类分离热管型船用吸附制冰机

1、一种类分离热管型船用吸附制冰机，包括：烟气入口(1)，温度计(2)， 烟气阀门(4)，第一吸附床(5)，压力表(6)，烟气出口(7)，第二吸附床(8)， 第一单向阀(13)，第二单向阀(14)，第三单向阀(15)，第四单向阀(16)，冷 凝器(22)，第一接管(28)，第二接管(29)，其特征在于还包括：回质阀(3)， 热管上升段(9)，热管下降段(10)，第一电磁阀(11)，第二电磁阀(12)，冷海 水进口(17)，冷海水泵(18)，海水阀(19)，冷海水回路(20)，第一氨罐(21)， 片冰机(23)，第二氨罐(24)，中间冷却器(25)，冷海水出口(26)，节流阀(27)， 其连接方式为：温度计(2)以及烟气阀门(4)设置在烟气入口(1)管路上，中 间冷却器(25)与第二氨罐(24)通过管路焊接在一起，与第一吸附床(5)、第 二吸附床(8)通过热管上升段(9)以及热管下降段(10)相连，第一电磁阀(11)、 第二电磁阀(12)设置在热管下降段(10)上，冷凝器(22)与第一氨罐(21) 通过管路焊接在一起，冷凝器(22)与第一吸附床(5)、第二吸附床(8)通过第 二接管(29)连接，第三单向阀(15)、第四单向阀(16)连接在第二接管(29) 上，第一氨罐(21)与片冰机(23)通过管路相连，片冰机(23)通过第一接管 (28)与第一吸附床(5)、第二吸附床(8)相连，第一单向阀(13)、第二单向 阀(14)设置在第一接管(28)上，回质阀(3)设置在冷凝器(22)和片冰机(23) 与第一吸附床(5)、第二吸附床(8)的接管上，冷海水回路(20)为串联方式， 海水阀门(19)以及冷海水泵(18)设置在冷海水进口(17)管路上，冷海水回 路(20)先与冷凝器(22)相连通，再与中间冷却器(25)连通，最后与冷海水 出口(26)连通，烟气入口(1)、压力表(6)、以及烟气出口(7)分别与第一吸 附床(5)、第二吸附床(8)相连。
2、根据权利要求1所述的类分离热管型船用吸附制冰机，其特征是，冷凝器 (22)与中间冷却器(25)均采用多管型叉流换热器，中间冷却器(25)下部与 第二氨罐(24)相连，第二氨罐(24)下部通过热管下降段(10)与第一吸附床 (5)、第二吸附床(8)下部相连，第一吸附床(5)、第二吸附床(8)上部与热 管上升段(9)相连，热管上升段(9)再接入中间冷却器(25)上部，第一电磁 阀(11)、第二电磁阀(12)连接在热管下降段(10)上，组成类分离热管型冷却系 统。
3、根据权利要求1所述的类分离热管型船用吸附制冰机，其特征是，第一氨 罐(21)底部经过一节流阀连到片冰机(23)，第一氨罐(21)和片冰机(23)组 成复合式蒸发器。
4、根据权利要求1所述的类分离热管型船用吸附制冰机，其特征是，第一吸 附床(5)与第二吸附床(8)结构相同，具体包括：上管板(30)，氨液出口(31)， 抽真空口(32)，吸附剂(33)，翅片(34)，外壳(35)，氨液进口(36)，下管板 (37)，烟气管路(38)，氨液管路(39)以及吸附/解吸口(40)，其连接方式为： 上管板(30)、下管板(37)分别与烟气管路(38)采用焊接的方式连接，氨液出 口(31)、抽真空口(32)、氨液进口(36)以及吸附/解吸口(40)与外壳(35) 之间采用焊接，氨液进口(36)与第一、第二吸附床内部的氨液管路(39)相连 通，吸附剂(33)的两侧设有翅片(34)，翅片(34)与氨液管路(39)以及烟气 管路(38)采用涨接的方式连接，筛管(41)采用弹簧管外包有筛网的方式制作， 与翅片(34)相连接。
5、根据权利要求1或4所述的类分离热管型船用吸附制冰机，其特征是，第 一吸附床(5)与第二吸附床(8)均选用固化混合吸附剂，氨为制冷剂。

