技术领域
[0001] 本
发明属于太阳能利用技术领域，具体涉及一种吸附式太阳能冷热联供真空管。
背景技术
[0002]
能源作为人类社会发展的一个永恒的话题，近代以来倍受世界各国重视。随着科学的发展，便捷而高效的勘测与开采技术为人类开发了越来越多的化石能源，却给自然环境带来了灾难，因而人们把目光开始转向清洁能源。太阳能作为一种清洁而廉价的能源，目前已受到很多国家的大
力支持与开发，太阳能热利用技术应运而生。目前，人们对
太阳能电池技术、聚光型太阳能集热技术及太阳能热动力系统等都有重大研究突破，而太阳能制冷技术仍然处于探索阶段。吸附式制冷技术因为其具有结构简单，运行条件要求低，无制冷剂污染，工质种类选择性大，易适应太阳季节性变化等诸多优点，受到很多研究者的追捧；但由于其本身制冷功率较小，初投资大，易受
气候变化影响等缺点，成为太阳能制冷技术发展的
瓶颈。一般的吸附式制冷装置，由于吸附时会在吸附剂表面产生大量吸附热，导致吸附剂吸附能力下降，从而降低系统的制冷系数，部分采取的措施是加装肋片将该部分热量散入环境，在光照情况下也需要从外界通入冷却工质，如空气或
水用以冷却装置内循环工质，冷却剂所接收的热量往往因
温度相对较低而无法再利用，最终只能排入大气，从而造成了大量的
热能损失。
发明内容
[0003] 本发明的目的是：为克服因吸附体对吸附质进行吸附时产生吸附热，和日照结束时吸附体中的高温余热无法及时散去而降低吸附体吸附能力的问题，提供一种双循环吸附式太阳能冷热联供真空管；
[0004] 本发明的技术方案一：双循环吸附式太阳能冷热联供真空管，它包括：真空玻璃管、位于真空玻璃管内部的吸
热管、外吸附体、内吸附体、二次循环热管和引
流管；
[0005] 吸热管的外表面
喷涂吸收层，吸热管的腔体内设有外吸附体与内吸附体，其中，外吸附体与吸热管的内壁直接
接触，外吸附体与内吸附体之间通过气隙
支架留有缝隙，气隙支架的内外两侧分别设有外网筛和内网筛；内吸收体内部设有二次循环热管和引流管；
[0006] 吸热管的一端与冷
蒸汽导管连接，冷蒸汽导管穿过真空玻璃管一侧的密封端盖、冷室
接口处的连接
法兰与位于冷室内的
蒸发器连接，
蒸发器上设有抽气
阀；
[0007] 吸热管的另一端与热蒸汽导管连接，
冷凝器位于水箱内；热蒸汽导管与冷凝器连接，冷凝器设有汇液口；
[0008] 二次循环热管的冷凝端与冷凝器的内壁相接触，引流管的一端与蒸发器相通，另一端通过汇液口与冷凝器相通；
[0009] 在密封端盖与连接法兰之间设有预紧
弹簧。
[0010] 本发明的技术方案二：双循环吸附式太阳能冷热联供真空管，它包括：吸热管、位于吸热管外部的环肋阵、外吸附体、内吸附体、二次循环热管和引流管；
[0011] 吸热管及环肋阵的外表面涂有吸收层，吸热管的腔体内设有外吸附体与内吸附体，其中，外吸附体与吸热管的内壁直接接触，外吸附体与内吸附体之间通过气隙支架留有缝隙，气隙支架的内外两侧分别设有外网筛和内网筛；内吸收体内部设有二次循环热管和引流管；
[0012] 吸热管的一端与冷蒸汽导管连接，冷蒸汽导管穿
过冷室接口处的连接法兰与位于冷室内的蒸发器连接，蒸发器上设有抽气阀；
[0013] 吸热管的另一端与热蒸汽导管连接，冷凝器位于水箱内；热蒸汽导管与冷凝器连接，冷凝器设有汇液口；
[0014] 二次循环热管的冷凝端与冷凝器的内壁相接触，引流管的一端与蒸发器相通，另一端通过汇液口与冷凝器相通；冷蒸汽导管与热蒸汽导管外加设有保温层。
[0015] 本发明的有益效果是：(1)本发明采用内、外双吸附体，增加了吸附剂的吸附体积，同时减短了
传热与传质距离；在内吸附体近中心处设有二次循环热管，解决了因吸附体对吸附质进行吸附时产生吸附热，和日照结束时吸附体中的高温余热无法及时散去而降低吸附体吸附能力的问题；利用循环过程中产生的热量加热水箱中的水，使循环热得到收集和利用。
[0016] (2)将大部分工作零部件及工作介质集于一个管内，结构非常紧凑；一次完成工作介质填装，密封，工作无污染，安全可靠，无二次投资，且装置对工作条件要求低；
[0017] (3)内部设置了二次循环热管，强化了内部热量向外传递，同时，相对传统的制冷管，水箱可收集到循环中各个阶段产生的热量，增加热能利用效率；
