專(zhuān)利名稱(chēng)：能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種吸附式制冷技術(shù)領(lǐng)域的吸附床，特別涉及的是一種能夠 提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床。
背景技術(shù)：
吸附式制冷技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的壓縮式制冷技術(shù)具有節(jié)能和環(huán)保等特點(diǎn)。作為 吸附制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，吸附床的設(shè)計(jì)必須充分考慮其傳熱傳質(zhì)性能。一 方面在吸附或解吸過(guò)程中，必須對(duì)吸附劑進(jìn)行冷卻或加熱，但是吸附劑的導(dǎo)熱系 數(shù)通常都比較小，因此吸附床的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮吸附劑的傳熱強(qiáng)化；另一方面吸附 和解吸過(guò)程中，制冷劑在吸附劑中滲透擴(kuò)散，因此吸附劑的堆積密度、厚度等都 會(huì)影響制冷劑的傳質(zhì)過(guò)程；特別是工作在真空狀態(tài)下的吸附工質(zhì)對(duì)，如硅膠-水、 活性炭-甲醇等，適用于這些吸附工質(zhì)對(duì)的吸附床必須具有較好的傳質(zhì)性能。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00520053393.9，專(zhuān)利 名稱(chēng)為 一種制冷用吸附床。該專(zhuān)利公開(kāi)了一種整體結(jié)構(gòu)類(lèi)似于夾套式換熱器， 內(nèi)部則類(lèi)似于列管換熱器的制冷用吸附床結(jié)構(gòu)。該吸附床利用兩個(gè)不同直徑的不 銹鋼無(wú)縫鋼管作為內(nèi)外圓管。內(nèi)圓管布置了無(wú)縫鋼管作為熱冷流體通道以及表面 具有通孔的不銹鋼無(wú)縫鋼管作為制冷劑蒸汽通道。冷熱流體通道的進(jìn)出口布置在 外圓筒上而制冷劑蒸汽通道進(jìn)出口則布置在內(nèi)圓筒上。吸附劑填充在制冷劑通道 與流體通道之間。該結(jié)構(gòu)吸附床主要的缺點(diǎn)是為了保證傳熱傳質(zhì)性能需要布置大 量的作為冷熱流體通道的無(wú)縫鋼管以及作為制冷劑傳質(zhì)通道的帶孔的無(wú)縫鋼管， 因此造成吸附床整體結(jié)構(gòu)比較龐大，不利于吸附制冷系統(tǒng)的緊湊化。而且布置大 量的無(wú)縫鋼管作為傳質(zhì)通道，使得系統(tǒng)的金屬熱容大量增加，不利于系統(tǒng)性能系 數(shù)的提高。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種能夠提高傳熱傳質(zhì) 性能的緊湊式吸附床，主要通過(guò)把多個(gè)吸附床盤(pán)管單元堆疊并用槽鋼作為支架固定組成長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。吸附床盤(pán)管單元采用翅片管結(jié)構(gòu)，且每個(gè)吸附床盤(pán)管單元之 間布置了傳質(zhì)通道單元。
本實(shí)用新型是以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括上固定槽鋼、傳質(zhì)通道單元、吸附 床盤(pán)管單元、固定支撐桿、下固定槽鋼、流體進(jìn)口彎管、流體分流總管、流體匯 流總管、流體出口彎管、連接槽鋼、管帽、吸附床頂板、絲網(wǎng)、絲網(wǎng)咬邊、吸附 床底板。
所述傳質(zhì)通道單元包括鋼絲和多孔板。
