CN209801868U - 一种太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统 - Google Patents

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李明
杜文平
王云峰
胡承志
周晓艳
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Abstract

本实用新型涉及一种太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统，包括：保温层、透明玻璃盖板、金属盖板、蜂窝传热板、吸附剂、不锈钢丝网、制冷剂通道、金属隔板、循环冷却水通道、抽真空及注入制冷剂入口、真空压力表、第一真空阀门、第二真空阀门、第三真空阀门、冷凝器、冷凝水箱、蒸发器、保温箱、循环水泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、吸附集热床支架；该太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统在解吸过程中能够强化吸附床内部的传热传质性能，且在吸附过程中吸附集热床能迅速降度，且能够装填较多的吸附剂，从而提高太阳能吸附制冷系统效率和制冷功率，实现高效绿色制冷。

Description

一种太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统，特别涉及一种强化太阳能吸附床内部传热传质性能的平板蜂窝吸附集热床。属于可再生能源利用领域。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对居住和工作环境舒适性的要求不断提高，且果蔬、疫苗等冷藏保鲜均需要消耗巨大的冷量。而传统的压缩制冷普遍采用氯氟烃类制冷剂，该类制冷剂对臭氧层的耗散作用，削弱了对太阳紫外线的阻挡，威胁人类健康，且其运行需要高品位的电能驱动。太阳能普遍存在且太阳能制冷的温室效应系数（GWP)和臭氧破坏系数（ODP）均为零，以及太阳辐射在时间上的变化规律和地域分布与制冷空调需求在时间在变化规律和地域分布的高度吻合性，使得太阳能制冷成为最具潜力的绿色制冷方式之一。
太阳能固体吸附制冷，因其不仅具有太阳辐射变化规律和地域分布与制冷需求的高度吻合性，且运行过程中无噪声、无运动部件、不产生任何环境污染等优点而成为研究热点。从环境保护和能源综合利用的角度看，太阳能固体吸附制冷是一种很有潜力的制冷方式。但由于目前太阳能吸附制冷技术存在吸附床传热传质性能较差等方面的瓶颈，使得太阳能吸附制冷系统效率较低，因而尚不能广泛应用于人们的生产生活。
有鉴于此，确有必要提供一种强化太阳能吸附床内部传热传质性能的平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统，该太阳能吸附集热床在解吸过程中能够强化吸附床内部的传热传质性能，在吸附过程中能迅速降度，且能够装填较多的吸附剂，旨在提高太阳能吸附制冷系统效率和制冷功率，实现高效绿色制冷。
发明内容
本实用新型的目的在于：提供一种太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统，特别涉及一种强化太阳能吸附床内部传热传质性能的平板蜂窝吸附集热床，该平板蜂窝吸附集热床在解吸过程中能够强化吸附床内部的传热传质性能，在吸附过程中能迅速降温，且能够装填较多的吸附剂，旨在提高太阳能吸附制冷系统效率和制冷功率，实现高效绿色制冷。
为实现以上目的，本实用新型采用以下技术方案：一种太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统，包括：保温层、透明玻璃盖板、金属盖板、蜂窝传热板、吸附剂、不锈钢丝网、制冷剂通道、金属隔板、循环冷却水通道、抽真空及注入制冷剂入口、真空压力表、第一真空阀门、第二真空阀门、第三真空阀门、冷凝器、冷凝水箱、蒸发器、保温箱、循环水泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、吸附集热床支架；所述保温层位于太阳能平板蜂窝吸附集热床的两个侧面和背面；所述透明玻璃盖板位于吸附床正面的最上部；所述金属盖板位于透明玻璃盖板的下部；所述吸附剂装填于蜂窝传热板的蜂窝形网孔内，位于金属盖板的下部；所述不锈钢丝网置于蜂窝传热板的下部，蜂窝传热板与不锈钢丝网之间形成的空腔为制冷剂通道；所述金属隔板位于制冷剂通道的下部，金属隔板与位于吸附床背面的保温层的内表面形成循环冷却水通道；所述制冷剂通道、真空压力表、抽真空及注入制冷剂入口、第一真空阀门、第二真空阀门、冷凝器、蒸发器、第三真空阀门之间依次密封联接；所述冷凝器置于冷凝水箱中，且冷凝水箱下部和上部分别设有循环冷却水入口和出口；所述蒸发器置于保温箱中；所述循环水泵与自来水相接。
所述金属盖板的上表面有采用磁控溅射技术形成的选择性吸收涂层。
所述吸附剂为颗粒型吸附剂。
所述蜂窝传热板的蜂窝形网孔的直径大于吸附剂颗粒的直径。
所述不锈钢丝网网孔直径小于吸附剂颗粒直径。
与现有技术相比本实用新型产生的有益效果是：
1. 通过在吸附床中增加蜂窝传热板，增强了吸附剂之间的传热性能，有效提高了太阳能吸附集热床的传热性能；
