專利名稱：旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪固體吸附制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
屬制冷技術(shù)行業(yè)，應(yīng)用于有余熱回收場合的制冷。
背景技術(shù)：
固體吸附式制冷系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、低噪聲、無污染等特點(diǎn)，特別是在有效利用低品位能源方面更具有突出的優(yōu)勢。目前該項(xiàng)技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段，還存在體積較大、單位質(zhì)量工質(zhì)的制冷量小、不易對冷熱流體實(shí)現(xiàn)切換控制等問題有待解決，這些都制約著它在實(shí)際中的應(yīng)用。吸附床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是國內(nèi)外研究的重點(diǎn)。
根據(jù)吸附式制冷的基本原理，它是由加熱-解吸-冷凝與冷卻-吸附-蒸發(fā)制冷兩個(gè)過程交替進(jìn)行，因而它是一種間隙式制冷方式。要實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷輸出，傳統(tǒng)的連續(xù)回?zé)嵝臀绞街评湎到y(tǒng)采用兩個(gè)吸附床。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，要使兩個(gè)吸附床能夠?qū)崿F(xiàn)分別加熱和冷卻，并能切換工作，在加熱，冷卻管道上就必須安裝是個(gè)截止閥，通過這些截止閥的協(xié)調(diào)工作。目前存在的問題是1)由于采用兩個(gè)吸附床，故體積較大；2)采用高溫電磁閥控制流體切換，在高溫、強(qiáng)震動條件下電磁閥的工作不穩(wěn)定；3)由于電磁閥其本身耐受溫度也不高(一般不超過250℃)，從而影響了整個(gè)系統(tǒng)的工作可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種用于車輛空調(diào)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，它以車輛尾氣作為脫附熱源，直接利用吸附床本身的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)冷、熱流體的切換。這種方案結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱傳質(zhì)性能遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)結(jié)構(gòu)。由于對脫附、吸附過程實(shí)行無閥控制，克服了高溫電磁閥工作不穩(wěn)定、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安排困難的缺點(diǎn)，對結(jié)構(gòu)及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后，可實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪固體吸附制冷裝置(見圖1、2)為圓柱體結(jié)構(gòu)，主軸方向安裝電動機(jī)3，帶動整個(gè)裝置以主軸為中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；柱狀單元管式吸附床8(如圖3)內(nèi)部沿水平方向設(shè)置有絕熱膜9；數(shù)根上述柱狀單元管式吸附床8呈放射狀分布于電動機(jī)3外壁與裝置內(nèi)壁組成的空間內(nèi)，上述空間內(nèi)沿半徑方向設(shè)有兩塊擋流板10，與單元管式吸附床8內(nèi)自身的絕熱膜9所在的圓共同將該空間分成4個(gè)區(qū)域吸附區(qū)1、脫附區(qū)5、蒸發(fā)區(qū)2、冷凝區(qū)4(如圖4)。
不同溫度氣流引入裝置后，在扇形流道內(nèi)流動。通過整個(gè)裝置的旋轉(zhuǎn)，吸附床與不同溫度流體相接觸，分別發(fā)生吸附、脫附過程，構(gòu)成吸附區(qū)1、脫附區(qū)5、蒸發(fā)區(qū)2、冷凝區(qū)4，從而實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)。
柱狀單元管式吸附床8(見圖3)為旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪固體吸附制冷裝置的最基本的單元。在柱狀單元管吸附床8中心有一同豎軸的封閉柱狀網(wǎng)14；柱狀單元管式吸附床8水平方向設(shè)置絕熱膜9將單元管吸附床管壁12與柱狀網(wǎng)14組成的空間分成上下兩部分；其中一部分空間內(nèi)充填吸附劑15；柱狀單元管式吸附床8頂端與低端分別有蓋板13。
其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉、容易制造、在一定管徑下傳熱性好、循環(huán)周期短，將若干個(gè)柱狀單元管式吸附床8組裝在一起，能夠方便地適應(yīng)不同冷量的要求。
兩塊擋流板10設(shè)置位置所在半徑夾角較小角角度α范圍在90°～180°之間。角度大小的確定原則是吸、脫附時(shí)間比決定吸附區(qū)1、脫附區(qū)5的面積大小之比。
裝置內(nèi)布置柱狀單元管式吸附床8的根數(shù)為實(shí)際所需制冷量除以柱狀單元管式吸附床8的單位制冷量所得值。
裝置一側(cè)沿主軸方向設(shè)用于加速氣流換熱的風(fēng)機(jī)11。