[0018] (4)本发明对热源要求低，既可用太阳光照驱动(方案一)，也可用废热余热驱动(方案二)，并且管式结构容易进行多管并排组装，从而得到较大的冷量和热能。
附图说明
[0019] 图1是本发明一个实现形式的剖视图。
[0020] 图2是图1的断面图；
[0021] 图3是图1制冷端剖视图；
[0022] 图4是图1加翅片的结构示意图；
[0023] 图5是图1设有两个二次循环热管的结构示意图。
[0024] 图6是本发明另一个实现形式的剖视图；
[0025] 其中，1-玻璃管；2-吸热管；3-外吸附体；4-外网筛；5-气隙支架；6-内网筛；7-内吸附体；8-二次循环热管；9-引流管；10-密封端盖；11-预紧弹簧；12-连接法兰；13-冷蒸汽导管；14-抽气阀；15-蒸发器；16-冷室；17-热蒸汽导管；18-汇液口；19-冷凝器；20-水箱；21-翅片；22-环肋；23-保温层。
具体实施方式
[0026]
实施例1，参见附图1、2，双循环吸附式太阳能冷热联供真空管，它包括：真空玻璃管1、位于所述真空玻璃管1内部的吸热管2、外吸附体3、内吸附体7、二次循环热管8和引流管9；
[0027] 吸热管2的外表面涂有吸收层，吸热管2的腔体内设有外吸附体3与内吸附体7，其中，外吸附体3与吸热管2的内壁直接接触，外吸附体3与内吸附体7之间通过气隙支架5留有缝隙，气隙支架5的内外两侧分别设有外网筛4和内网筛6；内吸收体7内部设有二次循环热管8和引流管9；
[0028] 参见附图3，吸热管2的一端与冷蒸汽导管13连接，冷蒸凝汽导管13穿过真空玻璃管1一侧的密封端盖10、冷室16接口处的连接法兰12与位于冷室16内的蒸发器15连接，蒸发器15上设有抽气阀14；
[0029] 二次循环热管8的冷凝端与冷凝器19的内壁相接触，引流管9的一端与蒸发器15相通，另一端通过汇液口与冷凝器19相通；
[0030] 在密封端盖10与连接法兰12之间设有预紧弹簧11；
[0031] 整个装置倾斜放置在易于接受阳光的地方，并使引流管9处于二次循环热管8的下面，方便冷凝器19内的液体靠重力回流。在白天，期初水箱20中有低温水，太阳光透过真空玻璃管照到吸热管2时，吸热管2壁面温度逐渐升高，并将热量由其内壁传递到外吸附体3，因此外吸附体3的温度优先升高，并使其吸附的吸附质开始
解吸，随后由于两吸附体之间逐渐产生温差，热量主要以蒸汽的
对流和气隙支架5的导热两种形式从外吸附体3传递到内吸附体7；随着日照时间的推移，外吸附体3的温度愈加升高，并逐渐解吸完全，此时外吸附体3主要以热
辐射和气隙支架5导热两种形将热量传递给内吸附体7，促进内吸附体7的解吸。高温的解吸蒸汽通过气隙，沿热蒸汽导管17进入冷凝器19，并在冷凝器19内壁上
凝结，放出
潜热加热水箱中的水，凝结后吸附质汇聚在汇液口18，并通过引流管9靠重力回流到蒸发器15。整个过程中，处于内吸附体7中二次循环热管8的温度总是最后才升高，所以不会因为其本身的传热效应对吸附体中吸附质的解吸产生显著影响，而当两吸附体解吸趋于完全时，若依然有光照比如夏季日照时间较长，二次循环热管8可将此时吸热管接收到多余的太阳能传到冷凝器19的内壁，通过冷凝器壁与水箱20中的水换热。结束一天的光照后，需要对吸附体降温从而恢复其对吸附质的吸附能力。此时，用户可从水箱20中取走热水，如洗澡后重新加入冷水，于是二次循环热管8的上下两端重新产生温差，可将吸附体中的高温余热传到水箱20，从而使吸附体温度下降，恢复其吸附能力。当然，吸附体中的一部分热量会以热辐射的方式进入大气当中。在夜间，蒸发器15中的吸附质慢慢挥发，带走
汽化潜热，并在冷室
16中实现制冷，吸附质蒸汽通过冷蒸汽导管13进入气隙，被两吸附体缓慢吸附，同时会在吸附体表面产生吸附热，即由于蒸汽
液化放出的热量，吸附热的聚集会使吸附体表面温度升高，降低吸附体的吸附能力，此时可由二次循环热管8将这部分热量传至水箱20，从而消除吸附热对吸附体吸附能力的影响。由于夜间时间足够长，可使吸附体充分完成吸附，而二次循环热管8与吸附体3、7及吸附质在夜间相当于
热泵，该热泵循环由二次循环热管8完成，这样一来，也使水箱中水的温度有所升高，减少了第二天的热负荷。
