[发明专利]微细颗粒强化氨水吸收式制冷溶液循环的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用在吸收式溶液循环过程中加入细微颗粒和分散剂的氨水吸收式制冷循环，在系统溶液循环中，利用某些细微颗粒在浓溶液发生过程和在稀溶液吸收过程中的扰动，增强传热传质的特性，强化系统发生器和吸收器传热传质效率，减小设备体积，对于氨水吸收式制冷设备的小型高效化应用具有重要意义。

背景技术

近年来，由于能源危机及世界环境问题的日益严重，自然工质制冷剂重新受到人们的重视。氨作为一种重要的自然工质制冷剂，在制冷系统中的应用越来越广泛，同时吸收式制冷系统具有可利用低品位余热资源(如低压蒸汽、热水以及其它如太阳能、废热、废气等)、系统运行平稳可靠、噪声小等优点，在制冷空调系统中具有较好的应用前景。但是氨水吸收式制冷系统的设备多、体积大，钢材消耗量大，制冷循环的性能系数较低，应用受到了一定的限制。因此提高系统的吸收和发生的传热传质的效率，减少设备尺寸，是其研究和应用的关键问题所在。

发明内容

技术问题：为了提高氨水吸收式制冷系统的传热传质效率，减小吸收器和发生器等装置的设备体积，本发明根据固体颗粒增强气液传质的机理，提出了在氨水吸收式制冷系统的溶液循环回路中加入某种细微颗粒及分散剂方法，使氨水溶液循环回路中的发生过程与吸收过程的溶液构成液固两相，细微固体颗粒增强了发生与吸收过程的内部扰动，强化了发生过程与吸收过程的热质传递，减少设备体积。

技术方案：本发明在氨水吸收式制冷溶液循环回路系统中加入活性炭细微颗粒，使的氨水吸收式制冷循环系统性能系数有所提高。

一种微细颗粒强化氨水吸收式制冷溶液循环的方法，在氨水吸收式制冷溶液循环回路的作为冷却剂的氨水中加入纳米级细微颗粒，来提高氨水吸收式制冷循环系统性能系数；加入的细微颗粒只参与溶液循环过程，而不参与制冷剂循环过程；所述细微颗粒包括活性炭粉或金属氧化物颗粒。

所述金属氧化物颗粒是Al₂O₃颗粒、Fe₂O₃颗粒或ZnFe₂O₄颗粒。

氨水中还加入分散剂辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚OP-10或十二烷基苯磺酸钠SDBS，分散剂的种类与加入的纳米级细微颗粒种类对应，具体如下：

活性炭粉对应OP-10；金属氧化物颗粒对应SDBS。

所述细微颗粒的粒径20nm～30nm；细微颗粒的添加量质量分数为0.1％～0.25％，即每100克氨水中的微细纳米颗粒质量。

对于加入所述细微颗粒和相应分散剂的氨水，先采用磁力搅拌仪进行剪切搅拌，再利用超声水浴强空化作用，使细微颗粒稳定分散。

应用本方法的循环系统包括吸收器、溶液泵、精馏塔、发生器、蒸发器、冷凝器、节流阀，加入细微颗粒使氨水溶液循环回路中的发生过程与吸收过程的溶液构成液固两相混合物。

本方法可以应用在单级、双级等其他循环形式的氨水吸收式制冷循环中。以单级氨水吸收式制冷循环为例，加入细微颗粒的氨水稀溶液在吸收器中由于细微颗粒的作用，强化吸收来自蒸发器蒸发的制冷剂氨气，形成带有细微颗粒的浓溶液。该混合浓溶液经过溶液泵、溶液交换器进入发生器，在发生器由于细微颗粒的作用强化沸腾发生，得到的制冷剂氨气进入精馏塔精馏，精馏后的氨气进入制冷系统冷凝器冷凝。同时发生器后含有细微颗粒的稀溶液氨水经过膨胀阀降压后进入吸收器。

研究表明，随着颗粒粒径减小，在吸收器中气液吸收增强作用显著增加。为了将细微颗粒稳定分散于氨水中，选用无毒性、无腐蚀性和不易挥发的表面活性剂辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚OP-10或十二烷基苯磺酸钠SDBS作为分散剂，具体配置方法为：以当氨水浓度为10％时为例，

1、0.25％活性炭(粒径20nm)+0.8％OP-10，超声时间为2小时。

2、0.2％Al₂O₃(粒径20nm)+0.2SDBS，超声时间为30分钟。

3、0.1％ZnFe₂O₄(粒径30nm)+1.5％SDBS，超声时间为30分钟。

4、0.2％Fe₂O₃(粒径30nm)+1.5％SDBS，超声时间为30分钟。

对于加入所述细微颗粒和相应分散剂的氨水(例如氨水质量浓度10％)，先采用磁力搅拌仪(可选功率90W)进行剪切搅拌，再利用超声水浴(可选频率45kHz)强空化作用，使细微颗粒稳定分散。