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基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法

阅读：903发布：2021-04-10

专利汇可以提供基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法，以中低温余热或太阳能等为驱动热源。该系统包括三个子循环，分别为做功子循环、吸收式制冷子循环和压缩式制冷子循环，中低温热源的较高温部分用于驱动做功子循环做功，较低温余热用于驱动吸收式制冷循环制冷，同时做功子循环排热也被吸收式制冷子循环回收利用，做功子循环所做的功驱动压缩式制冷子循环转化为冷能输出。整个系统的能量输入为中低温热源，产品输出为冷。与单独的吸收式制冷系统相比，系统热效率和COP都有大幅提高。，下面是基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，该系统包括吸收器(1)、溶液分流器(2)、高压溶液泵(3)、高压溶液换热器(4)、蒸汽发生器(5)、膨胀机(6)、低压溶液泵(7)、低压溶液换热器(8)、换热器(9)、精馏塔(10)、混合器(11)、冷凝器(12)、过冷器(13)、节流阀(14)、蒸发器(15)、分流器(16)、压缩机(17)和溶液节流阀(18)，其中：
吸收器(1)出口与溶液分流器(2)入口相连接，溶液分流器(2)有两个出口，溶液分流器(2)的第一出口依次与高压溶液泵(3)、高压溶液换热器(4)、蒸汽发生器(5)和膨胀机(6)相连接，膨胀机(6)出口与精馏塔(10)塔底蒸汽入口相连接；溶液分流器(2)的第二出口依次与低压溶液泵(7)、低压溶液换热器(8)、换热器(9)和精馏塔(10)相连接；
精馏塔(10)塔底溶液出口依次与高压溶液换热器(4)、低压溶液换热器(8)、溶液节流阀(18)和吸收器(1)相连接，精馏塔(10)的塔顶出口和压缩机(17)的出口分别与混合器(11)的第一入口和第二入口相连接，混合器(11)的出口依次与冷凝器(12)、过冷器(13)、节流阀(14)和蒸发器(15)相连接，蒸发器(15)与过冷器(13)相连接，过冷器(13)与分流器(16)相连接；
分流器(16)有两个出口，分流器(16)的第一出口与吸收器(1)相连接，分流器(16)的第二出口与压缩机(17)相连接，膨胀机(6)与压缩机(17)通过联轴器连接。
2.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，所述的吸收器(1)是气液混合吸收设备，采用吸收剂吸收制冷剂蒸汽，吸收过程所放热量通过冷却介质排向环境。
3.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，所述的溶液分流器(2)和分流器(16)是流体分流设备，用于对工质物流进行质量分流。
4.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，所述的高压溶液泵(3)和低压溶液泵(7)是液体加压设备，用于提高液体压力。
5.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，所述的高压溶液换热器(4)、低压溶液换热器(8)、蒸汽发生器(5)和换热器(9)是流体换热设备，用于冷热物流之间的热量交换。
6.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，所述的膨胀机(6)和压缩机(17)分别是气体膨胀做功和气体加压设备，膨胀机(6)利用高温高压蒸汽膨胀做功，压缩机(17)消耗膨胀机(6)产生的功将低压制冷剂蒸汽压缩达到高压状态。
7.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，所述的精馏塔(10)用于实现混合工质的分离与提纯，以制得高纯度的制冷剂蒸汽和低浓度的吸收剂溶液。
8.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，所述的混合器(11)是流体混合设备，用于实现流体的混合。
9.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，所述的冷凝器(12)是冷凝设备，用于将混合后的制冷剂蒸汽进行冷凝，冷凝放热通过冷却介质排向环境。
10.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，所述的过冷器(13)是换热设备，利用来自蒸发器(15)的低温制冷工质冷却来自冷凝器(12)的液态制冷剂。
11.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，所述的蒸发器(15)用于将制冷工质在其中吸热蒸发，实现制冷效果。
12.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，所述的节流阀(14)和溶液节流阀(18)是液体节流降压装置，用于实现制冷剂和塔釜溶液的降压。
13.根据权利要求1所述的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，该复合式制冷系统采用中低温热源驱动，该中低温热源是工业余热、太阳能或地热。
14.一种基于正逆循环耦合的复合式制冷方法，应用于权利要求1所述的复合式制冷系统，其特征在于，该方法通过将采用相同混合工质的做功子循环与吸收式制冷子循环进行结合来梯级利用外热源热量，该外热源的高温部分用于加热做功工质，低温部分用于加热吸收式制冷工质，同时做功子循环的排热被吸收式制冷子循环回收利用，再利用做功子循环所做的功驱动一压缩式制冷子循环制冷；该压缩式制冷子循环与该吸收式制冷子循环共用冷凝器、过冷器、节流阀和蒸发器，整个系统的能量输入为至少包括余热、太阳能或地热的中低温外热源，产品输出为冷量。
15.一种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其特征在于，该系统包括高压溶液泵(1)、蒸汽发生器(2)、膨胀机(3)、再沸器(4)、冷凝器(5)、吸收器(6)、低压溶液泵(7)、溶液换热器(8)、精馏塔(9)、混合器(10)、冷凝器(11)、过冷器(12)、节流阀(13)、蒸发器(14)、分流器(15)、压缩机(16)和溶液节流阀(17)，其中：
高压溶液泵(1)依次与蒸汽发生器(2)、膨胀机(3)、再沸器(4)和冷凝器(5)相连接，形成朗肯循环；吸收器(6)出口依次与低压溶液泵(7)、溶液换热器(8)和精馏塔(9)相连接，精馏塔(9)塔底的再沸器(4)溶液出口依次与溶液换热器(8)、溶液节流阀(17)和吸收器(6)相连接，精馏塔(9)的塔顶出口和压缩机(16)的出口分别与混合器(10)的第一入口和第二入口相连接，混合器(10)的出口依次与冷凝器(11)、过冷器(12)、节流阀(13)、蒸发器(14)相连接，蒸发器(14)与过冷器(12)相连接，过冷器(12)与分流器(15)相连接，分流器(15)有两个出口，第一出口与吸收器(9)相连接，第二出口与压缩机(16)相连接；
膨胀机(3)与压缩机(16)通过联轴器连接。
16.一种基于正逆循环耦合的复合式制冷方法，应用于权利要求15所述的复合式制冷系统，其特征在于，该方法通过将做功子循环、吸收式制冷子循环和压缩式制冷子循环有机结合，来梯级利用热源热量；该热源热量用于加热做功工质，做功子循环排热的较高温部分用于吸收式制冷的加热过程；再利用做功子循环所做的功驱动压缩式制冷子循环制冷；压缩式制冷子循环与吸收式制冷子循环共用冷凝器、过冷器、节流阀和蒸发器；整个系统的能量输入为至少包括余热、太阳能或地热的中低温外热源，产品输出为冷量。