所述吸附床盤(pán)管單元包括翅片維護(hù)條、吸附床傳熱管、流體進(jìn)口接管、翅片 和流體出口接管。
上述部件之間的布置方式為下固定槽鋼用兩個(gè)連接槽鋼固定，然后在下固 定槽鋼上面固定吸附床底板；在吸附床底板上依次向上布置傳質(zhì)通道單元，絲網(wǎng)、 吸附床盤(pán)管單元和絲網(wǎng)。吸附床底板與翅片維護(hù)條以及固定在吸附床底板上的固 定支撐桿焊接固定，而絲網(wǎng)則通過(guò)絲網(wǎng)咬邊與翅片維護(hù)條焊接固定。吸附劑填充 在吸附床盤(pán)管單元的翅片之間。為了防止填充的吸附劑泄漏，吸附床盤(pán)管單元上 下各布置一層絲網(wǎng)。根據(jù)所需填充吸附劑的質(zhì)量，吸附床盤(pán)管單元上方的絲網(wǎng)向 上堆疊一定數(shù)量的由傳質(zhì)通道單元、絲網(wǎng)和吸附床盤(pán)管單元和絲網(wǎng)從下往上焊接 固定組成的單元結(jié)構(gòu)。且相鄰的吸附床盤(pán)管單元的翅片維護(hù)條都與固定支撐桿焊 接固定，而吸附床盤(pán)管單元上下的絲網(wǎng)都通過(guò)絲網(wǎng)咬邊與翅片維護(hù)條焊接固定。 最后，在頂層的絲網(wǎng)上依次布置一個(gè)傳質(zhì)通道單元和吸附床頂板。吸附床頂板與 最后一個(gè)吸附床盤(pán)管單元的翅片維護(hù)條以及固定支撐桿焊接固定。在吸附床頂板 上方布置由連接槽鋼固定連接而成的上固定槽鋼，并利用固定螺栓鎖定上固定槽 鋼和下固定槽鋼使吸附床各部件壓緊固定。
各管路連接方式為每個(gè)吸附床盤(pán)管單元的流體進(jìn)口接管一端與吸附床傳熱 管連接，另一端與流體進(jìn)口彎管連接；每個(gè)流體進(jìn)口彎管一端與流體進(jìn)口接管連 接，另一端與流體分流總管連接；流體分流總管一端用管帽封住，另一端作為流 體的入口。每個(gè)吸附床盤(pán)管單元的流體出口接管一端與吸附床傳熱管連接，另一 端與流體出口彎管連接；每個(gè)流體出口彎管一端與流體出口接管連接，另一端與 流體匯流總管連接；流體匯流總管一端用管帽封住，另一端作為流體的出口。
本實(shí)用新型緊湊式吸附床，吸附床傳熱管內(nèi)為換熱流體，依靠對(duì)流換熱實(shí)現(xiàn) 對(duì)吸附劑的加熱和冷卻過(guò)程；在吸附床盤(pán)管單元上下各布置一層絲網(wǎng)防止吸附劑泄漏；在各個(gè)吸附床盤(pán)管單元之間布置傳質(zhì)通道單元，吸附床內(nèi)的吸附劑解吸或 吸附的制冷劑蒸汽，通過(guò)傳質(zhì)通道單元，在較低的壓降下流動(dòng)；管外翅片間填充 有固體吸附劑，依靠擴(kuò)展表面積來(lái)強(qiáng)化吸附劑內(nèi)的導(dǎo)熱過(guò)程，翅片的存在大大擴(kuò) 展了吸附劑與傳熱管之間的傳熱面積；吸附劑為顆粒狀，其填裝要求緊實(shí)，以最 大限度減小吸附劑顆粒之間的接觸熱阻。

圖l為本實(shí)用新型主視圖1-l為本實(shí)用新型俯視圖1-2為本實(shí)用新型左視圖1-3為圖1中I部分的局部放大視圖1-4為圖1中II部分的局部放大視圖1-5為圖1中III部分的局部放大視圖1-6為圖1-2中A-A向剖視圖2為傳質(zhì)通道單元結(jié)構(gòu)示意圖3為絲網(wǎng)和絲網(wǎng)咬邊結(jié)構(gòu)示意圖4為吸附床盤(pán)管單元結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本實(shí)用新型 技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1， 1-1， 1-2， 1-3， 1-4， 1-5和1-6所示，本實(shí)施例包括上固定槽 鋼l、傳質(zhì)通道單元2、吸附床盤(pán)管單元3、固定支撐桿4、下固定槽鋼5、流體 進(jìn)口彎管6、流體分流總管7、流體匯流總管8、流體出口彎管9、連接槽鋼IO、 管帽ll、吸附床頂板12、絲網(wǎng)15、絲網(wǎng)咬邊16、吸附床底板19。
