[发明专利]固体吸附单元管及其复合式吸附制冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及固体吸附单元管，以及由固体吸附单元管构成的复合式吸附制冷装置；属于固体吸附制冷技术领域。

背景技术

固体吸附式制冷是一种可直接利用热能驱动且使用天然制冷剂的制冷技术。由于它具有环保节能的特点，目前已被普遍认可和接受。

传统的连续吸附制冷系统包括两台吸附器、一台冷凝器、一台蒸发器、多个真空阀及系统循环冷媒、热媒、制冷剂连接管路，系统复杂，体积庞大，运行中系统的运动部件多，密封性、可靠性不理想。固体吸附式单元管的出现有效地解决了上述问题。固体吸附单元管作为一种单元式、微型化制冷元件，集吸附器、冷凝器/蒸发器合于一体，工艺结构简单，灵活性、适应性强，无节流装置，无运动部件，运行可靠，密封性好等独特优点。由多个这样的吸附单元管可以复合而成一台连续吸附制冷机。

中国专利申请(申请号：200410084224.1)公开了一种以车辆发动机余热驱动的冷管型组合式吸附空调装置。该制冷装置均采用了将固体吸附单元冷管进行组合，实现了吸附器、冷凝器/蒸发器的二位一体，避免了传统吸附制冷系统的体积过于庞大、管路复杂的缺点。但它们均存在冷凝/蒸发器冷量损失大，冷冻水系统必须切换才能实现连续输出冷量，大量的切换阀门导致系统运行可靠性低等问题。其采取的固体吸附单元冷管由两段金属管焊接封合而成，其中一段为不锈钢管，内装沸石分子筛，作为吸附发生器，另一段为紫铜管，作为冷凝/蒸发器，其两段对接处钢管内部紧贴内壁封装一段圆柱型隔热材料作为隔热段，中间置有小孔，作为冷剂蒸汽通道；这种技术方式的固体吸附单元冷管是造成上述技术缺陷的主要原因。

发明内容

本发明的任务之一在于提供一种新的固体吸附单元管。

本发明的任务之二在于提供一种单元冷管复合式吸附制冷装置，该装置易实现真空度，结构紧凑，无需切换即可实现连续输出冷量。

为实现发明任务一，其技术解决方案是：

一种固体吸附单元管，包括一封闭式金属管体，金属管体从上到下依次为吸附发生段、冷凝段及蒸发段；在吸附发生段与冷凝段之间及冷凝段与蒸发段之间的管体设置隔热段，隔热段是通过减小壁厚和延长长度的方法增大传热热阻，隔热段内部空间为冷剂蒸汽通道。

上述吸附发生段包括一段管体及设置在该段管体内的中央传质通道，中央传质通道与管体内管壁间为吸附剂层，吸附层内设有大量的环形翅片，中央传质通道设有筒状金属网筛，筒状金属网筛内衬支撑弹簧；冷凝段包括一段光管管体，管内壁面为制冷剂冷却冷凝表面；蒸发段包括一段管体，管体内壁面采用轧丝或烧结工艺形成毛细表面以强化蒸发换热系数。

一种复合式吸附制冷装置，包括设置在同一机壳内的多根固体吸附单元管，固体吸附单元管分成两组分别构成两个吸附制冷单元；上述单根固体吸附单元管，包括一封闭式金属管体，金属管体依次为吸附发生段、冷凝段及蒸发段，在吸附发生段与冷凝段之间及冷凝段与蒸发段之间的管体内设置隔热段，隔热段内部空间为冷剂蒸汽通道；每个吸附制冷单元由吸附床、冷凝器及蒸发器组成，其中吸附床由所属固体吸附单元管的吸附发生段组合而成，冷凝器由固体吸附单元管的冷凝段组合而成，蒸发器由固体吸附单元管的蒸发段组合而成；上述吸附床与冷凝器之间及冷凝器与蒸发器之间设置绝热层，绝热层的位置与固体吸附单元管内相应隔热段的位置正相对。整个吸附制冷装置允许垂直放置或以一定倾斜度放置。

上述吸附制冷单元中，吸附床、冷凝器及蒸发器依次为上、中、下排列方式布置，两个吸附制冷单元为左右对称布置；在上述两个吸附制冷单元的吸附床之间设置纵向绝热层，分割成两个相对独立的部分；两个吸附制冷单元的冷凝器组成一体式冷凝器结构；两个吸附制冷单元的蒸发器组成一体式蒸发器结构，该一体式蒸发器结构内还包括一个热管蒸发器。

上述蒸发器为重力热管形式的换热器，依靠重力热管的原理实现热量的单向传递。

上述复合式吸附制冷装置，通过热媒系统中的热媒进出口端+切换阀、冷媒系统中的冷媒进出口端、冷冻水系统中的冷冻水进出口端相连接，形成一台双床连续吸附式制冷装置；吸附床的解吸和吸附过程以及吸附床之间的回热过程依靠系统中冷/热媒的切换完成。