CN106225301B - 相变连续加热吸附床系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种相变连续加热吸附床系统，包括：加热器、右吸附床、左吸附床。所述加热器与右吸附床连接，所述加热器与左吸附床连接。本发明提供可通过相变换热连续加热吸附床，从而可以有效提高吸附床的换热效率，同时吸附床总保持正压，从而提高可靠性。

Description

相变连续加热吸附床系统

技术领域

本发明涉及吸附制冷系统技术领域，具体涉及一种相变连续加热吸附床系统系统。

背景技术

每年到达地球表面的太阳辐射能相当于190万亿吨标准煤，约为2015全世界一次能源消费总量的1.04×10⁴倍。理论上太阳能取之不尽，同时，太阳能还有清洁的特点。我国在太阳能热利用方面取得显著成绩，拥有约占世界70％的太阳能热利用市场，但绝大多数是热水器产品，应用领域比较狭窄，相关市场已处于发展瓶颈期。

吸附式制冷技术有助于更好地利用太阳能，这主要是因为吸附制冷的优点吻合了当前能源和环境协调发展的总趋势。其优点主要表现在：(1)吸附式制冷可采用低品位热源作为驱动热源，不仅缓解电力的紧张供应和能源危机，而且能有效的利用大量的低品位热源；(2)太阳能吸附空调的应用是最合理的：当太阳辐射越强，天气越热的时候，我们需要空调的负荷也越大，此时太阳能吸附空调的制冷功率也最大；(3)吸附式制冷不采用氯氟烃类制冷剂，无CFCS问题，也无温室效应作用，是一种环境友好型制冷方式；(4)与蒸气压缩式制冷系统相比，吸附式制冷具有结构简单，一次性投资少，运行费用低，使用寿命长，无噪音，无环境污染，能有效利用低品位热源等一系列优点；与吸收式制冷系统相比，吸附式制冷系统不存在结晶和分馏问题，且能用于震动，倾颠或旋转等场合。

从20世纪70年代中期以来，吸附式制冷受到重视研究不断深化。但依然存在若干技术难题需要克服，才能使得太阳能吸附空调得到广泛应用。这些难题主要包括：(1)吸附制冷系统的传热性能较低，这主要是因为吸附剂一般为热的不良导体，所以常规吸附床的传热系数受到其限制。必须采取新颖的传热技术来提高吸附床的传热性能；(2)系统的性能系数较低，这主要因为吸附剂的循环吸附量较小，从而导致系统的制冷量较低。

吸附制冷方面的研究，已经有很多科研人员进行了研究。经对现有技术的文献检索发现，专利申请号为CN201520566476.1，专利名称为“一种太阳能吸附式制冷装置的吸附床”的专利文献，设置于集热器的集热焦点上，包括不锈钢外壳、翅片、钢丝网，所述钢丝网设有多个热介质流通通道，热介质流通通道上设有所述翅片，热介质流通通道之间填充吸附剂，吸附剂之间是甲醇气体流通通道。该专利文献的太阳能吸附式制冷装置的吸附床采用翅片壳管式结构，热量吸收比较集中，换热效率高。但该专利文献的控制阀门较多，从而增加了成本，也降低了系统的可靠性。

专利申请号为CN200420036696.5，专利名称为“高效紧凑的管翅式吸附床”的专利文献，包括：传热管，固定板，围板，翅片，吸附剂，金属丝网，弹簧，定距管。若干翅片和两块固定板套接于传热管上，其中两块固定板分别置于若干翅片形成的翅片组的两端，并采用胀接工艺胀紧；固定板与传热管之间也采用胀接工艺胀紧；围板与固定板之间采用点焊连接；吸附剂紧密填充在相连翅片之间，并被固定板和围板限制在吸附床内；翅片与两端的固定板都冲有传热管孔和传质管孔，金属丝网卷成管状并插入固定板和翅片的传质孔内，与弹簧一起组成传质通道。该专利文献通过翅片拓展了传热面积，减小了吸附剂层的厚度；通过高密度的传质通道增强了吸附床的传质能力，减小了传质压差。该专利文献的吸附床的加工工艺过于复杂，增加了加工难度，延长了加工工期，从而增加了人力成本，不利于吸附制冷系统的推广。

