一種基于玻璃—金屬真空集熱管的吸附床的制作方法
【專利摘要】一種基于玻璃—金屬真空集熱管的吸附床，屬于吸附床【技術(shù)領(lǐng)域】。在直通式真空管集熱器的中心沿軸向同軸插有一根兩端開口的同心的銅管，將吸附材料沸石分子篩填充在冷卻銅管和直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管之間的空腔內(nèi)，沸石分子篩中還埋有傳質(zhì)通道作為蒸汽管，銅管的兩端與直通式真空管集熱器的兩端采用法蘭連接，其中一端為固定密封，另一端為活動可拆卸的法蘭連接，且在此端的法蘭上對應(yīng)的銅管和直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管之間的空腔位置還設(shè)有三個小孔。本實用新型生產(chǎn)成本低，工藝簡單，熱利用效率高。
【專利說明】一種基于玻璃一金屬真空集熱管的吸附床
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于玻璃一金屬真空集熱管的吸附床，用于太陽能驅(qū)動的吸附制冷系統(tǒng)，在無反射聚焦的情況下，北京地區(qū)5月份的太陽光照可使吸附床的溫度達到218°C，完全能滿足以沸石分子篩一水為工作對的脫附要求，屬于吸附床【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機加劇，世界各國加大了對太陽能研究的投入，太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能建筑、太陽能光伏發(fā)電、太陽能熱發(fā)電等項目發(fā)展迅速，規(guī)模逐漸擴大。集熱器是整個太陽能熱利用系統(tǒng)中的核心部件，其結(jié)構(gòu)和工作性能對系統(tǒng)運行有重要影響。在中低溫使用領(lǐng)域，玻璃一金屬真空管集熱器是一種常見的集熱器形式，見圖1。
[0003]內(nèi)插式真空管太陽能集熱器采用全玻璃真空管作為太陽輻射接收器，其吸熱體和外界環(huán)境之間的熱損小，結(jié)構(gòu)簡單，集熱效率較高。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型是在內(nèi)插式真空管集熱器的基礎(chǔ)上對直通式真空集熱管進行改造，直通式真空集熱管，見圖2，將原來用于加熱水或油的內(nèi)部流道轉(zhuǎn)化成為裝入吸附材料的空間，結(jié)合形成實現(xiàn)特定功能的吸附床，集兩種集熱管的優(yōu)點于一體。
[0005]吸附制冷系統(tǒng)一般由吸附床、蒸發(fā)器、冷凝器、儲液罐、連接管路以及自動控制裝置組成。在熱力驅(qū)動下，通過吸附床交替地脫附和吸附，使液體在蒸發(fā)器內(nèi)不斷地汽化吸熱，從而產(chǎn)生制冷效果。系統(tǒng)的制冷效率與驅(qū)動熱源溫度、材料的吸附率、傳熱傳質(zhì)速度及系統(tǒng)的優(yōu)化程度等有關(guān)。
[0006]基于玻璃一金屬直通式真空管集熱器的吸附床，其特征在于，在直通式真空管集熱器的中心沿軸向同軸插有一根兩端開口的同心的銅管作為自然對流冷卻通道，將吸附材料沸石分子篩(6)填充在冷卻銅管(3)和直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管(2)之間的空腔(7)內(nèi)，同時沸石分子篩中還埋有傳質(zhì)通道作為蒸汽管，優(yōu)選空腔沿直徑方向的厚度為18.4_，可實現(xiàn)利用太陽輻射進行加熱的目的，銅管的兩端與直通式真空管集熱器的兩端采用法蘭連接，其中一端為固定密封，另一端為活動可拆卸的法蘭連接，且在此端法蘭上對應(yīng)的銅管和直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管之間的空腔位置還設(shè)有三個小孔，其中一個固定傳感器，另一個與蒸汽管相通，第三個小孔用來抽真空；一方面，直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管上也可涂有選擇性涂層，能夠有效地吸收太陽輻射能的大部分，提高了對太陽輻射能的利用效率；另一方面，吸附材料的厚度較小，優(yōu)選僅為18.4mm，熱量傳遞過程中的徑向熱阻也比較小，床溫的整體變化性較好。