说明书全文

基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及中低温热源制冷技术领域，特别是一种基于正逆循环耦合的吸收-压缩复合式制冷系统和方法。

背景技术

[0002] 氨水吸收式制冷技术是一种可以利用低温余热资源或太阳能、地热等低温可再生能源驱动的制冷技术，其制冷温度范围广，约为10℃～-60℃，广泛用于冷库、石油冶炼及其他化工过程中。低温余热驱动发生过程和精馏过程，将浓溶液分离成高纯度的氨蒸汽和低浓度的稀氨水溶液，氨蒸汽在冷凝器中冷凝为液氨，液氨经过过冷、节流降压后进入蒸发器蒸发制冷，蒸发后的氨蒸汽进入吸收器被来自精馏塔塔釜的稀溶液吸收，最终转变成浓溶液，预热后进入发生器，完成一个循环。

[0003] 氨水吸收式制冷循环可以利用较低温度热源，但当热源温度较高时，单独的吸收式制冷循环COP并不能有较大改善，主要原因是循环工质温度并不能随着热源温度的升高而升高，一般不会超过200℃。而热源温度升高时，还会使能量传递过程中存在较大的温差，造成较大的不可逆损失。

发明内容

[0004] (一)要解决的技术问题

[0005] 为了克服现有中低温热源制冷的这个缺点，本发明提供一种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法，通过将朗肯循环、吸收式制冷循环以及压缩式制冷循环的有机结合，来提高中低温热源的制冷效果，使制冷系统整体热效率和COP都大幅提高。

[0006] (二)技术方案

[0007] 为达到上述目的，本发明提供了一种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，该系统包括吸收器1、溶液分流器2、高压溶液泵3、高压溶液换热器4、蒸汽发生器5、膨胀机6、低压溶液泵7、低压溶液换热器8、换热器9、精馏塔10、混合器11、冷凝器12、过冷器13、节流阀14、蒸发器15、分流器16、压缩机17和溶液节流阀18，其中：

