本實用新型涉及吸附式氣體分離工藝中的吸附床，特別涉及的是可模塊化生產(chǎn)的、可強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)的吸附床。

背景技術(shù)：

在吸附式制冷系統(tǒng)中，換熱器部件包括吸附床、冷凝器和蒸發(fā)器。其中，吸附床的換熱性能直接決定了蒸發(fā)器和冷凝器換熱性能設(shè)計參數(shù)，極大地影響了系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。換熱器的設(shè)計應(yīng)首先滿足基本的傳熱傳質(zhì)要求，其次應(yīng)盡量緊湊化、高效化，吸附床的布置應(yīng)更適合于工質(zhì)氣流的流動。目前影響吸附式制冷系統(tǒng)大規(guī)模推廣的因素，主要有以下兩點：吸附質(zhì)導(dǎo)熱性能差，制冷劑的傳質(zhì)阻力大。上述兩點造成吸附式制冷系統(tǒng)與傳統(tǒng)獲取冷量的方式相比，占用空間大，COP(制冷性能系數(shù))低。

由于吸附床在系統(tǒng)運(yùn)行時一直處于連續(xù)地加熱和冷卻狀態(tài)，因此在同樣的冷、熱源溫度和相同的傳質(zhì)條件下，吸附床傳熱效率越高、升降溫速度越快，系統(tǒng)性能就越好。因此，吸附床的設(shè)計應(yīng)從以下三點要求出發(fā)：

(1)傳熱性能好，能有效克服吸附劑導(dǎo)熱系數(shù)低的影響，與管內(nèi)流體間的傳熱速率快，這樣才能保證及時向解吸狀態(tài)的吸附床輸送解吸過程所需要的解吸熱，并及時帶走吸附劑在吸附過程中所釋放的吸附熱。

(2)傳質(zhì)效率高，制冷劑擴(kuò)散通道暢通，只有這樣才能保證吸附床內(nèi)吸附劑在吸附過程中的吸附速度和在解吸過程中的解吸速度，縮短系統(tǒng)的循環(huán)周期，提高系統(tǒng)工作效率。

(3)吸附床制作所用材料的總熱容以及床內(nèi)填充的吸附劑的總熱容之比(熱容比)要適當(dāng)，吸附床材料本身的總熱容越大，對其自身的加熱所消耗的熱量也會越多，增加系統(tǒng)的能耗，影響系統(tǒng)的性能。

通過對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)不斷對吸附床的設(shè)計參數(shù)及結(jié)構(gòu)均有所改進(jìn)，通過增大吸附劑側(cè)的換熱面積以增強(qiáng)換熱，通過在吸附床盤管單元之間布置傳質(zhì)通道單元以增強(qiáng)傳質(zhì)。但這些吸附床通常工藝復(fù)雜、構(gòu)造和安裝成本高，無法實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)。申請?zhí)枮?00820152687.0，專利名稱為“能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床”的中國專利公開了一種吸附床由盤管單元串聯(lián)組合，在翅片中填充吸附劑顆粒，并通過絲網(wǎng)咬邊和翅片維護(hù)條焊接固定以防止吸附劑泄露。盤管單元間通過鋼絲和多孔板焊接以構(gòu)成傳質(zhì)通道。傳質(zhì)通道中用圓柱形鋼絲支撐相鄰單元以留出空隙，導(dǎo)致整個吸附床承壓能力差、可靠性差；需要在兩塊多孔板中焊接多根鋼絲，不僅金屬耗材增大，增加了吸附床的總熱容，并且在焊接過程中高溫將導(dǎo)致已封裝好的部分吸附劑失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種生產(chǎn)工藝流程簡單、可模塊化生產(chǎn)的吸附床盤管單元，且可根據(jù)吸附量大小簡易方便地增加或減少盤管單元的個數(shù)，以滿足工藝需求的可強(qiáng)化傳質(zhì)的模塊化吸附床。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

