自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置的制造方法_2

文档序号:8497711阅读:来源:国知局
,包括吸附器、加热器、冷却器、蒸发器和冷凝器,其特征在于,所述加热器的加热空间、冷却器的冷却空间分别与吸附器内部空间相互连通;
所述吸附器、加热器和/或冷却器布置成所述加热器和/或冷却器在加热器的加热作用下和/或冷却器的冷却作用下引起吸附器内部空间与加热器的加热空间和/或冷却器的冷却空间之间的气体自然对流; 所述蒸发器、冷凝器分别与吸附器内部空间相互连通。
[0009]上述方案中,所述加热器和冷却器合二为一采用同一个换热器,吸附器、用作加热器和冷却器的换热器分别设置在顶端和底端相互连通的两个腔体内。
[0010]上述方案中,所述蒸发器和冷凝器合二为一采用同一个换热器,用作蒸发器和冷凝器的换热器与吸附器所在腔体的底端连通。
[0011]上述方案中,加热器、吸附器和冷却器分别置于三个空间分隔的腔体内,吸附器所在腔体的顶端和下端分别与加热器所在腔体的顶端和下端相互连通,吸附器所在腔体的顶端和下端分别与冷却器所在腔体的顶端和下端相互连通。
[0012]上述方案中,加热器和蒸发器合二为一采用同一个换热器,冷却器和冷凝器合二为一采用同一个换热器,用作加热器和蒸发器的换热器、吸附器、用作冷却器和冷凝器的换热器设置在同一个腔体内,该腔体内从下到上依次设置用作加热器和蒸发器的换热器、吸附器、用作冷却器和冷凝器的换热器。
[0013]上述方案中,加热器和蒸发器合二为一采用一个或者多个换热器,冷却器和冷凝器合二为一采用一个或者多个换热器;作为加热器和蒸发器的一个或多个换热器、作为冷却器和冷凝器的一个或多个换热器、吸附器设置在同一个腔体内;
吸附器包括若干段吸附床,作为加热器和蒸发器的一个或多个换热器、作为冷却器和冷凝器的一个或多个换热器以任意方式设置在若干段吸附床之间、最上段吸附床的上方和最下段吸附床的下方。
[0014]上述方案中,还包括制冷剂储罐;
吸附器、加热器、冷却器和冷凝器位于热源端,蒸发器和制冷剂储罐位于用户端,吸附器连通冷凝器的待冷凝气体进口,冷凝器的冷凝液出口通过输送管连接制冷剂储罐进口,制冷剂储罐出口连通蒸发器的待蒸发液体进口,蒸发器的蒸气出口通过输送管连接吸附器,制冷剂储罐出口与蒸发器的待蒸发液体进口之间有节流阀门;
或者,吸附器、加热器、冷却器、蒸发器和制冷剂储罐位于热源端,冷凝器位于用户端,吸附器通过输送管连通冷凝器的待冷凝气体进口,冷凝器的冷凝液出口通过输送管连通制冷剂储罐进口,制冷剂储罐出口连通蒸发器的待蒸发液体进口,蒸发器的蒸气出口连通吸附器,制冷剂储罐出口与蒸发器的待蒸发液体进口之间有节流阀门。
[0015]上述方案中,所述加热器为太阳能集热器。
[0016]上述方案中,吸附器包括若干个,其中的数个吸附器内有高温吸附剂,其余的吸附器内有低温吸附剂,所述内有高温吸附剂的吸附器与所述内有低温吸附剂的吸附器相互连通。
[0017]上述方案中,还包括循环风机,循环风机与吸附器的两端接通构成气体循环回路。
[0018]与现有技术相比,本发明技术方案的有益效果是:
本发明的装置中,加热器处产生的热气体可以沿吸附器内部吸附剂颗粒空隙间流入吸附器各部分来加热吸附床。由此加热器的热量被热气体传递到达吸附床内各部分。又由于吸附剂的微观多孔结构包含许多的大孔{Macropores},沿大孔又分布有许多中孔(Mesopores),沿中孔又分布有许多微孔(Micropores),热气体可以沿大孔进入中孔,再沿中孔进入微孔,从而深入渗透进入吸附剂颗粒内部来加热吸附剂。因为本发明装置的结构布置方式使得装置内的热气体可以发生较为显著的自然对流,所以热气体是作为传热介质和手段。对流换热是本发明装置中的主要传热机理。一般来说,以对流换热作用为主要传热机理时的传热量远大于以热传导作用为主要传热机理的传热量。因此,本发明可以较为快速地和均匀地加热/冷却吸附床。
【附图说明】
[0019]图1为本发明自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置具体实施例2的结构示意图。
[0020]图2为本发明自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置具体实施例3的结构示意图。
[0021]图3为本发明自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置具体实施例3改进式结构的示意图。
[0022]图4为本发明自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置具体实施例4的结构示意图。
[0023]图5为本发明自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置具体实施例5的结构示意图。
[0024]图6为本发明自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置具体实施例6的结构示意图。
[0025]图7为本发明自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置具体实施例7的结构示意图。
[0026]图8为图7的A-A剖视图。
[0027]图9为本发明自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置具体实施例8的结构示意图。
[0028]图10为本发明自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置具体实施例9的结构示意图。
