CN2711644Y - 高效紧凑的管翅式吸附床 - Google Patents

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窦卫东
王德昌
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Abstract

一种高效紧凑的管翅式吸附床，用于制冷技术领域。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。本实用新型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。

Description

高效紧凑的管翅式吸附床
技术领域
本实用新型涉及一种吸附床，具体是一种高效紧凑的管翅式吸附床，用于制冷装置技术领域。
背景技术
吸附床是吸附式制冷中最为重要的组件之一，保证其良好的传热传质性能和较小的热容是吸附床设计的关键。要使吸附床获得良好的传热传质性能就需要最大限度地减小吸附剂的传热和传质尺度。目前在吸附床的传热强化方面，通常从吸附剂和传热面积两个方面进行。吸附剂的导热系数很低，与绝热材料差不多，对其传热的强化一般采用固化和高导热材料添加等方法，但是这些措施往往会增加吸附床内部的传质阻力。扩展面积是一种增强吸附床换热能力并能工业化生产的有效技术，在液体加热和冷却的吸附床一般只在吸附剂侧添加翅片，而以气体加热冷却的吸附床一般在气体侧和吸附剂侧均设翅片。吸附床内翅片的形式、结构和布置方式均有一定的技术要求，与传质通道的组合优劣决定了吸附床的传热和传质性能。在吸附床的传质强化方面，最直接的方法就是在吸附剂内部尽可能多地设置传质通道，但是传质通道的设置通常会增加传热强化的难度，削弱吸附床的传热能力，增大了吸附床的体积。
经文献检索发现，T.Miltkau等人在《International Journal of ThermalSciences》(国际热科学杂志)41(2002)：753-762上发表的“ Dynamic modeling ofthe combined heat and mass transfer during the adsorption/desorption of watervapor into/from a zeolite layer of an adsorption heat pump”(吸附式热泵内沸石层吸附/解吸水蒸汽的过程中传热传质的动力建模)一文中对不同厚度的沸石层吸附水蒸气时的传热传质做了研究，结果认为，在吸附床内吸附剂的厚度不大于2.5mm的时，吸附床传热传质能力最佳。但是，在保持如此小的传热和传质尺度下实现吸附床的紧凑化要求有较高的设计技术。吸附床所采用的换热器的形式有管壳式、管翅式、板翅式、螺旋板式和热管换热器等。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足和缺，提供一种高效紧凑的管翅式吸附床，应用于固体吸附制冷机组中，使其具有结构紧凑，传热和传质能力优越的特点。
本实用新型是以下技术方案实现的，包括：传热管，固定板，围板，翅片，吸附剂，金属丝网，弹簧，定距管。其连接关系为：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，减小翅片翻边与传热管之间缝隙宽度，以减小传热热阻；固定板与传热管之间也采用胀接工艺胀紧，以防止吸附剂颗粒渗漏出吸附床；围板与固定板之间采用点焊连接，并保证之间间隙较小，以防吸附剂颗粒渗漏；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，不会产生渗漏和移动；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。
传热管是外表光滑的铜管或钢管，尺寸为9～20毫米；固定板是冲有指定数量的传热管孔和传质管孔的厚度为0.5～1毫米的簿璧钢板，其中传热管孔翻边，传质管孔不翻边为通孔，传热管孔和传质管孔均成矩形排列，间距在20～50毫米之间，每一传质管孔位于相邻四个传热管孔的中心。传质管孔直径在8～20毫米之间，传热管孔直径略大于传热管直径；围板是厚度为0.5～1毫米的簿璧钢板弯制或焊接成的矩形腔体；翅片是0.1～0.3毫米的铝箔或铜带冲压成型的传热片，其上的传热管孔和传质管孔的孔径以及布置方式与固定板一致。传热管孔的翻边高度为2～5毫米。金属丝网的目数为40～80目。翅片、传热管、金属丝网和弹簧等金属的总质量与吸附剂的质量比接近1∶1，吸附剂的传热尺度小于4毫米，传质尺度小于11毫米。
对于大功率吸附床，其传热管长度较长，可以采用多个结构形式如上所述的管翅式吸附床串联或/和并联布置形式，以进一步强化传质性能，每个管翅式吸附床之间采用定距管限制距离。
本实用新型管翅式换热器，传热管内为传热媒体，依靠对流换热实现对吸附剂的加热和冷却过程；四周有封闭的围板以限制吸附剂的移动和泄漏；吸附床内的吸附剂解吸或吸附的制冷剂蒸汽，通过丝网和弹簧组成的传热通道，在较低的压降下流动；管外翅片间填充有固体吸附剂，依靠扩展表面积来强化吸附剂内的导热过程，翅片的存在大大扩展了吸附剂与传热管之间的传热面积；吸附剂为颗粒状，其填装要求紧实，以最大限度减小吸附剂颗粒之间的接触热阻。
附图说明
图1本实用新型结构示意图
图2本实用新型的串并联示意图
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括：传热管1，固定板2，围板3，翅片4，吸附剂5，金属丝网6，弹簧7。其连接关系为：若干翅片4和两块固定板2套接于传热管1上，其中两块固定板2分别置于若干翅片4形成的翅片组的两端，并采用胀接工艺胀紧，固定板2与传热管1之间也采用胀接工艺胀紧；围板3与固定板2之间采用点焊连接；吸附剂5紧密填充在相连翅片4之间，并被固定板2和围板3限制在吸附床5内；翅片4与两端的固定板2都冲有传热管孔和传质管孔，金属丝网6卷成管状并插入固定板2和翅片4的传质孔内，与弹簧7一起组成传质通道。
传热管1是外表光滑的铜或钢管，其尺寸为9～20毫米之间。
固定板2是冲有传热管孔和传质管孔的厚度为0.5～1毫米的簿璧钢板，其中传热管孔翻边，传质管孔不翻边为通孔，传热管孔和传质管孔均成矩形排列，间距在20～50毫米之间，每一传质管孔位于相邻四个传热管孔的中心，传质管孔直径在8～20毫米之间，传热管孔直径略大于传热管直径。
围板3是厚度为0.5～1毫米的簿璧钢板弯制或焊接成的矩形腔体。
翅片4是冲有传热管孔和传质管孔的厚度为0.1～0.3毫米的铝箔或铜带冲压成型的传热片，传热管孔和传质管孔的孔径以及布置方式与固定板2一致，传热管孔的翻边高度为2～5毫米之间。
金属丝网6的目数为40～80目。
翅片4、传热管1、金属丝网6和弹簧7金属的总质量与吸附剂5的质量比接近1∶1，吸附剂的传热尺度小于4毫米，传质尺度小于11毫米。对于大功率吸附床，可以采用多个结构形式如上所述的管翅式吸附床串联或/和并联布置形式，每个管翅式吸附床之间设置定距管8。