[0008] 吸收器1出口与溶液分流器2入口相连接，溶液分流器2有两个出口，溶液分流器2的第一出口依次与高压溶液泵3、高压溶液换热器4、蒸汽发生器5和膨胀机6相连接，膨胀机6出口与精馏塔10塔底蒸汽入口相连接；溶液分流器2的第二出口依次与低压溶液泵
7、低压溶液换热器8、换热器9和精馏塔10相连接；

[0009] 精馏塔10塔底溶液出口依次与高压溶液换热器4、低压溶液换热器8、溶液节流阀18和吸收器1相连接，精馏塔10的塔顶出口和压缩机17的出口分别与混合器11的第一入口和第二入口相连接，混合器11的出口依次与冷凝器12、过冷器13、节流阀14和蒸发器
15相连接，蒸发器15与过冷器13相连接，过冷器13与分流器16相连接；

[0010] 分流器16有两个出口，分流器16的第一出口与吸收器1相连接，分流器16的第二出口与压缩机17相连接，膨胀机6与压缩机17通过联轴器连接。

[0011] 上述方案中，所述的吸收器1是气液混合吸收设备，采用吸收剂吸收制冷剂蒸汽，吸收过程所放热量通过冷却介质排向环境。

[0012] 上述方案中，所述的溶液分流器2和分流器16是流体分流设备，用于对工质物流进行质量分流。

[0013] 上述方案中，所述的高压溶液泵3和低压溶液泵7是液体加压设备，用于提高液体压力。

[0014] 上述方案中，所述的高压溶液换热器4、低压溶液换热器8、蒸汽发生器5和换热器9是流体换热设备，用于冷热物流之间的热量交换。

[0015] 上述方案中，所述的膨胀机6和压缩机17分别是气体膨胀做功和气体加压设备，膨胀机6利用高温高压蒸汽膨胀做功，压缩机17消耗膨胀机6产生的功将低压制冷剂蒸汽压缩达到高压状态。

[0016] 上述方案中，所述的精馏塔10用于实现混合工质的分离与提纯，以制得高纯度的制冷剂蒸汽和低浓度的吸收剂溶液。

[0017] 上述方案中，所述的混合器11是流体混合设备，用于实现流体的混合。

[0018] 上述方案中，所述的冷凝器12是冷凝设备，用于将混合后的制冷剂蒸汽进行冷凝，冷凝放热通过冷却介质排向环境。

[0019] 上述方案中，所述的过冷器13是换热设备，利用来自蒸发器15的低温制冷工质冷却来自冷凝器12的液态制冷剂。

[0020] 上述方案中，所述的蒸发器15用于将制冷工质在其中吸热蒸发，实现制冷效果。

[0021] 上述方案中，所述的节流阀14和溶液节流阀18是液体节流降压装置，用于实现制冷剂和塔釜溶液的降压。

[0022] 上述方案中，该复合式制冷系统采用中低温热源驱动，该中低温热源可以是工业余热、太阳能或地热。

[0023] 为达到上述目的，本发明还提供了一种基于正逆循环耦合的复合式制冷方法，该方法通过将采用相同混合工质的做功子循环与吸收式制冷子循环进行结合来梯级利用外热源热量，该外热源的高温部分用于加热做功工质，低温部分用于加热吸收式制冷工质，同时做功子循环的排热被吸收式制冷子循环回收利用，再利用做功子循环所做的功驱动一压缩式制冷子循环制冷；该压缩式制冷子循环与该吸收式制冷子循环共用冷凝器、过冷器、节流阀和蒸发器，整个系统的能量输入为至少包括余热、太阳能或地热的中低温外热源，产品输出为冷量。

[0024] 为达到上述目的，本发明再提供了一种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，该系统包括高压溶液泵1、蒸汽发生器2、膨胀机3、再沸器4、冷凝器5、吸收器6、低压溶液泵7、溶液换热器8、精馏塔9、混合器10、冷凝器11、过冷器12、节流阀13、蒸发器14、分流器
15、压缩机16和溶液节流阀17，其中：