[0032] 图2是本发明的真空管断面图，运行原理解释如下：
[0033] 夜间从蒸发器15中挥发出来的吸附质蒸汽，进入由外、内吸附体3、7所组成的气隙，并被两吸附体缓慢吸附，气隙由气隙支架5保持，气隙支架内外分别有外网筛4和内网筛6，用以隔挡吸附体，防止碎屑进入气隙，同时，气隙支架5也起到内外吸附体热量传递的作用。内吸附体7近中心处有二次循环热管8和引流管9。由于日照结束时两吸附体中仍有大量高温余热，阻碍吸附体对吸附质的吸附，而吸热管2与玻璃管1之间又是真空层，在低温段由热辐射向外散发的热量的速率非常缓慢，此时就可由二次循环热管8将该部分热量传到冷凝器19的内壁，同时，由于吸附体在对吸附质蒸汽进行吸附时，会在吸附体表面产生吸附热，此部分热量也可通过二次循环热管8传到冷凝器内壁，最终通过冷凝器壁将热量传到水箱20中的水中储存。
[0034] 图3是本发明制冷端结构示意图，运行原理解释如下：
[0035] 在夜间，蒸发器15中的吸附质挥发带走大量
汽化潜热，从而在冷室16中产生冷量。蒸发器15通过锥形
螺纹与冷蒸汽导管13连接，以保证
密封性。冷蒸汽导管13、吸热管2、密封端盖10和预紧弹簧11通过
焊接连在一起，以避免日照时由于高温使材料膨胀产生巨大力破坏系统密封性。蒸发器15上装有抽气阀14，使用前需要将吸热管内部封闭空间中的空气含量降到安全浓度，此时可通过抽气阀14进行重复抽气和充液来完成。
[0036] 在图4中，对吸热管2的外面加装翅片21，其运行原理如下：
[0037] 翅片21的作用是增大
太阳辐射接收面积，从而获得更多的辐射能。对于中高纬度区，受太阳高度
角影响，日照时间相对较短，太阳辐射强度会低于低纬度区域，此时仅由吸热管2接收到的辐射能不足以使管内吸附体中的吸附质完全解吸。而在吸热管2的两侧加装总宽为吸热管半径的翅片21，可使吸热管2比无翅片时多接收三分之一的辐射量。因此，对于高纬度区可采用加翅片的方式，提高装置的性能。
[0038] 在图5中，内吸附体7中对称分布这两个二次循环热管8，其运行原理如下：
[0039] 采用双二次循环热管8，可以强化白天吸附体中热量通
过热管向水箱的热传导。对于太阳辐射力较强的地区，吸热管每天接收到的热量使吸热管2内吸附体中的吸附质完全解吸后仍有多余，该热量若不及时散去，会使内、外吸附体3、7之间的吸附质蒸汽温度急剧升高，这对装置的工作能力有很大影响，比如采用甲醇为吸附质，当温度达到140℃时，甲醇分解成二甲醚，影响装置工作性能，因此双二次循环热管8能有效的加强该部分热量的传递。
[0040] 实施例2，参见附图6，双循环吸附式太阳能冷热联供真空管，它包括：吸热管2、位于吸热管2外部的环肋阵22、外吸附体3、内吸附体7、二次循环热管8和引流管9；
[0041] 吸热管2及环肋阵22的外表面涂有吸收层，吸热管2的腔体内设有外吸附体3与内吸附体7，其中，外吸附体3与吸热管2的内壁直接接触，外吸附体3与内吸附体7之间通过气隙支架5留有缝隙，气隙支架5的内外两侧分别设有外网筛4和内网筛6；内吸收体7内部设有二次循环热管8和引流管9；
[0042] 吸热管2的一端与冷蒸汽导管13连接，冷蒸汽导管13穿过冷室16接口处的连接法兰12与位于冷室16内的蒸发器15连接，蒸发器15上设有抽气阀14；
[0043] 吸热管2的另一端与热蒸汽导管17连接，冷凝器19位于水箱20内；热蒸汽导管17与冷凝器19连接，冷凝器19设有汇液口18；
[0044] 二次循环热管8的冷凝端与冷凝器19的内壁相接触，引流管9的一端与蒸发器15相通，另一端通过汇液口18与冷凝器19相通；冷蒸汽导管13与热蒸汽导管17外加设有保温层。
[0045] 二次循环热管8的冷凝端与冷凝器19的内壁相接触，引流管9的一端与蒸发器15相通，另一端通过汇液口与冷凝器19相通；其运行原理如下：
[0046] 采用废气余热驱动，当热
流体流过吸热管2表面时，会与吸热管2发生换热，环肋阵22能有效提高换热面积，增大热交换量，热量通过吸热管壁传给管内吸附体，实现吸附体中的吸附质解吸。保温层23可降低吸热管2两端的导气管与环境的换热速率，尤其对冷蒸汽导管13，保温层23可使吸附质在晚间挥发时带走
气化潜热基本都来自冷室16，以实现较好的制冷效果。
