一种除湿溶液再生装置及一种空气除湿系统 |
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| 申请号 | CN201810350889.4 | 申请日 | 2018-04-18 | 公开(公告)号 | CN108488955B | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 东莞理工学院; | 发明人 | 黄斯珉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种除湿溶液再生装置及一种空气除湿系统，所述除湿溶液再生装置包括左侧的 蒸汽 加热流道、中间的除湿溶液流道和右侧的蒸汽发生流道，所述除湿溶液流道与所述蒸汽发生流道之间设有只允许 水 蒸汽通过的半透膜。本发明提供的除湿溶液再生装置的处理空气不与除湿溶液直接 接触 ，不会引起空气夹带除湿溶液，不会引起管道和设备的 腐蚀 ；而且使用水蒸汽加热，水蒸汽冷凝时能够释放大量 潜热 ，加热效果更好，除湿溶液再生效果好。本发明提供的空气除湿系统具有除湿溶液再生效果好、除湿效果好的优点；并且本发明提供的空气除湿系统还能实现 太阳能 和吸收式 热 泵 互补驱动与 电能 驱动除湿溶液再生，进一步提高能效，更加环保节能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种空气除湿系统，其特征在于，包括蒸汽发生模块(1)、除湿溶液再生装置(2)和除湿装置(3)，所述除湿溶液再生装置包括左侧的蒸汽加热流道(21)、中间的除湿溶液流道(22)和右侧的蒸汽发生流道(23)，所述除湿溶液流道(22)与所述蒸汽发生流道(23)之间设有只允许水蒸汽通过的半透膜(24)；所述蒸汽发生模块(1)的蒸汽出口与所述蒸汽加热流道(21)连通；所述除湿装置(3)中的除湿溶液能够流入所述除湿溶液流道(22)；所述蒸汽发生模块(1)包括热水装置(11)和蒸汽发生装置(12)，所述蒸汽发生装置(12)包括热水流道(121)和蒸汽流道(122)，所述热水流道(121)与所述蒸汽流道(122)之间设有只允许水蒸汽通过的半透膜；所述热水装置(11)的热水出口与所述热水流道(121)连通，所述蒸汽流道(122)与所述蒸汽加热流道(21)连通；所述空气除湿系统还包括第二冷凝器(5)和第三储液罐(6)，蒸汽发生流道(23)产生的蒸汽进入第二冷凝器(5)冷凝，冷凝后得到的水流入第三储液罐(6)储存；所述热水装置(11)包括第一储液罐(111)和太阳能加热器(112)，所述第一储液罐(111)的出水口与所述太阳能加热器(112)的进水口连通；所述第二冷凝器(5)包括第二冷凝器蒸汽流道和第二冷凝器温水流道，所述第二冷凝器蒸汽流道的蒸汽进口与所述蒸汽发生流道(23)的蒸汽出口连通，所述第二冷凝器蒸汽流道的出水口与所述第三储液罐(6)的进水口连通；所述第二冷凝器温水流道的进水口与所述热水流道(121)的出水口连通，所述第二冷凝器温水流道的出水口与所述第一储液罐(111)进水口连通；所述除湿装置(3)的进气口设有鼓风机(31)。 |
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| 说明书全文 | 一种除湿溶液再生装置及一种空气除湿系统技术领域[0001] 本发明涉及空气调节技术领域，更具体地，涉及一种除湿溶液再生装置及一种空气除湿系统。 背景技术[0002] 空气的温度和湿度是影响环境舒适程度的两个关键因素。在炎热的气候中，对环境空气温度进行冷却可以提高舒适度；然而，在炎热潮湿的气候，特别是海湾城市，除湿几乎与冷却一样重要。研究表明，人体适合的相对湿度为40% 60％，过高的湿度会导致人体产~生不适，严重则还会导致建筑物内部某些病毒和细菌的大量繁殖。 [0003] 常用的空气除湿方法包括冷却法除湿、固体吸附剂除湿和液体吸湿剂除湿。冷却法除湿是将湿空气冷却到露点温度以下，使空气中的水蒸气冷凝后从空气中脱除。该方法需将空气降至露点温度以下，除去水分后再升温至送风状态，能耗高。固体吸附剂除湿是利用某些固体吸附剂吸湿的方法来进行除湿。该方法的最大缺点是这些固体吸附剂再生困难，而且装置复杂，设备的体积比较庞大，造价也高。液体吸湿剂用于除湿，也称为除湿溶液。液体吸湿剂除湿是利用某些具有吸湿性的溶液来吸收空气中的水分而达到除湿目的。相对于冷却法除湿、固体吸附剂除湿，除湿溶液再生比较容易。但是，现有的除湿溶液再生器的缺点是，处理空气与除湿溶液直接接触，易引起空气夹带除湿溶液，进一步引起管道和设备的腐蚀，除湿溶液再生效果差。 [0004] 并且，除湿溶液再生过程中需要消耗大量热量。除湿溶液是一种干燥剂，干燥剂对水具有很高的亲和力，能够从其附近吸收水蒸汽。在干燥剂循环中，干燥剂通过吸收空气中的水分来降低空气的湿度；然后通过常规的冷却盘管或其他部件如蒸发冷却器降低空气温度。吸收了水分的除湿溶液浓度降低，需要在再生器中浓缩。除湿溶液再生需要消耗大量热量，用于除湿溶液再生的热量代表着除湿系统相关能源需求。 [0005] 随着国民经济的发展，人们的生活水平不断提高，对于建筑湿热环境的要求也不断提高，空调的应用越来越广泛，对空调系统的要求也越来越高。空调系统作为我国的耗能大户占全国能源消费的15%左右，我国大部分地区夏天高温高湿，尤其是华南地区，除湿能耗占空调总能耗的20% 40%，所以控制除湿能耗对实现空调系统的节能有十分重大的意义。~ 而且，伴随着人类社会的迅速发展，化石燃料的大量使用，能源短缺问题和环境问题将会越发严重。 [0006] 因此，急需设计出处理空气不与除湿溶液直接接触、不会引起空气夹带除湿溶液、再生效果好的除湿溶液再生器；还需要设计出能效高、环保节能的空气除湿系统。 发明内容[0007] 本发明为克服上述现有技术所述的处理空气与液体吸湿剂直接接触、易引起空气夹带除湿溶液、再生效果差的缺陷，提供一种除湿溶液再生装置，提供的除湿溶液再生装置中处理空气不与除湿溶液直接接触，不会引起空气夹带除湿溶液，不会引起管道和设备的腐蚀，再生效果好。 [0008] 本发明的另一目的在于提供一种空气除湿系统，所述空气除湿系统具有能效高、环保节能的优点。 [0009] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是： [0010] 一种除湿溶液再生装置，包括左侧的蒸汽加热流道、中间的除湿溶液流道和右侧的蒸汽发生流道，所述除湿溶液流道与所述蒸汽发生流道之间设有只允许水蒸汽通过的半透膜。 [0011] 蒸汽加热流道与除湿溶液流道能够进行热交换；蒸汽发生流道与除湿溶液流道之间设有半透膜，该半透膜只允许水分子通过，蒸汽发生流道与除湿溶液流道组合后相当于膜蒸馏组件。 [0012] 使用时，往加热流道中通入蒸汽，蒸汽冷凝释放大量潜热，除湿溶液流道内的除湿溶液与蒸汽加热流道发生热交换，除湿溶液流道中的除湿溶液吸收潜热后温度升高，使得除湿溶液的表面蒸汽压大于蒸汽发生流道内的表面蒸汽压，除湿溶液流道与蒸汽发生流道之间产生蒸汽压差，在蒸汽压差的作用下，除湿溶液中的水分蒸发并通过半透膜进入蒸汽发生流道，从而实现除湿溶液浓缩再生。 [0013] 水蒸汽冷凝时能够释放大量潜热，加热效果好。该除湿溶液再生装置中处理空气不与液体吸湿剂直接接触，不会引起空气夹带吸湿剂，不会引起管道和设备的腐蚀，除湿溶液再生效果好。 [0014] 优选地，所述蒸汽加热流道的蒸汽进口位于所述蒸汽加热流道的上端。 [0015] 本发明还保护一种空气除湿系统，包括蒸汽发生模块、权利要求1所述的除湿溶液再生装置和除湿装置，所述蒸汽发生模块的蒸汽出口与所述蒸汽加热流道连通；所述除湿装置中的除湿溶液能够流入所述除湿溶液流道。 [0016] 蒸汽发生模块能够提供蒸汽，该蒸汽用于通入除湿溶液再生装置的蒸汽加热流道，蒸汽为除湿溶液再生装置提供热量。除湿溶液再生装置中处理空气不与液体吸湿剂直接接触，不会引起空气夹带吸湿剂，不会引起管道和设备的腐蚀，再生效果好。稀除湿溶液经过除湿溶液再生装置后实现浓缩再生，得到浓除湿溶液；浓除湿溶液进入除湿装置的进液口，需要除湿的空气进入除湿装置的进气口，浓除湿吸收空气中的水分后成为稀除湿溶液，同时空气湿度降低，除湿系统具有良好的除湿效果。因此，本发明提供的空气除湿系统具有除湿溶液再生效果好、除湿效果好的优点。 [0017] 优选地，所述除湿溶液流道与所述除湿装置连成除湿溶液循环管路。所述除湿溶液循环管路具体为，所述除湿溶液流道的出液口与所述除湿装置的进液口连通，所述除湿装置的出液口与所述除湿溶液流道的进液口连通。 [0018] 稀除湿溶液通过循环管路再次进入除湿溶液再生装置，稀除湿溶液实现浓缩再生得到浓除湿溶液，浓除湿溶液再次进入除湿装置进行空气除湿后再次成为稀除湿溶液，除湿溶液在除湿装置与除湿溶液再生装置之间循环，从而持续进行空气除湿，具有良好的除湿效果。 [0019] 优选地，所述蒸汽发生模块包括热水装置和蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置包括热水流道和蒸汽流道，所述热水流道与所述蒸汽流道之间设有只允许水蒸汽通过的半透膜；所述热水装置的热水出口与所述热水流道连通，所述蒸汽流道与所述蒸汽加热流道连通。 [0020] 蒸汽发生模块包括热水装置和蒸汽发生装置，热水装置能够提供热水；蒸汽发生装置中，热水流道与蒸汽流道组合后相当于膜蒸馏组件，热水进入热水流道后，热水流道与蒸汽流道之间产生蒸汽压差，在蒸汽压差的作用下，部分热水蒸发并透过半透膜进入蒸汽流道，从而产生蒸汽。 [0021] 利用蒸汽发生模块产生蒸汽，然后利用蒸汽加热本发明的除湿溶液再生装置进行除湿溶液再生，蒸汽冷凝会释放大量潜热，加热效果好，除湿溶液再生效果好。 [0023] 第一储水罐用于向太阳能加热器供水；太阳能加热器能够充分利用太阳能，太阳能是一种可再生的清洁能源，使用太阳能进行水加热，能够减少其他能源的消耗，具有环保节能的优点。 [0024] 优选地，所述热水装置还包括第二储液罐，所述第二储液罐的进水口与所述太阳能加热器的出水口连通。 [0025] 第二储液罐能够储存太阳能加热器流出的热水，然后向蒸汽发生装置提供热水。 [0026] 优选地，所述热水装置还包括辅助加热器，所述辅助加热器的进水口与所述第二储液罐的出水口连通。 [0027] 当太阳能加热器提供的热水无法达到所需温度时，可以使用辅助加热器进行辅助加热，使水温达到要求。 [0028] 优选地，所述辅助加热器为电加热器。 [0029] 优选地，所述空气除湿系统还包括吸收式热泵，所述吸收式热泵包括蒸发器、离心泵、第一冷凝器和膨胀阀，所述蒸发器包括蒸发器制冷剂流道和蒸发器空气流道，所述蒸发器空气流道的进气口与所述除湿装置的出气口连通；所述第一冷凝器包括第一冷凝器制冷剂流道和第一冷凝器温水流道，所述第一冷凝器温水流道的进水口与所述蒸汽加热流道的出水口连通，所述第一冷凝器温水流道的出水口与所述第一储液罐的进水口连通；所述蒸发器制冷剂流道、离心泵、第一冷凝器制冷剂流道和膨胀阀组成制冷剂循环通道。 [0030] 吸收式热泵的蒸发器、离心泵、第一冷凝器和膨胀阀组成制冷剂的循环系统，液态的制冷剂流经膨胀阀时，蒸汽压力降低至蒸发压力，制冷剂进入蒸发器制冷剂流道中蒸发吸热，成为气态的制冷剂，往蒸发器空气流道中通入需要降温的空气，蒸发器空气流道中的空气温度降低；气态的制冷剂流经离心泵时，蒸汽压力升高至冷凝压力，气态的制冷剂进入第一冷凝器制冷剂流道中冷凝并放热，得到液态的制冷剂，第一冷凝器温水流道中的水吸热后温度升高，从而被预热，得到被预热的温水，第一冷凝器温水流道的出水口与第一储液罐的进水口通过管道连通，预热后的温水回到第一储液罐。