Хемосорбционный аппарат для нагревания или охлаждения Советский патент 1986 года по МПК F25B17/08 F28D19/04 F24J1/00 

. J Изобретение относится к технике кондиционирования, воздуха, а конкретно к хемосорбционным аппаратам для нагревания или охлаждения транспортного средства. Целью изобретения является повыше ние экономичности и улучшение массогабаритных характеристик. На фиг,1 представлена принципиаль ная схема предлагаемо -о аппарата; на фиг,2 - хемосорбционный аппарат, предназначенный для использования в качестве блока кондиционирования воз духа в транспортном средстве; на фиг 3 - внутренняя часть хемосорбционного аппарата; на фиг.4 - термоэлемент разрез; на фиг,5 - вариант хемосорб1П10Я110ГО аппарата, Хемосорбционный аппарат содержит цилиндрический корпус 1, ротор 2 с .чол1)ми тёpмoэлeмeнta }И (элементами) 3, выполне11 1ьгми в виде ребер (фиг.1) или труб (фиг,5) образующих круговую решетку 4, которая закреплена с возможностью враще.ния на валу 5. Внутренняя часть корпуса 1 разделена на две части с помощью перегородок 6, а злементы 3 образуют радиальные группы каналов 7 между каждой парой смежньп: элементов 3 (фиг,1 Для формирования каналов 7 (вариант аппарата на фиг,5) корпус 1 дополнителыю снабжен радиальными разделите лями 8, Перегородки 6 делят корпус 1 на равные части 9 и 10, причем количество термоэлементов 3 определяет ся требуемыми входным и выходНым теп ловьпуги потоками, циклическими параметрами и теплоемкостью абсорбента, используемого в элементах 3.. Кроме того, корпус 1 имеет входные 11-14 и выходные 15-18 отверстия с соответствую Щ мп температурными зонами.. , Каждый элемент 3 разделен на верх нюю часть 19 для реактанта, которым Для большинства, материалов являетсй/ .водяной пар, и нижнюю часть 20 для абсорбента. Из полости элемента 3 с целью повышения эффективности цлкла может быть откачан воздух. .Для обеспечения высокого уровня проникнове ния реактанта абсорбирующий материал взвегаен в пористой структуре 21, Которая содержит гранулы абсорбента, удаленные друг от -друга на таком расстоянии, что во времяiповторных циклов работы элементов 3 не происходит их соединение luni сдетшение. 142 Кроме того, структура 21 служит для предотвращения распыпивания частиц на влажном воздухе при многокра ной абсорбции паров воды, что продлевает срок службы абсорбента. Между частями 19 и 20 может быть предусмотрен фильтр 22, проницаемый только для молекул реактанта и блокирующий абсорбент. Этим предотвращается з1агрязнение верхней части 19 абсорбентом. В верхней же части 19 может быть установлен фитиль 23 из тканевого материала, предназ1гаченный для удержания большого количества десорбированной воды. В нижней части 20 к стенкам прижата проволочная сетка 24, Кроме того, внутри каждопо элемента 3 могут быть предусмотрены распорки 25 для придания необходимой жесткости конструкции при работе под вакуумом во внутренней полости элемента 3, Абсорбент может быть также снеша с opVaническим соединением (смолой) «или вяжущим материалом (тефлоном) и нанесен в виде слоя на внутреннюю поверхность элемента 3. Это обеспечивает плотный тепловой контакт между абсорбентом h стенками 3, Хемосорбциопный аппарат работает следующим образом, При использовании в качестве охлаждающей системы высокотемпературный материал подается в нижнюю часть 20 группы элементов 3 в одном секторе корпуса 1, Реактант десорбируется из .абсорбента и движется в верхнюю часть 19, где тепло удаляется из текучей среды в наружный теплообменник (не показан). Когда группа элементов 3 повернется в другую температурную зону, тепло удаляется из нижних частей 20 элементов 3 с помощью теплообменника в теплрчриемник (не показаны) Стремясь к химическому равновесию реактант движется вниз для повторной абсорбции в абсорбент, а его испарение из верхниз4 частей 19 элементов 3 создает охлаждающий выходящий поток, который используется для охлаждения ,выхогящей текучей среды. Кондиционер транспортного средства в качестве основной входной энергии использует отходящее тепло двигателя. Горячая вода подводится от блока двигателя при температуре около 110 С через входное отверстие 11 к нижней части 20 элементов 3 и отводится через выходное отверстие 15. Отверстия 1) и 15 выполнены дугообразными и занимают несколько промежутков между элементами 3, определяя высокотемпературную зону аппарата. Верхние части 19 элементов 3 контактируют с водой, проходящей от радиатора (не показан) через дугообраз ные входное 12 и выходное 16 отверстия, которые образуют другую температурную зону. Тепло непрерывно удаляется из верхних частей 19 через ра диатор в теплообменник-(наружный воз дух) , При этом температура верхних частей 19 находится в диапазоне 40-85 Разность температур между верхней 19 и нижней 20 частями позволяет абсорбенту, находящемуся в нижних частях 20 элементов 3, десорбировать реактант, который & газообразном состоянии движется в верхнюю часть 19 элемента 3. Элементы 3 продолжают поворачиваться посредством вала 5 в следующую часть теплового цикла. Нижние части 20, элементов 3 проходят через третью , температурную зону, образованную входным 13 и выходным 17 отверстиями для ц||ркуляции воды из радиатора. Здесь нижние части 20 элементов 3 охлаждаются до температуры 40-85 С, при этом парообразный реактант,. находящийся в верхних частях ,19 элементов 3,дви жется вниз в сторону химического равновесия для абсорбирования абсорбент том, находящимся в нижних частях 20. Испарение реактанта из верхней части 19 создает эффект охлаждения, приводящий к тому, что температура в верхних частях 19 составляет около 22-35 С Теплообменная текучая среда, наприме вода или гликоль, циркулирует через входное 14 и выходное 18 отверстия, чтобы переносить энергию охлаждения к обычному змеевику вентилятора (не показан) кондиционера воздуха тран- . спортного средства. Воздух охлаждается за счет контакта со змеевиком вентилятора и подается в пассажирский салон. Элементы 3 продолжают поворачиваться для следующего цикла охлаждения. Предлагаемый хемосорбционный аппарат может быть использован и вкачестве нагревателя. При этом нельзя ограничивать его применение только с целью отопления в автомобиле, который может обогреваться непосредственно через теплообменник с системой циркуляции двигателя или отходя1iтеплом. Аппарат может быть нсполь щим зован везде,, где имеются тепловой источник и теплоприемник (например, спутники, космические транспортные средства, солнечные кондиционеры воздуха в зданиях), Аппарат действует как тепловой или термоэнергетический насос, приводимый в действие реакцией хемосорбции при условиях, когда может быть использован градиент: источник тепли поглотитель. Контакт с тепловым источником у одного конца абсорбционных элементов и наличие теплоприемника у другого конца перекачивают тепловую энергию в одном направлении (десорбция - хранение). Реверсирование положения источник - приемник перекачивает энергию в другом направлении (абсорбция - высвобождение), создавая тепло, отводимое потребителю. Материалами, используемыми.в хемосорбционном аппарате, могут служить обычные сухие и жидкие абсорбенты, например силикагель, цеолиты, солевые растворы, гликоли и т.д. Однако предпочтительными с точки зрения эффективности переноса тепловой энергии и низкой стоимости являются сухие химические абсорбенты: щелочные или щелочно-железистые галогениды, аммониакаты (аммоний в качестве реактанта) биоксалат натрия, окись магния, хлорид лития или хлорид кальция. Другие сухие абсорбенты и соответствующие реактанты могут быть выявлены путем выбора химических равновесных состояний,пригодных для требуемых рабочих условий. Пористая структура для абсорбента может быть получена в виде тканого материала, например замши, металлической или органической губки или керамики или металлической пены, поставляемой под фирменным названием Дуоцел. Пригодная для использования система кондиционирования воздуха может быть выполнена на 20-60 ребрахкруглой решетки, причем частота вращения составляет одного оборота за 15-20 мин. ормулй изобретения 1. Хемосорбционный аппарат для нагревания или охлаждения, содержащий

