能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床的制作方法

专利名称：能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种吸附式制冷技术领域的吸附床，特别涉及的是一种能够 提高传热传质性能的紧凑式吸附床。
背景技术：
吸附式制冷技术相对于传统的压縮式制冷技术具有节能和环保等特点。作为 吸附制冷系统的关键部件之一，吸附床的设计必须充分考虑其传热传质性能。一 方面在吸附或解吸过程中，必须对吸附剂进行冷却或加热，但是吸附剂的导热系 数通常都比较小，因此吸附床的设计应该考虑吸附剂的传热强化；另一方面吸附 和解吸过程中，制冷剂在吸附剂中渗透扩散，因此吸附剂的堆积密度、厚度等都 会影响制冷剂的传质过程；特别是工作在真空状态下的吸附工质对，如硅胶-水、 活性炭-甲醇等，适用于这些吸附工质对的吸附床必须具有较好的传质性能。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为200520053393.9，专利 名称为 一种制冷用吸附床。该专利公开了一种整体结构类似于夹套式换热器， 内部则类似于列管换热器的制冷用吸附床结构。该吸附床利用两个不同直径的不 锈钢无缝钢管作为内外圆管。内圆管布置了无缝钢管作为热冷流体通道以及表面 具有通孔的不锈钢无缝钢管作为制冷剂蒸汽通道。冷热流体通道的进出口布置在 外圆筒上而制冷剂蒸汽通道进出口则布置在内圆筒上。吸附剂填充在制冷剂通道 与流体通道之间。该结构吸附床主要的缺点是为了保证传热传质性能需要布置大 量的作为冷热流体通道的无缝钢管以及作为制冷剂传质通道的带孔的无缝钢管， 因此造成吸附床整体结构比较庞大，不利于吸附制冷系统的紧凑化。而且布置大 量的无缝钢管作为传质通道，使得系统的金属热容大量增加，不利于系统性能系 数的提高。

实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种能够提高传热传质 性能的紧凑式吸附床，主要通过把多个吸附床盘管单元堆叠并用槽钢作为支架固定组成长方体结构。吸附床盘管单元采用翅片管结构，且每个吸附床盘管单元之 间布置了传质通道单元。
本实用新型是以下技术方案实现的，包括上固定槽钢、传质通道单元、吸附 床盘管单元、固定支撑杆、下固定槽钢、流体进口弯管、流体分流总管、流体汇 流总管、流体出口弯管、连接槽钢、管帽、吸附床顶板、丝网、丝网咬边、吸附 床底板。
所述传质通道单元包括钢丝和多孔板。
所述吸附床盘管单元包括翅片维护条、吸附床传热管、流体进口接管、翅片 和流体出口接管。
上述部件之间的布置方式为下固定槽钢用两个连接槽钢固定，然后在下固 定槽钢上面固定吸附床底板；在吸附床底板上依次向上布置传质通道单元，丝网、 吸附床盘管单元和丝网。吸附床底板与翅片维护条以及固定在吸附床底板上的固 定支撑杆焊接固定，而丝网则通过丝网咬边与翅片维护条焊接固定。吸附剂填充 在吸附床盘管单元的翅片之间。为了防止填充的吸附剂泄漏，吸附床盘管单元上 下各布置一层丝网。根据所需填充吸附剂的质量，吸附床盘管单元上方的丝网向 上堆叠一定数量的由传质通道单元、丝网和吸附床盘管单元和丝网从下往上焊接 固定组成的单元结构。且相邻的吸附床盘管单元的翅片维护条都与固定支撑杆焊 接固定，而吸附床盘管单元上下的丝网都通过丝网咬边与翅片维护条焊接固定。 最后，在顶层的丝网上依次布置一个传质通道单元和吸附床顶板。吸附床顶板与 最后一个吸附床盘管单元的翅片维护条以及固定支撑杆焊接固定。在吸附床顶板 上方布置由连接槽钢固定连接而成的上固定槽钢，并利用固定螺栓锁定上固定槽 钢和下固定槽钢使吸附床各部件压紧固定。