[0025] 高压溶液泵1依次与蒸汽发生器2、膨胀机3、再沸器4和冷凝器5相连接，形成朗肯循环；吸收器6出口依次与低压溶液泵7、溶液换热器8和精馏塔9相连接，精馏塔9塔底的再沸器4溶液出口依次与溶液换热器8、溶液节流阀17和吸收器6相连接，精馏塔9的塔顶出口和压缩机16的出口分别与混合器10的第一入口和第二入口相连接，混合器10的出口依次与冷凝器11、过冷器12、节流阀13、蒸发器14相连接，蒸发器14与过冷器12相连接，过冷器12与分流器15相连接，分流器15有两个出口，第一出口与吸收器9相连接，第二出口与压缩机16相连接；膨胀机3与压缩机16通过联轴器连接。

[0026] 为达到上述目的，本发明又提供了一种基于正逆循环耦合的复合式制冷方法，该方法通过将做功子循环、吸收式制冷子循环和压缩式制冷子循环有机结合，来梯级利用热源热量；该热源热量用于加热做功工质，做功子循环排热的较高温部分用于吸收式制冷的加热过程；再利用做功子循环所做的功驱动压缩式制冷子循环制冷；压缩式制冷子循环与吸收式制冷子循环共用冷凝器、过冷器、节流阀和蒸发器；整个系统的能量输入为至少包括余热、太阳能或地热的中低温外热源，产品输出为冷量。

[0027] (三)有益效果

[0028] 从上述技术方案看，本发明具有以下有益效果：

[0029] 1、本发明提供的这种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法，以中低品位热为热源，既可以是工业余热，也可以是太阳能等中低温的可再生能源，以达到节能减排的目的。采用氨水混合物这种自然工质为循环介质，环保无污染。

[0030] 2、本发明提供的这种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法，以氨水混合工质的做功循环和吸收式制冷循环为基础，来梯级利用外热源热量，将外热源的较高温部分先通过做功子循环做功，所做的功再驱动压缩式制冷子循环制冷，高效利用了这部分热量；外热源的较低温部分直接用于吸收式制冷，同时做功子循环的排热也用于吸收式制冷。整个系统的能量输入为中低温热量，输出为冷量。与单独的吸收式制冷相比，该系统热效率和COP都有大幅提高。

[0031] 3、本发明提供的这种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法，做功子循环以氨水为工质，蒸发过程为温度变化，可以与显热热源匹配良好，减小了做功工质蒸发过程的不可逆损失；且做功子循环膨胀机排热温度较高，可以在吸收式制冷子循环中进一步利用。在上述第一种方案中，做功工质与吸收式制冷工质浓度相同，所以可以将膨胀机排气直接送入精馏塔，为精馏过程提供上升蒸汽，也避免了做功工质单独的冷凝过程，即通过做功子循环和吸收式制冷子循环的有机结合，避免了冷凝和再沸这两个过程；在上述第二个方案中，做功子循环与吸收式制冷子循环各自独立，通过再沸器将做功子循环排热的较高温部分回收用于加热制冷溶液，将混合工质的变温冷凝与变温蒸发相结合，减小了再沸器中的不可逆损失。

[0032] 4、本发明提供的这种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法，流程简单，各单元技术较为成熟，便于工业化利用。附图说明

[0033] 图1是依照本发明第一实施例的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统的示意图。

[0034] 图2是依照本发明第二实施例的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统的示意图。

具体实施方式

[0035] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

[0036] 本发明提供了一种基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法，以中低温余热或太阳能等为驱动热源。该系统包括三个子循环，分别为做功子循环、吸收式制冷子循环和压缩式制冷子循环，中低温热源的较高温部分用于驱动做功子循环做功，较低温余热用于驱动吸收式制冷循环制冷，同时做功子循环排热也被吸收式制冷子循环回收利用，做功子循环所做的功驱动压缩式制冷子循环转化为冷能输出。整个系统的能量输入为中低温热源，产品输出为冷。与单独的吸收式制冷系统相比，系统热效率和COP都有大幅提高。

[0037] 如图1所示，图1是依照本发明第一实施例的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统的示意图。其中S1至S24表示循环工质，S25至S27为热源介质。该复合式制冷系统包括吸收器1、溶液分流器2、高压溶液泵3、高压溶液换热器4、蒸汽发生器5、膨胀机6、低压溶液泵7、低压溶液换热器8、换热器9、精馏塔10、混合器11、冷凝器12、过冷器13、节流阀14、蒸发器15、分流器16、压缩机17和溶液节流阀18。

