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一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床的制作方法

文檔序號:10439817閱讀:770來源:國知局
一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及固體吸附式制冷裝置,尤其涉及一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床。
【背景技術】
[0002]固體吸附式制冷機經(jīng)常作為果蔬的真空預冷或貯藏冷庫的冷源,吸附式制冷系統(tǒng)不采用氯氟烴類制冷劑CFC、HCFC,是一種環(huán)境友好型制冷方式。吸附式制冷系統(tǒng)能有效利用太陽能、工業(yè)廢熱等50°C以上的低品位熱能作為系統(tǒng)的驅(qū)動能源,具有結(jié)構簡單、操作簡便;無運動部件、抗振性能好;運行無噪音、使用壽命長及運行費用低等優(yōu)點。
[0003]固體吸附式制冷機主要由吸附床、冷凝器、蒸發(fā)器、儲液器、閥門及控制元件(單向止回閥、節(jié)流閥等)等部件組成。
[0004]固體吸附制冷工作原理是通過固體吸附劑對制冷劑氣體交替吸附、解吸即在系統(tǒng)較低溫度下吸附制冷劑、較高溫度下解吸出制冷劑實現(xiàn)制冷循環(huán)的。其工作循環(huán)可分為升溫脫附和冷卻吸附兩個階段,
[0005]1.升溫脫附:吸附過程結(jié)束后,太陽能集熱器(或生物質(zhì)鍋爐)對吸附床加熱,制冷劑獲得能夠克服吸附劑的吸引力從其表面解吸出來,系統(tǒng)管路中的壓力將升高,直至達到冷凝壓力時,解吸出的制冷劑蒸汽在冷凝器中液化冷凝,最終凝結(jié)液由儲液器流入蒸發(fā)器中。
[0006]2.冷卻吸附:脫附過程結(jié)束后,冷卻系統(tǒng)對吸附床冷卻以帶走吸附劑的顯熱,吸附劑重新吸附系統(tǒng)內(nèi)制冷劑蒸汽,系統(tǒng)內(nèi)壓力降低,致使蒸發(fā)器中的液態(tài)制冷劑蒸發(fā)吸熱、
產(chǎn)生冷量。
[0007]吸附床的傳熱傳質(zhì)性能好壞是聯(lián)合吸附制冷循環(huán)系統(tǒng)的關鍵,設計制作時,需考慮吸附床結(jié)構設計的優(yōu)化及運行性能。作為傳統(tǒng)的吸附式制冷核心部件吸附床,通常由兩根同心圓管(管間盛裝顆粒狀活性炭、甲醇)構成,可在較短照射時間內(nèi)提高吸附床的解吸溫度,但不利于冷卻吸附過程的散熱。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]針對現(xiàn)有技術中的不足,本實用新型提供了一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,與普通吸附床相比,達到相同吸附量時,本裝置縮短了吸附時間,實現(xiàn)強化傳熱傳質(zhì)的效果。
[0009]具體技術方案為:一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,包括殼體和設置于殼體內(nèi)的金屬網(wǎng)罩、活性炭、導熱管和刺孔膜片式管,殼體上設置有分別與導熱管兩端連通的導熱液進口和導熱液出口,殼體上設置有出氣孔,金屬網(wǎng)罩設置于殼體的內(nèi)側(cè)面,金屬網(wǎng)罩上孔眼的孔徑小于活性炭的粒徑,導熱管和刺孔膜片式管平行且交替設置,活性炭設置于導熱管和刺孔膜片式管之間的間隙內(nèi),刺孔膜片式管由膜片制成,刺孔膜片式管包括傳質(zhì)干管和垂直設置于傳質(zhì)干管上的旁支管,傳質(zhì)干管上設置有傳質(zhì)孔,傳質(zhì)孔的孔徑小于活性炭的粒徑。
[0010]所述旁支管斷面為矩形。
[0011 ]所述殼體由圓柱形管體和設置于圓柱形管體兩端的半球形端蓋組成。
[0012]所述圓柱形管體和半球形端蓋通過法蘭連接。
[0013]所述殼體由不銹鋼制成,其直徑為214mm,長度為1160mm。
[0014]所述導熱管數(shù)量為37根,直徑為10mm,長度為960mm。
[0015]所述導熱管為翅片管。
[0016]所述傳質(zhì)干管數(shù)量為12根,直徑為6mm,長度為960mm。
[0017]所述活性炭的質(zhì)量為20kg。
