷机械。

扩散吸收制冷***是一种利用太阳能及其它废热就能获得冷量的一种环保型制冷方法，它无压缩机，不产生温室效应气体，也不破坏大气臭氧层，因此得到广泛重视。但目前仍然存在热利用率较低、关键的部件热虹吸泵***性能不佳、提升管高度过高、单位体积设备的制冷量偏小等问题，以上问题严重制约了扩散制冷***的商业化应用。

基于水冷的发动机冷却技术已经发展的相当成熟。水冷发动机是以水或以水为主要成分的防冻液作为冷却介质的发动机。它在气缸及缸盖的内壁铸造出一些可以流通水的通道，并在发动机机体之外设有专门的散热器。它的优点是，缸体和缸盖刚度好，振动小，噪声小，不容易过热。因此它被现代多数汽车采用。它的缺点是结构比较复杂，质量较重，要经常补充冷却液，冷起动较慢

因此，需要一种利用太阳能吸收扩散式制冷技术及发动机废热回收技术来实现制冷功能的制冷***，减少能源浪费，利于设备小型化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于发动机的太阳能吸收式制冷***及一种太阳能冷藏车，由太阳能这一可再生能源代替传统化石燃料，同时对发动机产生的热量加以利用，在节约了冷藏车运营成本的同时，也降低了碳排放。

为解决上述问题，本发明提出一种基于发动机的太阳能吸收式制冷***主要由多组相同单元构成，每个单元的基本结构主要包括：太阳能集热部分、发动机水箱集热部分、导热管、发生器、辅助泵、冷凝器、蒸发器、气体热交换器、吸收器、液体换热器、储液桶；其中，发生器内部盛装制冷剂和吸收剂二元溶液，太阳能集热部分收集的太阳热以及发动机水箱集热部分收集的发动机水箱余热通过导热管传递到发生器内部，发生器中二元溶液受热而气液分离出的气体汇入冷凝器，冷凝器中的气体液化后经气体热交换器流入蒸发器中，再经蒸发器气化而扩散至吸收器；发生器中蒸发过后的液体通过液体交换器导入到吸收器中，蒸发器内扩散出的气体溶解于吸收器中导入的液体中，溶解后的溶液汇入储液桶中并通过液体交换器回到发生器中再次循环反应。

进一步的，所述发生器还包括用于气液分离的热虹吸泵、热虹吸泵管和精馏器，发生器中二元溶液受热沸腾而产生气泡，气泡冲击热虹吸泵管而使得气液混合中的气体上升至精馏器而分离出，剩余的液体回流至发生器中。

进一步的，所述制冷剂为氨、乙胺或甲胺，所述吸收剂为水；或者所述制冷剂为水，所述吸收剂为氯化锂、溴化锂、碘化锂或氯化钙；或者所述制冷剂为硫氰酸钠，所述吸收剂为氨，或者所述制冷剂为甲醇，所述吸收剂为溴化锂或溴化锌。

进一步的，在吸收器或蒸发器中混入稀有气体来提高气压，加快蒸发器内扩散出的气体在吸收器中导入的液体中的溶解速度。

进一步的，所述稀有气体为氦气或氩气。

进一步的，所述单元还包括辅助泵，所述辅助泵辅助液体交换器将发生器中蒸发过后的液体导入到吸收器中。

进一步的，所述蒸发器主要由一组两根套管组成。

进一步的，所述冷凝器采用空气自然冷却，并出口处设置阀门。

进一步的，所述单元还包括温度传感器，所述温度传感器采集需要制冷环境的温度，根据所需温度控制冷凝器的阀门来减缓或是加快制冷速度。

进一步的，所述太阳能集热部分为槽式太阳能集热单元，主要由一端开口的玻璃管及其内嵌的热管组成，所述玻璃管内部设有支撑所述热管的支撑件，开口处还通过密封件将热管和玻璃管之间密封；所述热管内表面有选择性吸收涂层，内部装有吸热工质，外表面设有绝热材料，所述热管伸出玻璃管的一端套有夹套。

进一步的，所述制冷***的制冷范围为负45摄氏度至零摄氏度。

本发明还提供一种冷藏车，包括车厢以及上述之一的太阳能吸收式制冷***。

进一步的，所述太阳能集热部分设置于车厢顶部；所述发生器设置于车厢的前端；所述蒸发器置于车厢顶部的内侧。

与现有技术相比，本发明的基于发动机的太阳能吸收式制冷***及太阳能冷藏车，通过利用太阳能吸收扩散式制冷技术及汽车发动机废热回收技术来实现制冷功能；由太阳能这一可再生能源代替传统化石燃料，同时对发动机产生的热量加以利用，在节约了制冷设备运营成本的同时，也降低了碳排放。

