专利名称：摆动式热管吸附式制冷发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制冷发生器，特别是涉及一种利用热管原理的摆动式热管吸附式 制冷发生器，属于制冷技术领域。
背景技术：
吸附式制冷技术是通过工质对的吸附和解吸来获取冷量，是一种低品位热源驱动 的绿色制冷技术。吸附床在吸附式制冷中的作用相当于传统制冷循环中的压缩机。吸附 法制冷技术的核心是吸附床的设计，其性能直接影响整个系统的效率。目前常见的吸附床 (制冷发生器)存在的最大问题就是吸附床的传质和传热效率不高。目前常见的吸附式床 强化换热的方式为增加吸附床的换热面积。但是这样导致吸附床金属热容比(吸附床本 身金属材料与所填充吸附剂的热容比)增加，从而使得冷却过程中冷却工质需带走更多的 金属显热，减少系统运行能效比。经文献检索发现，专利申请号为02139061. 4、公开号为 CN148397
公开日为2004年3月24日的中国专利申请提供了一种“热管吸附式制冷发生 器”，文中介绍了整体式和分体式热管发生器，均采用热管对吸附剂进行加热，采用冷工质 管对吸附剂进行冷却，热管和冷工质管交错布置在发生器内，加热时仅仅热管工作，冷却时 仅仅冷工质管工作，该结构在传热上得到一定程度的强化，但采用上述方式布置(热管和 冷工质管交错布置)增加了吸附式制冷发生器的金属热容，降低了整体系统的制冷效率。 而且上述“热管吸附式制冷发生器”的结构仍较复杂。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的吸附床的传质、传热效率不高，进而影响制冷效 率的问题，提供一种摆动式热管吸附式制冷发生器。本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是本发明所述发生器包括发生器主 体，所述发生器主体由壳体和设置在壳体内的多个换热单元构成，所述发生器还包括摆动 装置；壳体由容器、隔板和端盖构成；每个换热单元由热管、若干个翅片、铜丝网和吸附介 质构成，所述热管由光管段和翅片段构成，若干个翅片依次分散套装在热管的翅片段上，铜 丝网罩在若干个翅片上，铜丝网与翅片段之间均布设有吸附介质；隔板固设在容器的内腔 中且与容器的底端面平行，隔板将容器的内腔沿其底端至开口端分成第一腔室和第二腔室 两部分，多个热管平行插装在隔板上，且所述多个热管均位于容器的下半部分，热管的光管 段位于第一腔室内，翅片段位于第二腔室内，每个热管的轴线均与容器的中轴线平行，端盖 密闭设置在容器的开口端上；发生器主体的壳体的外侧壁安装在摆动装置上且所述摆动装 置可使发生器主体摆动，即发生器主体的轴线与水平面之间的夹角可改变；容器的底端面 的边缘上开有工质入口和工质出口，且所述工质入口靠近摆动装置，工质出口靠近与摆动 装置相对的容器的外侧壁，且所述工质入口和工质出口均与第一腔室连通；在容器的外侧 壁上开有制冷剂出入口，且所述制冷剂出入口与第二腔室连通。本发明的有益效果是
本发明利用了热管单向传热的特性，并通过设置摆动装置使发生器主体两端沿发 生器主体横轴(上下)摆动，进而实现了同一发生器主体可进行吸附剂(吸附介质)解吸 (加热)、吸附剂吸附(冷却)两个过程交替进行，而且在每个过程中，所有的换热单元均工 作，这样不会增加本发明(吸附式制冷发生器)的金属热容，从而可大幅度提高本发明的制 冷效率，本发明的制冷效率可达0. 5。本发明为了强化传质，沿吸附床不锈钢隔板方向预留 了空间(即所述多个热管均位于容器的下半部分，容器的上半部分不安装热管)，作为额外 的传质通道使用。发明采用热管技术来实现了吸附床(吸附式制冷发生器)的加热和冷却 交替，解决了现有的吸附床的传热难题，从而提高吸附式制冷效率。