[0018]本實用新型結(jié)構簡單,造價成本低,在使用時,刺孔膜片式管內(nèi)設置的吸附質(zhì)為甲醇,旁支管深入到傳質(zhì)干管周邊的活性炭中,有利于活性炭中甲醇蒸汽的進出,當導熱管內(nèi)溫度變化時,刺孔膜片式管內(nèi)的壓力隨之變化,使傳質(zhì)干管和旁支管發(fā)生形變,擠壓活性炭,增強吸附質(zhì)(甲醇)流體擾動及甲醇蒸汽流進出,加快本裝置傳質(zhì)擴散的效果。
[0019]與普通吸附床相比,達到相同吸附量時,本裝置縮短了吸附時間,強化了傳熱傳質(zhì)的效果。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型結(jié)構不意圖;
[0021]圖2為圖1中A-A向剖視圖;
[0022]圖3為本實用新型刺孔膜片式管結(jié)構示意圖;
[0023]圖4為實施例1中普通吸附床吸附速度曲線圖;
[0024]圖5為實施例1中本實用新型吸附速度曲線圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1、圖2和圖3所示,一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,包括殼體I和設置于殼體I內(nèi)的金屬網(wǎng)罩2、活性炭3、導熱管4和刺孔膜片式管5,殼體I上設置有分別與導熱管4兩端連通的導熱液進口 6和導熱液出口 7,殼體I上設置有出氣孔8,金屬網(wǎng)罩2設置于殼體I的內(nèi)側(cè)面,金屬網(wǎng)罩2上孔眼的孔徑小于活性炭3的粒徑,防止刺孔膜片式管5內(nèi)的吸附質(zhì)蒸發(fā)時攜帶活性炭3,導熱管4和刺孔膜片式管5平行且交替設置,活性炭3設置于導熱管4和刺孔膜片式管5之間的間隙內(nèi),刺孔膜片式管5由膜片制成,膜片為現(xiàn)有材料,刺孔膜片式管5包括傳質(zhì)干管9和垂直設置于傳質(zhì)干管9上的旁支管10,傳質(zhì)干管9上設置有傳質(zhì)孔11,傳質(zhì)孔11的孔徑小于活性炭3的粒徑,防止活性炭3進入傳質(zhì)干管9內(nèi)。
[0026]旁支管10斷面為矩形,殼體I由圓柱形管體12和設置于圓柱形管體12兩端的半球形端蓋13組成,圓柱形管體12和半球形端蓋13通過法蘭連接;殼體I由不銹鋼制成,其直徑為214mm,長度為1160mm;導熱管4數(shù)量為37根,直徑為10mm,長度為960mm;導熱管4為翅片管,有利于溫度傳遞;傳質(zhì)干管9數(shù)量為12根,直徑為6mm,長度為960mm;活性炭3的質(zhì)量為
20kg ο
[0027]本實用新型結(jié)構簡單,造價成本低,在使用時,刺孔膜片式管5內(nèi)設置的吸附質(zhì)為甲醇,導熱液進口6和導熱液出口7分別與固體吸附式制冷機的集熱裝置連接,且集熱裝置的導熱液在導熱管4內(nèi)流動,出氣孔8與固體吸附式制冷機的冷凝器連接,旁支管10深入到傳質(zhì)干管9周邊的活性炭3中,有利于活性炭3中甲醇蒸汽的進出,當導熱管4內(nèi)溫度變化時,刺孔膜片式管5內(nèi)的壓力隨之變化,使傳質(zhì)干管9和旁支管10發(fā)生形變,擠壓活性炭3,增強吸附質(zhì)(甲醇)流體擾動及甲醇蒸汽流的進出,加快本裝置傳質(zhì)擴散的效果。
[0028]與普通吸附床相比,達到相同吸附量時,本裝置縮短了吸附時間,強化了傳熱傳質(zhì)的效果。
[0029]實施例1
[0030]搭建了吸附制冷系統(tǒng)性能模擬試驗裝置,采用重量法測試以試樣炭料制備的顆粒狀活性炭3對甲醇的吸附能力。
[0031]吸附實際上是一個傳質(zhì)過程,吸附質(zhì)首先和吸附劑表面接觸,然后向吸附劑內(nèi)部擴散逐漸達到吸附平衡狀態(tài)。系統(tǒng)平衡吸附量與吸附溫度、壓力以及吸附劑、吸附質(zhì)的性質(zhì)等因素有關。吸附劑吸附能力的大小,通常是用反應吸附達到平衡狀態(tài)時的吸附量表示。本試驗以試樣炭料制備的顆粒狀活性炭3作為吸附劑,在一定的溫度下與吸附質(zhì)(甲醇)蒸汽接觸發(fā)生吸附反應,吸附速度逐漸減小,直至達到吸附的平衡狀態(tài)時,進行系統(tǒng)的吸附量測量。圖4、5表示同種試樣炭料,在兩種吸附床中,分別處在不同換熱條件下的吸附速度曲線。該曲線以吸附時間為橫坐標,吸附量為縱坐標。試驗結(jié)果可以看出,同一吸附溫度下,本裝置的吸附性能明顯優(yōu)于普通吸附床,且達到吸附量0.203g/g時,本裝置提前了4分鐘,完成平衡吸附量的80.56%。從圖線上看,普通吸附床內(nèi)粒狀活性炭3的吸附速度較慢,整個吸附過程呈上升趨勢。本裝置內(nèi)粒狀活性炭3的吸附速度,前期變化較快,中期逐漸變慢,后期趨于平穩(wěn)。原因是吸附制冷過程,系統(tǒng)壓力降低(逐漸穩(wěn)定在蒸發(fā)溫度4°C下對應的飽和壓力),促使本裝置內(nèi)刺孔膜片式管5受力變形,擠壓活性炭3,增強甲醇蒸汽體擾動,提高了本裝置的傳熱性能。另外,設定的吸附溫度越低,活性炭3的吸附甲醇蒸汽能力越強,吸附量也較大。隨著吸附溫度的繼續(xù)升高,粒狀活性炭3的吸附作用逐漸減弱。這與物理吸附特征(指由吸附劑與吸附質(zhì)間的分子引力產(chǎn)生吸附,受溫度影響不大。)相吻合。