強(qiáng)化傳質(zhì)的模塊化吸附床，包括左右平行間隔設(shè)置的兩個吸附床底座，多個盤管單元上下依次水平疊層設(shè)置，每一個所述的盤管單元包括翅片，在所述的翅片內(nèi)盤繞有換熱管，在所述的翅片的間隙間填充有吸附劑，在所述的翅片上包覆有絲網(wǎng)，在所述的絲網(wǎng)的上面和底面分別安裝有限位多孔板，在所述的限位多孔板的中間設(shè)置有限位槽鋼，在所述的翅片的前后兩側(cè)分別設(shè)置有凹槽形側(cè)面多孔板，在所述的翅片的左右兩側(cè)分別設(shè)置有凹槽形翅片維護(hù)條，所述的限位多孔板以及絲網(wǎng)的四邊與側(cè)面多孔板以及翅片維護(hù)條分別通過固定螺桿固定相連，所述的限位槽鋼的前后端分別依次與限位多孔板的內(nèi)壁以及側(cè)面多孔板內(nèi)壁通過螺栓固定相連，所述的側(cè)面多孔板的端部側(cè)板與鄰接的翅片維護(hù)條的底板之間通過螺栓固定相連，所述的翅片維護(hù)條的上面和底面分別高于側(cè)面多孔板的上面和底面以在相鄰的兩個盤管單元的側(cè)面多孔板之間形成間隙，相鄰側(cè)面多孔板以及相鄰限位多孔板之間的間隙構(gòu)成傳質(zhì)通道，相鄰的兩個盤管單元的翅片維護(hù)條之間通過螺栓固定相連，全部盤管單元的翅片維護(hù)條的四角位置的側(cè)板之間通過螺栓與沿豎直方向設(shè)置的固定支撐桿固定相連，全部所述的盤管單元的換熱管的進(jìn)口分別依次連接流體進(jìn)口直管、90°彎管和流體分流總管，全部所述的盤管單元的換熱管的出口分別依次連接流體出口直管、90°彎管和液體匯流總管,在頂部的盤管單元和底部的盤管單元的側(cè)面多孔板和翅片維護(hù)條上分別固定有上固定槽鋼和下固定槽鋼，所述的下固定槽鋼支撐固定在兩個吸附床底座上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：吸附劑的封裝及盤管單元間的組裝均通過螺桿進(jìn)行裝載、固定，避免焊接工藝，防止已封裝好的吸附劑因焊接時的高溫而失效，使得吸附床結(jié)構(gòu)的設(shè)計具有更大的靈活性。通過吸附工質(zhì)的吸附量決定吸附劑的填充量，從而決定盤管單元的個數(shù)，可以簡易方便地對已獨立加工好的盤管單元進(jìn)行拆卸或加裝，實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)。

本實用新型通過翅片維護(hù)條對相鄰疊加的盤管單元進(jìn)行鎖定串聯(lián)，最大程度地減少了金屬耗材，減少了吸附床的總熱容，從而降低了系統(tǒng)的能耗；同時，增強(qiáng)了吸附床的可靠性和穩(wěn)定性，從而延長吸附床的運(yùn)行壽命，降低維修成本。本實用新型主要通過固定螺桿將多個吸附床盤管單元上下依次水平疊層設(shè)置，且在相鄰盤管單元之間預(yù)留傳質(zhì)通道，并采用翅片型換熱管以強(qiáng)化傳熱。生產(chǎn)工藝流程簡單，吸附床盤管單元個數(shù)可簡易方便地增加或減少，使其可模塊化生產(chǎn)。

本實用新型在相鄰盤管單元間預(yù)留出20～40mm的傳質(zhì)通道，傳質(zhì)通道由側(cè)面多孔板、限位槽鋼、限位多孔板、翅片維護(hù)條構(gòu)成。傳質(zhì)通道通過翅片維護(hù)條上下側(cè)板與限位多孔板之間的高度差預(yù)留出傳質(zhì)通道，僅以兩側(cè)上下串聯(lián)鎖定的翅片維護(hù)條作為支撐結(jié)構(gòu)，無其他多余支撐構(gòu)件，增大了傳質(zhì)通道體積，有利于增強(qiáng)傳質(zhì)。

附圖說明

圖1為本實用新型的強(qiáng)化傳質(zhì)的模塊化吸附床的主視圖；

圖2為圖1所示的吸附床的左視圖；

圖3為圖1所示的吸附床的俯視圖；

圖4為圖1所示的盤管單元結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖5為圖1所示的吸附床的I部分的局部放大視圖；

圖6為圖2所示的吸附床的II部分的局部放大視圖；

圖7為圖1示的吸附床的A-A向剖視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

如附圖所示的本實用新型的強(qiáng)化傳質(zhì)的模塊化吸附床，包括左右平行間隔設(shè)置的兩個吸附床底座6，多個盤管單元2上下依次水平疊層設(shè)置，每一個所述的盤管單元2包括翅片17，在所述的翅片內(nèi)盤繞有換熱管16，在所述的翅片17的間隙間填充有吸附劑，在所述的翅片17上包覆有絲網(wǎng)19，在所述的絲網(wǎng)的上面和底面分別安裝有限位多孔板9，在所述的限位多孔板9的中間設(shè)置有限位槽鋼8，在所述的翅片17的前后兩側(cè)分別設(shè)置有凹槽形側(cè)面多孔板7，在所述的翅片17的左右兩側(cè)分別設(shè)置有凹槽形翅片維護(hù)條10，所述的限位多孔板9以及絲網(wǎng)的四邊與側(cè)面多孔板以及翅片維護(hù)條10分別通過固定螺桿20固定相連，所述的限位槽鋼8的前后端分別依次與限位多孔板9的內(nèi)壁以及側(cè)面多孔板7內(nèi)壁通過螺栓固定相連，所述的側(cè)面多孔板7的端部側(cè)板與鄰接的翅片維護(hù)條10的底板之間通過螺栓固定相連，所述的翅片維護(hù)條10的上面和底面分別高于側(cè)面多孔板7的上面和底面以在相鄰的兩個盤管單元2的側(cè)面多孔板7之間形成間隙，相鄰側(cè)面多孔板7以及相鄰限位多孔板9之間的間隙構(gòu)成傳質(zhì)通道3，相鄰的兩個盤管單元2的翅片維護(hù)條10之間通過螺栓固定相連，全部盤管單元2的翅片維護(hù)條10的四角位置的側(cè)板之間通過螺栓與沿豎直方向設(shè)置的固定支撐桿4固定相連，全部所述的盤管單元2的換熱管16的進(jìn)口分別依次連接流體進(jìn)口直管14、90°彎管15和流體分流總管11，全部所述的盤管單元2的換熱管16的出口分別依次連接流體出口直管19、90°彎管15和液體匯流總管12。在頂部的盤管單元2和底部的盤管單元的側(cè)面多孔板和翅片維護(hù)條上分別固定有上固定槽鋼1和下固定槽鋼5，所述的下固定槽鋼5支撐固定在兩個吸附床底座6上。