本发明通过底部的摆动装置3实现了角度调整。吸附床需要加热时，光管侧通入 加热工质，并通过吸附床底部的摆动装置，让吸附床处于附图1位置。吸附床需要冷却时， 光管侧通入冷却工质，并通过吸附床底部的摆动装置，让吸附床处于附图2位置。本发明还 具有结构简单的优点，本发明可以根据不同吸附式制冷的需要组成单床、双床或多床系统， 各种用于废热利用场合。本发明的具体优点表现为 1、本发明利用热管技术对吸附剂进行加热与冷却，有效降低了吸附床本体的金属 热容(即降低金属热量消耗)，能有效提高系统制冷效率(COP)值与单位质量吸附剂的制冷 功率(SCP)值，提高了吸附剂的加热和冷却效率。2、本发明利用热管技术对吸附剂进行加热与冷却，实现了吸附床的结构简化，提 高系统的可靠性。3、本发明应用范围广，适用于温度范围80°C至400°C余热废热利用。可适用于沸 石-水，硅胶-水，活性炭_氨，氯化钙_氨等多种吸附式制冷工质对。
图1是本发明的吸附剂解吸(加热)过程的状态图(壳体1内的一条点划线代表 一个换热单元)，图2是本发明的吸附剂吸附(冷却)过程的状态图(壳体1内的一条点划 线代表一个换热单元)，图3是图1的A-A剖面图，图4是换热单元的放大图。
具体实施例方式具体实施方式
一如图1 4所示，本实施方式所述的摆动式热管吸附式制冷发生 器包括发生器主体，所述发生器主体由壳体1和设置在壳体1内的多个换热单元2构成，所 述发生器还包括摆动装置3 ；壳体1由容器1-1、隔板1-2和端盖1-3构成；每个换热单元2 由热管2-1、若干个翅片2-2、铜丝网2-3和吸附介质2-4构成，所述热管2_1由光管段2_1_1 和翅片段2-1-2构成，若干个翅片2-2依次分散套装在热管2-1的翅片段2-1-2上，铜丝网 2-3罩在若干个翅片2-2上，铜丝网2-3与翅片段2-1-2之间均布设有吸附介质2_4 ；隔板 1-2固设在容器1-1的内腔中且与容器1-1的底端面平行，隔板1-2将容器1-1的内腔沿其 底端至开口端分成第一腔室I和第二腔室II两部分，多个热管2-1平行插装在隔板1-2上， 且所述多个热管2-1均位于容器1-1的下半部分，热管2-1的光管段2-1-1位于第一腔室 I内，翅片段2-1-2位于第二腔室II内，每个热管2-1的轴线均与容器1-1的中轴线平行， 端盖1-3密闭设置在容器1-1的开口端上；发生器主体的壳体1的外侧壁安装在摆动装置3上且所述摆动装置3可使发生器主体摆动，即发生器主体的轴线与水平面之间的夹角可 改变；容器1-1的底端面的边缘上开有工质入口 1-1-1和工质出口 1-1-2，且所述工质入口 1-1-1靠近摆动装置3，工质出口 1-1-2靠近与摆动装置3相对的容器1-1的外侧壁，且所 述工质入口 1-1-1和工质出口 1-1-2均与第一腔室I连通；在容器1-1的外侧壁上开有制 冷剂出入口 1-1-3，且所述制冷剂出入口 1-1-3与第二腔室II连通。发生器主体通过摆动装置实现发生器主体两端沿发生器主体横轴上下摆动(即 发生器主体的轴线与水平面的夹角可改变)。每个铜丝网均勻覆盖在每个热管翅片段上，吸 附剂分布在热管翅片段周围，由于铜丝网的传热性能好，可更进一步提高制冷效率。可根据 吸附工质对的性质更换热管的材质和结构尺寸。
具体实施方式
