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

文档序号:10439817
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]本实用新型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,
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
【实用新型内容】
[0008]针对现有技术中的不足,本实用新型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。
[0009]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。
[0010]所述旁支管断面为矩形。
[0011 ]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。
[0012]所述圆柱形管体和半球形端盖通过法兰连接。
[0013]所述壳体由不锈钢制成,其直径为214mm,长度为1160mm。
[0014]所述导热管数量为37根,直径为10mm,长度为960mm。
[0015]所述导热管为翅片管。
[0016]所述传质干管数量为12根,直径为6mm,长度为960mm。
[0017]所述活性炭的质量为20kg。
[0018]本实用新型结构简单,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。
[0019]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】
[0020]图1为本实用新型结构不意图;
[0021]图2为图1中A-A向剖视图;
[0022]图3为本实用新型刺孔膜片式管结构示意图;
[0023]图4为实施例1中普通吸附床吸附速度曲线图;
[0024]图5为实施例1中本实用新型吸附速度曲线图。
【具体实施方式】
[0025]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I和设置于壳体I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I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I上设置有出气孔8,金属网罩2设置于壳体I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。
[0026]旁支管10断面为矩形,壳体I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I由不锈钢制成,其直径为214mm,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6mm,长度为960mm;活性炭3的质量为
20kg ο
[0027]本实用新型结构简单,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。
[0028]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。
[0029]实施例1
[0030]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。
[0031]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0.203g/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】F25B17/08, F25B37/00
【公开号】CN205351849
【申请号】CN201520881731
【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6月29日
【申请日】2015年11月6日
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