[0038] 其中，吸收器1出口与溶液分流器2相连接，溶液分流器2有两个出口，第一出口依次与高压溶液泵3、高压溶液换热器4、蒸汽发生器5和膨胀机6相连接，膨胀机6与精馏塔10塔底蒸汽入口相连接，第二出口依次与低压溶液泵7、低压溶液换热器8、换热器9和精馏塔10相连接，精馏塔10塔底溶液出口依次与高压溶液换热器4、低压溶液换热器8、溶液节流阀18和吸收器1相连接，精馏塔10的塔顶出口和压缩机17的出口分别与混合器11的第一入口和第二入口相连接，混合器11的出口依次与冷凝器12、过冷器13、节流阀14、蒸发器15相连接，蒸发器15与过冷器13相连接，过冷器13与氨气分流器16相连接，氨气分流器16有两个出口，第一出口与吸收器1相连接，第二出口与压缩机17相连接，膨胀机6与压缩机17通过联轴器连接。

[0039] 其中，吸收器1是气液混合吸收设备，采用吸收剂吸收制冷剂蒸汽，吸收过程所放热量通过冷却介质排向环境。溶液分流器2和分流器16是流体分流设备，用于对工质物流进行质量分流。高压溶液泵3和低压溶液泵7是液体加压设备，用于提高液体压力。高压溶液换热器4、低压溶液换热器8、蒸汽发生器5和换热器9是流体换热设备，用于冷热物流之间的热量交换。膨胀机6和压缩机17分别是气体膨胀做功和气体加压设备，膨胀机6利用高温高压蒸汽膨胀做功，压缩机17消耗膨胀机6产生的功将低压制冷剂蒸汽压缩达到高压状态。精馏塔10用于实现混合工质的分离与提纯，以制得高纯度的制冷剂蒸汽和低浓度的吸收剂溶液。混合器11是流体混合设备，用于实现流体的混合。冷凝器12是冷凝设备，用于将混合后的制冷剂蒸汽进行冷凝，冷凝放热通过冷却介质排向环境。过冷器13是换热设备，利用来自蒸发器15的低温制冷工质冷却来自冷凝器12的液态制冷剂。蒸发器15用于将制冷工质在其中吸热蒸发，实现制冷效果。节流阀14和溶液节流阀18是液体节流降压装置，用于实现制冷剂和塔釜溶液的降压。

[0040] 该复合式制冷系统采用中低温热源驱动，该中低温热源可以是工业余热、太阳能或地热；该复合式制冷系统采用的工作介质可以为氨和水工质对，但不局限于氨和水工质对，也可以是其他工质对。且该复合式制冷系统的做功子循环与吸收式制冷子循环采用相同的混合工质。

[0041] 再参照图1，其具体流程为：来自吸收器1的浓溶液S1经过溶液分流器2分流为两股(S2和S7)，其中S2经高压溶液泵3加压后先进高压溶液换热器4，被来自精馏塔10的稀溶液S11预热，然后进入蒸汽发生器5吸收外热源热量蒸发过热形成高温高压过热蒸汽S5，进入膨胀机6膨胀做功，膨胀机6排气S6不冷凝，直接进入精馏塔底部为精馏过程提供上升蒸汽。另一股浓溶液S7经低压溶液泵7加压后依次经过低压溶液换热器8和换热器9加热，最后进入精馏塔10。在精馏塔10内，来自膨胀机6的排气S6和来自换热器9的浓溶液S10直接进行接触式的混合换热，在塔内被分离成塔釜稀溶液S11和塔顶氨蒸汽S15。
塔釜稀溶液S11先后流经高压溶液换热器4和低压溶液换热器8，再经溶液节流阀18节流降压后进入吸收器1，塔顶氨蒸汽S15与压缩机17出口蒸汽混合后进入冷凝器12冷凝成液氨S17后，进入过冷器13，与来自蒸发器15的低温氨蒸汽S20换热后，形成具有一定过冷度的液氨S18，S18经节流阀14节流降压后进入蒸发器15蒸发制冷。低温氨蒸汽S20经过过冷器13后成为具有一定的过热度的氨蒸汽S21，经分流器16分流成两股，一股进入吸收器
1被稀溶液吸收重新形成浓溶液S1，另一股进入压缩机17被重新压缩成高压蒸汽。膨胀机
6产生的功作为压缩机17的驱动力。整个系统只有中低温外热源输入，不需要输入功。

