CN2566197Y - 一种内热管式固体吸附床 - Google Patents
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Abstract
一种内热管式固体吸附床，涉及一种用于制冷、加热、除湿等内热管式固体吸附床的结构设计。本实用新型主要由与热源或冷源接触的内套管、外套管、中间套管、横翅片、纵翅片和集气管以及填充的吸附剂构成；中间套管与外套管之间留有传热间隙，不填充吸附剂，横翅片与横翅片之间交替形成传热间隙层和设有纵向翅片的吸附剂层，并在中间套管和横翅片表面分布有许多通透的传质孔缝。与现有内热管式吸附床相比，既增大了传热面积，又保持了传质的通畅，具有更好的传热性能和传质性能，有效解决了现有内热管式吸附床对固体吸附剂传热性能差和对气体制冷剂传质性能差的问题，进而提高了整个吸附制冷系统的效率，使吸附制冷技术进一步实用化。
Description
技术领域
本发明涉及一种在制冷、加热、除湿、加湿等系统中使用的管式固体吸附床，属于固体吸附制冷技术领域。
背景技术
固体吸附制冷技术是利用固体吸附剂对制冷剂(吸附质)的吸附、脱附过程中的热效应实现制冷的技术，能有效利用废热、余热、排热、电热、气热、太阳能等高、低品位热能源，采用无氟里昂的制冷剂，没有环境破坏性。同时，固体吸附制冷系统还具有结构简单、无运动部件、无噪声、抗振性好、使用寿命长等优点。随着能源危机和环境保护问题的日益突出，固体吸附制冷技术受到越来越多的关注，成为制冷技术领域的研究开发热点。
固体吸附床的性能对固体吸附制冷系统的工作效率具有关键性影响，固体吸附床性能主要包括对于固体吸附剂的传热性能和对于气态制冷剂的传质性能。固体吸附床应具有优良的传热传质性能。因此，固体吸附床的传热性能和传质性能是固体吸附制冷技术的关键，它们直接影响固体吸附制冷系统的效率。固体吸附床的传热性能和传质性能是开发新型固体吸附床、提高制冷效率的基础和依据。
现有管式固体吸附床主要分为内热式和外热式两种。对于内热管式固体吸附床，热源(热气或热液)和冷源(冷气或冷液)是从内套管通过，加热和冷却内套管，从而加热和冷却固体吸附剂；对于外热管式固体吸附床，热源(热气或热液)和冷源(冷气或冷液)是从外套管通过，加热和冷却外套管，从而加热和冷却固体吸附剂。这两种固体吸附床无论是原理还是结构均不相同。
现有内热管式固体吸附床的典型结构如图1所示(中国专利，韩永深等，汽车热能制冷装置，申请号：95236754)，主要由与热源和冷源接触的内套管1、外套管2、横翅片3、集气管5和一些支撑筋条构成，它们采用传热性能较好的金属制成。通常，传热横翅片3与内套管1表面直接相连或接触而与外套管表面2有间隙。内套管1表面、外套管2表面和传热横翅片3之间的间隙内装填有固体吸附剂4，如活性炭、碳纤维、沸石分子筛、硅胶和氯化物(如氯化钙(CaCl2)、氯化钡(BaCl2)、氯化锶(SrCl2))等。固体吸附剂与热源和冷源的热交换使制冷剂形成吸附和脱附效应，通过集气管5从吸附床外吸附气态制冷剂，或通过集气管5将所吸附的制冷剂脱附送出吸附床，从而使制冷剂进入制冷循环系统。目前常用的制冷剂主要是甲醇、乙醇、氨(NH3)、水、氢(以及相应的氢化物)等。
中国实用新型专利“一种管翅式快速吸附床”(申请号：95218923)中提出的内热管式固体吸附床的结构原理与图1相似，只是采用多个内套管共用一个外套管。
中国专利申请“一种能自动控制的吸附式制冷系统”(郭体鸣等，申请号：91100330)中提出的内热管式固体吸附床的结构原理与图1基本相同，只是采用L形翅片。
上述几种内热管式固体吸附床结构形式，均存在传热面积小，导致吸附床的传热性能较差的缺陷。此外，由于吸附床间隙内充满吸附剂，对传质具有很大的阻力，使吸附床传质性能较差。因此，现有内热管式固体吸附床急需解决的主要问题是提高管式固体吸附床对固体吸附剂的传热性能和对气态制冷剂的传质性能，从而提高整个系统的效率、促进固体吸附制冷技术的实用化。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足和缺陷，提出一种新型内热管式固体吸附床，旨在进一步提高内热管式吸附床的传热性能和传质性能，从而提高整个制冷系统的效率、促进固体吸附制冷技术的实用化。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种内热管式固体吸附床，主要由与热源和冷源接触的内套管、外套管、横翅片和集气管以及填充的吸附剂构成，其特征是在内套管与外套管之间增设一中间套管，所述中间套管与外套管之间留有传质间隙；所述横翅片与横翅片之间交替构成传质间隙层和设有纵向翅片的吸附剂层。
