CN103673377A - 一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统 - Google Patents

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杨晓
冯玉坤
高佼
马连湘
王泽鹏
张江辉
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Abstract

本发明公开一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统，属于制冷装置技术领域。太阳能制冷系统由槽式集热器、蓄热器、吸附式制冷系统、冷却器、集热器控制阀门、吸附床控制阀门、循环泵I、循环泵II、三通换向阀I、三通换向阀II构成。吸附床应用于吸附式制冷系统中，包括吸附床外壳体、U型管、翅片、蒸发器接口、冷凝器接口、压力表、温度传感器、吸附床支撑板。吸附床热源采用槽式太阳能集热系统，可以把导热油加热到180℃～220℃，可使吸附床上吸附剂进行深度解析，增大了单位冷剂蒸汽的制冷量。吸附床床体采用翅片管式结构，有效增加了热传递效率。

Description

一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统
所属技术领域
本发明涉及一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统，特别是运用了太阳能中高温制冷，属于制冷装置技术领域。
技术背景
环境和能源问题一直是社会发展面临的重大问题。随着人们生活水平的提高，对环境舒适性的要求不断提高，使得夏季空调需求增加。这不仅加重了全球气候的变暖、臭氧层的破坏、能源的紧张，而且加重了夏季用电高峰时的电负荷。太阳能制冷技术能够有效的缓解这些问题，符合当前能源、环境协调发展的总趋势。
近20年来，吸附式制冷技术，从吸附工质对的性能、吸附床的传热传质和系统循环结构方面不断的探索，太阳能吸附制冷取得了飞跃式的发展。由于化学吸附剂的吸附、解析热大，制冷功率大，在吸附制冷领域应用不断增加，但是化学吸附剂存在膨胀结块现象，会影响制冷剂气体的渗透性能、热量传递性能，这是化学吸附制冷领域一直要解决的问题之一。
对于化学吸附式制冷，吸附剂的解析是分部进行的，温度越高解析的越彻底。当温度为80℃～90℃时，发生解析过程，当温度达到120℃时，第一次解析完的吸附剂还会再次解析，发生深度解析过程。目前绝大多数太阳能吸附床的温度在100℃以下，只能进行普通解析过程，不仅影响了制冷剂的生成，而且温差小，导致热传递效率低。专利“一种翅片管式太阳能吸附式制冷系统”（公开号：CN202209810）使用的是平板式太阳能集热器，吸附床温度太低，需要辅助加热设备。专利“以太阳能为驱动热源的吸附式制冷系统”（公开号：CN202420025）使用的也是平板式太阳能集热器，其翅片与集热器在一起，传质通道很容易被吸附剂膨胀结块所堵塞。如何加强吸附床的传热传质效果、提高太阳能能集热效率，如何有效的将太阳能与吸附式制冷相结合，一直是亟需解决的问题。
发明内容
本发明针对上述现有太阳能吸附式制冷的不足，提供了一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统。该系统将太阳能与吸附式制冷相结合，加强吸附床的传热传质效果，提高太阳能集热效率。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统由槽式集热器、蓄热器、吸附式制冷系统、冷却器、集热器控制阀门、吸附床控制阀门、循环泵I、循环泵II、三通换向阀I、三通换向阀II构成。槽式集热器出口通过集热器控制阀门、循环泵I与蓄热器顶部相连接，蓄热器底部与槽式集热器入口连接，吸附式制冷系统的吸附床入口与循环泵II出口连接，循环泵II入口与三通换向阀I连接，吸附式制冷系统的吸附床出口与三通换向阀II连接。三通换向阀I一端口经过吸附床控制阀门与蓄热器连接，另一端口与冷却器出口连接；三通换向阀II一端口与蓄热器连接，另一端口与冷却器入口连接。
本新型吸附床运用于吸附式制冷系统中，由吸附床外壳体、U型管、翅片、蒸发器接口、冷凝器接口、压力表、温度传感器、吸附床支撑板组成。翅片焊接到U型管上，U型管固定到吸附床支撑板上，温度传感器、压力表、蒸发器接口、冷凝器接口分别固定在吸附床支撑板上，吸附床支撑板与吸附床外壳体密封连接。吸附床床体采用翅片管式结构。吸附床热源采用槽式太阳能集热系统，或采用其他形式的太阳能中高温集热系统。
本发明一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统工作原理为：槽式集热器吸收太阳能辐射加热其导热介质，打开集热器控制阀门，循环泵I将加热后的导热油通入蓄热器中，在蓄热器中混合换热后重新进入槽式集热器吸收太阳能辐射，完成蓄热循环。解析过程：打开吸附床控制阀门，调节三通换向阀I、三通换向阀II使蓄热器与吸附式制冷系统的吸附床连通，循环泵II将蓄热器内高温的导热介质通入吸附式制冷系统的吸附床，加热U型管及翅片，翅片上的吸附剂升温，解析出制冷剂气体，压力表、温度传感器对吸附床内压力、温度进行实时监控。吸附过程：关闭吸附床控制阀门，调节三通换向阀I、三通换向阀II使冷却器与吸附式制冷系统的吸附床连通，循环泵II将冷却器内低温的冷却介质通入吸附式制冷系统的吸附床，冷却器冷却U型管及翅片，翅片上的吸附剂降温，吸附床的压力降低，吸附制冷剂气体，压力表、温度传感器对吸附床内压力、温度进行实时监控。
本发明的有益效果是，吸附床热源采用槽式太阳能集热系统，可以把导热油加热到180℃～220℃，可使吸附床上吸附剂进行深度解析，增大了单位冷剂蒸汽的制冷量。吸附式制冷系统的吸附床床体采用翅片管式结构，有效增加了热传递效率。翅片之间预留一定空间，避免吸附剂膨胀堵塞传质通道。翅片边缘设计折边，防止吸附剂脱落，吸附剂填充厚度不能超过翅片间距的70%，以保证传质效果。加热过程和降温过程共用一套管路，通过阀门控制其加热与降温过程互换，使系统更加简化。
附图说明
图1：本吸附床所运用的太阳能制冷系统图。
图2：吸附床整体结构。
图中：1-槽式集热器，2-蓄热器，3-吸附式制冷系统，4-冷却器，5-三通换向阀I，6-三通换向阀II，7-集热器控制阀门，8-循环泵I，9-循环泵II，10-吸附床控制阀门，11-蒸发器接口，12-冷凝器接口，13-U形管，14-压力表，15-温度传感器，16-吸附床外壳体，17-翅片，18-吸附床支撑板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明具体的实施方法：
参照图1和图2，一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统由槽式集热器（1）、蓄热器（2）、吸附式制冷系统（3）、冷却器（4）、集热器控制阀门（7）、吸附床控制阀门（10）、循环泵I（8）、循环泵II（9）、三通换向阀I（5）、三通换向阀II（6）构成。槽式集热器（1）出口通过集热器控制阀门（7）、循环泵I（8）与蓄热器（2）顶部相连接，蓄热器（2）底部与槽式集热器（1）入口连接，吸附式制冷系统（3）的吸附床入口与循环泵II（9）出口连接，循环泵II（9）入口与三通换向阀I（5）连接，吸附式制冷系统（3）的吸附床出口与三通换向阀II（6）连接。三通换向阀I（5）一端口经过吸附床控制阀门（10）与蓄热器（2）入口连接，另一端口与冷却器（4）出口连接；三通换向阀II（6）一端口与蓄热器（2）连接，另一端口与冷却器（4）入口连接。
本新型吸附床运用于吸附式制冷系统（3）中，由吸附床外壳体（16）、U型管（13）、翅片（17）、蒸发器接口（11）、冷凝器接口（12）、压力表（14）、温度传感器（15）、吸附床支撑板（18）组成。翅片（17）焊接到U型管（13）上，U型管（13）固定到吸附床支撑板（18）上，温度传感器（15）、压力表（14）、蒸发器接口（11）、冷凝器接口（12）分别固定在吸附床支撑板（18）上，吸附床支撑板（18）与吸附床外壳体（16）密封连接。
本发明工作原理和工作过程为：
槽式集热器（1）吸收太阳能辐射加热其导热介质，打开集热器控制阀门（7），循环泵I（8）将加热后的导热油通入蓄热器（2）中，在蓄热器（2）中混合换热后重新进入槽式集热器（1）吸收太阳能辐射，完成蓄热循环。解析过程：打开吸附床控制阀门（10），调节三通换向阀I（5）、三通换向阀II（6）使蓄热器（2）与吸附式制冷系统（3）的吸附床连通，循环泵II（9）将蓄热器（2）内高温的导热介质通入吸附式制冷系统（3）的吸附床，加热U型管（13）及翅片（17），翅片（17）上的吸附剂升温，解析出制冷剂气体，压力表（14）、温度传感器（15）对吸附床内压力、温度进行实时监控。吸附过程：关闭吸附床控制阀门（10），调节三通换向阀I（5）、三通换向阀II（6）使冷却器（4）与吸附式制冷系统（3）的吸附床连通，循环泵II（9）将冷却器（4）内低温的冷却介质通入吸附式制冷系统（3）的吸附床，冷却器（4）冷却U型管（13）及翅片（17），翅片（17）上的吸附剂降温，吸附床的压力降低，吸附制冷剂气体，压力表（14）、温度传感器（15）对吸附床内压力、温度进行实时监控。

