專利名稱：采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)岱椒捌溲b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)岱椒捌溲b置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的眾多回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)中，回?zé)崞魇撬年P(guān)鍵部件，如斯特林、G-M和脈管制冷機(jī)等。通過(guò)回?zé)崞鞯膫鳠崃恳葰怏w制冷機(jī)產(chǎn)生的冷量大10-50倍，所以其傳熱性能優(yōu)劣，對(duì)氣體制冷機(jī)的性能有決定性影響。
由于回?zé)崞鲹Q熱面積和換熱系數(shù)有限，不論是在熱吹期還是在冷吹期，氣體與填料間總存在著換熱溫差，這就導(dǎo)致了換熱的不可逆性，稱為有限傳熱損失。理論研究表明，回?zé)崞餍手饕Q于傳熱單元數(shù)NTU和填料與工質(zhì)的對(duì)比熱容Г(填料與氣體的熱容量之比Cr/C)的大小。在假定傳熱單元數(shù)不變的情形下，回?zé)崞餍手饕Q于對(duì)比熱容Г的大小。對(duì)比熱容越大，回?zé)岵豢赡鎿p失越小，反之則越大。當(dāng)對(duì)比熱容接近1時(shí)，便產(chǎn)生回?zé)崞鞯摹盁犸柡汀爆F(xiàn)象，此時(shí)回?zé)崞餍蕿榱?，喪失蓄冷功能?br>
隨著工作溫度的降低，氣體和填料的物性參數(shù)變化很大。金屬填料的晶格比熱容隨溫度的降低以cm∝T3的關(guān)系迅速減小，而氦氣的定容比熱容和密度卻隨著溫度的降低而增加。所以對(duì)比熱容隨著工作溫度的降低明顯減小，以致回?zé)崞鞲鹘孛嫔咸盍蠝囟入S時(shí)間變化的波幅增大，傳熱不可逆損失增加。為此，許多學(xué)者開(kāi)展了以提高回?zé)崞鞅葻崛轂橹饕康牡幕責(zé)岵牧系难芯浚⑷〉昧艘欢ǖ倪M(jìn)展。目前在低溫下采用具有磁比熱反常特性的磁性蓄冷材料的低溫制冷機(jī)，低溫下的對(duì)比熱容明顯增大，最低制冷溫度可達(dá)到液氦溫區(qū)。然而，這些研究只是單純從提高填料的比熱容角度出發(fā)，沒(méi)有顧及填料與氣體相互作用的影響。事實(shí)上，填料和工質(zhì)兩者的耦合作用，有可能對(duì)回?zé)崞餍阅艿母纳谱龀鲞M(jìn)一步的貢獻(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)岱椒捌溲b置。
采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)岱椒ú捎媒饘俳z網(wǎng)和活性炭作為回?zé)崞魈盍?，利用活性炭填料?duì)氮組分具有的吸附作用增加其相應(yīng)的比熱容特點(diǎn)，改善回?zé)崞餍阅堋?br>
采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)崞骶哂胁讳P鋼外殼，在不銹鋼外殼內(nèi)，依次設(shè)有氣體導(dǎo)流塊、金屬絲網(wǎng)、活性炭填料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在回?zé)崾街评錂C(jī)中，采用含氮混合工質(zhì)的高制冷效應(yīng)與回?zé)崞魈盍匣钚蕴繉?duì)氮?dú)獾奈教匦?，提高了制冷機(jī)的循環(huán)熱力學(xué)性能和回?zé)崞鞯幕責(zé)嵝阅?，由此在要求的制冷溫區(qū)內(nèi)獲得的制冷量和制冷系數(shù)COP優(yōu)于純氦工質(zhì)。與傳統(tǒng)的依靠純工質(zhì)以及應(yīng)用不同回?zé)嵝阅苄罾涮盍系幕責(zé)崞飨啾?，該發(fā)明在提高回?zé)崾街评錂C(jī)制冷性能方面，具有原理簡(jiǎn)單、效果顯著、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)這種方法，可以在80K溫區(qū)提高回?zé)崾街评錂C(jī)的制冷量和制冷性能COP。
附圖是采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)岱椒ㄊ遣捎媒饘俳z網(wǎng)和活性炭作為回?zé)崞魈盍?，利用活性炭填料?duì)氮組分具有的吸附作用增加其相應(yīng)的比熱容特點(diǎn)，改善回?zé)崞餍阅堋?br>
所說(shuō)的氮組分是采用含氮的混合工質(zhì)，利用混合工質(zhì)熱物性提高系統(tǒng)循環(huán)熱力學(xué)性能。含氮混合工質(zhì)與對(duì)氮組分具有吸附特性的回?zé)崞魈盍匣钚蕴績(jī)烧叩墓餐饔?，促使回?zé)崞餍阅芨蟪潭鹊靥岣摺?br>
