[實(shí)用新型]一種基于玻璃—金屬真空集熱管的吸附床

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320657457.0
• 申請(qǐng)日: 2013-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN203550274U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苑中顯;杜春旭;侯曉煌;辛鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F25B17/08
• 分類號(hào): F25B17/08;F25B27/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于玻璃—金屬真空集熱管的吸附床，用于太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的吸附制冷系統(tǒng)，在無反射聚焦的情況下，北京地區(qū)5月份的太陽(yáng)光照可使吸附床的溫度達(dá)到218℃，完全能滿足以沸石分子篩—水為工作對(duì)的脫附要求，屬于吸附床技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

隨著能源危機(jī)加劇，世界各國(guó)加大了對(duì)太陽(yáng)能研究的投入，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、太陽(yáng)能建筑、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、太陽(yáng)能熱發(fā)電等項(xiàng)目發(fā)展迅速，規(guī)模逐漸擴(kuò)大。集熱器是整個(gè)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)中的核心部件，其結(jié)構(gòu)和工作性能對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行有重要影響。在中低溫使用領(lǐng)域，玻璃—金屬真空管集熱器是一種常見的集熱器形式，見圖1。?

內(nèi)插式真空管太陽(yáng)能集熱器采用全玻璃真空管作為太陽(yáng)輻射接收器，其吸熱體和外界環(huán)境之間的熱損小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集熱效率較高。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型是在內(nèi)插式真空管集熱器的基礎(chǔ)上對(duì)直通式真空集熱管進(jìn)行改造，直通式真空集熱管，見圖2，將原來用于加熱水或油的內(nèi)部流道轉(zhuǎn)化成為裝入吸附材料的空間，結(jié)合形成實(shí)現(xiàn)特定功能的吸附床，集兩種集熱管的優(yōu)點(diǎn)于一體。?

吸附制冷系統(tǒng)一般由吸附床、蒸發(fā)器、冷凝器、儲(chǔ)液罐、連接管路以及自動(dòng)控制裝置組成。在熱力驅(qū)動(dòng)下，通過吸附床交替地脫附和吸附，使液體在蒸發(fā)器內(nèi)不斷地汽化吸熱，從而產(chǎn)生制冷效果。系統(tǒng)的制冷效率與驅(qū)動(dòng)熱源溫度、材料的吸附率、傳熱傳質(zhì)速度及系統(tǒng)的優(yōu)化程度等有關(guān)。?

基于玻璃—金屬直通式真空管集熱器的吸附床，其特征在于，在直通式真空管集熱器的中心沿軸向同軸插有一根兩端開口的同心的銅管作為自然對(duì)流冷卻通道，將吸附材料沸石分子篩（6）填充在冷卻銅管（3）和直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管（2）之間的空腔（7）內(nèi)，同時(shí)沸石分子篩中還埋有傳質(zhì)通道作為蒸汽管，優(yōu)選空腔沿直徑方向的厚度為18.4mm，可實(shí)現(xiàn)利用太陽(yáng)輻射進(jìn)行?加熱的目的，銅管的兩端與直通式真空管集熱器的兩端采用法蘭連接，其中一端為固定密封，另一端為活動(dòng)可拆卸的法蘭連接，且在此端法蘭上對(duì)應(yīng)的銅管和直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管之間的空腔位置還設(shè)有三個(gè)小孔，其中一個(gè)固定傳感器，另一個(gè)與蒸汽管相通，第三個(gè)小孔用來抽真空；一方面，直通式真空管集熱器內(nèi)層金屬管上也可涂有選擇性涂層，能夠有效地吸收太陽(yáng)輻射能的大部分，提高了對(duì)太陽(yáng)輻射能的利用效率；另一方面，吸附材料的厚度較小，優(yōu)選僅為18.4mm，熱量傳遞過程中的徑向熱阻也比較小，床溫的整體變化性較好。?

上述基于玻璃—金屬真空集熱管的吸附床用于太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的吸附制冷系統(tǒng)。?

雖然太陽(yáng)光入射方向是隨時(shí)間、空間不斷變化的，但吸附床的圓形結(jié)構(gòu)有利于對(duì)太陽(yáng)光高效、均勻的吸收，因此可以充分地利用太陽(yáng)能進(jìn)行加熱脫附。本實(shí)用新型中內(nèi)插的冷卻銅管是與大氣相通的，可以實(shí)現(xiàn)利用空氣的自然對(duì)流冷卻，避免熱管式集熱器在吸附階段內(nèi)部溫度過高，而影響吸附率。脫附完畢之后銅管冷卻通道還可以加速吸附材料的冷卻速度，縮短制冷循環(huán)周期時(shí)間，提高系統(tǒng)的制冷效率。?

本實(shí)用新型的主要內(nèi)容是在內(nèi)插式真空管集熱器的基礎(chǔ)上對(duì)直通式真空集熱管進(jìn)行改造，將原來用于加熱水或油的內(nèi)部流道轉(zhuǎn)化成為裝入吸附材料的空間，形成具有特定功能的吸附床。吸附床除了具有直通式真空集熱管的基本組成，如金屬內(nèi)管、玻璃外管、真空腔、選擇性吸收涂層之外，還包含通過特殊設(shè)計(jì)的內(nèi)部冷卻銅管，作為自然對(duì)流的冷卻通道。銅管兩端與真空集熱管的兩端采用法蘭連接，吸附材料填充在冷卻銅管與金屬內(nèi)管之間的空腔內(nèi)，吸附材料之間放置傳質(zhì)通道，用于蒸汽的流通。如果吸附床擺放位置合理，在周天移動(dòng)的太陽(yáng)光線就能最大限度地穿過真空夾層，隨時(shí)被吸收涂層所吸收而轉(zhuǎn)化成熱能。具有高導(dǎo)熱率的金屬內(nèi)管將熱量沿管壁周向迅速傳遞，從而有效地加熱相鄰的吸附材料，達(dá)到使其脫附的目的。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，無聚光條件下，本真?空集熱管吸附床在北京地區(qū)5月份的日照環(huán)境中，床體溫度最高可達(dá)218℃。本實(shí)用新型還具有制作工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。?

本實(shí)用新型生產(chǎn)成本低，工藝簡(jiǎn)單，熱利用效率高。?

附圖說明

圖1玻璃—金屬真空管集熱器示意圖；?

圖2直通式真空集熱管示意圖；?

圖3為本實(shí)用新型基于玻璃—金屬真空集熱管的吸附床；?

圖4為本實(shí)用新型基于玻璃—金屬真空集熱管的吸附床剖面圖；?

圖5法蘭和管的連接方式圖；?

圖6帶孔一端的法蘭示意圖；?

圖7北京地區(qū)、5月中旬、吸附床傾斜46°角放置時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與吸附床溫度的逐時(shí)變化示意圖；?