較佳實施例中，翅片17采用鋁翅片，翅片長300～500mm，高10～30mm，翅片間距2～4mm。采用翅片式換熱器的優(yōu)點是制造簡單、水側(cè)阻力小、制造成本低，有利于增大吸附劑與換熱管內(nèi)流體的換熱面積，強(qiáng)化吸附床的傳熱性能。

較佳實施例中，翅片維護(hù)條10設(shè)有換熱管孔，所述的換熱管的管端穿過換熱管孔設(shè)置并且換熱管孔的孔間距為20～40mm。相鄰換熱管之間間距過小可能導(dǎo)致制冷劑傳質(zhì)阻力增加，間距過大可能造成吸附劑導(dǎo)熱性能差，使得填充在相鄰換熱器中部的吸附劑難以充分換熱，因此應(yīng)選擇適宜的換熱管孔間距有利于增強(qiáng)吸附床的傳熱傳質(zhì)能力。

凹槽形翅片維護(hù)條10的上下側(cè)板分別高于翅片上下兩面限位多孔板的底板10～20mm，以預(yù)留出20～40mm的傳質(zhì)通道。該傳質(zhì)通道的制作工藝無其他多余支撐結(jié)構(gòu)，既節(jié)約了金屬耗材和成本，減少了機(jī)組的重量，又滿足吸附床傳質(zhì)的需要。

較佳實施例中，所述的限位多孔板9為凹槽形，所述的限位多孔板9的四周側(cè)板高度為5～8mm，為連接前后側(cè)面多孔板7及左右翅片維護(hù)條10的螺孔預(yù)留高度。

較佳實施例中，限位多孔板9及側(cè)面多孔板7為1～1.5mm厚的鋁合金板，開孔率為70～80％。限位多孔板的開孔一方面作為傳質(zhì)通道，一方面盡量減少金屬熱容，以減少吸附床本身造成的能量損失。

本吸附床的布置方式為：在吸附床支座6上固定下固定槽鋼5，在下固定槽鋼5上布置盤管單元2。所述吸附床盤管單元2內(nèi)填充吸附劑，并用絲網(wǎng)19包裹以防泄漏。將前后側(cè)面多孔板7與左右翅片維護(hù)條10用固定螺桿20固定。先將絲網(wǎng)19的一側(cè)通過限位多孔板9固定在翅片17的底面，再向翅片17里填充吸附劑，最后用絲網(wǎng)19封裝翅片17的頂面，在絲網(wǎng)19上用另一限位多孔板9壓實，并用限位槽鋼8固定。根據(jù)所填充吸附劑的質(zhì)量，往上疊加吸附床盤管單元2，通過固定螺桿20串接鎖定相鄰盤管單元2之間的翅片維護(hù)條10。在四周用固定支撐桿4穩(wěn)固串聯(lián)全部盤管單元2，在頂層盤管單元上安裝上固定槽鋼1。流體分流總管11的一端用總管帽13封住，另一端作為流體的進(jìn)口；流體匯流總管12的一端用總管帽13封住，另一端作為流體的出口。

本吸附床的工作原理為：在吸附床進(jìn)行吸附過程中，冷卻流體進(jìn)入流體分流總管11，分別流入各層盤管單元2的換熱管16中，通過對流換熱吸收制冷劑被吸附劑吸附時產(chǎn)生的吸附熱，溫度升高后再從流體匯流總管12流出；制冷劑從傳質(zhì)通道3流過，分別通過限位多孔板9、絲網(wǎng)19，被吸附劑吸附。在吸附床進(jìn)行解吸過程中，加熱流體進(jìn)入流體分流總管11，分別流入各層盤管單元2的換熱管16中，通過對流換熱加熱吸附劑，使其進(jìn)行還原，溫度下降后從流體匯流總管12流出；制冷劑從吸附劑中被解吸出來，從傳質(zhì)通道3流過，分別通過限位多孔板9、絲網(wǎng)19，最后流出吸附床。