本发明提供的内热管式固体吸附床，其技术特征还在于在所述中间套管的表面分布有许多通透的传质孔缝；在所述的横翅片表面亦分布有许多通透的传质孔缝；在设有纵向翅片的吸附层，所述纵翅片沿圆周方向分布或沿径向分布或同时沿圆周和径向组合分布。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明由于了采用中间套管结构，并且中间套管表面与外套管表面之间的间隙内没有装填固体吸附剂；中间套管表面和横翅片表面布满许多传质孔缝，横翅片之间交替形成传质间隙层和带有纵向翅片的吸附剂层；这些结构特点既加大了传热面积，又使气态制冷剂的吸附和脱附具有很畅通的通道，因而使得这种固体吸附床的传热性能和传质性能都有很大提高。因此，这种新型管式固体吸附床与现有管式固体吸附床相比具有更好的传质性能和传热性能，可以提高整个吸附制冷系统的效率。
附图说明
图1为现有技术中内热管式固体吸附床的典型结构示意图。
图2为本发明的结构原理示意图。
图3为图2中的A-A视图。
图4为表面分布有许多传质缝隙的中间套管实施例的展开图。
图5为表面分布有许多传质小孔的中间套管实施例的展开图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式：
本发明主要包括与热源和冷源接触的内套管1、外套管2、中间套管6、横翅片3、纵翅片7和8、集气管5和一些支撑筋条构成，它们通常采用传热性能较好的金属制成。内套管1、外套管2和中间套管6垂直于轴线的截面形状(图3)可以是圆形、椭圆形、矩形等规则形状或不规则形状。中间套管6表面与外套管2表面之间形成传质间隙9，不装填固体吸附剂。中间套管6表面分布有许多通透的传质孔缝11(图4或图5)，孔缝11的尺寸大小根据吸附剂颗粒大小确定，数目不限。横翅片3与内套管1表面和中间套管6表面直接相连或接触，横翅片3数目不限。横翅片3表面可以垂直于管道中心线，也可以形成一定的夹角。横翅片3的表面可以是平的，也可以是凸凹。横翅片3表面与中间套管6表面一样分布有许多传质孔缝11，孔缝11的大小根据吸附剂颗粒大小确定，数目不限。横翅片3之间交替设置传热纵翅片或不设置纵翅片。横翅片3之间不设置纵翅片所形成传质间隙10，不装填固体吸附剂；横翅片3之间设置纵翅片7和8所形成间隙中装填固体吸附剂4。纵翅片7和8表面与横翅片3表面直接相连或接触，它们可以形成直角，也可以大于或小于90度。纵翅片7和8可以围绕管道圆周方向分布，也可以沿管道径向分布，或者同时沿圆周方向和径向组合分布，或者随意分布。纵翅片7和8沿分布方向可以连续，也可以间断。固体吸附剂与热源和冷源的热交换使制冷剂形成吸附/脱附效应，通过集气管5从吸附床外吸附气态制冷剂，或通过集气管5将所吸附的制冷剂脱附送出吸附床，从而使制冷剂进入制冷循环系统。
Claims (6)
1.一种内热管式固体吸附床，主要由与热源和冷源接触的内套管、外套管、横翅片和集气管以及填充的吸附剂构成，其特征在于：在内套管与外套管之间增设一中间套管，所述中间套管与外套管之间留有传质间隙；所述横翅片与横翅片之间分别交替形成传质间隙层和设有纵向翅片的吸附剂层。
2.按照权利要求1所述的一种内热管式固体吸附床，其特征在于：所述中间套管的表面分布有许多通透的传质孔缝。
3.按照权利要求1或2所述的一种内热管式固体吸附床，其特征在于：所述的横翅片表面分布有许多通透的传质孔缝。
4.按照权利要求1所述的一种内热管式固体吸附床，其特征在于：所述的纵翅片沿圆周方向分布或沿径向分布或同时沿圆周和径向组合分布；其分布形式为连续分布或间断分布。
5.按照权利要求1或4所述的一种内热管式固体吸附床，其特征在于：所述纵向翅片与横向翅片形成直角或大于、小于90度。
6.按照权利要求1所述的一种内热管式固体吸附床，其特征在于：所述的内套管、外套管和中间套管垂直于其轴线的截面形状呈圆形、椭圆形、矩形或不规则形状。
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