二 本实施方式所述发生器主体相对于水平面的摆动角度α 在-90° +90°范围内变化。即发生器主体在-90° +90°范围内可任意角度摆动，可 根据冷热介质的温度确定摆动角度，实现要求的解吸和吸附速率。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三如图1 2所示，本实施方式所述摆动装置3包括底座3-1、转 动轴3-2和支撑架3-3，支撑架3-3的外形呈U形，转动轴3-2安装在底座3_1，容器1_1的 侧壁与支撑架3-3的两端端面固接在一起，支撑架3-3的底端面外壁与转动轴3-2的外侧 壁固接；转动轴3-2的轴线与热管2-1的轴线垂直。所述支撑架3-3可设计成三角形形状， 而且依靠充入第一腔室I内工质重力作用，可使发生器主体的轴线与水平面倾斜成一定角 度。这样设置的摆动装置结构简单，其它组成及连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四如图1 2所示，本实施方式所述摆动装置3还包括驱动电机 3-4、主动链轮3-5、链条3-6、从动链轮3-7，主动链轮3_5安装在驱动电机3_4的输出轴上， 主动链轮3-5通过链条3-6与从动链轮3-7连接，从动链轮3-7固装在转动轴3_2上，通过 从动链轮3-7将驱动电机3-4输出的动力传递给转动轴3-2 ；进而使发生器主体与水平面 倾斜设置。由于采用了链传动，使所述摆动装置具有自锁功能。其它组成及连接关系与具 体实施方式三相同。
具体实施方式
五本实施方式所述吸附介质2-4为硅胶颗粒、活性炭或沸石。其它 组成及连接关系与具体实施方式
一、二、三或四相同。
具体实施方式
六本实施方式所述隔板1-2是不锈钢隔板。保证热管吸附式制冷 发生器采用各种吸附式制冷工质对都不会发生腐蚀。其它组成及连接关系与具体实施方式
五相同。本发明的工作原理一、吸附剂(吸附介质2-4)解吸(加热)过程，转动发生器主体，让装有吸附剂的 热管翅片段2-1-2 —侧转动到右上方，另一侧热管光管段2-1-1转动到左下方，然后将热工 质(热水或热蒸汽)通过(冷热)工质入口 i-1-i进入到第一腔室I内(加热冷却仓室)， 热管内工质吸收热工质的热量相变换热生成蒸汽快速经过热管光管段2-1-1进入到热管 翅片段2-1-2，在热管翅片段2-1-2冷凝放热将热量传递给吸附剂自身冷凝成液体靠重力 流回到光管端重新吸热蒸发，吸附剂被加热解吸出热的制冷剂蒸气，完成吸附剂解吸过程， 热的制冷剂蒸气从制冷剂出入口 1-1-3流出后，经冷凝器冷却变成液态的制冷剂流到储液 器，经节流阀流入蒸发器，在蒸发器吸收冷冻水的热量变成气态再返回发生器完成解吸制冷过程。二、吸附剂吸附(冷却)过程，转动发生器主体，让装有吸附剂的热管翅片段2-1-2 一侧转动到右下方，另一侧热管光管段2-1-1转动到左上方，然后将冷工质(冷水或冷空 气)通过(冷热)工质入口 i-1-i进入到第一腔室I内(加热冷却仓室)内，此时热管光 管段2-1-1温度低，热管翅片段2-1-2温度高，热管内介质吸收热管翅片段2-1-2吸附剂 的热量，相变生成蒸汽快速经过热管翅片段2-1-2进入到热管光管段2-1-1，在热管光管段 2-1-1放热冷凝成液体在重力作用下再流回热管翅片段2-1-2进行下一个热力循环过程。 腔室I内冷工质不断的将热管翅片段2-1-2吸附剂(硅胶或活性炭)的热量带走，实现第 二腔室II内吸附剂冷却。蒸发器出来的冷的制冷剂(完成制冷过程的制冷剂)蒸汽从制冷 剂出入口 1-1-3进入第二腔室II内被吸附到吸附剂上以完成吸附过程。本发明的制冷剂可选用甲醇(对应的吸附介质为活性炭)、水(对应的吸附介质为 硅胶、沸石) 、氨(对应的吸附介质为活性炭、氯化钙)。
权利要求