[0007]上述基于玻璃一金屬真空集熱管的吸附床用于太陽能驅(qū)動的吸附制冷系統(tǒng)。
[0008]雖然太陽光入射方向是隨時間、空間不斷變化的，但吸附床的圓形結(jié)構(gòu)有利于對太陽光高效、均勻的吸收，因此可以充分地利用太陽能進行加熱脫附。本實用新型中內(nèi)插的冷卻銅管是與大氣相通的，可以實現(xiàn)利用空氣的自然對流冷卻，避免熱管式集熱器在吸附階段內(nèi)部溫度過高，而影響吸附率。脫附完畢之后銅管冷卻通道還可以加速吸附材料的冷卻速度，縮短制冷循環(huán)周期時間，提高系統(tǒng)的制冷效率。
[0009]本實用新型的主要內(nèi)容是在內(nèi)插式真空管集熱器的基礎(chǔ)上對直通式真空集熱管進行改造，將原來用于加熱水或油的內(nèi)部流道轉(zhuǎn)化成為裝入吸附材料的空間，形成具有特定功能的吸附床。吸附床除了具有直通式真空集熱管的基本組成，如金屬內(nèi)管、玻璃外管、真空腔、選擇性吸收涂層之外，還包含通過特殊設(shè)計的內(nèi)部冷卻銅管，作為自然對流的冷卻通道。銅管兩端與真空集熱管的兩端采用法蘭連接，吸附材料填充在冷卻銅管與金屬內(nèi)管之間的空腔內(nèi)，吸附材料之間放置傳質(zhì)通道，用于蒸汽的流通。如果吸附床擺放位置合理，在周天移動的太陽光線就能最大限度地穿過真空夾層，隨時被吸收涂層所吸收而轉(zhuǎn)化成熱能。具有高導(dǎo)熱率的金屬內(nèi)管將熱量沿管壁周向迅速傳遞，從而有效地加熱相鄰的吸附材料，達到使其脫附的目的。實測結(jié)果表明，無聚光條件下，本真空集熱管吸附床在北京地區(qū)5月份的日照環(huán)境中，床體溫度最高可達218°C。本實用新型還具有制作工藝簡單、生產(chǎn)成本低的特點。
[0010]本實用新型生產(chǎn)成本低，工藝簡單，熱利用效率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1玻璃一金屬真空管集熱器示意圖；
[0012]圖2直通式真空集熱管示意圖；
[0013]圖3為本實用新型基于玻璃一金屬真空集熱管的吸附床；
[0014]圖4為本實用新型基于玻璃一金屬真空集熱管的吸附床剖面圖；
[0015]圖5法蘭和管的連接方式圖；
[0016]圖6帶孔一端的法蘭示意圖；
[0017]圖7北京地區(qū)、5月中旬、吸附床傾斜46°角放置時太陽輻射強度與吸附床溫度的逐時變化不意圖；
[0018]圖8北京地區(qū)、5月下旬、吸附床水平放置時太陽輻射強度與吸附床溫度的溫度的逐時變化不意圖；
[0019]其中I為直通式真空管集熱器外層玻璃管，2為直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管，3為銅管，4為法蘭與膠墊，5為直通式真空管集熱器外層玻璃管與內(nèi)層金屬管之間的真空層，6吸附材料沸石分子篩，7冷卻銅管和直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管之間的空腔，8、9、10為法蘭上的三個孔，11為焊接的金屬管，A、B、C、D分別為待測試的點。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合實施例對本實用新型做進一步說明，但本實用新型并不限于以下實施例。
[0021]實施例1