采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)崞骶哂胁讳P鋼外殼1，在不銹鋼外殼內(nèi)，依次設(shè)有氣體導(dǎo)流塊2、金屬絲網(wǎng)3、活性炭填料4。
金屬絲網(wǎng)材料為不銹鋼、紫銅、磷青銅，相應(yīng)的目數(shù)為80～250目?；钚蕴刻盍峡刹捎玫念愋蜑槟举|(zhì)顆?；钚蕴俊⒐麣ゎ惢钚蕴?、煤質(zhì)顆?；钚蕴?、木質(zhì)粉狀活性炭。
采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)崞?，其回?zé)徇^(guò)程是一個(gè)熱吹期和一個(gè)冷吹期組成的周期性換熱過(guò)程。在熱吹期，熱氣體工質(zhì)通過(guò)回?zé)崞?，加熱回?zé)崞鞯奶盍希鴼怏w本身的溫度降低；在冷吹期，冷氣體反向通過(guò)回?zé)崞?，使填料冷卻，而氣體本身的溫度升高。
采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)崞?，主要?yīng)用于回?zé)崾街评錂C(jī)，如斯特林制冷機(jī)、GM制冷機(jī)、脈管制冷機(jī)、索爾文制冷機(jī)、維勒米爾制冷機(jī)等。
權(quán)利要求
1.一種采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)岱椒?，其特征在于采用金屬絲網(wǎng)和活性炭作為回?zé)崞魈盍希没钚蕴刻盍蠈?duì)氮組分具有的吸附作用增加其相應(yīng)的比熱容特點(diǎn)，改善回?zé)崞餍阅堋?br>
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)岱椒ǎ涮卣髟谟谒f(shuō)的氮組分是采用含氮的混合工質(zhì)，利用混合工質(zhì)熱物性提高系統(tǒng)循環(huán)熱力學(xué)性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)岱椒?，其特征在于所說(shuō)的含氮混合工質(zhì)與對(duì)氮組分具有吸附特性的回?zé)崞魈盍匣钚蕴績(jī)烧叩墓餐饔?，促使回?zé)崞餍阅芨蟪潭鹊靥岣摺?br>
4.一種采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)崞?，其特征在于它具有不銹鋼外殼(1)，在不銹鋼外殼內(nèi)，依次設(shè)有氣體導(dǎo)流塊(2)、金屬絲網(wǎng)(3)、活性炭填料(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)崞鳎涮卣髟谟诮饘俳z網(wǎng)材料為不銹鋼、紫銅、磷青銅，相應(yīng)的目數(shù)為80～250目。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)崞?，其特征在于活性炭填料的類型為木質(zhì)顆粒活性炭、果殼類活性炭、煤質(zhì)顆?；钚蕴?、木質(zhì)粉狀活性炭。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用活性炭吸附氮?dú)獾奈绞交責(zé)岱椒捌溲b置。方法采用金屬絲網(wǎng)和活性炭作為回?zé)崞魈盍?，利用活性炭填料?duì)氮組分具有的吸附作用增加其相應(yīng)的比熱容特點(diǎn)，改善回?zé)崞餍阅?。裝置具有不銹鋼外殼，在不銹鋼外殼內(nèi)，依次設(shè)有氣體導(dǎo)流塊、金屬絲網(wǎng)、活性炭填料。本發(fā)明是在回?zé)崾街评錂C(jī)中，采用含氮混合工質(zhì)的高制冷效應(yīng)與回?zé)崞魈盍匣钚蕴繉?duì)氮?dú)獾奈教匦?，提高了制冷機(jī)的循環(huán)熱力學(xué)性能和回?zé)崞鞯幕責(zé)嵝阅埽纱嗽谝蟮闹评錅貐^(qū)內(nèi)獲得的制冷量和制冷系數(shù)COP優(yōu)于純氦工質(zhì)。該發(fā)明在提高回?zé)崾街评錂C(jī)制冷性能方面，具有原理簡(jiǎn)單、效果顯著、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)這種方法，可以在80K溫區(qū)提高回?zé)崾街评錂C(jī)的制冷量和制冷性能COP。
文檔編號(hào)F25B40/06GK1556361SQ20041001582
公開(kāi)日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2004年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月12日
發(fā)明者甘智華, 程章展, 劉華釗, 邱利民, 陳國(guó)邦 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)