一种摆动式热管吸附式制冷发生器，所述发生器包括发生器主体，所述发生器主体由壳体(1)和设置在壳体(1)内的多个换热单元(2)构成，其特征在于所述发生器还包括摆动装置(3)；壳体(1)由容器(1-1)、隔板(1-2)和端盖(1-3)构成；每个换热单元(2)由热管(2-1)、若干个翅片(2-2)、铜丝网(2-3)和吸附介质(2-4)构成，所述热管(2-1)由光管段(2-1-1)和翅片段(2-1-2)构成，若干个翅片(2-2)依次分散套装在热管(2-1)的翅片段(2-1-2)上，铜丝网(2-3)罩在若干个翅片(2-2)上，铜丝网(2-3)与翅片段(2-1-2)之间均布设有吸附介质(2-4)；隔板(1-2)固设在容器(1-1)的内腔中且与容器(1-1)的底端面平行，隔板(1-2)将容器(1-1)的内腔沿其底端至开口端分成第一腔室(Ⅰ)和第二腔室(Ⅱ)两部分，多个热管(2-1)平行插装在隔板(1-2)上，且所述多个热管(2-1)均位于容器(1-1)的下半部分，热管(2-1)的光管段(2-1-1)位于第一腔室(Ⅰ)内，翅片段(2-1-2)位于第二腔室(Ⅱ)内，每个热管(2-1)的轴线均与容器(1-1)的中轴线平行，端盖(1-3)密闭设置在容器(1-1)的开口端上；发生器主体的壳体(1)的外侧壁安装在摆动装置(3)上且所述摆动装置(3)可使发生器主体摆动，即发生器主体的轴线与水平面之间的夹角可改变；容器(1-1)的底端面的边缘上开有工质入口(1-1-1)和工质出口(1-1-2)，且所述工质入口(1-1-1)靠近摆动装置(3)，工质出口(1-1-2)靠近与摆动装置(3)相对的容器(1-1)的外侧壁，且所述工质入口(1-1-1)和工质出口(1-1-2)均与第一腔室(Ⅰ)连通；在容器(1-1)的外侧壁上开有制冷剂出入口(1-1-3)，且所述制冷剂出入口(1-1-3)与第二腔室(Ⅱ)连通。
2.根据权利要求1所述的摆动式热管吸附式制冷发生器，其特征在于所述发生器主 体相对于水平面的摆动角度(a)在-90° +90°范围内变化。
3.根据权利要求1或2所述的摆动式热管吸附式制冷发生器，其特征在于所述摆动 装置(3)包括底座(3-1)、转动轴(3-2)和支撑架(3-3)，支撑架(3-3)的外形呈U形，转动 轴(3-2)安装在底座(3-1)，容器(1-1)的侧壁与支撑架(3-3)的两端端面固接在一起，支 撑架(3-3)的底端面外壁与转动轴(3-2)的外侧壁固接；转动轴(3-2)的轴线与热管(2-1) 的轴线垂直。
4.根据权利要求3所述的摆动式热管吸附式制冷发生器，其特征在于所述摆动装置 (3)还包括驱动电机(3-4)、主动链轮(3-5)、链条(3-6)、从动链轮(3_7)，主动链轮(3-5) 安装在驱动电机(3-4)的输出轴上，主动链轮(3-5)通过链条(3-6)与从动链轮(3-7)连 接，从动链轮(3-7)固装在转动轴(3-2)上，通过从动链轮(3-7)将驱动电机(3-4)输出的 动力传递给转动轴(3-2)。
5.根据权利要求1、2或4所述的摆动式热管吸附式制冷发生器，其特征在于所述吸 附介质(2-4)为硅胶颗粒、活性炭或沸石。
6.根据权利要求5所述的摆动式热管吸附式制冷发生器，其特征在于所述隔板(1-2) 是不锈钢隔板。
全文摘要
摆动式热管吸附式制冷发生器，它涉及一种制冷发生器。本发明解决了现有的吸附床的传质、传热效率不高，进而影响制冷效率的问题。技术要点所述多个热管均位于容器的下半部分，且热管的光管段于第一腔室内，翅片段位于第二腔室内；发生器主体的壳体的外侧壁安装在摆动装置上且所述摆动装置可使发生器主体摆动；容器的底端面的边缘上开有工质入口和工质出口；在容器的外侧壁上开有制冷剂出入口。本发明通过设置摆动装置使发生器主体上下摆动，实现了同一发生器主体可进行吸附剂解吸、吸附剂吸附两个过程交替进行，在每个过程中，所有的换热单元均工作，这样不会增加本发明的金属热容，提高了制冷效率。
文档编号F25B35/00GK101865571SQ20101021231
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者付忠斌, 周毅, 李炳熙, 贺志宏 申请人:哈尔滨工业大学