[0042] 如图2所示，图2是依照本发明第二实施例的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统的示意图。其中S1至S21表示循环工质，S22和S23为热源介质。该复合式制冷系统包括高压溶液泵1、蒸汽发生器2、膨胀机3、再沸器4、冷凝器5、吸收器6、低压溶液泵7、溶液换热器8、精馏塔9、混合器10、冷凝器11、过冷器12、节流阀13、蒸发器14、分流器15、压缩机16和溶液节流阀17。

[0043] 其中，高压溶液泵1依次与蒸汽发生器2、膨胀机3、再沸器4和冷凝器5相连接，形成氨水朗肯循环。吸收器6出口依次与低压溶液泵7、溶液换热器8和精馏塔9相连接，精馏塔9塔底的再沸器4稀溶液出口依次与溶液换热器8、溶液节流阀17和吸收器6相连接，精馏塔9的塔顶出口和压缩机16的出口分别与混合器10的第一入口和第二入口相连接，混合器10的出口依次与冷凝器11、过冷器12、节流阀13、蒸发器14相连接，蒸发器14与过冷器12相连接，过冷器12与氨气分流器15相连接，氨气分流器15有两个出口，第一出口与吸收器9相连接，第二出口与压缩机16相连接，膨胀机3与压缩机16通过联轴器连接。

[0044] 该复合式制冷系统采用中低温热源驱动，该中低温热源可以是工业余热、太阳能或地热；该复合式制冷系统的吸收式制冷子循环采用混合工质，该混合工质可以是氨和水工质对，也可以为其他工质对；该复合式制冷系统的做功子循环既可以与吸收式制冷子循环采用相同的混合工质，也可以采用其他混合工质或纯工质。

[0045] 再参照图2，其具体流程为：做功子循环中基础溶液S1先经过高压溶液泵1加压后进入蒸汽发生器2，吸收外热源热量蒸发过热，形成高温高压的氨水混合蒸汽S3进入膨胀机3膨胀做功，排气先进入精馏塔底部再沸器4部分冷凝，将冷凝热的较高温部分用于制冷循环，再进入冷凝器5完全冷凝，将冷凝热的较低温部分排给环境。吸收式制冷子循环中，来自吸收器6的浓溶液S6经过低压溶液泵7加压、溶液换热器8预热后进入精馏塔9，分离成高纯度的氨S12和低浓度的稀溶液S9。塔釜稀溶液S9先后流经溶液换热器8和溶液节流阀17节流降压后进入吸收器6，塔顶氨蒸汽S12与来自压缩式制冷子循环中的压缩机16出口的氨蒸汽混合后进入冷凝器11冷凝成液氨S15后，进入过冷器12，与来自蒸发器14的低温氨蒸汽S18换热后，形成具有一定过冷度的液氨S16，S16经节流阀13节流降压后进入蒸发器14蒸发制冷；低温氨蒸汽S18经过过冷器13后成为具有一定的过热度的氨蒸汽S19，经分流器15分流成两股，一股进入吸收器6被稀溶液吸收重新形成浓溶液S6，另一股进入压缩机16被重新压缩成高压蒸汽。膨胀机3产生的功作为压缩机16的驱动力。
整个系统只有中低温外热源输入，不需要输入功。

[0046] 为了更好的体现本发明提供的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统的有益效果，将上述两个实施例系统和传统的单独的氨水吸收式制冷系统在相同热边界条件下进行性能比较。对这三种系统进行模拟计算，表1是三种系统的性能比较。

[0047]

[0048] 表1

[0049] 从性能比较可以看出，在热源温度400℃，冷却介质温度30℃以及制冷蒸发温度-15℃时，复合式制冷系统实施例1的COP为0.813，比单独的吸收式制冷高出38％；复合式制冷系统实施例2的COP为0.693，比单独的吸收式制冷高出17.7％。

[0050] 本发明提供的基于正逆循环耦合的复合式制冷系统，其性能提高的根本原因在于：1、复合式制冷系统通过将做功子循环与吸收式制冷子循环的有机结合，来梯级利用外热源热量，使其较高温部分用于做功，较低温部分用于吸收式制冷，同时做功子循环排热也可以用于吸收式制冷，实现了热量的梯级利用。2、高温部分热量先通过做功子循环转化为功，再驱动压缩式制冷子循环转化为冷，提高了该部分热量的制冷效率。

[0051] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法

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