CN1995867A - 薄壁热管式真空管集热器－吸附床一体化制冷系统 - Google Patents

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    • Y02B30/62—Absorption based systems

Abstract

本发明属于太阳能技术领域，涉及一种真空管吸附集热器制冷技术，特指一种薄壁热管式真空管集热器－吸附床一体化制冷系统，其特征在于吸附床由内外管和吸附剂构成，内外管间抽真空，在真空管内管外侧涂(镀)太阳能选择性涂层；在吸附床中心布置一根薄壁热管，热管与真空管内管之间设有薄壁金属翅片，并对称布置数根多孔金属小圆管作为工质(制冷剂)传输通道；热管与真空管内管之间的剩余空间添入吸附剂，压上上端封头、胶封并抽真空，进行活化处理后，再注入制冷剂。其优点是：提高了传热效率，解决了吸附阶段散热和热回收问题；翅片的使用既提高了传热效率，又增加内管的刚度，从而实现太阳能的高效、综合利用。

Description

薄壁热管式真空管集热器-吸附床一体化制冷系统
技术领域：
本发明属于太阳能技术领域，涉及一种真空管吸附集热器制冷技术，特别是一种通过内置薄壁热管强化热交换的薄壁热管式真空管集热器-吸附床一体化制冷系统，解决吸附阶段散热和热回收问题，同时将真空管集热器与吸附床一体化。
背景技术：
统计资料显示，美国等发达国家的建筑耗能约占总耗能的25％以上，其中大部分为空调耗能。太阳能是一种清洁的再生自然资源。在目前世界性能源短缺和对环境保护要求日益严格的情况下，太阳能的利用具有特别重要的意义。
我国陆地表面每年接受的太阳辐射大约为5×1019千焦耳，约相当于1700亿吨标准煤。我国各地太阳能年辐射总量为3.40×106～8.40×106千焦耳每平方米，中值为5.90×106千焦耳每平方米，尤其是干旱少雨的我国西部地区，更是具有得天独厚的极其丰富的太阳能资源。
太阳能固体吸附式制冷具有结构简单，运行效率高，不消耗常规能源(如化石燃料等)，而且噪音小，寿命长，安全性好，无须考虑腐蚀问题等优点。从环境保护和能源综合利用的角度看，太阳能固体吸附式制冷是一种很有潜力的制冷方式。从目前各国研究者所使用的集热器结构来看，平板型吸附集热器用得最多，是较为理想的一种结构，但平板型吸附集热器有容易泄漏、加工复杂、成本较大、较笨重以及不易搬移等缺点。
将吸附剂直接装填进真空管形成一体式结构，既节省了额外的吸附器制造费用，也提高了热利用率。加强对真空管吸附集热器制冷系统的研究，改善其不足之处，使结构更加合理，将会使真空管吸附制冷系统在人们的生活中有广阔的应用前景。
发明内容：
本发明提出一种薄壁热管式真空管集热器-吸附床一体化制冷系统，其特征在于首先将太阳能集热器-吸附床集成，形成一体化制冷系统；然后在该系统中布置了热管用以改善吸附阶段散热和热回收热效率；且在真空管内管和热管之间引入翅片，进一步促进传热。若真空管内管采用薄壁金属管，则还可增加其刚度。
本发明是这样实现的：吸附床由内外管和吸附剂构成，内外管间抽真空，在真空管内管外侧涂(镀)太阳能选择性涂层；在吸附床中心布置一根热管，热管与真空管内管之间设有薄壁金属翅片，并对称布置数根多孔金属小圆管作为制冷剂传质通道；热管与真空管内管之间的剩余空间填充吸附剂。
在填充吸附剂后，压上上端封头、胶封并抽真空，进行活化处理后，再注入制冷剂。
在正常运行的条件下，吸附床内的吸附剂已吸饱制冷剂。循环从早上开始，吸附床被太阳能加热，当加热到一定的温度，制冷剂在吸附床内开始蒸发，吸附床内的压力升高，制冷剂蒸气沿着均布的传质通道流入冷凝器，在冷凝器中冷凝，冷凝下来的液体进入蒸发器。这一过程称为解吸。冷凝器放出大量的热量，它们由冷却水或外界空气带走。