附图说明

图1是本发明具体实施例的槽式太阳能集热单元的剖面结构示意图；

图2是本发明具体实施的太阳能吸收式制冷***中部分结构的剖面结构示意图；

图3是本发明具体实施的太阳能冷藏车的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是公开一种基于发动机的太阳能吸收式制冷***及太阳能冷藏车，通过利用太阳能吸收扩散式制冷技术及汽车发动机废热回收技术来实现制冷功能；由太阳能这一可再生能源代替传统化石燃料，同时对发动机产生的热量加以利用，在节约了制冷设备运营成本的同时，也降低了碳排放。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应认为只是局限在所述的实施例。

请参考图1至3，本发明提出一种基于发动机的太阳能吸收式制冷***，其核心是太阳能吸收扩散式制冷装置。基于发动机的太阳能吸收式制冷***主要由多组相同单元构成，每个单元的基本结构：太阳能集热部分、发动机水箱集热部分、导热管、发生器1及其热虹吸泵和热虹吸泵管2、辅助泵12、精馏器3、冷凝器4及其阀门13、蒸发器5、气体热交换器6、吸收器7、液体换热器8、储液桶9、加热器11、平衡管10。平衡管10连接在冷凝器4出口一端以及储液桶一端，以感

请参考图1，本实施例的太阳能采集部分为槽式集热单元，主要由一端开口的玻璃管1及其内嵌的热管2组成，所述玻璃管1内部设有支撑所述热管2的支撑件3，开口处还通过密封件3将热管2和玻璃管1之间密封；所述热管2内表面有选择性吸收涂层6，内部装有吸热工质7，外表面设有绝热材料，所述热管伸出玻璃管的一端套有夹套4。

其中，吸收扩散式制冷使用两种沸点相差较大且极易互溶的两种物质来组成二元溶液。本实施例，采用氨-水构成二元溶液，氨的沸点为-33.5℃，可以作为制冷剂；水的沸点为100℃，作为吸收剂。同时加入氦气作为扩散剂，可以补充***压力，提高氨的液化温度。该种制冷机可以实现负45摄氏度至零摄氏度的温度范围，可以完全满足冷藏要求。在本发明其他实施例中，制冷剂——吸收剂还可以为水——溴化锂、水——氯化锂、水——碘化锂、水——氯化钙、氨——水、乙胺——水、甲胺——水、硫氰酸钠——氨、甲醇——溴化锂、甲醇——溴化锌等。

本实施例的基于发动机的太阳能吸收式制冷***的工作原理是：

第一步：槽式太阳能集热单元(图2)将太阳能转化为热能，并将热量通过导热管传递到发生器1内部；与此同时发动机水箱集热部分将发动机水箱中产的热量以同样方式导入发生器1内部，用以加热浓氨溶液。

第二步：被加热的浓氨溶液饱和沸腾，形成的气泡冲击热虹吸泵管2，发生器1中气体和液体发生分离，氨和水蒸汽的混合气体蒸发至精馏器3，溶液溶度逐渐下降。

第三步：混合气体中的水蒸汽在精馏器3中冷却液化，回流至发生器1内，使得氨气浓度逐步提高至接近纯氨气，汇入冷凝器4中。

第四步：冷凝器4采用空气自然冷却，由于出口处阀门的控制，使冷凝器4内部压力很大，氨气液化为液氨，经气体热交换器6流入蒸发器5中。

第五步：蒸发器5为一组两根套管组成，置于冷藏车厢壁内部，液体氨在蒸发器5外管内吸收热量气化，扩散至与之相连的吸收器7中。

第六步：发生器1中的热虹吸泵2将蒸发过后的稀氨溶液通过液体交换器8外管泵入到吸收器7中，此处配备有辅助泵12，克服热虹吸泵的压力不足，提高泵的效率，增强了制冷能力。将发动机热力回收至发生器1内部，用以补充太阳能不足时的热量需求。

其中，蒸发器5内扩散出的氨气在吸收器7的吸收管内溶于稀氨溶液中。为了提高吸收氨气的效率，此处混入氦气或氩气等稀有气体来作为扩散剂，可以补充***压力，提高氨的液化温度，用以加快氨气的溶解。溶解形成的浓氨溶液汇入储液桶中通过液体交换器6内管回到发生器1内循环反应。