技术领域\n本发明涉及的是一种用于船用吸附制冷系统，具体是一种类分离热管型船用 吸附制冰机。属于吸附制冷领域。\n背景技术\n目前，我国沿海中小型渔船大都以冰藏保鲜为主，机械制冷保鲜为辅。因此， 渔船制冷机是当前中、小型渔船迫切需要装备的设备，开发研制还是集中在蒸气 压缩式制冷方式。与此同时，渔船上的柴油机约有30％的热量从尾气排入大气而 浪费。若能利用这部分余热来驱动吸附式制冷系统，即可不增加柴油机任何油耗， 仅回收其尾气余热实现制冰，满足渔民的需求。\n目前所研究的船用吸附制冷设备，主要采用水、氨以及甲醇为制冷剂，其中 采用水、甲醇为制冷剂的系统一般采用物理吸附剂，相对于采用化学吸附剂一氨 为工质对的系统而言，制冷量偏小。考虑到相容性，对于氨系统吸附床一般采用 钢材料，由于海水与钢材料之间具有不相容性，所以目前采用氨为制冷剂的系统 一般不能采用海水直接冷却，否则会存在严重的腐蚀问题。渔船用吸附制冷设备， 目前所采用的吸附床形式多为单元管式与壳管式。\n经文献检索发现，中国专利申请号：99232616，名称为：海洋渔船柴油机尾 气制冰机，该专利采用氨为制冷剂，氯化钙为吸附剂。吸附床采用烟气直接加热， 冷却采用冷水直接冷却。该吸附制冰机发生器为1.05m3左右，制冷量为12kW左 右。该系统采用水冷则有两种方式可以选择，方式之一是采用冷海水直接冷却， 这必然也会对吸附床产生腐蚀。方式之二是采用中间换热器淡水来冷却，这样吸 附系统中需要增加一个冷水泵，这必然增加电量的消耗。另外吸附床采用水冷为 对流换热方式，其传热效果较为有限。\n发明内容\n本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种类分离热管型船用吸 附制冰机，这样一来，以氨为制冷剂的船用吸附制冰机中可有效避免吸附床采用海 水直接冷却时的腐蚀问题，另一方面类分离热管冷却方式中采用氨为冷却介质， 可以省去冷却液体循环泵，同时由于氨的冷却过程采用相变蒸发过程，这可以提 高吸附床的换热效果。\n本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：烟气入口，温度计，回质 阀，烟气阀门，第一吸附床，压力表，烟气出口，第二吸附床，热管上升段，热 管下降段，第一电磁阀，第二电磁阀，第一、第二、第三、第四单向阀，冷海水 进口，冷海水泵，海水阀，冷海水回路，第一氨罐，第二氨罐，冷凝器，片冰机， 中间冷却器，冷海水出口，节流阀，第一接管，第二接管。其连接方式为：温度 计以及烟气阀门设置在烟气入口管路上，用来控制第一、第二吸附床的加热与冷 却过程。中间冷却器与第二氨罐通过管路焊接在一起，与第一、第二吸附床通过 热管上升段以及热管下降段相连。第一、第二电磁阀设置在热管下降段上，用于 控制第一、第二吸附床的冷却过程。冷凝器与第一氨罐通过管路焊接在一起，冷 凝器与第一、第二吸附床通过第二接管连接，第三、第四单向阀连接在第二接管 上，用于控制第一、第二吸附床的解吸过程。第一氨罐与片冰机通过管路相连， 工作过程由节流阀控制。片冰机通过第一接管与第一、第二吸附床相连。第一、 第二单向阀设置在第一接管上，用于控制第一、第二吸附床的吸附过程。回质阀 设置在冷凝器和片冰机与第一、第二吸附床的接管上，可在工作状态切换时进行 回质。冷海水回路为串联方式，海水阀门以及冷海水泵设置在冷海水进口管路上， 冷海水回路先与冷凝器相连通，再与中间冷却器连通，最后与冷海水出口连通。\n第一、第二吸附床均选用固化混合吸附剂，氨为制冷剂。第一、第二吸附床 结构相同，具体包括：上管板，氨液出口，抽真空口，吸附剂，翅片，外壳，氨 液进口，下管板，烟气管路，氨液管路、吸附/解吸口、筛管。其连接方式为：上 管板、下管板分别与烟气管路采用焊接的方式连接，氨液出口、抽真空口、氨液 进口以及吸附/解吸口与外壳之间采用焊接。氨液进口与第一、第二吸附床内部的 氨液管路相连通。