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_5

文档序号:8497711阅读:来源:国知局
阶段利用循环风机19强制对流加热吸附器I ;冷却吸附阶段采用自然对流冷却方式。具体操作步骤与以上类似。
[0096]第一换热器6、第二换热器7有两个作用:(a)自然对流方式与强制对流方式转换时的压力缓冲;以及(b)在封闭壳体8内进行其它操作步骤时按照需要在第一换热器6、第二换热器7内提前加热或冷却制冷剂蒸气,有利于缩短操作周期时间。
[0097]类似于本实施例所描述的增设循环风机用于当制冷/热泵装置在循环风机能够承受的压力范围内操作时进行强制对流换热,本发明的其它所有实施例也可以增设循环风机。例如,实施例2的图1装置的封闭壳体8的位于吸附器I中段的部位开设一个进气口与循环风机的排风口相连,并且封闭壳体8的位于用作加热器和冷却器的换热器2的中间高度部位开设一个排气口与循环风机的进风口相连,就构成强制对流循环系统。
[0098]本实施例未提及的部分与以上实施例类似,工作原理与以上实施例相同,此处不再赘述。
[0099]实施例5
本实施例与实施例4类似,其不同之处主要在于,实施例4有一个独立的制冷剂储罐12,本实施例的封闭壳体底部用作制冷剂储罐,具体如图5所示:
吸附器I设置在封闭壳体8的中部位置,在封闭壳体8内并位于吸附器I的上方设置第三换热器106,在封闭壳体8内并位于吸附器I的下方设置第四换热器107,封闭壳体8的底部用作制冷剂储罐。
[0100]当通入加热、冷却或冷媒介质时,第四换热器107用作加热器、冷凝器/冷却器或蒸发器。当通入加热或冷却介质时,第三换热器106用作加热器或冷却器。本实施例的优点是结构紧凑,设备体积小,密封性能好。本实施例未提及的部分与以上实施例类似,工作原理与以上实施例相同,此处不再赘述。
[0101]实施例6
本实施例与实施例5类似,其不同之处主要在于,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。
[0102]其中一个具体实例如图6所示,该吸附器I包括两段吸附床,上段吸附床的上方、下段吸附床的下方以及两段吸附床之间都设置有换热器108,这些换热器108可以是用作加热器,也可以是用作冷却器。当换热器108都通入加热或冷却介质时,由于自然对流和辐射传热,吸附器I能被更快速地加热或冷却,这是本实施例的优点之一。本实施例未提及的部分与以上实施例类似,工作原理与以上实施例相同,此处不再赘述。
[0103]实施例7
本实施例与以上实施例类似,其不同之处主要在于,本实施例利用太阳能集热器来加热吸附器,而且太阳能集热器和吸附器被集成在同一个壳体内(简称为太阳能吸附器)。具体地如图7和8所示,保温的壳体8的前部至后部依次安装有透明盖板20、太阳能吸收板21、前隔热板3、吸附器1、后隔热板10、散热板25。太阳能吸收板21与前隔热板3之间的空间称为加热通道,其中设置有太阳能吸收板21的传热翅片22 ;后隔热板10与散热板25之间的空间称为冷却/冷凝通道,其中设置有散热板25的传热翅片23。散热板25后侧有用于向环境空气散热的传热翅片24。前隔热板3和后隔热板10的上端和下端与壳体8之间都有空隙。后隔热板10的上端与壳体8之间设置有阀门50,用来密封或开放后隔热板10的上端与壳体8之间的空隙。散热板25的下端连接有小管16,小管16穿过屋顶27进入室内再穿过冰箱28的外壳连通满液式蒸发器114,满液式蒸发器114浸泡在相变储冷材料29之中。小管16可以是垂直或倾斜走向的,也可以有一定的弯曲度。小管16的尺寸和铺设方式应保证在太阳能吸附器的冷却/冷凝通道内冷凝产生的制冷剂液体能够从散热板25的下端依靠重力流入满液式蒸发器114,并且在满液式蒸发器114内产生的制冷剂蒸气能够依靠压力差从满液式蒸发器114流入太阳能吸附器。