第一冷凝器能够充分利用制冷剂冷凝释放的热量进行水加热，从而有效提高能效。 [0031] 优选地，所述空气除湿系统还包括第二冷凝器和第三储液罐，所述第二冷凝器包括第二冷凝器蒸汽流道和第二冷凝器温水流道，所述第二冷凝器蒸汽流道的蒸汽进口与所述蒸汽发生流道的蒸汽出口连通，所述第二冷凝器蒸汽流道的出水口与所述第三储液罐的进水口连通；所述第二冷凝器温水流道的进水口与所述热水流道的出水口连通，所述第二冷凝器温水流道的出水口与所述第一储液罐进水口连通。 [0032] 蒸汽发生流道产生的水蒸汽在第二冷凝器蒸汽流道中冷凝并释放大量潜热，第二冷凝器温水流道中的水吸收热量后温度升高，从而得到被预热的温水，被预热的温水再进入第一储液罐。使用第二冷凝器对热水流道流出的水进行预热，能够充分利用蒸汽发生流道产生的蒸汽的热量，进一步提高能效，也更加环保节能。 [0033] 蒸汽在第二冷凝器蒸汽流道中冷凝得到的冷凝水进入第三储液罐，实现冷凝水供应。 [0034] 优选地，所述空气除湿系统还包括第四储液罐和换热器，所述第四储液罐的进液口与所述除湿装置的出液口连通；所述换热器包括浓除湿溶液流道和稀除湿溶液流道，所述稀除湿溶液流道的进液口与所述第四储液罐的出液口连通，所述稀除湿溶液流道的出液口与所述除湿溶液流道的进液口连通；所述浓除湿溶液流道的进液口与所述除湿溶液流道的出液口连通，所述浓除湿溶液流道的出液口与所述除湿装置的进液口连通。 [0035] 除湿装置流出的稀除湿溶液储存在第四储液罐中；稀除湿溶液温度较低，从除湿溶液再生装置流出的浓除湿溶液的温度较高，稀除湿溶液与浓除湿溶液在换热器中进行热交换，稀除湿溶液温度升高，浓除湿溶液温度降低，实现稀除湿溶液的预热与浓除湿溶液的冷却，进一步提高能效，更加环保节能。 [0036] 优选地，所述除湿装置的进气口设有鼓风机。鼓风机用于将需要除湿的空气通入除湿装置的进气口。 [0037] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0038] 本发明提供的除湿溶液再生装置的处理空气不与除湿溶液直接接触，不会引起空气夹带除湿溶液，不会引起管道和设备的腐蚀；而且使用水蒸汽加热，除湿溶液再生效果好。 [0039] 本发明提供的空气除湿系统采用上述除湿溶液再生装置，具有除湿溶液再生效果好、除湿效果好的优点。 [0041] 图1为实施例1的除湿溶液再生装置的示意图。 [0042] 图2为实施例2的空气除湿系统的示意图。 具体实施方式[0043] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。 [0044] 实施例1 [0045] 一种除湿溶液再生装置，如图1所示，包括蒸汽加热流道21、除湿溶液流道22和蒸汽发生流道23，蒸汽加热流道21与除湿溶液流道22能够进行热交换，除湿溶液流道22与蒸汽发生流道23之间设有半透膜24，半透膜24只允许水蒸汽通过。 [0046] 本实施例的除湿溶液再生装置使用时，蒸汽从蒸汽加热流道21的上端进入，蒸汽在蒸汽加热流道21中冷凝并释放潜热，除湿溶液流道22中的除湿溶液吸收潜热后温度升高，使得除湿溶液的表面蒸气压大于蒸汽发生流道23内的表面蒸气压，在蒸汽压差的作用下，除湿溶液中的水分蒸发并通过半透膜24进入到蒸汽发生流道23，从而实现除湿溶液浓缩再生。 [0047] 实施例2 [0048] 一种空气除湿系统，如图2所示，包括，蒸汽发生模块1、除湿溶液再生装置2和除湿装置3； [0049] 蒸汽发生模块1包括热水装置11和蒸汽发生装置12； [0050] 热水装置11包括第一储液罐111、太阳能加热器112、第二储液罐113、电加热器114，第一储液罐111用于储存温水，第二储液罐113用于储存热水，第一储液罐111、太阳能加热器112、第二储液罐113、电加热器114依次连通，电加热器114的出水口为热水出口；使用太阳能进行水加热，能够减少其他能源的消耗，具有环保节能的优点； [0051] 蒸汽发生装置12包括热水流道121和蒸汽流道122，热水流道121和蒸汽流道122之间设有半透膜，该半透膜只允许水蒸汽通过；电加热器114的出水口与热水流道121的进水口连通，由于蒸汽压差的作用，热水流道121中的水分子进入蒸汽流道122，从而产生蒸汽； [0052] 蒸汽流道122的蒸汽出口与蒸汽加热流道21的蒸汽进口连通，蒸汽加热流道21的蒸汽进口设置于蒸汽加热流道21的上端；蒸汽发生装置12产生的蒸汽进入蒸汽加热流道21，蒸汽在蒸汽加热流道21内冷凝并释放大量潜热，除湿溶液流道22中的除湿溶液吸收潜热后温度升高，使得除湿溶液的表面蒸气压大于蒸汽发生流道23内的表面蒸气压，在蒸汽压差的作用下，除湿溶液中的水分蒸发并通过半透膜进入到蒸汽发生流道23，从而实现除湿溶液浓缩再生；蒸汽加热流道21内得到冷凝温水； [0053] 除湿装置3包括除湿装置溶液流道和除湿装置空气流道，除湿装置溶液流道设有进液口和出液口，除湿装置空气流道设有进气口和出气口。本实施例的空气除湿系统还包括第四储液罐7、换热器8，第四储液罐7用于储存稀除湿溶液；换热器8包括浓除湿溶液流道和稀除湿溶液流道，浓除湿溶液流道与稀除湿溶液流道之间能够进行热交换；除湿装置3的出液口与第四储液罐的进液口连通，第四储液罐的出液口与稀除湿溶液流道的进液口连通，稀除湿溶液流道的出液口与除湿溶液流道22的进液口连通；除湿溶液流道22的出液口与浓除湿溶液流道的进液口连通，浓除湿溶液流道的出液口与除湿装置3的进液口连通。除湿装置3的进气口设有鼓风机31，鼓风机31与室内连通，鼓风机将室内的空气通入除湿装置3的进气口； [0054] 本实施例的空气除湿系统还包括吸收式热泵4，吸收式热泵4包括蒸发器41、离心泵42、第一冷凝器43和膨胀阀44，蒸发器41包括蒸发器制冷剂流道和蒸发器空气流道，第一冷凝器43包括第一冷凝器制冷剂流道和第一冷凝器温水流道；蒸发器制冷剂流道、离心泵42、第一冷凝器制冷剂流道和膨胀阀44组成制冷剂循环通道。蒸发器空气流道的进气口与除湿装置3的除湿装置3的出气口连通，蒸发器空气流道的出气口与室内连通；第一冷凝器温水流道的进水口与蒸汽加热流道21的出水口连通，第一冷凝器温水流道的出水口与第一储液罐111的进水口连通； [0055] 液态的制冷剂流经膨胀阀44时，蒸汽压力降低至蒸发压力，液态的制冷剂进入蒸发器冷剂流道中蒸发吸热，蒸发器空气流道中的空气发生降温，降温后的空气回到室内；气态的制冷剂流经离心泵42时，蒸汽压力升高至冷凝压力，气态的制冷剂进入第一冷凝器制冷剂流道中冷凝并放热，第一冷凝器温水流道中的水吸热后温度升高，从而被预热，得到被预热的温水，被预热的温水回到第一储液罐111，第一冷凝器19能够充分利用制冷剂释放的热量进行水加热，从而有效提高能效； [0056] 本实施例的空气除湿系统还包括第二冷凝器5和第三储液罐6，第二冷凝器5包括第二冷凝器蒸汽流道和第二冷凝器温水流道；第二冷凝器蒸汽流道的蒸汽进口与蒸汽发生流道23连通，第二冷凝器蒸汽流道的出水口与第三储液罐6的进水口连通；热水流道121的出水口与第二冷凝器温水流道的进水口连通，第二冷凝器温水流道的出水口与第一储水罐111的进水口连通； [0057] 热水流道121中的热水蒸发后温度降低为温水，热水流道121流出的温水进入第二冷凝器温水流道中；蒸汽发生流道23产生的蒸汽进入第二冷凝器蒸汽流道冷凝放热，冷凝后得到的水流入第三储液罐6储存；第二冷凝器温水流道中的温水吸热后温度升高，从而被预热，得到被预热的温水，被预热的温水回到第一储液罐111；第二冷凝器5能够充分利用蒸汽发生流道23产生的蒸汽的热量，从而进一步提高能效。 |
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