如圖2所示，所述傳質(zhì)通道單元2包括鋼絲13和多孔板14。
如圖3所示，絲網(wǎng)15邊緣用絲網(wǎng)咬邊16焊接固定。
如圖4所示，所述吸附床盤(pán)管單元3包括翅片維護(hù)條17、吸附床傳熱管18、 流體進(jìn)口接管20、翅片21和流體出口接管22。
上述各部件之間的布置方式為下固定槽鋼5用兩個(gè)連接槽鋼10固定，然 后在下固定槽鋼5上面固定吸附床底板19;在吸附床底板19上依次向上布置傳質(zhì)通道單元2，絲網(wǎng)15、吸附床盤(pán)管單元3和絲網(wǎng)15。吸附床底板19與翅片維 護(hù)條17以及固定在吸附床底板19上的固定支撐桿4焊接固定，而絲網(wǎng)15則通 過(guò)絲網(wǎng)咬邊16與翅片維護(hù)條17焊接固定。吸附劑填充在吸附床盤(pán)管單元3的翅 片21之間。為了防止填充的吸附劑泄漏，吸附床盤(pán)管單元3上下各布置一層絲 網(wǎng)15。根據(jù)所需填充吸附劑的質(zhì)量，吸附床盤(pán)管單元3上方的絲網(wǎng)15向上堆疊 一定數(shù)量的由傳質(zhì)通道單元2、絲網(wǎng)15和吸附床盤(pán)管單元3和絲網(wǎng)15從下往上 焊接固定組成的單元結(jié)構(gòu)。且相鄰的吸附床盤(pán)管單元3的翅片維護(hù)條17都與固 定支撐桿4焊接固定，而吸附床盤(pán)管單元3上下的絲網(wǎng)15都通過(guò)絲網(wǎng)咬邊16與 翅片維護(hù)條17焊接固定。最后，在頂層的絲網(wǎng)15上依次布置一個(gè)傳質(zhì)通道單元 2和吸附床頂板12。吸附床頂板12與最后一個(gè)吸附床盤(pán)管單元3的翅片維護(hù)條 17以及固定支撐桿4焊接固定。在吸附床頂板12上方布置由連接槽鋼10固定 連接而成的上固定槽鋼1,并利用固定螺栓鎖定上固定槽鋼1和下固定槽鋼5使 吸附床各部件壓緊固定。
各管路連接方式為每個(gè)吸附床盤(pán)管單元3的流體進(jìn)口接管20 —端與吸附床 傳熱管18連接，另一端與流體進(jìn)口彎管6連接；每個(gè)流體進(jìn)口彎管6—端與流 體進(jìn)口接管20連接，另一端與流體分流總管7連接；流體分流總管7—端用管 帽11封住，另一端作為流體的入口。每個(gè)吸附床盤(pán)管單元3的流體出口接管22 一端與吸附床傳熱管18連接，另一端與流體出口彎管9連接；每個(gè)流體出口彎 管9 一端與流體出口接管22連接，另一端與流體匯流總管8連接；流體匯流總 管8—端用管帽11封住，另一端作為流體的出口。
吸附床傳熱管18是外表光滑的銅管或鋼管，其管徑為9 20毫米之間。
翅片維護(hù)條17是沖有傳熱管孔的厚度為0. 5 1毫米的薄壁鋼板，其中傳熱 管孔翻邊且成矩形排列，間距在20 50毫米之間。
翅片21是沖有傳熱管孔的厚度為0. 1 0. 3毫米的鋁箔或銅帶沖壓成型的傳 熱片，傳熱管孔的孔徑以及布置方式與翅片維護(hù)條17—致，傳熱管孔的翻邊高 度為2 5毫米之間。
絲網(wǎng)15的目數(shù)為40 120目，絲網(wǎng)咬邊16的厚度為0.5 1毫米。
傳質(zhì)通道單元2中的鋼絲13的直徑為2 5毫米，數(shù)量在20 60之間；多 孔板14厚度為0. 2 1毫米，通孔率在80%以上。