[0104]白天日出后利用太阳能加热解吸吸附器I时,关闭阀门50。太阳能吸收板21吸收太阳辐射26使得太阳能吸收板21升温,太阳能吸收板21及其传热翅片22将热量传递给加热通道内的制冷剂蒸气。加热通道内的制冷剂蒸气被加热升温后向上流动,吸附器I内的较冷制冷剂蒸气向下流动,形成制冷剂蒸气的自然对流循环,将太阳能吸收板的热量传递给吸附床I。吸附器I加热解吸,使得加热通道和吸附器I内制冷剂蒸气压力增大,部分制冷剂蒸气经后隔热板10下端与壳体8之间的空隙流入冷却/冷凝通道而被冷凝成制冷剂液体,这些制冷剂液体经小管16流入满液式蒸发器114。
[0105]傍晚日落后打开阀门50,冷却/冷凝通道内的制冷剂蒸气被冷却降温,冷却/冷凝通道内的冷气体与吸附器I内的热气体形成自然对流,使吸附器I冷却降温,壳体8内的压力下降。满液式蒸发器114内的制冷剂液体11蒸发,产生制冷效果。制冷剂蒸气经小管16流到壳体8内,然后被吸附器I吸附。在壳体8内部的冷热气体自然对流循环换热作用下,吸附器I的吸附热传递到散热板25后散发到环境空气。相变储冷材料29储存冷量,使冰箱28在白天也能保持低温。
[0106]本实施例同样具有实施例2所列的八个优点。另外,与现有的太阳能冰箱技术[6,29,30]相比较,本实施例还有以下三个优点:
(I)集热性能好。
[0107]本实施例壳体8为全封闭结构(壳体8与太阳能吸收板21和散热板25之间可焊接连接)。壳体8有保温层,太阳能吸收板21吸收太阳辐射能量,然后将热量传递给吸附器1,吸附器I与冷却/冷凝通道之间由后隔热板10隔热,太阳能加热时仅有少量热气体从后隔热板10下端空隙流入冷却/冷凝通道。该太阳能吸附器加热解吸时,一方面能够高效吸收太阳辐射能量,另一方面其散发到环境的热损失较小,因此该太阳能吸附器集热性能良好。相比较,现有技术中有些太阳能吸附器的侧壁或后盖可以打开(参见文献[6]),壳体不是全封闭的,热损失较大。
[0108](2)散热性能好。
[0109]太阳能吸附器有以下两种情形需要散热:
Ca)夜间的冷却吸附-蒸发操作阶段吸附器需要向环境排出吸附热。
[0110](b)白天的加热解吸-冷凝操作阶段当太阳辐射过于强烈引起太阳能吸附器过热时需要散热。太阳辐射不是一种稳定的热源,其强度取决于气象条件。夏天某些气象条件下太阳辐射可能出现短时间极端强烈的情况。太阳能吸收板上负载的选择性吸收太阳辐射的膜层以及吸附剂和制冷剂都有一定的耐热温度。超过其耐热温度,太阳能吸收膜层可能脱落,吸附剂的微孔结构可能过热熔融消失使吸附性能下降,制冷剂可能降解。因此,太阳能冰箱必须有良好的散热能力才可能在所有气候情况下都能正常运行。
[0111]本实施例当接近设备耐热温度时,只要打开阀门50,就可以获得良好的散热效果。相比较,现有技术有些太阳吸附器采用全封闭的保温壳体,没有散热措施,夏天有可能过热失效(除非使用者判断太阳光过于强烈,用遮阳物盖上太阳能吸附器,但这样做很不方便)。另外一些太阳能吸附器的侧壁或后盖可以打开来散热[6],但其操作可能过于繁琐。
[0112](3)易于自动化运行。
[0113]本实施例的自控动作仅为白天加热解吸时关闭阀门50,夜间吸附和白天设备过热时打开阀门50。只要增设温度传感器、太阳光照传感器、定时器、温控器、电磁阀等即可实现全自动化运行。
[0114]在太阳能集热器方面,目前定型量产的产品主要有平板式太阳能集热器,其结构一般为全封闭保温壳体内设置有太阳能吸收板和加热流体通道,保温壳体下端有待加热流体进口,上端有已加热流体出口。本发明可以按以下方式利用这些定型量产的平板式太阳能集热器来构成自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置:内有吸附床的吸附器的上端和下端分别与平板式太阳能集热器的已加热流动出口和待加热流动进口相连通,用于向环境空气散热的冷却器(兼作冷凝器)的上端和下端分别与吸附器的上端和下端相连通,冷却器上端与吸附器上端的连接处设置有阀门,吸附器的下端连接有蒸发器,所有管道连接处必须圆滑过渡以减少气体流动阻力。
