热再生吸附装置制造方法及图纸

一种热再生压缩装置（２０），其包括多个吸附剂容器（１０），该容器绕旋转轴线Ｘ沿周边部分布置在环形管道（２１）内。载热流体相对于吸附剂容器（１０）的旋转运动逆向从管道的入口（２２）流到出口（２３）。独立的流体通道（２９，３０）包围容器（１０）的蒸发／冷凝区域（１５），使得热量在容器（１０）和在通道（２９，３０）内流动的流体之间进行传递。采用压缩装置（２０），热量以一种特别简单并方便的方式再生。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热再生压缩装置，特别涉及一种采用吸附循环的压缩装置。吸附循环可用于热致动制冷装置、空调以及热泵中，其中以燃烧燃料或废热为能源。传统的蒸汽压缩循环需要通常由电机提供的机械功输入。与这种传统的蒸汽压缩机相比，高效的吸附机能够降低运行成本，采用初级能源进行制冷或供暖并相应地降低CO2的排放。考虑到人们对“温室效应”日益关注，因此后者的优点尤其重要。如果采用废热作为再生循环中的驱动能，那么会有更多的节省。吸附或吸收制冷循环以及热泵循环依赖于在低压条件下将制冷剂气体例如氨吸附或吸收一种固体吸附剂或固体/液体吸附剂中并随后通过加热而解吸。该吸附剂起的作用就象一个由热能驱动的“化学压缩机”一样。下面对简单的吸附循环给出简短的说明，以有助于对该循环的理解，该循环为是本专利技术的压缩装置的运转的核心。在其最简单的形式中，一种吸附制冷装置包括两个相连的容器2、4。如附图说明图1所示，第一容器2内含有吸附剂3且两个容器内都含有制冷剂。起初，如图1a所示，整个装置都处于低压和低温状态下。在吸附剂3中含有浓度较高的制冷剂，而第二容器4内含有制冷剂气体。随后加热也可称之为发生器的吸附剂容器2释放制冷剂并提高系统的压力。解吸出的制冷剂在第二容器4内冷凝成液体，且该冷凝过程向该容器周围的环境放出热量(图1b)。由第二容器4放出的热量是热泵输出热量的有用部分。该发生器2接着被冷却到周围温度重新吸附制冷剂并降低系统的压力。由于第二容器4中的液体上方的压力降低使得液体沸腾(图1c)。在液体沸腾的同时吸收热量，这对第二容器4的周围环境产生冷却/制冷效果。从发生器2中抽吸出的热量形成了热泵的另一部分的有用输出热量。需要指出的是，上述循环是不连续的，因为有用的冷却仅仅发生在半个循环中。不过，从理论上来说，可以采用两个处于不同运转相位的这样的系统来提供连续的冷却。热致动压缩装置的这种基本结构的制冷系数(COP)比较低(制冷COP＝冷却/热输入以及热泵COP＝热输出/热输入)。由于发生器2中的吸附剂床的导热性能通常也比较差，经过一个循环所花的时间可能会有一个小时或更长，且吸附剂单位质量的制冷功率低于100W/kg。热传递改善后能将循环时间缩短到几分钟，这又会将吸附剂的单位质量的冷却功率增加到1kW/kg这样的数量级。如果采用两个或更多的彼此有相位差的吸附剂床，那么来自其中一个床的热量就可以得到重新利用以便对另一个吸附剂床进行预热，即能够使得热量“再生”。由于一个吸附剂床放出的热量能够为另一个吸附剂床提供大部分解吸所需的热量，这样就能提高COP。尽管在该领域进行了大量的研究，但是，目前在市场上仅有两种常见的热致动空调。溴化锂-水(Lithium bromide-water)空调装置可能非常有效，但是它不能提供温度低于0℃的制冷，且只能在＞100kW的尺寸下实施。而且，这种空调只能与制冷塔结合使用。更小的(15kW)的氨-水(ammonia-water)制冷机的效率非常差。在US5503222中，描述了一种圆盘传送带(carousel)热交换，其中多个加热器管绕旋转轴径向布置。每个加热器管含有一种固体吸附剂和一种制冷剂且被分成两个区域。径向延伸的挡片构成了一系列轴向延伸的中间部分，载热流体如空气经该中间部分沿轴向方向流过加热器管。热交换器的旋转会使得加热器管依次越过每个中间部分。US4660629描述了一种类似的热致动吸附装置，该装置也包括一些绕旋转轴线径向分布的吸附腔并与载热流体的轴向流动交汇。在上述文献中描述的热致动吸附装置结构复杂，涉及到多个独立的轴向的载热流体气流，径向布置的吸附剂容器经过这些气流。也就是说，载热流体的流动与吸附剂容器的运动为交叉流。