流體分流總管7和流體匯流總管8是外表光滑的銅管或鋼管，其管徑為40 本實(shí)用新型總體的工作過(guò)程是換熱流體進(jìn)入流體分流總管7后，依次通過(guò)各 個(gè)流體進(jìn)口彎管6和流體進(jìn)口接管20分流到每個(gè)吸附床盤(pán)管單元3中；分流的 換熱流體在與吸附床盤(pán)管單元3中的吸附床傳熱管18換熱后，依次通過(guò)流體出 口接管22和流體出口彎管9匯流到流體匯流總管8中；最后換熱流體從流體匯 流總管8中流出吸附床。在此過(guò)程中，吸附床傳熱管18被換熱流體冷卻或加熱， 而吸附床盤(pán)管單元3中的翅片21則與吸附床傳熱管18進(jìn)行換熱；同時(shí)，填充在 吸附床盤(pán)管單元3中的翅片21之間的吸附劑也與吸附床傳熱管18和翅片21進(jìn) 行換熱，從而實(shí)現(xiàn)了吸附劑的冷卻或加熱過(guò)程。當(dāng)吸附劑被冷卻時(shí)，制冷劑蒸汽 通過(guò)傳質(zhì)通道單元2與吸附劑接觸，從而被吸附劑吸附。而當(dāng)吸附劑被加熱時(shí)， 吸附劑解吸出的制冷劑蒸汽通過(guò)傳質(zhì)通道單元2擴(kuò)散出去。在整個(gè)過(guò)程中，通過(guò) 分別布置翅片21和傳質(zhì)通道單元2實(shí)現(xiàn)了吸附床的傳熱和傳質(zhì)性能的強(qiáng)化。
權(quán)利要求1、一種能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床，其特征在于，包括上固定槽鋼(1)、傳質(zhì)通道單元(2)、吸附床盤(pán)管單元(3)、固定支撐桿(4)、下固定槽鋼(5)、流體進(jìn)口彎管(6)、流體分流總管(7)、流體匯流總管(8)、流體出口彎管(9)、連接槽鋼(10)、管帽(11)、吸附床頂板(12)、絲網(wǎng)(15)、絲網(wǎng)咬邊(16)、吸附床底板(19)，其中所述傳質(zhì)通道單元(2)包括鋼絲(13)和多孔板(14)；所述吸附床盤(pán)管單元(3)包括翅片維護(hù)條(17)、吸附床傳熱管(18)、流體進(jìn)口接管(20)、翅片(21)和流體出口接管(22)；上述部件之間的布置方式為下固定槽鋼(5)通過(guò)兩個(gè)連接槽鋼(10)固定，下固定槽鋼(5)上面固定吸附床底板(19)，吸附床底板(19)上依次向上布置傳質(zhì)通道單元(2)、絲網(wǎng)(15)、吸附床盤(pán)管單元(3)和絲網(wǎng)(15)，吸附床底板(19)與翅片維護(hù)條(17)以及固定在吸附床底板(19)上的固定支撐桿(4)焊接固定，而絲網(wǎng)(15)則通過(guò)絲網(wǎng)咬邊(16)與翅片維護(hù)條(17)焊接固定，吸附劑填充在吸附床盤(pán)管單元(3)的翅片(21)之間，吸附床盤(pán)管單元(3)上下各布置一層絲網(wǎng)(15)，在頂層的絲網(wǎng)(15)上依次布置一個(gè)傳質(zhì)通道單元(2)和吸附床頂板(12)，吸附床頂板(12)與最后一個(gè)吸附床盤(pán)管單元(3)的翅片維護(hù)條(17)以及固定支撐桿(4)焊接固定，在吸附床頂板(12)上方布置由連接槽鋼(10)固定連接而成的上固定槽鋼(1)，并通過(guò)固定螺栓鎖定上固定槽鋼(1)和下固定槽鋼(5)；每個(gè)吸附床盤(pán)管單元(3)的流體進(jìn)口接管(20)一端與吸附床傳熱管(18)連接，另一端與流體進(jìn)口彎管(6)連接，每個(gè)流體進(jìn)口彎管(6)一端與流體進(jìn)口接管(20)連接，另一端與流體分流總管(7)連接，流體分流總管(7)一端用管帽(11)封住，另一端作為流體的入口；每個(gè)吸附床盤(pán)管單元(3)的流體出口接管(22)一端與吸附床傳熱管(18)連接，另一端與流體出口彎管(9)連接，每個(gè)流體出口彎管(9)一端與流體出口接管(22)連接，另一端與流體匯流總管(8)連接，流體匯流總管(8)一端用管帽(11)封住，另一端作為流體的出口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床，其特征 是，所述吸附床盤(pán)管單元(3)上方的絲網(wǎng)(15)向上堆疊由傳質(zhì)通道單元(2)、 絲網(wǎng)(15)和吸附床盤(pán)管單元(3)、絲網(wǎng)(15)從下往上焊接固定組成的單元結(jié) 構(gòu)，且相鄰的吸附床盤(pán)管單元(3)的翅片維護(hù)條(17)都與固定支撐桿(4)焊 接固定，而吸附床盤(pán)管單元(3)上下的絲網(wǎng)(15)都通過(guò)絲網(wǎng)咬邊(16)與翅 片維護(hù)條(17)焊接固定。