[0029]其中,I为吸附器,1A、1B表示吸附床,2表示用作加热器和冷却器的换热器,2A、3A、4A、5A、2B、3B、4B、5B、108表示换热器,3表示前隔热板,4表示平板式换热器,5表示作为蒸发器的换热器,6表不第一换热器,7表不第二换热器,8表不封闭壳体,9表不隔热板,10表示后隔热板,11表示制冷剂液体,12表示制冷剂储罐,13表示第二布液器,14表示第一布液器,15表不集液器,16表不小管,17和18表不输送管,19表不循环风机,19A、19B、19C表示风机,20表示透明盖板,21表示太阳能吸收板,22、23、24表示传热翅片,25表示散热板,26表示太阳福射,27表示屋顶,28表示冰箱,29表示相变储冷材料,30表示太阳能集热器阵列,31~82表不阀门,91表不来自于室外的环境空气,92表不排向室外,93表不来自于室内的空气,94表不排向室内,100表不加热器,101表不冷却器,102表不作为冷凝器的换热器,103表示第三布液器,104表示用作加热器和蒸发器的换热器,105表示用作冷却器和冷凝器的换热器,106表示第三换热器,107表示第四换热器,110表示专门用于加热的换热器,111表示专门用于冷却的换热器,112表示冷凝器,113表示蒸发器,114表示满液式蒸发器。
【具体实施方式】
[0030]附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制; 为了更好说明本实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;
对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0031]在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此,限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
[0032]在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以是通过中间媒介间接连接,可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
[0033]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0034]本发明拟解决的基本技术问题是如何快速地和均匀地加热和/或冷却吸附床,可以认为这是一个在吸附式制冷/热泵装置这种特殊条件下的传热学问题。该问题有以下的限制性因素:(1)吸附剂是微孔材料,其导热系数很小,相当于隔热保温材料的导热性能。(2)吸附剂解吸所需的热量(解吸热)较大,解吸热远大于使吸附剂本身加热升温所需的显热。(3)吸附剂有一定的耐热温度,过热会造成其微孔结构熔融消失,导致吸附性能下降。
(4)吸附剂装载量较大,且密度小,体积大。(5)多数种类的制冷剂是易燃易爆的。(6)制冷剂有一定的耐热温度,过热会造成制冷剂降解失效。(7)在每个操作周期中,装置内温度、压力等参数是不断变化的。(8)选用高压制冷剂时,每个操作周期中总会出现远高于大气压的操作压力;选用低压制冷剂时,每个操作周期中总会出现远低于大气压的操作压力。因此对设备性能要求较高。(9)所述技术问题的解决手段必须是低成本的,因为目前常用的压缩机制冷设备成本已经相当低了,如果吸附式制冷装置过于复杂和昂贵,则没有市场竞争力。上述限制性因素给寻求所述技术问题的解决造成了相当大的困难。本发明提供自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置来解决上述技术问题。
[0035]实施例1
本发明自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置具体包括吸附器、加热器、冷却器、蒸发器和冷凝器,加热器的加热空间、冷却器的冷却空间分别与吸附器内部空间相互连通;
所述吸附器、加热器和/或冷却器布置成所述加热器和/或冷却器在加热器的加热作用下和/或冷却器的冷却作用下引起吸附器内部空间与加热器的加热空间和/或冷却器的冷却空间之间的气体自然对流;
蒸发器、冷凝器分别与吸附器内部空间相互连通。
[0036]在此具体实施例中,加热器和吸附器之间相互连通,加热器在加热作用下会引起吸附器内部空间与加热器加热空间之间的气体自然对流,形成对流换热,可以较为快速地和均匀地加热吸附器中的吸附床。同理,冷却器与吸附器之间相互连通,冷却器在冷却作用下会引起吸附器内部空间与冷却器的冷却空间之间的气体自然对流,同样可以较为快速地和均匀地冷却吸附器中的吸附床。
[0037]具体应用中,加热器和冷却器交替地通入加热和冷却介质,可以通过配置相应的切换阀门和管道来达到切换的目的。
[0038]下面结合几个具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
[0039]实施例2
本实施例在实施例1的基础上进行了如下至少一项的改进:
(1)加热器和冷却器合二为一采用同一个换热器,吸附器、用作加热器和冷却器的换热器分别设置在顶端和底端相互连通的两个腔体内;
(2)蒸发器和冷凝器合二为一采用同一个换热器,用作蒸发器和冷凝器的换热器与吸附器所在腔体的底端连通。
[0040](3)吸附器、用作加热器和冷却器的换热器、用作蒸发器和冷凝器的换热器集成在同一个封闭壳体内。
[0041](4)用作蒸发器和冷凝器的换热器采用平板式换热器,平板式换热器的平板之间的空间交替地设置为换热介质通道和制冷剂蒸发/冷凝通道,上层制冷剂蒸发/冷凝通道与下层制冷剂蒸发/冷凝通道之间通过管道相通,最上层制冷剂蒸发/冷凝通道与吸附器所在腔体的底端连通。
[0042]本实施例的一个应用实例如图1所示。
[0043]具有保温层的封闭壳体8的内部被隔热板9分隔为两个腔体,两个腔体顶端和底端分别相通;其中一个腔体内设置吸附器I;吸附器I可以是多个排列设置在同一个腔体内,如图1所示;另一个腔体设置用作加热器和冷却器的换热器2,在实际应用中,用作加热器和冷却器的换热器2设置有对外连接的接口 ;
封闭壳体8的底部密封连接有平板式换热器4。平板式换热器4中第一层平板的边沿与平板式换热器4外壳之间封闭,构成制冷剂液体11的第一储液室,第一层
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