各管路连接方式为每个吸附床盘管单元的流体进口接管一端与吸附床传热 管连接，另一端与流体进口弯管连接；每个流体进口弯管一端与流体进口接管连 接，另一端与流体分流总管连接；流体分流总管一端用管帽封住，另一端作为流 体的入口。每个吸附床盘管单元的流体出口接管一端与吸附床传热管连接，另一 端与流体出口弯管连接；每个流体出口弯管一端与流体出口接管连接，另一端与 流体汇流总管连接；流体汇流总管一端用管帽封住，另一端作为流体的出口。
本实用新型紧凑式吸附床，吸附床传热管内为换热流体，依靠对流换热实现 对吸附剂的加热和冷却过程；在吸附床盘管单元上下各布置一层丝网防止吸附剂泄漏；在各个吸附床盘管单元之间布置传质通道单元，吸附床内的吸附剂解吸或 吸附的制冷剂蒸汽，通过传质通道单元，在较低的压降下流动；管外翅片间填充 有固体吸附剂，依靠扩展表面积来强化吸附剂内的导热过程，翅片的存在大大扩 展了吸附剂与传热管之间的传热面积；吸附剂为颗粒状，其填装要求紧实，以最 大限度减小吸附剂颗粒之间的接触热阻。

图l为本实用新型主视图1-l为本实用新型俯视图1-2为本实用新型左视图1-3为图1中I部分的局部放大视图1-4为图1中II部分的局部放大视图1-5为图1中III部分的局部放大视图1-6为图1-2中A-A向剖视图2为传质通道单元结构示意图3为丝网和丝网咬边结构示意图4为吸附床盘管单元结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作详细说明本实施例在以本实用新型 技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实 用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1， 1-1， 1-2， 1-3， 1-4， 1-5和1-6所示，本实施例包括上固定槽 钢l、传质通道单元2、吸附床盘管单元3、固定支撑杆4、下固定槽钢5、流体 进口弯管6、流体分流总管7、流体汇流总管8、流体出口弯管9、连接槽钢IO、 管帽ll、吸附床顶板12、丝网15、丝网咬边16、吸附床底板19。
如图2所示，所述传质通道单元2包括钢丝13和多孔板14。
如图3所示，丝网15边缘用丝网咬边16焊接固定。
如图4所示，所述吸附床盘管单元3包括翅片维护条17、吸附床传热管18、 流体进口接管20、翅片21和流体出口接管22。
上述各部件之间的布置方式为下固定槽钢5用两个连接槽钢10固定，然 后在下固定槽钢5上面固定吸附床底板19;在吸附床底板19上依次向上布置传质通道单元2，丝网15、吸附床盘管单元3和丝网15。吸附床底板19与翅片维 护条17以及固定在吸附床底板19上的固定支撑杆4焊接固定，而丝网15则通 过丝网咬边16与翅片维护条17焊接固定。吸附剂填充在吸附床盘管单元3的翅 片21之间。为了防止填充的吸附剂泄漏，吸附床盘管单元3上下各布置一层丝 网15。根据所需填充吸附剂的质量，吸附床盘管单元3上方的丝网15向上堆叠 一定数量的由传质通道单元2、丝网15和吸附床盘管单元3和丝网15从下往上 焊接固定组成的单元结构。且相邻的吸附床盘管单元3的翅片维护条17都与固 定支撑杆4焊接固定，而吸附床盘管单元3上下的丝网15都通过丝网咬边16与 翅片维护条17焊接固定。最后，在顶层的丝网15上依次布置一个传质通道单元 2和吸附床顶板12。吸附床顶板12与最后一个吸附床盘管单元3的翅片维护条 17以及固定支撑杆4焊接固定。在吸附床顶板12上方布置由连接槽钢10固定 连接而成的上固定槽钢1,并利用固定螺栓锁定上固定槽钢1和下固定槽钢5使 吸附床各部件压紧固定。
各管路连接方式为每个吸附床盘管单元3的流体进口接管20 —端与吸附床 传热管18连接，另一端与流体进口弯管6连接；每个流体进口弯管6—端与流 体进口接管20连接，另一端与流体分流总管7连接；流体分流总管7—端用管 帽11封住，另一端作为流体的入口。每个吸附床盘管单元3的流体出口接管22 一端与吸附床传热管18连接，另一端与流体出口弯管9连接；每个流体出口弯 管9 一端与流体出口接管22连接，另一端与流体汇流总管8连接；流体汇流总 管8—端用管帽11封住，另一端作为流体的出口。
