[發明專利]一種微通道式化學熱泵反應器

無效

• 申請號: 200710018259.9
• 申請日: 2007-07-13
• 公開（公告）號: CN101143310A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 張早校;孟翔宇;楊福勝;鄧建強
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張震國

技術領域

本發明涉及化學熱泵、換熱、制冷的氣固相反應器，屬于氫化/脫氫等氣固反應的化學熱泵用反應器，特別涉及一種微通道式化學熱泵反應器。

背景技術

目前用于化學熱泵的氣固反應器主要有下面幾類：

管式反應器——分管內裝填與管外裝填兩種。管外型氣固反應器將固體反應物裝在換熱管殼程，裝填量大，但換熱效率極低且大尺寸的外濾管現階段無法加工，目前不能實現化學熱泵的規模化應用(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.)；管內型氣固反應器將固體反應物裝在換熱管內，換熱效果較管外型好，但濾管價格昂貴且反應物裝填量較少，這使設備成本較高(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.)。

盤式反應器——采用薄金屬盤裝填固體反應物，換熱效果很好，但反應物裝填量太少使設備成本很高，且反應體系承壓低、拆裝復雜、不宜于化學熱泵的工業調控(G.Anevi，L.Jansson，D.Lewis.Dynamics?of?hydrideheat?pumps[J].Journal?ofthe?Less-Common?Metals，1984，104：341-348.)。

高壓釜反應器——耐高壓、裝填量大、設備成本低，但傳熱傳質速率都很慢、輸出功率低、整體用于化學熱泵經濟性很差(X.L.Wang，S.Suda.Reaction?kinetics?of?hydrogen-metal?hydride?systems[J].International?JournalofHydrogen?Energy，1990，Vol.15，No.8：569-577.)。

環盤式反應器——具有設備結構緊湊、反應物裝填量大、操作彈性大、調控方便等優點，但結構較為復雜、零部件較多、氫化物粉體及結構部件不易更換，其大規模應用有待進一步探索(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.)。

其它類氣固化學熱泵反應器——如疊堆式反應器等，結構緊湊，操作方便，但具有明顯反應傳熱不均等缺陷，現階段無法工業化應用(D.Shaltiel，N.Kaplan，A.Granyevsky，et?al.Hightemperature?hydride?tank?using?MmMg12compounds[J].Journal?ofthe?Less-Common?Metals，1984，104：319-327.)。

綜上所述，目前的反應器無法兼顧化學熱泵用氣固反應器對反應與換熱的系統性能要求，無法實現高效、快速的傳熱傳質，無法提高反應效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構緊湊、反應物裝填量大、傳熱效率高、操作彈性大、調控方便的微通道式化學熱泵反應器。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：包括上、下側均開設有換熱流體出口和換熱流體進口的殼體，在殼體底部設置有砝蘭盤，其特點是，殼體底部還設置有帶有濾網的氣體進口，所說的殼體由外筒體和內筒體組成，外筒體和內筒體形成的容納換熱流體的空腔與換熱流體出口、換熱流體進口相連通，內筒體內外兩側的側壁上沿周向均勻布置有環形肋，內筒體頂部內外兩側均勻布置有直肋，在內筒體內還設置氫化物粉體反應床，且在反應床內布置有封閉的環形微通道。