Claims (4)

1.一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统由槽式集热器（1）、蓄热器（2）、吸附式制冷系统（3）、冷却器（4）、集热器控制阀门（7）、吸附床控制阀门（10）、循环泵I（8）、循环泵II（9）、三通换向阀I（5）、三通换向阀II（6）构成，其特征在于：槽式集热器（1）出口通过集热器控制阀门（7）、循环泵I（8）与蓄热器（2）顶部相连接，蓄热器（2）底部与槽式集热器（1）入口连接，吸附式制冷系统（5）的吸附床入口与循环泵II（9）出口连接，循环泵II（9）入口与三通换向阀I（5）连接，吸附式制冷系统（5）的吸附床出口与三通换向阀II（6）连接；三通换向阀I（5）一端口经过吸附床控制阀门（10）与蓄热器（2）入口连接，另一端口与冷却器（4）出口连接；三通换向阀II（6）一端口与蓄热器（2）连接，另一端口与冷却器（4）入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统，其特征在于：本新型吸附床运用于吸附式制冷系统（3）中，由吸附床外壳体（16）、U型管（13）、翅片（17）、蒸发器接口（11）、冷凝器接口（12）、压力表（14）、温度传感器（15）、吸附床支撑板（18）组成；翅片（17）焊接到U型管（13）上，U型管（13）固定到吸附床支撑板（18）上，温度传感器（15）、压力表（14）、蒸发器接口（11）、冷凝器接口（12）分别固定在吸附床支撑板（18）上，吸附床支撑板（18）与吸附床外壳体（16）密封连接。
3.根据权利要求2所述的一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统，其特征在于：吸附床床体采用翅片管式结构。
4.根据权利要求2所述的一种新型吸附床及所运用的太阳能制冷系统，其特征在于：吸附床热源采用槽式太阳能集热系统，或采用其他形式的太阳能中高温集热系统。
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