而且上面提到的文献中描述的吸附装置的结构防止或限制了使得热量再生的可能性，因此该结构确定了该装置效率的上限。另一方面，本专利技术试图提供一种压缩装置，该装置采用了吸附循环，该循环能够以一种简单并有效的方式使热量的再生，并因此能够获得高于现有吸附装置的效率。本专利技术提供了一种压缩装置，该装置包括多个吸附剂容器，每个容器包含吸附剂材料和吸附物流体；一个或多个流体管道，每一个吸附剂容器中的至少一部分位于该管道内，并且载热流体在该管道内流动，该管道具有入口和出口；以及驱动装置，其用于使该吸附剂容器相对于该管道的入口作相对的循环运动，从而使载热流体在入口处相对于该吸附剂容器逆向流动。在优选实施例中，该管道是静止的，而驱动装置与多个吸附剂容器相连。该管道可为圆柱环形，吸附剂容器在其内移动，其中吸附剂容器的轴线与该圆柱的中心轴线对齐。采用这种方式，载热流体在整个管道上相对于吸附剂容器的旋转运动为逆向流动。吸附剂容器可以安装在旋转盘的边缘区域附近，该旋转盘相对于该管道形成滑动流体密封。理想的是，在管道入口和出口之间的中间位置设置加热载热流体的加热装置。加热装置定位成远离管道，通过一个通道将管道与加热装置流体地连接起来。或者，将加热装置定位成，对管道内的载流流体直接进行加热，或者加热装置包括一个阀，该阀用于将加热后的流体以及载热流体引导到该管道中。此外，最好在入口和出口之间的管道内设置一个密封件，以便通过管道引导载热流体沿着所选的路径流动。该流体密封件可以包括多个与旋转轴相连的叶片，其中每个叶片远离转轴的末端都相对于管道形成滑动流体密封。或者，流体密封也可以为在管道内的限制形式。可以设置多个加热/冷却通道，且每个吸附剂容器具有远离第一部分的第二部分，该驱动装置使得吸附剂容器的第二部分相对于加热/冷却通道作相对循环运动。优选的是，加热/冷却通道布置成使得在每个吸附剂容器的第二部分上产生流体流动。采用本专利技术，能够获得加热/冷却的连续而稳定的输出。采用适当的吸附剂材料，也可以使得吸附剂的冷却功率超过1kW/kg的高功率密度，并且对于一个10kW的冷却器来说其系统体积仅有0.2m3。而且，由于没有特定的氨水阀和泵以及控制设备，这就显著地简化了结构和压缩装置的维护，并显著地降低了该装置的整体成本。对于燃气式空调系统，由于所采用的循环的再生特性，采用本专利技术能达到0.95的COP值。最好采用活性炭最为吸附剂材料。不过，也可以采用替代性材料，例如沸石、硅胶、金属氢化物、化学吸收剂例如氯化钙、以及液态吸收剂例如水或溴化锂。本专利技术的压缩装置可以直接用于空气调节或制冷。此外本专利技术还可以用于液体冷却或制冰。实际上，本专利技术的压缩装置适用于所有需要供暖/制冷的情况，例如空调、工业制冷，适于热泵或者用作热转换器。尽管在此是参照固体吸附剂进行的说明，但是可以理解的是，本专利技术也可以采用流体吸收剂作为制冷剂，例如带有氨的水。下面将采用举例的方式，参照附图对本专利技术的实施例进行说明，其中图1a、1b以及1c示意性地表示出了基本吸附循环；图2是本专利技术吸附剂容器的示意性剖视图；图3是本专利技术的压缩装置的第一实施例的示意性透视图；图4是在压缩装置的吸附区域内的温度分布示意图；图5是在压缩装置的蒸发/冷凝区域内传热的示意图；图6是本专利技术的压缩装置的第二实施例的示图；图7、8、9以及10是压缩装置所采用的可替换的流体密封件的详细示图；图11是压缩装置的蒸发器/冷凝器通道中所采用的流体密封件的详细示图；图12是本专利技术的压缩装置的第三实施例的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压缩装置，其包括：多个吸附剂容器，每个容器包含吸附剂材料和吸附物流体；一个或多个流体管道，每一个所述吸附剂容器中的至少一部分位于该管道内，并且载热流体在该管道内流动，该管道具有入口和出口；以及驱动装置，其用于使该吸附剂容器相对于该管道的入口作相对的循环运动，从而使所述载热流体在入口处相对于该吸附剂容器逆向流动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RE克里托夫，
申请(专利权)人：沃里克大学，
类型：发明
国别省市：GB[英国]