夜晚，热管外端水箱注入冷水，热管工作，将吸附床内的热量传递给水箱中的水，使吸附床逐渐冷却(同时为用户提供热水)，相应的内部压力下降到低于冷剂工质的饱和压力，蒸发器中的制冷剂液体因压强减小开始蒸发，蒸发器大量吸热量而制冷。蒸发出来的制冷剂进入吸附床被吸附剂吸收，该过程称为吸附。
该系统真空薄壁热管式太阳能集热器与以往吸附集热器相比，具有如下特点：在太阳能集热器-吸附床中布置热管提高了传热效率，解决了吸附阶段散热和热回收问题；翅片的使用既提高了传热效率，又增加内管的刚度；可实现太阳能的高效、综合利用。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的真空管纵剖面图。
图3是金属波纹封头结构。
图1中1为水箱，2为薄壁热管，3为过滤网，4为金属小圆管传质通道，5为玻璃真空管内管，6为玻璃真空管外管，7为吸附床(含吸附剂)，8为真空管抽气嘴，9为冷凝器，10为蒸发器，11为冰箱，12为金属翅片，13为金属波纹封头。
图2中14为玻璃真空管内管腔室，15为玻璃真空管内管上端的封口。
具体实施方式：
如图2所示，玻璃真空管外管6和玻璃真空管内管5下端留有烧熔拉底，玻璃真空管外管6下端预留抽气嘴8，玻璃真空管内管5表面涂(镀)太阳能选择性涂层，玻璃真空管外管6和玻璃真空管内管5上端口部15烧熔封接为整体，通过抽气嘴8将玻璃真空管外管6和玻璃真空管内管5之间抽为真空。将薄壁热管2和金属翅片9插入玻璃真空管内管腔室14，剩余空间填入吸附剂(如活性炭)，压入上端过滤网3，压上上端封头13、胶封并抽真空，进行活化处理后，再注入制冷剂；将冷凝器9、蒸发器10等附件用管道连接到上端封头上。
为了改善吸附剂(如活性炭)的吸附性能，提高单位质量活性炭的制冷功率，必须对吸附剂进行活化。活化过程如下：打开模拟光源的电源开关(或直接在太阳下暴晒)，对吸附床进行加热。当吸附剂温度达到较高温度时，启动真空泵，对系统抽真空，将吸附剂内水份和不凝性气体抽出，此过程不断连续重复，直至吸附器内的压力表指针在高温时基本不随温度的变化而变化为止，通常对吸附床进行48小时的活化可以获得较为满意的效果。吸附剂活化过程完成以后，便可开始向吸附床灌注制冷剂(如甲醇)，向热管灌注了工作介质(如甲醇)。
由于吸附床的金属热容比相对增加，会使系统COP下降，选用热容比较小、导热系数大的紫铜作为翅片、传质通道，效果较好，且热管管壁应尽可能的薄。
为缓解金属封头和玻璃管因膨胀系数的悬殊而产生的影响，用附图3所示的金属波纹封头过渡，波纹封头和玻璃管之间可选用耐热性好且胶接强度高的磷酸型无机胶进行胶接。
为保证系统长期稳定运行，避免制冷剂与金属体在高温下进行化学反应，本系统中吸附床壳体及蒸发器等应采用适当的材料(如玻璃、黄铜、紫铜、不锈钢)制成。

Claims (4)

1.薄壁热管式真空管集热器-吸附床一体化制冷系统，其特征在于吸附床由内外管和吸附剂构成，内外管间抽真空，在真空管内管(5)外侧涂太阳能选择性涂层；在吸附床中心布置一根热管(2)，热管(2)与真空管内管(5)之间设有薄壁金属翅片(12)，并对称布置数根多孔金属小圆管作为制冷剂传质通道(4)；热管(2)与真空管内管(5)之间的剩余空间填充有吸附剂。
2.根据权利要求1所述的薄壁热管式真空管集热器-吸附床一体化制冷系统，其特征是：真空管顶端设有上端封头，且冷凝器(9)、蒸发器(10)用管道连接到上端封头上。
3.根据权利要求2所述的薄壁热管式真空管集热器-吸附床一体化制冷系统，其特征是：所述上端封头为带过滤网(3)的金属波纹封头(13)，波纹封头(13)和真空管之间为进行胶接的磷酸型无机胶。
4.根据权利要求1所述的薄壁热管式真空管集热器-吸附床一体化制冷系统，其特征是：吸附床壳体及蒸发器采用玻璃、黄铜、紫铜或不锈钢制成。
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PB01 Publication
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