模块化吸附床结构的制作方法

本发明涉及吸附式制冷与储能技术领域，特别涉及一种带有多个单元管模块化的吸附床结构。

背景技术：

吸附式制冷作为一种可以利用低品位热能(如太阳能、发动机尾气等)驱动的环境友好型技术，受到越来越多的关注，部分吸附式制冷机已投入使用。随着天然气的广泛应用，冷热电联产的分布式能源系统将成为我国能源利用系统的重要发展方向，小型吸附式制冷机组尤其可以在冷热电联产中应用。相比于另一种可利用低品位热源的制冷技术——吸收式制冷，固体吸附式制冷适用的热源温区范围大，且不需要溶液泵和精馏装置，系统组成更加简单，也不存在制冷剂的污染、盐溶液结晶以及对金属的腐蚀等问题。吸附式制冷通常包含两个阶段：第一阶段，冷却吸附-蒸发制冷：通过水、空气等冷却介质带走吸附剂显热与吸附热，完成吸附剂与制冷剂间的络合反应，制冷剂的蒸发过程实现制冷；第二阶段，加热解吸-冷凝排热：吸附过程完成后，利用热能(如太阳能、发动机尾气等)促使发生解吸反应，完成吸附剂的再生，解吸出的制冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝成液态，完成一次完整的循环。

吸附式制冷系统的主要组成部分为吸附床、蒸发器和冷凝器，与其他制冷技术相比，吸附床是吸附式制冷特有的部件，也是核心部件。现有吸附式制冷机多是对于太阳能的利用，体积庞大，不适用于移动环境或狭小空间，也限制了对发动机尾气的余热回收利用。

随着环境污染的日益严重和车辆数量的不断增长，传统的车用制冷系统急需改造，吸附式制冷机可有效解决这一矛盾，因此需设计一种可安装在车辆上的吸附床结构。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种模块化吸附床结构，可根据吸附床性能要求选取所述单元管数量，从而实现吸附床模块化；热源和冷源垂直流动，强化吸附床传热传质，增加清理的便捷性。

本发明通过以下技术方案实现：本发明包括吸附床外壳、若干根单元管、冷却风机、折流板、插板阀，吸附床外壳上设有外部热源和冷源的进出口，热源与冷源垂直流动，通过加入折流板强化热源与管内吸附剂的换热，考虑不同应用坏境的余压选择合理的折流板数量；通过大风口和加装功率小、风量大的冷却风机强化冷源与管内吸附剂的换热，增加清理的便捷性。单元管以叉排方式排列在吸附床外壳内部，所述单元管包括外金属管、带有弹簧内芯的金属网管、开口前端盖、密封后端盖以及其间填充的吸附剂，根据不同应用场所合理选择单元管间距和管内吸附剂。所述金属管外部流通所述外部热源和冷源，所述冷却风机与吸附床外壳间为插板阀，所述插板阀需在冷却过程打开，加热过程关闭。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：可根据吸附床性能要求选取所述单元管数量，从而实现吸附床模块化。通过叉排单元管束和折流板的设计强化热源与吸附剂间的换热，通过热源与冷源垂直流动和冷却风机加快冷却速度，提高系统性能。通过单元管内金属网管与单元管间排列方式，增加吸附床的强度和抗颠簸性，同时实现紧凑化和小型化。本发明的吸附床结构可以有效地实现吸附床模块化、轻量化、紧凑化、清理便捷化。

附图说明

图1为本发明实施例模块化吸附床的结构示意图；

图2为本发明实施例模块化吸附床内折流板的结构示意图；

图3为本发明实施例吸附床内单元管的结构示意图；

其中：1、吸附床外壳，2、烟气入口，3、烟气出口，4、冷却风入口，5、冷却风机，6、折流板，7、外金属管，8、内金属网管，9、开口前端盖，10、密封后端盖，11、多盐复合吸附剂。

具体实施方式

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。

实施例

本发明的实施例如图1至图3所示，本发明包括吸附床外壳1、若干根单元管、烟气入口2、烟气出口3、冷却风入口4、冷却风机5、折流板6、插板阀，单元管由外金属管7、带有弹簧的内金属网管8、开口前端盖9、密封后端盖10以及其间填充的多盐复合吸附剂11，烟气入口2、烟气出口3布置在吸附床外壳1的侧壁上，冷却风入口4、冷却风机5布置在吸附床外壳1的上壁面上。

吸附床外壳1上设有外部热源和冷源的进出口，单元管以叉排方式排列在吸附床外壳内部，外部介质流向垂直于单元管，单元管包括外金属管7、带有弹簧的内金属网管8、开口前端盖9、密封后端盖10以及其间填充的多盐复合吸附剂11，金属管外部流通外部介质。冷却风机5在吸附床外壳1外部，冷却介质流向与热源流向垂直。冷却风机5与吸附床外壳1间为插板阀，插板阀需在冷却过程打开，加热过程关闭。发动机尾气中含有大量杂质，长期运行会在吸附床外壳1内侧以及单元管壁形成污垢，冷源与热源垂直流动和大风口设计加快冷却速率，且便于吸附床污垢清理。折流板6在吸附床外壳内部，垂直嵌套在单元管上。

在本实施例中，分别采用烟气和空气作为热源和冷源直接加热/冷却吸附床，吸附床内包括多根单元管，加热方向单元管层数为8层，鉴于发动机烟气温度较高，采取这样的分布方式，烟气进入吸附床内沿s型流道流动加热吸附床，以便络合在吸附剂中的制冷剂解吸出来。当插板阀打开并且轴流风机开启时开始冷却吸附床，以便吸附剂冷却吸附制冷剂。参看图1，单元管与单元管间为并联方式，冷却方向单元管层数为3层，冷却风机5在吸附床外壳外部，冷却空气流向与烟气流向垂直。冷却风机5与吸附床外壳1间为插板阀，插板阀需在冷却过程打开，加热过程关闭。烟气/空气垂直流动的布局以及冷却方向的大风口设计增加吸附床清理的便捷性。

参看图2，折流板在吸附床外壳内部，垂直嵌套在所述单元管上。单元管采用非等边三角形分布，综合考虑发动机余压以及安装尺寸，本实施例中取s1为57mm，s2为66mm，烟气进出口压差约为380pa。折流板可降低烟气流动速度，增强烟气与单元管内吸附剂的换热，使解吸过程反应更充分，提高循环吸附量，从而提高系统的制冷性能。

参看图3，在一个实施例中，单元管包括外金属管7、带有弹簧的内金属网管8、开口前端盖9、密封后端盖10以及其间填充的多盐复合吸附剂11。内金属网管8和外金属管7较佳的是同轴设置，多盐复合吸附剂11填充在金属网管外壁和金属管内壁之间，金属网管为内管，不仅可做传质通道，亦可增强所述模块化吸附床的强度和抗颠簸性。制冷剂(如氨)在金属网管的管内流动，可以被金属网管和外金属管内壁之间的多盐复合吸附剂所吸附，释放出的吸附热被流通在单元管束外的外界空气所带走。在本实施例中，前端盖开口，用于外部和金属网管内部连通，保证制冷剂在吸附床和蒸发器、冷凝器之间循环。

可选的，外金属管7为不锈钢管、碳钢管、铜管。可选的，金属网管为不锈钢网管、碳钢网管。如果制冷剂是氨，较佳的选择是，外金属管为不锈钢管和金属网管为不锈钢网管；如果制冷剂是水，较佳的选择是，外金属管为铜管和金属网管为不锈钢网管，具体可以根据实际情况而选择。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。