本发明设计的另一主要技术是对发动机冷却水的利用。经过发动机的高温水可以导入制冷***的蒸发环节来提高蒸发的效率。

进一步的，该设计可以利用温度传感器采集环境温度，根据所需温度控制冷凝器阀门来减缓或是加快反应速度，从而达到控制温度的效果。

请参考图3，本实施例还提供一种太阳能冷藏车，应用上述之一的基于发动机的太阳能吸收式制冷***来制冷，其中，太阳能集热部分置于冷藏车的车厢顶部，采用太阳能槽式集热方案，将收集到的热能通过导热管传递到发生器内部对浓氨溶液加热。发生器置于车厢的前端，防止由于碰撞发生泄漏。将蒸发器置于车厢顶部的内侧，作为制冷单元。本设计可以利用温度传感器采集冷藏车厢内温度，根据所需温度控制冷凝器阀门来减缓或是加快反应速度，从而达到控制温度的效果。

上述太阳能冷藏车，同时应用太阳能吸收式技术和发动机废热回收技术。同时太阳能作为一种可再生能源，可以很大程度上减少冷藏车燃料的消耗，既降低了运营成本，又可以降低碳排放。从经济和环境的双重角度来讲，故本发明具有很高的实用价值和创新性。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种基于发动机的太阳能吸收式制冷***，其特征在于，主要由多组相同单元构成，每个单元的基本结构主要包括：太阳能集热部分、发动机水箱集热部分、导热管、发生器、辅助泵、冷凝器、蒸发器、气体热交换器、吸收器、液体换热器、储液桶；其中，发生器内部盛装制冷剂和吸收剂二元溶液，太阳能集热部分收集的太阳热以及发动机水箱集热部分收集的发动机水箱余热通过导热管传递到发生器内部，发生器中二元溶液受热而气液分离出的气体汇入冷凝器，冷凝器中的气体液化后经气体热交换器流入蒸发器中，再经蒸发器气化而扩散至吸收器；发生器中蒸发过后的液体通过液体交换器导入到吸收器中，蒸发器内扩散出的气体溶解于吸收器中导入的液体中，溶解后的溶液汇入储液桶中并通过液体交换器回到发生器中再次循环反应，所述发生器还包括用于气液分离的热虹吸泵、热虹吸泵管和精馏器，发生器中二元溶液受热沸腾而产生气泡，气泡冲击热虹吸泵管而使得气液混合中的气体上升至精馏器而分离出，剩余的液体回流至发生器中。

2.如权利要求1所述的基于发动机的太阳能吸收式制冷***，其特征在于，所述制冷剂为氨、乙胺或甲胺，所述吸收剂为水；或者所述制冷剂为水，所述吸收剂为氯化锂、溴化锂、碘化锂或氯化钙；或者所述制冷剂为硫氰酸钠，所述吸收剂为氨，或者所述制冷剂为甲醇，所述吸收剂为溴化锂或溴化锌。

3.如权利要求1所述的基于发动机的太阳能吸收式制冷***，其特征在于，在吸收器或蒸发器中混入稀有气体来提高气压，加快蒸发器内扩散出的气体在吸收器中导入的液体中的溶解速度。

4.如权利要求3所述的基于发动机的太阳能吸收式制冷***，其特征在于，所述稀有气体为氦气或氩气。

5.如权利要求1所述的基于发动机的太阳能吸收式制冷***，其特征在于，所述单元还包括辅助泵，所述辅助泵辅助液体交换器将发生器中蒸发过后的液体导入到吸收器中。

6.如权利要求1所述的基于发动机的太阳能吸收式制冷***，其特征在于，所述蒸发器主要由一组两根套管组成。

7.如权利要求1所述的基于发动机的太阳能吸收式制冷***，其特征在于，所述冷凝器采用空气自然冷却，并在出口处设置控制阀门。

8.如权利要求7所述的基于发动机的太阳能吸收式制冷***，其特征在于，所述单元还包括温度传感器，所述温度传感器采集需要制冷环境的温度，根据所需温度控制冷凝器的阀门来减缓或是加快制冷速度。

9.如权利要求1所述的基于发动机的太阳能吸收式制冷***，其特征在于，所述太阳能集热部分为槽式太阳能集热单元，主要由一端开口的玻璃管及其内嵌的热管组成，所述玻璃管内部设有支撑所述热管的支撑件，开口处还通过密封件将热管和玻璃管之间密封；所述热管内表面有选择性吸收涂层，内部装有吸热工质，外表面设有绝热材料，所述热管伸出玻璃管的一端套有夹套。

10.如权利要求1所述的基于发动机的太阳能吸收式制冷***，其特征在于，所述制冷***的制冷范围为负45摄氏度至零摄氏度。

11.一种太阳能冷藏车，其特征在于，包括车厢以及权利要求1至10中任一项所述的太阳能吸收式制冷***。

12.如权利要求11所述的太阳能冷藏车，其特征在于，所述太阳能集热部分设置于车厢顶部；所述发生器设置于车厢的前端；所述蒸发器置于车厢顶部的内侧。