吸附剂的两侧设有翅片，翅片与氨液管路以及烟气管路采用涨 接的方式连接，筛管采用弹簧管外包有筛网的方式制作，与翅片相连接，主要用 于传质。\n烟气入口为柴油机的废气出口，接入第一、第二吸附床内的烟气管路，烟气 出口从第一、第二吸附床内烟气管路接出，烟气从烟气出口排入大气。压力表连 接在第一、第二吸附床外壁上，与第一、第二吸附床的内腔相通。\n第一、第二吸附床在加热解吸时由烟气加热回路直接加热，在冷却吸附时， 则通过类分离热管冷却吸附床回路由氨工质来冷却。氨液管路中氨液在第一、第 二吸附床所放出的热量下蒸发，带走吸附热，在中间冷却器中通过冷海水来冷却。 第一、第二吸附床之间设有回质阀，可以在工作状态切换时进行回质。第一、第 二吸附床解吸与吸附通过第一、第二、第三、第四单向阀来实现，吸附所产生的 冷量直接输入片冰机进行制冰。\n冷凝器与中间冷却器均采用多管型叉流换热器，中间冷却器下部与第二氨罐 相连，第二氨罐下部通过热管下降段与第一、第二吸附床下部相连，第一、第二 吸附床上部与热管上升段相连，热管上升段再接入中间冷却器上部，第一、第二 电磁阀连接在热管下降段上，组成类分离热管型冷却系统。\n冷凝器与中间冷却器管内为冷海水回路，管外为氨介质，中间冷却器不再采 用传统型热管的冷却方式，这可以提高冷却效果。第一氨罐底部经过一节流阀连 到片冰机，第一氨罐和片冰机组成复合式蒸发器。\n本发明船用余热驱动吸附式制冰机的运行流程包括以下几个回路：\n①烟气加热回路，由烟气阀门、温度计以及烟气管路组成。②类分离热管冷 却吸附床回路，由氨管路(包括第一、第二吸附床内氨液管路、热管上升段以及 热管下降段)、第一与第二电磁阀、中间冷却器、第二氨罐组成。③冷海水冷却回 路，采用串联方式，冷海水先进入冷凝器，再进入中间冷却器，包括阀门以及冷 海水泵等组成。④吸附回路，第一、第二吸附床从蒸发器中吸附，从而产生制冷 量，由第一、第二单向阀来控制。⑤解吸回路，第一、第二吸附床中制冷剂解吸 到冷凝器，由冷海水冷凝。由第三、第四单向阀控制。⑥回质回路，由回质阀来 控制。⑦片冰机出冰系统，储液罐里的低温液态制冷剂依靠储液罐与制冰机中的 压差进入到片冰机，片冰机为一不锈钢圆盘形连续转动的蒸发器，蒸发器的内部 为制冷剂，外部采取水喷淋的方式制冰。第一、第二吸附床的吸附作用使制冷剂 在片冰机的蒸发器内部蒸发，蒸发作用使片冰机中的制冷剂温度降低产生冷量。 当制冷剂的温度降低到一定程度后，片冰机蒸发器外部的喷淋水开始在蒸发器的 表面结冰，所制成的冰由片冰机的削刀从蒸发器表面剥离下来，形成片状的冰， 完成制冰过程。\n柴油机中燃油燃烧所供给热量的25％-35％为废气所带走而损失掉，且排气温 度一般在400℃左右。以6160A型船用柴油机为例(额定功率101kW，转速750 r/min)，当其接入75kW负载运行时，实测其可回收余热量为34kW左右。吸附 式制冰机的制冷系数COP按0.3计算，则制冷量输出为10kW。每小时大约可产 冰60kg。吸附式制冰系统的管路切换由机械、电气装置自动完成。由于渔船在航 行作业中只能作简单的检修，对制冷设备安全可靠性以及备件方面比陆用有更高 的要求。因此整个系统的各个运行过程控制程序化，便于渔民的现场操作。\n本发明的船用余热驱动的吸附式制冰机，在渔船航行和作业期间由于它直接 利用柴油机尾气余热驱动，以海水为冷源冷却第一、第二吸附床和冷凝器实现连 续制冰，与由电能驱动传统的蒸气压缩制冷方式相比，节约了柴油的消耗，提高 了能源的利用率；克服了吸收式制冷系统必须装备溶液泵或分馏装置，不太适合 船体的颠簸运动状态等缺点；具有结构与控制简单、运动部件少、抗振性好、运 行费用低、使用寿命长等诸多优点，是一种既节省能源、提高能源利用率，又利 于环保的有效制冷方式。