一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及固体吸附式制冷装置，尤其涉及一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管 式吸附床。
【背景技术】
[0002] 固体吸附式制冷机经常作为果蔬的真空预冷或贮藏冷库的冷源，吸附式制冷系统 不采用氯氟烃类制冷剂CFC、HCFC，是一种环境友好型制冷方式。吸附式制冷系统能有效利 用太阳能、工业废热等50°C以上的低品位热能作为系统的驱动能源，具有结构简单、操作简 便；无运动部件、抗振性能好；运行无噪音、使用寿命长及运行费用低等优点。
[0003] 固体吸附式制冷机主要由吸附床、冷凝器、蒸发器、储液器、阀门及控制元件(单向 止回阀、节流阀等）等部件组成。
[0004] 固体吸附制冷工作原理是通过固体吸附剂对制冷剂气体交替吸附、解吸即在系统 较低温度下吸附制冷剂、较高温度下解吸出制冷剂实现制冷循环的。其工作循环可分为升 温脱附和冷却吸附两个阶段， 1.升温脱附：吸附过程结束后，太阳能集热器(或生物质锅炉）对吸附床加热，制冷剂 获得能够克服吸附剂的吸引力从其表面解吸出来，系统管路中的压力将升高，直至达到冷 凝压力时，解吸出的制冷剂蒸汽在冷凝器中液化冷凝，最终凝结液由储液器流入蒸发器中。
[0005] 2.冷却吸附：脱附过程结束后，冷却系统对吸附床冷却以带走吸附剂的显热，吸 附剂重新吸附系统内制冷剂蒸汽，系统内压力降低，致使蒸发器中的液态制冷剂蒸发吸热、 产生冷量。
[0006] 吸附床的传热传质性能好坏是联合吸附制冷循环系统的关键，设计制作时，需考 虑吸附床结构设计的优化及运行性能。作为传统的吸附式制冷核心部件吸附床，通常由两 根同心圆管(管间盛装颗粒状活性炭、甲醇）构成，可在较短照射时间内提高吸附床的解吸 温度，但不利于冷却吸附过程的散热。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术中的不足，本发明提供了一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸 附床，与普通吸附床相比，达到相同吸附量时，本装置缩短了吸附时间，实现强化传热传质 的效果。
[0008] 具体技术方案为：一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，包括壳体和设 置于壳体内的金属网罩、活性炭、导热管和刺孔膜片式管，壳体上设置有分别与导热管两端 连通的导热液进口和导热液出口，壳体上设置有出气孔，金属网罩设置于壳体的内侧面，金 属网罩上孔眼的孔径小于活性炭的粒径，导热管和刺孔膜片式管平行且交替设置，活性炭 设置于导热管和刺孔膜片式管之间的间隙内，刺孔膜片式管由膜片制成，刺孔膜片式管包 括传质干管和垂直设置于传质干管上的旁支管，传质干管上设置有传质孔，传质孔的孔径 小于活性炭的粒径。
[0009] 所述旁支管断面为矩形。
[0010] 所述壳体由圆柱形管体和设置于圆柱形管体两端的半球形端盖组成。
[0011] 所述圆柱形管体和半球形端盖通过法兰连接。
[0012] 所述壳体由不锈钢制成，其直径为214mm，长度为1160mm。
[0013] 所述导热管数量为37根，直径为10mm，长度为960mm。
[0014] 所述导热管为翅片管。
[0015] 所述传质干管数量为12根，直径为6mm，长度为960mm。
[0016] 所述活性炭的质量为20Kg。
[0017] 本发明结构简单，造价成本低，在使用时，刺孔膜片式管内设置的吸附质为甲醇， 旁支管深入到传质干管周边的活性炭中，有利于活性炭中甲醇蒸汽的进出，当导热管内温 度变化时，刺孔膜片式管内的压力随之变化，使传质干管和旁支管发生形变，挤压活性炭， 增强吸附质（甲醇）流体扰动及甲醇蒸汽流进出，加快本装置传质扩散的效果。
[0018] 与普通吸附床相比，达到相同吸附量时，本装置缩短了吸附时间，强化了传热传质 的效果。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明结构示意图； 图2为图1中A-A向剖视图； 图3为本发明刺孔膜片式管结构示意图； 图4为实施例1中普通吸附床吸附速度曲线图； 图5为实施例1中本发明吸附速度曲线图。
【具体实施方式】
[0020] 如图1、图2和图3所示，一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，包括壳体 1和设置于壳体1内的金属网罩2、活性炭3、导热管4和刺孔膜片式管5,壳体1上设置有 分别与导热管4两端连通的导热液进口 6和导热液出口 7,壳体1上设置有出气孔8,金属 网罩2设置于壳体1的内侧面，金属网罩2上孔眼的孔径小于活性炭3的粒径，防止刺孔膜 片式管5内的吸附质蒸发时携带活性炭3,导热管4和刺孔膜片式管5平行且交替设置，活 性炭3设置于导热管4和刺孔膜片式管5之间的间隙内，刺孔膜片式管5由膜片制成，膜片 为现有材料，刺孔膜片式管5包括传质干管9和垂直设置于传质干管9上的旁支管10,传质 干管9上设置有传质孔11，传质孔11的孔径小于活性炭3的粒径，防止活性炭3进入传质 干管9内。
[0021] 旁支管10断面为矩形，壳体1由圆柱形管体12和设置于圆柱形管体12两端的半 球形端盖13组成，圆柱形管体12和半球形端盖13通过法兰连接；壳体1由不锈钢制成，其 直径为214臟，长度为1160mm ;导热管4数量为37根，直径为10mm，长度为960mm ;导热管4 为翅片管，有利于温度传递；传质干管9数量为12根，直径为6_，长度为960_ ;活性炭3 的质量为20Kg。