Claims (6)

1、一种高效紧凑的管翅式吸附床，包括：传热管(1)，固定板(2)，围板(3)，翅片(4)，吸附剂(5)，金属丝网(6)，弹簧(7)，其特征在于，若干翅片(4)和两块固定板(2)套接于传热管(1)上，其中两块固定板(2)分别置于若干翅片(4)形成的翅片组的两端，并采用胀接工艺胀紧，固定板(2)与传热管(1)之间也胀紧，围板(3)与固定板(2)之间采用点焊连接，吸附剂(5)紧密填充在相连翅片(4)之间，并被固定板(2)和围板(3)限制在吸附床(5)内，翅片(4)与两端的固定板(2)都冲有传热管孔和传质管孔，金属丝网(6)卷成管状并插入固定板(2)和翅片(4)的传质孔内，与弹簧(7)一起组成传质通道。
2、根据权利要求1所述的高效紧凑的管翅式吸附床，其特征是，固定板(2)是冲有传热管孔和传质管孔的厚度为0.5～1毫米的簿璧钢板，其中传热管孔翻边，传质管孔为通孔，传热管孔和传质管孔均成矩形排列，间距在20～50毫米之间，每一传质管孔位于相邻四个传热管孔的中心，传质管孔直径在8～20毫米之间，传热管孔直径略大于传热管直径。
3、根据权利要求1所述的高效紧凑的管翅式吸附床，其特征是，围板(3)是厚度为0.5～1毫米的簿璧钢板弯制或焊接成的矩形腔体。
4、根据权利要求1所述的高效紧凑的管翅式吸附床，其特征是，翅片(4)是冲有传热管孔和传质管孔的厚度为0.1～0.3毫米的铝箔或铜带冲压成型的传热片，传热管孔和传质管孔的孔径以及布置方式与固定板(2)一致，传热管孔的翻边高度为2～5毫米之间。
5、根据权利要求1所述的高效紧凑的管翅式吸附床，其特征是，翅片(4)、传热管(1)、金属丝网(6)和弹簧(7)金属的总质量与吸附剂(5)的质量比接近1∶1，吸附剂的传热尺度小于4毫米，传质尺度小于11毫米。
6、根据权利要求1所述的高效紧凑的管翅式吸附床，其特征是，对于大功率吸附床，采用多个管翅式吸附床串联或/和并联布置，每个管翅式吸附床之间设置定距管(8)。
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