2. 在太阳能吸附集热床中设有传质通道，可有效克服系统循环过程中传质阻碍，尤其是克服解吸过程中由于饱和蒸气压过大导致制冷剂蒸气不能及时被冷凝而造成系统解吸性能差，从而影响系统制冷性能的问题；
3. 在吸附床中设有循环水通道，在太阳能吸附制冷系统吸附过程中吸附床不断与周围环境进行对流换热和辐射换热降温的同时，冷却水流经循环冷却水通道，将吸附床的热量带走，使得太阳能吸附集热床的温度迅速降低，利于制冷效率和制冷功率的提高。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明：
图1为本实用新型太阳能平板蜂窝吸附集热床横截面示意图
图2为本实用新型采用太阳能平板蜂窝吸附集热床的太阳能吸附制冷系统示意图
图中：1-保温层；2-透明玻璃盖板；3-金属盖板；4-蜂窝传热板；5-吸附剂；6-不锈钢丝网；7-制冷剂通道；8-金属隔板；9-循环冷却水通道；10-抽真空及注入制冷剂入口；11-真空压力表；12-第一真空阀门；13-第二真空阀门；14-冷凝器；15-冷凝水箱；16-蒸发器；17-保温箱；18-循环水泵；19-第一阀门；20-第二阀门；21-第三真空阀门；22-第三阀门；23-第四阀门；24-吸附集热床支架
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明，但本实用新型的实施方式并不仅限于此。
现在参照图1至图2，它是本实用新型太阳能平板蜂窝吸附集热床及使用该吸附集热床太阳能吸附制冷系统示意图，包括：保温层(1)、透明玻璃盖板(2)、金属盖板(3)、蜂窝传热板(4)、吸附剂(5)、不锈钢丝网(6)、制冷剂通道(7)、金属隔板(8)、循环冷却水通道(9)、抽真空及注入制冷剂入口(10)、真空压力表(11)、第一真空阀门(12)、第二真空阀门(13)、第三真空阀门(21)、冷凝器(14)、冷凝水箱(15)、蒸发器(16)、保温箱(17)、循环水泵(18)、第一阀门(19)、第二阀门(20)、第三阀门(22)、第四阀门(23)、吸附集热床支架(24)；所述保温层(1)位于太阳能平板蜂窝吸附集热床的两个侧面和背面；所述透明玻璃盖板(2)位于吸附床正面的最上部；所述金属盖板(3)位于透明玻璃盖板(2)的下部；所述吸附剂(5)装填于蜂窝传热板(4)的蜂窝形网孔内，位于金属盖板(3)的下部；所述不锈钢丝网(6)置于蜂窝传热板(4)的下部，蜂窝传热板(4)与不锈钢丝网(6)之间形成的空腔为制冷剂通道(7)；所述金属隔板(8)位于制冷剂通道(7)的下部，金属隔板(8)与位于吸附床背面的保温层(1)的内表面形成循环冷却水通道(9)；所述制冷剂通道(7)、真空压力表(11)、抽真空及注入制冷剂入口(10)、第一真空阀门(12)、第二真空阀门(13)、冷凝器(14)、蒸发器(16)、第三真空阀门(21)之间依次密封联接；所述冷凝器(14)置于冷凝水箱(15)中，且冷凝水箱(15)下部和上部分别设有循环冷却水入口和出口；所述蒸发器(16)置于保温箱(17)中；所述循环水泵(18)与自来水相接；所述金属盖板(3)的上表面有采用磁控溅射技术形成的选择性吸收涂层；所述吸附剂(5)为颗粒型吸附剂；所述蜂窝传热板(4)的蜂窝形网孔的直径大于吸附剂(5)颗粒的直径；所述不锈钢丝网(6)网孔直径小于吸附剂(5)颗粒直径。
下面通过具体实施过程将进一步说明本实用新型太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统：
系统开始运行前，先打开与抽真空及注入制冷剂入口(10)相连接的第一真空阀门(12)、第二真空阀门(13)、第三真空阀门(21)，通过抽真空及注入制冷剂入口(10)对系统抽真空，确定系统为密封状态后，从抽真空及注入制冷剂入口(10)加入制冷剂，关闭第一真空阀门(12)，系统开始吸附过程。
循环从早上开始，当太阳光照射在太阳能平板蜂窝吸附集热床上，太阳光透过透明玻璃盖板(2)照射在采用磁控溅射技术形成的选择性吸收涂层的金属盖板(3)的上表面，金属盖板(3)将吸收的太阳辐射热能传递给蜂窝传热板(4)和装填于蜂窝传热板(4)蜂窝形网孔内的吸附剂(5)，与此同时蜂窝传热板(4)将吸收的热量传递给装填于其蜂窝形网孔内的吸附剂(5)，随着加热过程的进行，使得吸附床的温度不断升高，当制冷剂获得足以克服吸附剂(5)对其的吸引力时，便从吸附剂(5)的孔隙中脱附出来，打开第二真空阀门(13)，打开循环水泵(18)、与冷凝水箱(15)通过管道相联接第二阀门(20)、第三阀门(22)，当系统的压力达到冷凝压力，脱附出来的制冷剂气体分子，经过冷凝器(14)与冷凝水箱(15)换热后，释放出热量，冷凝为液体储存于蒸发器(16)中。当系统内的压力与冷凝温度所对应的压力平衡时，无制冷剂再解吸出来，关闭循环水泵(18)、第二阀门(20)、第三阀门(22)，解吸过程结束。
解吸过程结束后，太阳能平板蜂窝吸附集热床不断与周围环境进行辐射换热和对流换热，与此同时，打开循环水泵(18)、第一阀门(19)、第四阀门(23)，使冷水流经由金属隔板(8)与位于吸附床背面的保温层(1)的内表面形成循环冷却水通道(9)，将太阳能平板蜂窝吸附集热床热量带走。随着太阳能平板蜂窝吸附集热床温度的降低，太阳能平板蜂窝吸附集热床内的压力也不断降低，当压力达到此时太阳能平板蜂窝吸附集热床温度所对应的饱和压力时，储存于蒸发器(16)中的液态制冷剂蒸发为气体，被吸附剂重新吸附，当太阳能平板蜂窝吸附集热床内的压力与蒸发温度对应的压力达到平衡时，吸附过程结束。在此过程中，制冷剂由液态变为气态，吸收热量，实现制冷。