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床，其 特征是，所述絲網(wǎng)(15)的目數(shù)為40 120目。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床，其 特征是，所述絲網(wǎng)咬邊(16)的厚度為0.5 1毫米。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床，其 特征是，所述翅片維護(hù)條(17)上設(shè)有傳熱管孔，翅片維護(hù)條(17)厚度為0. 5 1毫米，其中傳熱管孔翻邊且成矩形排列，間距在20 50毫米之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床，其特征 是，所述吸附床傳熱管(18)，其管徑為9 20毫米之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床，其特征 是，所述翅片(21)上設(shè)有傳熱管孔，翅片(21)厚度為0. 1 0.3毫米，傳熱 管孔的孔徑以及布置方式與翅片維護(hù)條(17) —致，傳熱管孔的翻邊高度為2 5毫米之間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床，其特征 是，所述傳質(zhì)通道單元(2)中的鋼絲(13)的直徑為2 5毫米，數(shù)量在20 60之間。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床，其特征 是，所述傳質(zhì)通道單元(2)中的多孔板(14)厚度為0.2 1毫米，通孔率在 80%以上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床，其特征 是，所述流體分流總管(7)和流體匯流總管(8)，其管徑為40 80毫米之間。
專(zhuān)利摘要一種吸附式制冷技術(shù)領(lǐng)域的能夠提高傳熱傳質(zhì)性能的緊湊式吸附床，包括上固定槽鋼、傳質(zhì)通道單元、吸附床盤(pán)管單元、固定支撐桿、下固定槽鋼、流體進(jìn)口彎管、流體分流總管、流體匯流總管、流體出口彎管、連接槽鋼、管帽、吸附床頂板、絲網(wǎng)、絲網(wǎng)咬邊、吸附床底板。多個(gè)吸附床盤(pán)管單元堆疊并用槽鋼作為支架固定組成長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，吸附床盤(pán)管單元采用翅片管結(jié)構(gòu)，吸附劑填充在翅片之間，吸附床盤(pán)管單元上下方焊接絲網(wǎng)。在每個(gè)吸附床盤(pán)管單元之間布置了傳質(zhì)通道單元。本實(shí)用新型通過(guò)翅片拓展了傳熱面積，減小了吸附劑層的厚度；并通過(guò)在吸附床盤(pán)管單元之間布置傳質(zhì)通道單元減小了制冷劑傳質(zhì)阻力，使得系統(tǒng)傳質(zhì)性能提高。
文檔編號(hào)F25B17/08GK201269663SQ20082015268
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者吳靜怡, 夏再忠, 王如竹, 陳傳涓 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)