吸附床传热管18是外表光滑的铜管或钢管，其管径为9 20毫米之间。
翅片维护条17是冲有传热管孔的厚度为0. 5 1毫米的薄壁钢板，其中传热 管孔翻边且成矩形排列，间距在20 50毫米之间。
翅片21是冲有传热管孔的厚度为0. 1 0. 3毫米的铝箔或铜带冲压成型的传 热片，传热管孔的孔径以及布置方式与翅片维护条17—致，传热管孔的翻边高 度为2 5毫米之间。
丝网15的目数为40 120目，丝网咬边16的厚度为0.5 1毫米。
传质通道单元2中的钢丝13的直径为2 5毫米，数量在20 60之间；多 孔板14厚度为0. 2 1毫米，通孔率在80%以上。
流体分流总管7和流体汇流总管8是外表光滑的铜管或钢管，其管径为40 本实用新型总体的工作过程是换热流体进入流体分流总管7后，依次通过各 个流体进口弯管6和流体进口接管20分流到每个吸附床盘管单元3中；分流的 换热流体在与吸附床盘管单元3中的吸附床传热管18换热后，依次通过流体出 口接管22和流体出口弯管9汇流到流体汇流总管8中；最后换热流体从流体汇 流总管8中流出吸附床。在此过程中，吸附床传热管18被换热流体冷却或加热， 而吸附床盘管单元3中的翅片21则与吸附床传热管18进行换热；同时，填充在 吸附床盘管单元3中的翅片21之间的吸附剂也与吸附床传热管18和翅片21进 行换热，从而实现了吸附剂的冷却或加热过程。当吸附剂被冷却时，制冷剂蒸汽 通过传质通道单元2与吸附剂接触，从而被吸附剂吸附。而当吸附剂被加热时， 吸附剂解吸出的制冷剂蒸汽通过传质通道单元2扩散出去。在整个过程中，通过 分别布置翅片21和传质通道单元2实现了吸附床的传热和传质性能的强化。
权利要求1、一种能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床，其特征在于，包括上固定槽钢(1)、传质通道单元(2)、吸附床盘管单元(3)、固定支撑杆(4)、下固定槽钢(5)、流体进口弯管(6)、流体分流总管(7)、流体汇流总管(8)、流体出口弯管(9)、连接槽钢(10)、管帽(11)、吸附床顶板(12)、丝网(15)、丝网咬边(16)、吸附床底板(19)，其中所述传质通道单元(2)包括钢丝(13)和多孔板(14)；所述吸附床盘管单元(3)包括翅片维护条(17)、吸附床传热管(18)、流体进口接管(20)、翅片(21)和流体出口接管(22)；上述部件之间的布置方式为下固定槽钢(5)通过两个连接槽钢(10)固定，下固定槽钢(5)上面固定吸附床底板(19)，吸附床底板(19)上依次向上布置传质通道单元(2)、丝网(15)、吸附床盘管单元(3)和丝网(15)，吸附床底板(19)与翅片维护条(17)以及固定在吸附床底板(19)上的固定支撑杆(4)焊接固定，而丝网(15)则通过丝网咬边(16)与翅片维护条(17)焊接固定，吸附剂填充在吸附床盘管单元(3)的翅片(21)之间，吸附床盘管单元(3)上下各布置一层丝网(15)，在顶层的丝网(15)上依次布置一个传质通道单元(2)和吸附床顶板(12)，吸附床顶板(12)与最后一个吸附床盘管单元(3)的翅片维护条(17)以及固定支撑杆(4)焊接固定，在吸附床顶板(12)上方布置由连接槽钢(10)固定连接而成的上固定槽钢(1)，并通过固定螺栓锁定上固定槽钢(1)和下固定槽钢(5)；每个吸附床盘管单元(3)的流体进口接管(20)一端与吸附床传热管(18)连接，另一端与流体进口弯管(6)连接，每个流体进口弯管(6)一端与流体进口接管(20)连接，另一端与流体分流总管(7)连接，流体分流总管(7)一端用管帽(11)封住，另一端作为流体的入口；每个吸附床盘管单元(3)的流体出口接管(22)一端与吸附床传热管(18)连接，另一端与流体出口弯管(9)连接，每个流体出口弯管(9)一端与流体出口接管(22)连接，另一端与流体汇流总管(8)连接，流体汇流总管(8)一端用管帽(11)封住，另一端作为流体的出口。