\n附图说明\n图1为本发明系统结构示意图\n图2为本发明第一、第二吸附床结构主视图\n图3为本发明第一、第二吸附床结构截面图\n具体实施方式\n如图1所示，本发明包括：烟气入口1，温度计2，回质阀3，烟气阀门4， 第一吸附床5，压力表6，烟气出口7，第二吸附床8，热管上升段9，热管下降 段10，第一电磁阀11、第二电磁阀12，第一单向阀13，第二单向阀14，第三单 向阀15，第四单向阀16，冷海水进口17，冷海水泵18，海水阀19，冷海水回路 20，第一氨罐21，冷凝器22，片冰机23，第二氨罐24，中间冷却器25，冷海水 出口26，节流阀27，第一接管28，第二接管29。其连接方式为：温度计2以及 烟气阀门4设置在烟气入口1管路上，中间冷却器25与第二氨罐24通过管路焊 接在一起，与第一吸附床5、第二吸附床8通过热管上升段9以及热管下降段10 相连。第一电磁阀11、第二电磁阀12设置在热管下降段10上，冷凝器22与第 一氨罐21通过管路焊接在一起，冷凝器22与第一吸附床5、第二吸附床8通过 第二接管29连接，第三单向阀15、第四单向阀16连接在第二接管29上，第一 氨罐21与片冰机23通过管路相连，片冰机23通过第一接管28与第一吸附床5、 第二吸附床8相连。第一单向阀13、第二单向阀14设置在第一接管28上，回质 阀3设置在冷凝器22和片冰机23与第一吸附床5、第二吸附床8的接管上，冷 海水回路20为串联方式，海水阀门19以及冷海水泵18设置在冷海水进口17管 路上，冷海水回路20先与冷凝器22相连通，再与中间冷却器25连通，最后与冷 海水出口26连通。烟气入口1、压力表6、以及烟气出口7分别与第一吸附床5、 第二吸附床8相连。\n冷凝器22与中间冷却器25均采用多管型叉流换热器。第一氨罐21底部经过 一节流阀连到片冰机23，第一氨罐21和片冰机23组成复合式蒸发器。\n如图2、图3所示，第一吸附床5与第二吸附床8均选用固化混合吸附剂， 氨为制冷剂。\n第一吸附床5与第二吸附床8结构相同，具体包括：上管板30，氨液出口31， 抽真空口32，吸附剂33，翅片34，外壳35，氨液进口36，下管板37，烟气管路 38，氨液管路39、吸附/解吸口40、筛管41。其连接方式为：上管板30、下管板 37分别与烟气管路38采用焊接的方式连接，氨液出口31、抽真空口32、氨液进 口36以及吸附/解吸口40与外壳35之间采用焊接。氨液进口36与第一、第二吸 附床内部的氨液管路39相连通。吸附剂33的两侧设有翅片34，翅片34与氨液 管路39以及烟气管路38采用涨接的方式连接，筛管41采用弹簧管外包有筛网的 方式制作，与翅片34相连接。\n烟气入口1为柴油机的废气出口，接入第一吸附床5、第二吸附床8内的烟 气管路38，烟气出口7从第一吸附床5、第二吸附床8内烟气管路接出，压力表 6连接在第一、第二吸附床外壳35上，与第一吸附床5、第二吸附床8的内腔相 通。\n冷凝器22与中间冷却器25均采用多管型叉流换热器，中间冷却器25下部与 第二氨罐24相连，第二氨罐24下部通过热管下降段10与第一吸附床5、第二吸 附床8下部相连，第一吸附床5、第二吸附床8上部与热管上升段9相连，热管 上升段9再接入中间冷却器25上部，第一电磁阀11、第二电磁阀12连接在热管 下降段10上，组成类分离热管型冷却系统。\n本发明采用类分离热管型冷却方式来冷却。在第一吸附床5、第二吸附床8 冷却过程中，氨液通过第二氨罐24以及第一电磁阀11、第二电磁阀12进入第一 吸附床5、第二吸附床8内氨液管路39，然后在第一吸附床5、第二吸附床8内 蒸发带走吸附热，通过热管上升段9进入到中间冷却器25，冷却成氨液后进入到 第二氨罐24，再进入第一吸附床5、第二吸附床8构成循环。中间冷却器25则依 靠冷海水来冷却。冷海水冷却采用串联的方式，先通过冷海水进口17以及冷海水 泵18、海水阀19进入到冷凝器22，再通过冷海水回路20进入到中间冷却器25， 通过冷海水出口26排入大海。