专利申请号为CN200420074889.X，专利名称为“一种管式固体吸附床”的专利文献，包括外套管(4)及两端板(2)构成的腔体，在两端板(2)内侧的腔体内，分别设有一隔板(3)，两隔板分别与同侧的端板之间形成集气室(11)，集气室分别与两端板上设置的两个主热源管(1)连通，在两隔板之间均匀设有与两侧集气室连通的支气管(8)，在两隔板之间的支气管上沿支气管方向均匀固定串装有散热横翅片(9)，在各横翅片外固缘包设有一中间套管(5)，中间套管上均匀穿打有透气口，中间套管与外套管之间设有一夹层间隙(12)，夹层间隙与外套管上设置的集气管连通(6)，在横翅片之间的间隙中填充有吸附剂颗粒(10)。该专利文献有助于从整体上提高吸附床的性能和制冷系统的效率。但是，该专利文献的吸附剂简单地填充在翅片之间，所以吸附床的传热系数较低，从而系统的循环时间较长，使得系统的制冷功率较低。

专利申请号为CN200310111220.3，专利名称为“一种改进的固体吸附床”的专利文献，包括其外壳，设置于外壳中的传热板，紧贴于传热板的吸附剂，与传热板相连的冷、热源通道，经过吸附剂并在外壳上具有进、出口的传质通道，所述吸附剂是含碳纳米管的吸附剂材料，采用这种吸附剂的固体吸附床传热传质性能显著提高，由于可取消其中的金属肋片和添加在吸附剂中的金属颗粒，甚至取消或减少其中设置的热媒流体通道，使吸附床结构简化，因而也降低了吸附床的热容比。但是，该专利文献采用的碳纳米管价格昂贵，不适宜在吸附制冷系统中大量使用。另一方面，系统中使用大量金属颗粒，从而增加了系统的金属热量，降低了系统的性能系数。

专利申请号为CN200310108923.0，专利名称为“复合交变热管吸附床”的专利文献，其第一隔板设置在绝热段与热管蒸发段之间，第二隔板设置在吸附工质段与绝热段之间，第三隔板设置在吸附工质段与铜冷凝器之间，第四隔板设置在第三隔板与铜冷凝器之间，热管内部工质与铜冷凝器外部空间相通，烟气回路与热管蒸发段相连接，热管蒸发段与吸附工质段之间为绝热段，在吸附工质段与热管蒸发段之间设置第一阀门，铜冷凝器置于吸附床的上部，固定在吸附床的外壁上，第二阀门焊接在铜冷凝器海水入口管路上。该专利文献可以采用海水直接冷却，相对于传统型的以氨为制冷剂的吸附床，省去了淡水中间换热器以及中间换热器中所采用的冷媒泵，简化了系统结构，节省了电量的消耗。但是，该专利文献的吸附床加工工艺过于复杂，涉及到多个真空腔，以及多种传热管路。这增加了加工成本。另一方面，由于存在多个真空腔，使得系统的可靠性较低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种相变连续加热吸附床系统，可通过相变换热连续加热吸附床，从而可以有效提高吸附床的换热效率，同时吸附床总保持正压，从而提高可靠性。本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明提供的一种相变连续加热吸附床系统，包括：加热器、右吸附床、左吸附床；