[0022] 本发明结构简单，造价成本低，在使用时，刺孔膜片式管5内设置的吸附质为甲 醇，导热液进口 6和导热液出口 7分别与固体吸附式制冷机的集热装置连接，且集热装置的 导热液在导热管4内流动，出气孔8与固体吸附式制冷机的冷凝器连接，旁支管10深入到 传质干管9周边的活性炭3中，有利于活性炭3中甲醇蒸汽的进出，当导热管4内温度变化 时，刺孔膜片式管5内的压力随之变化，使传质干管9和旁支管10发生形变，挤压活性炭3， 增强吸附质（甲醇）流体扰动及甲醇蒸汽流的进出，加快本装置传质扩散的效果。
[0023] 与普通吸附床相比，达到相同吸附量时，本装置缩短了吸附时间，强化了传热传质 的效果。
[0024] 实施例1 搭建了吸附制冷系统性能模拟试验装置，采用重量法测试以试样炭料制备的颗粒状活 性炭3对甲醇的吸附能力。
[0025] 吸附实际上是一个传质过程，吸附质首先和吸附剂表面接触，然后向吸附剂内部 扩散逐渐达到吸附平衡状态。系统平衡吸附量与吸附温度、压力以及吸附剂、吸附质的 性质等因素有关。吸附剂吸附能力的大小，通常是用反应吸附达到平衡状态时的吸附量 ￥表示。本试验以试样炭料制备的颗粒状活性炭3作为吸附剂，在一定的温度下与吸附质 (甲醇）蒸汽接触发生吸附反应，吸附速度逐渐减小，直至达到吸附的平衡状态时，进行系统 的吸附量测量。图4、5表示同种试样炭料，在两种吸附床中，分别处在不同换热条件下的吸 附速度曲线。该曲线以吸附时间?:为横坐标，吸附量疋为纵坐标。试验结果可以看出，同一 吸附温度下，本装置的吸附性能明显优于普通吸附床，且达到吸附量〇.203g/g时，本装置 提前了 4分钟，完成平衡吸附量的80. 56%。从图线上看，普通吸附床内粒状活性炭3的吸附 速度较慢，整个吸附过程呈上升趋势。本装置内粒状活性炭3的吸附速度，前期变化较快， 中期逐渐变慢，后期趋于平稳。原因是吸附制冷过程，系统压力降低(逐渐稳定在蒸发温度 4°C下对应的饱和压力)，促使本装置内刺孔膜片式管5受力变形，挤压活性炭3,增强甲醇 蒸汽体扰动，提高了本装置的传热性能。另外，设定的吸附温度越低，活性炭3的吸附甲醇 蒸汽能力越强，吸附量也较大。随着吸附温度的继续升高，粒状活性炭3的吸附作用逐渐减 弱。这与物理吸附特征(指由吸附剂与吸附质间的分子引力产生吸附，受温度影响不大。）相 吻合。
【主权项】
1. 一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，其特征在于：包括壳体和设置于壳 体内的金属网罩、活性炭、导热管和刺孔膜片式管，壳体上设置有分别与导热管两端连通的 导热液进口和导热液出口，壳体上设置有出气孔，金属网罩设置于壳体的内侧面，金属网罩 上孔眼的孔径小于活性炭的粒径，导热管和刺孔膜片式管平行且交替设置，活性炭设置于 导热管和刺孔膜片式管之间的间隙内，刺孔膜片式管由膜片制成，刺孔膜片式管包括传质 干管和垂直设置于传质干管上的旁支管，传质干管一端与出气孔连通，传质干管上设置有 传质孔，传质孔的孔径小于活性炭的粒径。2. 如权利要求1所述的一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，其特征在于： 所述旁支管断面为矩形。3. 如权利要求1所述的一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，其特征在于： 所述壳体由圆柱形管体和设置于圆柱形管体两端的半球形端盖组成。4. 如权利要求3所述的一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，其特征在于： 所述圆柱形管体和半球形端盖通过法兰连接。5. 如权利要求1或3所述的一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，其特征在 于：所述壳体由不锈钢制成，其直径为214mm，长度为1160mm。6. 如权利要求1所述的一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，其特征在于： 所述导热管数量为37根，直径为10mm，长度为960mm。7. 如权利要求1或6所述的一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，其特征在 于：所述导热管为翅片管。8. 如权利要求1所述的一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，其特征在于： 所述传质干管数量为12根，直径为6mm，长度为960mm。9. 如权利要求1所述的一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，其特征在于： 所述活性炭的质量为20Kg。
【专利摘要】一种带有刺孔膜片式吸附质管的壳管式吸附床，包括壳体和设置于壳体内的金属网罩、活性炭、导热管和刺孔膜片式管，壳体上设置有分别与导热管两端连通的导热液进口和导热液出口，壳体上设置有出气孔，金属网罩设置于壳体的内侧面，金属网罩上孔眼的孔径小于活性炭的粒径，导热管和刺孔膜片式管平行且交替设置，活性炭设置于导热管和刺孔膜片式管之间的间隙内，刺孔膜片式管由膜片制成，刺孔膜片式管包括传质干管和垂直设置于传质干管上的旁支管，传质干管上设置有传质孔，传质孔的孔径小于活性炭的粒径。
【IPC分类】F25B37/00, F25B17/08
【公开号】CN105333640
【申请号】CN201510750410
【发明人】刘圣勇, 刘恩海, 刘婷婷, 刘宏伟, 郭晓颖, 花聪聪
【申请人】河南农业大学, 中原工学院, 黄河科技学院, 河南城建学院
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月6日