[发明专利]一种微通道式化学热泵反应器

说明书

技术领域

本发明涉及化学热泵、换热、制冷的气固相反应器，属于氢化/脱氢等气固反应的化学热泵用反应器，特别涉及一种微通道式化学热泵反应器。

背景技术

目前用于化学热泵的气固反应器主要有下面几类：

管式反应器——分管内装填与管外装填两种。管外型气固反应器将固体反应物装在换热管壳程，装填量大，但换热效率极低且大尺寸的外滤管现阶段无法加工，目前不能实现化学热泵的规模化应用(Z.Dehouche，W.deJong，E.Willers，et al.Modeling and simulation of heating/air conditioningsystems using the multi-hydride thermal wave concept[J].Applied ThermalEngineering，1998，18：457-480.)；管内型气固反应器将固体反应物装在换热管内，换热效果较管外型好，但滤管价格昂贵且反应物装填量较少，这使设备成本较高(J.G.Park，K.J.Jang，P.S.Lee，et al.The operating characteristicsof the compressor-driven metal hydride heat pump system[J].Int.J HydrogenEnergy，2001，26：701-706.)。

盘式反应器——采用薄金属盘装填固体反应物，换热效果很好，但反应物装填量太少使设备成本很高，且反应体系承压低、拆装复杂、不宜于化学热泵的工业调控(G.Anevi，L.Jansson，D.Lewis.Dynamics of hydrideheat pumps[J].Journal ofthe Less-Common Metals，1984，104：341-348.)。

高压釜反应器——耐高压、装填量大、设备成本低，但传热传质速率都很慢、输出功率低、整体用于化学热泵经济性很差(X.L.Wang，S.Suda.Reaction kinetics of hydrogen-metal hydride systems[J].International JournalofHydrogen Energy，1990，Vol.15，No.8：569-577.)。

环盘式反应器——具有设备结构紧凑、反应物装填量大、操作弹性大、调控方便等优点，但结构较为复杂、零部件较多、氢化物粉体及结构部件不易更换，其大规模应用有待进一步探索(Yuqi Wang，Fusheng Yang，Zaoxiao Zhang，Xiao Feng.Improved design of metal hydride reactor for heatpump applications.5th International Symposium on Multiphase Flow，HeatMass Transfer and Energy Conversion Xi’an，China，3-6July，2005.)。

其它类气固化学热泵反应器——如叠堆式反应器等，结构紧凑，操作方便，但具有明显反应传热不均等缺陷，现阶段无法工业化应用(D.Shaltiel，N.Kaplan，A.Granyevsky，et al.Hightemperature hydride tank using MmMg12compounds[J].Journal ofthe Less-Common Metals，1984，104：319-327.)。

综上所述，目前的反应器无法兼顾化学热泵用气固反应器对反应与换热的系统性能要求，无法实现高效、快速的传热传质，无法提高反应效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、反应物装填量大、传热效率高、操作弹性大、调控方便的微通道式化学热泵反应器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括上、下侧均开设有换热流体出口和换热流体进口的壳体，在壳体底部设置有砝兰盘，其特点是，壳体底部还设置有带有滤网的气体进口，所说的壳体由外筒体和内筒体组成，外筒体和内筒体形成的容纳换热流体的空腔与换热流体出口、换热流体进口相连通，内筒体内外两侧的侧壁上沿周向均匀布置有环形肋，内筒体顶部内外两侧均匀布置有直肋，在内筒体内还设置氢化物粉体反应床，且在反应床内布置有封闭的环形微通道。