加热器与右吸附床连接，加热器与左吸附床连接；

其中，

所述加热器与右吸附床相连实现右吸附床加热循环过程；

所述加热器与左吸附床相连实现左吸附床加热的循环过程。

优选地，加热器进口管、加热器底部右部、加热器换热盘管、加热器出口管依次相连，加热器出口管与加热器底部左部相连。

优选地，右吸附床蒸汽管、右吸附床底部、右吸附床蒸汽上升管依次相连，右吸附床蒸汽上升管穿过并焊接在右吸附床下隔板和右吸附床上隔板上，右吸附床上隔板焊接在右吸附床上部，右吸附床换热盘管穿过并焊接在右吸附床上隔板和右吸附床下隔板上，右吸附床下隔板焊接在右吸附床下部，右吸附床回流管与右吸附床底部相连。

优选地，左吸附床蒸汽管、左吸附床底部、左吸附床蒸汽上升管依次相连，左吸附床蒸汽上升管穿过并焊接在左吸附床下隔板和左吸附床上隔板上，左吸附床上隔板焊接在左吸附床上部，左吸附床换热盘管穿过并焊接在左吸附床上隔板和左吸附床下隔板上，左吸附床下隔板焊接在左吸附床下部，左吸附床回流管与左吸附床底部相连。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明提供一种相变连续加热吸附床系统，其循环方式可通过相变换热连续加热吸附床，从而可以有效提高吸附床的换热效率。

(2)本发明的循环方式，可以保证吸附床总保持正压，从而提高可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明结构示意图。

图中示出：

加热器进口管1，加热器换热盘管2，右吸附床回流管3，第一阀门4，第二阀门5，右吸附床蒸汽管6，右吸附床下隔板7，右吸附床换热盘管8，右吸附床蒸汽上升管9，右吸附床上隔板10，右吸附床11，左吸附床12，左吸附床蒸汽上升管13，左吸附床上隔板14，左吸附床下隔板15，左吸附床换热盘管16，第四阀门17，左吸附床蒸汽管18，加热器蒸汽管19，左吸附床回流管20，第三阀门21，加热器回流管22，加热器23，加热器出口管24

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种相变连续加热吸附床系统，包括：加热器、右吸附床、左吸附床；

加热器与右吸附床连接，加热器与左吸附床连接；

其中，

所述加热器与右吸附床相连实现右吸附床加热循环过程；

所述加热器与左吸附床相连实现左吸附床加热的循环过程。

进一步地，加热器进口管、加热器底部右部、加热器换热盘管、加热器出口管依次相连，加热器出口管与加热器底部左部相连。

进一步地，右吸附床蒸汽管、右吸附床底部、右吸附床蒸汽上升管依次相连，右吸附床蒸汽上升管穿过并焊接在右吸附床下隔板和右吸附床上隔板上，右吸附床上隔板焊接在右吸附床上部，右吸附床换热盘管穿过并焊接在右吸附床上隔板和右吸附床下隔板上，右吸附床下隔板焊接在右吸附床下部，右吸附床回流管与右吸附床底部相连。

进一步地，左吸附床蒸汽管、左吸附床底部、左吸附床蒸汽上升管依次相连，左吸附床蒸汽上升管穿过并焊接在左吸附床下隔板和左吸附床上隔板上，左吸附床上隔板焊接在左吸附床上部，左吸附床换热盘管穿过并焊接在左吸附床上隔板和左吸附床下隔板上，左吸附床下隔板焊接在左吸附床下部，左吸附床回流管与左吸附床底部相连。

下面结合附图对本实施例做进一步描述。

如图1所示，本实施例提供的相变连续加热吸附床系统，包括：加热器23、右吸附床11、左吸附床12。

其中：

加热器23与右吸附床11连接，其连接的管路是，加热器蒸汽管19、加热器23的顶部、第二阀门5、右吸附床蒸汽管6、右吸附床蒸汽上升管9依次相连，右吸附床上隔板10焊接在右吸附床11上部，右吸附床上隔板10、右吸附床换热盘管8、右吸附床下隔板7依次相连，右吸附床下隔板7焊接在右吸附床11的下部，右吸附床11底部、右吸附床回流管3、第一阀门4、加热器回流管22依次相连；