[0022]在金屬內(nèi)管(2)與玻璃外管(I)之間設(shè)有連接結(jié)構(gòu)，包括波紋管、支撐環(huán)、法蘭與膠墊(4)和連接裝置，一端法蘭與金屬銅管(3)焊接連接；另一端法蘭可卸載，用于裝吸附材料，且此側(cè)法蘭上面在冷卻銅管(3)與金屬內(nèi)管(2)所形成的空腔(7)對應(yīng)位置處有三個孔(8、9、10)，其作用分別是測量內(nèi)部真空度、作為蒸汽的進出口(空腔內(nèi)部放有傳質(zhì)通道)和通入溫度傳感器；波紋管的一端與金屬內(nèi)管(2)的外壁固定連接；金屬內(nèi)管(2)另外一端與玻璃外管(I)的連接處設(shè)有相同的連接結(jié)構(gòu)；金屬內(nèi)管(2)和玻璃外管(I)之間通過連接結(jié)構(gòu)形成真空腔(5);與中心冷卻銅管(3)通過法蘭和膠墊(4)與金屬內(nèi)管(2)的延長部分(11)固定在一起；吸附材料(6)裝于冷卻銅管(3)與金屬內(nèi)管(2)所形成的空腔(7)內(nèi)，傳質(zhì)通道也放置在空腔(7)內(nèi)的吸附材料(6)之間；從而形成一個由太陽輻射加熱的吸附床，用作太陽能驅(qū)動的吸附制冷循環(huán)的吸附/脫附構(gòu)件。
[0023]將原有直通式集熱真空管中的內(nèi)側(cè)金屬管兩側(cè)分別焊接一段200_相同管徑的金屬管，管的外側(cè)均焊接法蘭；冷卻銅管一端焊接法蘭，將焊接法蘭的銅管一側(cè)插入真空集熱管，用螺栓固定，從延伸出來的一側(cè)向冷卻銅管與金屬內(nèi)管所形成的空腔內(nèi)填充吸附材料沸石分子篩3.307kg且沸石分子篩中還埋有傳質(zhì)通道作為蒸汽管，然后用螺栓將法蘭連接，這一側(cè)的法蘭對應(yīng)空腔的位置開有三個IOmm的小孔，其作用分別是測量或抽內(nèi)部真空度、作為蒸汽的進出口(空腔內(nèi)部放有傳質(zhì)通道)和通入溫度傳感器，傳感器與數(shù)據(jù)采集儀連接，及時收集測量的溫度數(shù)據(jù)。將安裝好的吸附床放置在特制支架上，分別進行無聚光條件下傾斜46°角和水平測試內(nèi)部吸附材料的溫度隨時間的變化。
[0024]北京地區(qū)、5月中旬、吸附床傾斜46°角放置時太陽輻射強度與吸附床溫度的逐時變化示意圖見圖7。
[0025]北京地區(qū)、5月下旬、吸附床水平放置時太陽輻射強度與吸附床溫度的溫度的逐時變化不意圖見圖8。
【權(quán)利要求】
1.基于玻璃一金屬直通式真空管集熱器的吸附床，其特征在于，在直通式真空管集熱器的中心沿軸向同軸插有一根兩端開口的同心的銅管作為自然對流冷卻通道，將吸附材料沸石分子篩(6)填充在冷卻銅管(3)和直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管(2)之間的空腔(7)內(nèi)，同時沸石分子篩中還埋有傳質(zhì)通道作為蒸汽管，銅管的兩端與直通式真空管集熱器的兩端采用法蘭連接，其中一端為固定密封，另一端為活動可拆卸的法蘭連接，且在此端的法蘭上對應(yīng)的銅管和直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管之間的空腔位置還設(shè)有三個小孔，其中一個固定傳感器，另一個與蒸汽管相通，第三個小孔用來抽真空。
2.基于玻璃一金屬直通式真空管集熱器的吸附床，其特征在于，冷卻銅管(3)和直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管(2)之間的空腔(7)沿直徑方向的厚度為18.4_。
3.基于玻璃一金屬直通式真空管集熱器的吸附床，其特征在于，直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管上涂有選擇性涂層。
【文檔編號】F25B27/00GK203550274SQ201320657457
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】苑中顯, 杜春旭, 侯曉煌, 辛鳳 申請人:北京工業(yè)大學(xué)