【主權項】
1.一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,其特征在于:包括殼體和設置于殼體內(nèi)的金屬網(wǎng)罩、活性炭、導熱管和刺孔膜片式管,殼體上設置有分別與導熱管兩端連通的導熱液進口和導熱液出口,殼體上設置有出氣孔,金屬網(wǎng)罩設置于殼體的內(nèi)側(cè)面,金屬網(wǎng)罩上孔眼的孔徑小于活性炭的粒徑,導熱管和刺孔膜片式管平行且交替設置,活性炭設置于導熱管和刺孔膜片式管之間的間隙內(nèi),刺孔膜片式管由膜片制成,刺孔膜片式管包括傳質(zhì)干管和垂直設置于傳質(zhì)干管上的旁支管,傳質(zhì)干管一端與出氣孔連通,傳質(zhì)干管上設置有傳質(zhì)孔,傳質(zhì)孔的孔徑小于活性炭的粒徑。2.如權利要求1所述的一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,其特征在于:所述旁支管斷面為矩形。3.如權利要求1所述的一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,其特征在于:所述殼體由圓柱形管體和設置于圓柱形管體兩端的半球形端蓋組成。4.如權利要求3所述的一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,其特征在于:所述圓柱形管體和半球形端蓋通過法蘭連接。5.如權利要求1或3所述的一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,其特征在于:所述殼體由不銹鋼制成,其直徑為214mm,長度為1160mm。6.如權利要求1所述的一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,其特征在于:所述導熱管數(shù)量為37根,直徑為10mm,長度為960mm。7.如權利要求1或6所述的一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,其特征在于:所述導熱管為翅片管。8.如權利要求1所述的一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,其特征在于:所述傳質(zhì)干管數(shù)量為12根,直徑為6mm,長度為960mm。9.如權利要求1所述的一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,其特征在于:所述活性炭的質(zhì)量為20kg。
【專利摘要】一種帶有刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床,包括殼體和設置于殼體內(nèi)的金屬網(wǎng)罩、活性炭、導熱管和刺孔膜片式管,殼體上設置有分別與導熱管兩端連通的導熱液進口和導熱液出口,殼體上設置有出氣孔,金屬網(wǎng)罩設置于殼體的內(nèi)側(cè)面,金屬網(wǎng)罩上孔眼的孔徑小于活性炭的粒徑,導熱管和刺孔膜片式管平行且交替設置,活性炭設置于導熱管和刺孔膜片式管之間的間隙內(nèi),刺孔膜片式管由膜片制成,刺孔膜片式管包括傳質(zhì)干管和垂直設置于傳質(zhì)干管上的旁支管,傳質(zhì)干管上設置有傳質(zhì)孔,傳質(zhì)孔的孔徑小于活性炭的粒徑。
【IPC分類】F25B17/08, F25B37/00
【公開號】CN205351849
【申請?zhí)枴緾N201520881731
【發(fā)明人】劉圣勇, 劉恩海, 劉婷婷, 劉宏偉, 郭曉穎, 花聰聰
【申請人】河南農(nóng)業(yè)大學, 中原工學院, 黃河科技學院, 河南城建學院
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2015年11月6日
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