加热器23与左吸附床12连接，其连接的管路是，加热器蒸汽管19、加热器23的顶部、第四阀门17、左吸附床蒸汽管18、左吸附床蒸汽上升管13依次相连，左吸附床上隔板14焊接在左吸附床12上部，左吸附床上隔板14、左吸附床换热盘管16、左吸附床下隔板15依次相连，左吸附床下隔板15焊接在右吸附床12的下部，左吸附床12底部、左吸附床回流管20、第三阀门21、加热器回流管22依次相连；

所述加热器22包括：加热器蒸汽管19、加热器回流管22、加热器进口管1、加热器换热盘管2、加热器出口管24，其中：加热器进口管1、加热器23底部右部、加热器换热盘管2、加热器出口管24依次相连，加热器出口管24与加热器23底部左部相连；

所述右吸附床11包括：右吸附床蒸汽管6、右吸附床蒸汽上升管9、右吸附床上隔板10、右吸附床换热盘管8、右吸附床下隔板7、右吸附床回流管3，其中：右吸附床蒸汽管6、右吸附床11底部、右吸附床蒸汽上升管9依次相连，右吸附床蒸汽上升管9穿过并焊接在右吸附床下隔板7和右吸附床上隔板10上，右吸附床上隔板10焊接在右吸附床11上部，右吸附床换热盘管8穿过并焊接在右吸附床上隔板10和右吸附床下隔板7上，右吸附床下隔板7焊接在右吸附床11下部，右吸附床回流管3与右吸附床11底部相连；

所述左吸附床12包括：左吸附床蒸汽管18、左吸附床蒸汽上升管13、左吸附床上隔板14、左吸附床换热盘管16、左吸附床下隔板15、左吸附床回流管20，其中：左吸附床蒸汽管18、左吸附床12底部、左吸附床蒸汽上升管13相连，左吸附床蒸汽上升管13穿过并焊接在左吸附床下隔板15和左吸附床上隔板14上，左吸附床上隔板14焊接在左吸附床12上部，左吸附床换热盘管16穿过并焊接在左吸附床上隔板14和左吸附床下隔板15上，左吸附床下隔板15焊接在左吸附床12下部，左吸附床回流管20与左吸附床12底部相连。

本实施例提供的可通过相变换热连续加热吸附床，从而可以有效提高吸附床的换热效率，同时吸附床总保持正压，从而提高可靠性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (3)

1.一种相变连续加热吸附床系统，其特征在于，包括：加热器、右吸附床、左吸附床；

加热器与右吸附床连接，加热器与左吸附床连接；

其中，

所述加热器与右吸附床相连实现右吸附床加热循环过程；

所述加热器与左吸附床相连实现左吸附床加热的循环过程；

右吸附床蒸汽管、右吸附床底部、右吸附床蒸汽上升管依次相连，右吸附床蒸汽上升管穿过并焊接在右吸附床下隔板和右吸附床上隔板上，右吸附床上隔板焊接在右吸附床上部，右吸附床换热盘管穿过并焊接在右吸附床上隔板和右吸附床下隔板上，右吸附床下隔板焊接在右吸附床下部，右吸附床回流管与右吸附床底部相连。

2.根据权利要求1所述的相变连续加热吸附床系统，其特征在于，加热器进口管、加热器底部右部、加热器换热盘管、加热器出口管依次相连，加热器出口管与加热器底部左部相连。

3.根据权利要求1所述的相变连续加热吸附床系统，其特征在于，左吸附床蒸汽管、左吸附床底部、左吸附床蒸汽上升管依次相连，左吸附床蒸汽上升管穿过并焊接在左吸附床下隔板和左吸附床上隔板上，左吸附床上隔板焊接在左吸附床上部，左吸附床换热盘管穿过并焊接在左吸附床上隔板和左吸附床下隔板上，左吸附床下隔板焊接在左吸附床下部，左吸附床回流管与左吸附床底部相连。