[0115]另外一种广泛应用于太阳能热水器和大中型太阳能集热工程的集热设备是太阳能真空集热管(简称为真空管)。研宄人员曾利用真空管制作太阳能吸附式制冷装置(例如[l],p.193,[31])。通常做法是在真空管内部放置传热翅片(这些传热翅片与负载有太阳能吸收膜层的真空管内管相连),然后在传热翅片之间填充吸附剂。但是,太阳能真空管本来是用于加热冷水的。在管内没有冷水的情况下,真空管长时间空晒可能会损坏。真空管内填充吸附剂后在夏天太阳光照强烈时更加容易过热损坏。本发明提出的利用真空管制作自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置的方式是:将吸附剂置于用铁丝网做成的圆柱状盒(其直径小于真空管内管直径)的内部,然后放入真空管,并且保持吸附剂尽量不与真空管内管壁接触(可用其它铁丝作为圆柱状盒的支撑),使得真空管内管壁与圆柱状盒之间有一定空隙来允许管内气体产生较为显著的自然对流换热。
[0116]太阳能集热器种类繁多。本实施例已经提供了本发明的太阳能自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置的三种【具体实施方式】。本发明采用不同形式太阳能集热器来构成的自然对流加热和/或冷却吸附床的吸附式制冷/热泵装置的具体细节都不尽相同。需要强调的是,在此不可能逐一列出本发明的所有实施方式,其它的任何根据本发明的技术思想和原则所设计的【具体实施方式】均包含在本发明权利要求的保护范围之内。
[0117]本实施例未提及的部分与以上实施例类似,工作原理与以上实施例相同,此处不再赘述。
[0118]实施例8
本实施例与以上实施例类似,其不同之处主要在于,以上实施例是利用制冷剂的相变吸热来产生致冷效果,本实施例是利用制冷剂的解吸热和/或化学反应吸热来产生致冷效果。具体地如图9所示,吸附床IA和IB内分别有高温吸附盐和低温吸附盐,制冷剂蒸气为氨气。高温吸附盐和低温吸附盐有不同的氨吸附特性[2,3,10b]。该装置处于常温时,氨气由高温吸附盐吸附并发生络合反应生成氨盐络合物。关闭阀门55,换热器2A至5A通入加热介质,吸附床IA的高温吸附盐解络解吸,氨气压力增大。打开阀门55,氨气由吸附床IA流入吸附床1B,使吸附床IB内氨气压力增大,低温吸附盐吸附氨气并发生络合反应生成氨盐络合物,其吸附热/反应放热由换热器2B至5B内的常温冷却介质带出。然后,换热器2A至5A通入常温冷却介质,高温吸附盐被冷却降温后氨气又被高温吸附盐吸附并发生络合反应,使氨气压力下降,导致低温吸附盐解络解吸,此时换热器2B至5B通入冷媒介质,其显热提供给低温吸附盐解络解吸所需的反应吸热/解吸热,冷媒介质的温度降低,产生致冷效应。
[0119]以上利用高温和低温吸附盐的制冷循环称为再吸附循环(Resorpt1n Cycle),为已有技术[2,3,10b]。高温吸附盐是高温吸附剂的其中一种。在相同的平衡压力下,高温吸附剂具有较高的平衡温度。低温吸附盐是低温吸附剂的其中一种。在相同的平衡压力下,低温吸附剂具有较低的平衡温度。
[0120]图9所示装置是利用制冷剂蒸气的解吸热/化学反应吸热来制冷,不是利用制冷剂蒸气的相变吸热来制冷,因此无需配置冷凝器和蒸发器,本领域专家认为吸附床同时起到了冷凝器和蒸发器的作用(参见文献[2],p.164)。该装置亦可以利用吸附热/化学反应放热来供热
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