Claims (5)

1.一种太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统，其特征在于太阳能平板蜂窝吸附集热床包括：保温层、透明玻璃盖板、金属盖板、蜂窝传热板、吸附剂、不锈钢丝网、制冷剂通道、金属隔板、循环冷却水通道、抽真空及注入制冷剂入口、真空压力表、第一真空阀门、第二真空阀门、第三真空阀门、冷凝器、冷凝水箱、蒸发器、保温箱、循环水泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、吸附集热床支架；所述保温层位于太阳能平板蜂窝吸附集热床的两个侧面和背面；所述透明玻璃盖板位于吸附床正面的最上部；所述金属盖板位于透明玻璃盖板的下部；所述吸附剂装填于蜂窝传热板的蜂窝形网孔内，位于金属盖板的下部；所述不锈钢丝网置于蜂窝传热板的下部，蜂窝传热板与不锈钢丝网之间形成的空腔为制冷剂通道；所述金属隔板位于制冷剂通道的下部，金属隔板与位于吸附床背面的保温层的内表面形成循环冷却水通道；所述制冷剂通道、真空压力表、抽真空及注入制冷剂入口、第一真空阀门、第二真空阀门、冷凝器、蒸发器、第三真空阀门之间依次密封联接；所述冷凝器置于冷凝水箱中，且冷凝水箱下部和上部分别设有循环冷却水入口和出口；所述蒸发器置于保温箱中；所述循环水泵与自来水相接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统，其特征在于：所述金属盖板的上表面有采用磁控溅射技术形成的选择性吸收涂层。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统，其特征在于：所述吸附剂为颗粒型吸附剂。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统，其特征在于：所述蜂窝传热板的蜂窝形网孔的直径大于吸附剂颗粒的直径。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能平板蜂窝吸附集热床及吸附制冷系统，其特征在于：所述不锈钢丝网网孔直径小于吸附剂颗粒直径。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111510065A (zh) * 2020-04-02 2020-08-07 武汉理工大学 一种太阳能光伏板冷却装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111510065A (zh) * 2020-04-02 2020-08-07 武汉理工大学 一种太阳能光伏板冷却装置

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