[发明专利]内置吸附剂浮头式吸附床制冷单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附制冷单元，具体地说，涉及一种内置吸附剂浮头式 吸附床制冷单元，属于吸附制冷技术领域。

背景技术

目前，吸附制冷技术日益成为人们的研究重点，但该技术存在两大问 题：1、在吸附制冷系统工作时，吸附制冷单元被交替加热和冷却，由于吸 附制冷单元换热管(面)与壳体的温度和材料不一致，而在它们之间产生 交变的热应力，易破坏吸附制冷单元管板的连接，并使吸附制冷单元发生 泄漏；由实验可知，即使是少量不凝性气体进人吸附制冷单元内部，也将 使得吸附制冷系统的制冷性能大幅下降；以上暴露出了吸附制冷单元仍旧 存在结构设计不科学、不完善的问题；2、由于吸附剂需要通过交替加热或 冷却实现机械压缩机的功能，因而，单个吸附制冷单元的制冷或制热是不 连续的，为提高热利用效率及连续制冷或制热，常采用两个或多个吸附制 冷单元配合使用，交替加热或冷却，并通过复杂的管路阀门系统实现回热 回质，以近似连续地制冷或制热；虽然国内外学者提出了众多技术方案， 但其管路阀门系统复杂，易出现泄露，且换热效率低，所以，真正实现连 续的吸附制冷仍存在一定难度。

现有的吸附制冷单元多采用包括吸附床、冷凝器和蒸发器的三段式结 构，虽然能够实现连续制冷，但由于吸附制冷单元采用单根管形式，这使 得在使用过程中，发现存在如下问题：

1、吸附床内传质通道长径比过大，当循环周期较短时，使得远离进口 的吸附剂因周围的制冷剂蒸汽少而无法发挥全部作用，而为让该处吸附剂 发挥全部作用时，循环时间又将延长，但这将导致吸附制冷单元的制冷功 率和COP下降；

2、为保证制冷剂蒸汽通过吸附床时能够全部冷凝，则冷凝器的长度将 不能过短；由于吸附床冷凝器采用与吸附床同样的直径，则冷凝器内部空 间体积有可能超过一个最佳体积；过大的冷凝器体积将影响系统的制冷性 能，因为在系统工作时单元内的制冷剂蒸汽压力是周期性变化的，则在冷 凝器中将滞留部分制冷剂蒸汽，该部分制冷剂不但不参与制冷而且还将消 耗部分吸附剂的吸附能力；

3、由于吸附床是长径比较大的细长管子，在选择吸附剂填充厚度时存 在一些问题；如果管内径固定，采用厚度较厚的吸附剂则将导致传热距离 增大热阻增加，传质阻力增加，虽然通过采用内翅片增大传热面积，但无 法降低传质阻力；采用厚度较薄的吸附剂虽然缩短传热距离减小传热热阻， 但将造成吸附床的金属比热容较大，并且吸附床内部的空间较大，造成部 分制冷剂蒸汽“滞留”，降到其吸附制冷性能。

为了解决以上问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、适应交 变的热应力、结实耐用、无泄漏的内置吸附剂浮头式吸附床制冷单元。

为了实现上述目的，本发明提供一种内置吸附剂浮头式吸附床制冷单 元，包括吸附床、冷凝器和蒸发器，该单元还包括隔热连通密闭体和绝热 连通密闭体；所述吸附床由至少两根外翅片管构成，所述吸附床外翅片管 的管内壁固化有一层吸附剂，所述吸附床的外翅片管中心设置有传质通道； 所述冷凝器由至少两根外翅片管构成，所述蒸发器由至少一根外翅片管构 成；其中，所述吸附床的外翅片管上端密闭，所述吸附床的外翅片管下端 连通所述隔热连通密闭体的上端，所述隔热连通密闭体的下端连通所述冷 凝器的外翅片管上端，所述冷凝器的外翅片管下端连通所述绝热连通密闭 体的上端，所述绝热连通密闭体的下端连通所述蒸发器的外翅片管上端， 所述蒸发器的外翅片管下端密闭。

基于上述，所述隔热连通密闭体是中部具有收缩过渡段的筒状密闭体。

基于上述，所述绝热连通密闭体是中部具有收缩过渡段的筒状密闭体。

基于上述，所述吸附床由六根外翅片管构成，六根所述吸附床外翅片 管均匀分布于同一圆上；所述吸附床外翅片管长度小于等于30cm，所述吸 附床外翅片管直径15mm～30mm；所述吸附床外翅片管管内壁固化的吸附 剂厚度为2mm～6mm。

基于上述，所述冷凝器由四根外翅片管构成。

基于上述，所述蒸发器由四根外翅片管构成，所述外翅片管内壁衬有 一层毛细材料。