2、 根据权利要求1所述的能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床，其特征 是，所述吸附床盘管单元(3)上方的丝网(15)向上堆叠由传质通道单元(2)、 丝网(15)和吸附床盘管单元(3)、丝网(15)从下往上焊接固定组成的单元结 构，且相邻的吸附床盘管单元(3)的翅片维护条(17)都与固定支撑杆(4)焊 接固定，而吸附床盘管单元(3)上下的丝网(15)都通过丝网咬边(16)与翅 片维护条(17)焊接固定。
3、 根据权利要求1或2所述的能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床，其 特征是，所述丝网(15)的目数为40 120目。
4、 根据权利要求1或2所述的能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床，其 特征是，所述丝网咬边(16)的厚度为0.5 1毫米。
5、 根据权利要求1或2所述的能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床，其 特征是，所述翅片维护条(17)上设有传热管孔，翅片维护条(17)厚度为0. 51毫米，其中传热管孔翻边且成矩形排列，间距在20 50毫米之间。
6、 根据权利要求l所述的能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床，其特征 是，所述吸附床传热管(18)，其管径为9 20毫米之间。
7、 根据权利要求1所述的能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床，其特征 是，所述翅片(21)上设有传热管孔，翅片(21)厚度为0. 1 0.3毫米，传热 管孔的孔径以及布置方式与翅片维护条(17) —致，传热管孔的翻边高度为25毫米之间。
8、 根据权利要求1所述的能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床，其特征 是，所述传质通道单元(2)中的钢丝(13)的直径为2 5毫米，数量在2060之间。
9、 根据权利要求1所述的能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床，其特征 是，所述传质通道单元(2)中的多孔板(14)厚度为0.2 1毫米，通孔率在 80%以上。
10、 根据权利要求1所述的能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床，其特征 是，所述流体分流总管(7)和流体汇流总管(8)，其管径为40 80毫米之间。
专利摘要一种吸附式制冷技术领域的能够提高传热传质性能的紧凑式吸附床，包括上固定槽钢、传质通道单元、吸附床盘管单元、固定支撑杆、下固定槽钢、流体进口弯管、流体分流总管、流体汇流总管、流体出口弯管、连接槽钢、管帽、吸附床顶板、丝网、丝网咬边、吸附床底板。多个吸附床盘管单元堆叠并用槽钢作为支架固定组成长方体结构，吸附床盘管单元采用翅片管结构，吸附剂填充在翅片之间，吸附床盘管单元上下方焊接丝网。在每个吸附床盘管单元之间布置了传质通道单元。本实用新型通过翅片拓展了传热面积，减小了吸附剂层的厚度；并通过在吸附床盘管单元之间布置传质通道单元减小了制冷剂传质阻力，使得系统传质性能提高。
文档编号F25B17/08GK201269663SQ20082015268
公开日2009年7月8日 申请日期2008年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者吴静怡, 夏再忠, 王如竹, 陈传涓 申请人:上海交通大学