圖1旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪固體吸附裝置結(jié)構(gòu)剖面中1.吸附區(qū)；2.蒸發(fā)區(qū)；3.電機(jī)；4.冷凝區(qū)；5.脫附區(qū)；6.加熱熱源進(jìn)氣口；7.排氣口；11.風(fēng)機(jī)圖2旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪固體吸附裝置側(cè)視中3.電機(jī)；8.單元管式吸附床；9.絕熱膜；10.擋流板；α.兩塊擋流板設(shè)置位置所在半徑夾角較小角角度圖3單元管式吸附床結(jié)構(gòu)中9.絕熱膜；12.單元管吸附床管壁；13.蓋板；14.柱狀網(wǎng)；15.吸附劑圖4吸、脫附，蒸發(fā)、冷凝區(qū)域示意中1.吸附區(qū)；2.蒸發(fā)區(qū)；4.冷凝區(qū)；5.脫附區(qū)；9.絕熱膜；10.擋流板；α.兩塊擋流板設(shè)置位置所在半徑夾角較小角角度圖5本發(fā)明用于吸附汽車余熱流程簡中A-轉(zhuǎn)輪固體吸附制冷裝置 B-加濕器 C-過濾除塵裝置 D-車廂 E-換熱器1 F-換熱器2 G-風(fēng)扇I.外界空氣 II.預(yù)冷后的空氣 III.發(fā)動機(jī)尾氣 IV.空調(diào)送風(fēng)空氣具體實(shí)施方式
本發(fā)明用于吸附汽車余熱流程簡圖(見圖5)包括吸附制冷裝置A，加濕器B，過濾除塵裝置C，車廂D，換熱器1-E，換熱器2-F。系統(tǒng)引入一個(gè)加濕器B，它可以為水蒸氣冷凝和分子篩吸附提供冷量，，同時(shí)，它還可以利用換熱器1對將通入車廂的氣流進(jìn)行預(yù)冷。
吸附制冷裝置A是整個(gè)流程的核心，為圓柱體結(jié)構(gòu)，水平放置。裝置內(nèi)部存在4個(gè)沿軸向分布的扇形流道。不同溫度氣流引入裝置后，在扇形流道內(nèi)流動。通過整個(gè)裝置的旋轉(zhuǎn)，吸附床與不同溫度流體相接觸，分別發(fā)生吸附、脫附過程，從而實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)。根據(jù)其中流體作用的不同，可分為a、b、c、d四個(gè)流道，均沿軸向分布流道a外界空氣經(jīng)F與尾氣進(jìn)行熱交換后得到的高溫氣流進(jìn)入流道a，為吸附劑脫附提供熱量；流道b氣流經(jīng)E預(yù)冷進(jìn)入流道b，經(jīng)再次冷卻并經(jīng)C過濾除塵后引入車廂D，獲得制冷效果；流道c、d車廂內(nèi)引出氣流經(jīng)加濕器B加濕后進(jìn)入E，出口氣流分成兩股一股進(jìn)入流道c，作為分子篩(吸附劑)吸附的冷源，另一股流入流道d，作為冷凝區(qū)冷源。
當(dāng)車輛進(jìn)入放射性沾染區(qū)等特殊區(qū)域時(shí)，可將流道c、d的出口氣流引至上圖E上端外界空氣入口處，這樣使氣流進(jìn)行封閉式循環(huán)。當(dāng)然，此時(shí)要注意氣流的濕度和含氧量。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪固體吸附制冷裝置，為圓柱體結(jié)構(gòu)，其特征在于，主軸方向安裝電動機(jī)(3)，帶動整個(gè)裝置以主軸為中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；柱狀單元管式吸附床(8)內(nèi)部沿水平方向設(shè)置有絕熱膜(9)；數(shù)根上述柱狀單元管式吸附床(8)呈放射狀分布于電動機(jī)(3)外壁與裝置內(nèi)壁組成的空間內(nèi)，上述空間內(nèi)沿半徑方向設(shè)有兩塊擋流板(10)，與柱狀單元管式吸附床(8)內(nèi)自身的絕熱膜(9)所在的圓共同將該空間分成4個(gè)區(qū)域吸附區(qū)(1)、脫附區(qū)(5)、蒸發(fā)區(qū)(2)、冷凝區(qū)(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪固體吸附制冷裝置，其特征在于，在柱狀單元管吸附床(8)中心有一同豎軸的封閉柱狀網(wǎng)(14)；柱狀單元管式吸附床(8)水平方向設(shè)置絕熱膜(9)將單元管吸附床管壁(12)與柱狀網(wǎng)(14)組成的空間分成上下兩部分；其中一部分空間內(nèi)充填吸附劑(15)；柱狀單元管式吸附床(8)頂端與低端分別有蓋板(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪固體吸附制冷裝置，其特征在于，上述兩塊擋流板(10)設(shè)置位置所在半徑夾角較小角角度α范圍在90°～180°之間，角度大小的確定原則是吸、脫附時(shí)間比決定吸附區(qū)(1)、脫附區(qū)(5)的面積大小之比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪固體吸附制冷裝置，其特征在于，柱狀單元管式吸附床(8)的根數(shù)為實(shí)際所需制冷量除以柱狀單元管式吸附床(8)的單位制冷量所得值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪固體吸附制冷裝置，其特征在于，該裝置一側(cè)沿主軸方向設(shè)用于加速氣流換熱的風(fēng)機(jī)(11)。
全文摘要
旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪固體吸附制冷裝置屬制冷技術(shù)行業(yè)，用于有余熱回收場合。傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)分別加熱和冷卻，問題是兩個(gè)吸附床故體積較大；電磁閥控制流體切換，在高溫、強(qiáng)震動下工作不穩(wěn)定。本發(fā)明為圓柱體結(jié)構(gòu)，特征在于，主軸方向安裝電動機(jī)(3)，帶動裝置以主軸為中心旋轉(zhuǎn)；單元管式吸附床(8)內(nèi)沿水平方向設(shè)絕熱膜(9)；數(shù)根單元管式吸附床(8)呈放射狀分布于電動機(jī)(3)外壁與裝置內(nèi)壁組成的空間內(nèi)，該空間內(nèi)沿半徑方向設(shè)有兩塊擋流板(10)，與單元管式吸附床(8)內(nèi)自身的絕熱膜(9)所在的圓將該空間分成4個(gè)區(qū)域吸附區(qū)、脫附區(qū)、蒸發(fā)區(qū)、冷凝區(qū)。該方案結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱傳質(zhì)性能遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)結(jié)構(gòu)；實(shí)行無閥控制，克服了電磁閥工作不穩(wěn)定。
文檔編號F25D17/08GK1664478SQ200510056500
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者劉忠寶, 方麗娜 申請人:北京工業(yè)大學(xué)