., s12

цилиндрический корпус, раяделенмый на температурные зоны и имеющий входное и, выходное отверстия в каждой из них, и ковксиально установленный в корпусе ротор в виде укрепленных на приводном валу полых термоэлементов, образующих круговую решетку in заполненных абсорбентом и реактантом,которые способны соединяться один с другим с высвобождением тепла абсорбции или диссоциировать с поглощением тепла в .зависимости от уровня температур, подводимых к. термоэлементам в соответствующих температурньк зонах, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения экономичности и улучшения массогабаритных характеристик, ,корпус с .термоэлементами разделен на две части с помощью секторньск перегородок, установленных в одной плоскости между.термоэлементами, причем одна часть, каждого элемента заполнена абсорбентом, а другая - реактантом.

2.Аппарат по п,1, о т л и ч а (О щ и и с я тем, что полости. термоэлементов дополнительно заполнены пористой структурой, в которой взвешен абсорбент.

3.Аппарат по п.1, о т ли ч а ю ГЦ и и с я тем,, что абсорбент прикреплен к внутренней поверхности термоэлементов с помощью органической смолы или нанесен на нее в виде слоя его смеси со связукяцим веществом.

4.Аппарат по п.t, отличающийся тем, то в одной части термоэлемента дополнительно установлен фитиль.

1

5.Аппарат поп., отличающийся тем, что части каждого термоэлемента, содержащие абсорбент

и реактант, разделены с Помощью фильтра, проницаемого только для реактанта;

(риг. J

ы

19 25

22

24

20 25

ij

us. S