CN101502743A

CN101502743A - 具有除湿功能的惯性级叶片

Info

Publication number: CN101502743A
Application number: CNA2009100716097A
Authority: CN
Inventors: 王松; 栾一刚; 曲永磊; 孙海鸥; 王忠义
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: CN101502743B

Abstract

本发明提供的是一种具有除湿功能的惯性级叶片。其断面结构由至少2个圆管段、连接于各圆管段之间的连接段、连接在最前面一个圆管段上的前定位段和连接在最后面一个圆管段上的后定位段构成，前定位段、连接段和后定位段的中心线穿过圆管段的直径，圆管段外边缘的与连接段、前定位段或者是后定位段交接处带有对称的沟槽，圆管段与前定位段、连接段和后定位段的中心线垂直的直径处的外边缘上带有对称的沟槽。这种叶片具有除湿效率高，兼有除湿与气水分离双重功效，结构简单，加工方便，成本低等优点。

Description

具有除湿功能的惯性级叶片

(一)技术领域

本发明涉及的是一种叶片，具体地说是一种兼有除湿和气液分离功能的惯性级叶片。

(二)背景技术

海洋进气环境下(包括各类舰船、海洋平台、海岸周围)，空气中含有大量以蒸汽或气溶胶形式存在的水分，给各类设备的使用带来危害，同时高湿度环境会影响人员工作和休息的舒适性乃至影响人身健康。船用空调一般在高气温时使用，空调设备在调节温度的同时往往使调节后的空气相对湿度变高。

有研究表明，湿度对人体的主要影响是舒适性，在一定温度下，降低湿度会使人们感觉更加凉爽、干燥和舒服，而且主观上还会感到空气更加新鲜。此外，高湿度大气也会对舰船上的各种设备诸如：搜索系统、火控系统及通讯设备等造成极大的影响。因此，降低舰船进气湿度具有重要意义。

目前，常用的除湿方法有以下五种：冷却法除湿，液体吸收剂除湿，固体吸附剂除湿，转轮法除湿和膜法除湿。

作为船用设备，均会受到船舶本身的特点所限制，除湿设备也不例外。首先，船舶的空间有限，因此除湿设备的尺寸和重量不能太大。其次，船上的能源有限，要求除湿设备不能消耗太多的能源，若能使用船上设备的余能(如发动机排气余热)而使船舶在海上的能源利用率提高则更好。第三，由于船舶在海上航行，特别是在恶劣的环境下，除湿设备所承受的除湿负荷将会非常的重，因此要求除湿设备在正常海洋环境下有较好的除湿效率外，在恶劣的环境下也能正常工作，并保持较高的效率。第四，由于船上人员有限，因此除湿设备应尽量简单，便于维护操作。

液体吸湿剂除湿，尽管采用这种方法的除湿机体型小，而且处理的空气量也较大，同时除湿盐溶液还具有杀菌性能，能够制造无菌空气，对船上人员确有好处。但是这种除湿设备过于复杂，而且需要提供额外的热源来加热被稀释的溶液使其变浓恢复吸湿性，更危险的是，除湿盐溶会腐蚀金属，当它们随空气一起运动时会产生不良影响。船舶在海上航行，即使是在海况较好的情况下，晃动甚至剧烈摇晃是无法避免的。此外，船上到处都是金属设备，尤其是战斗舰艇。一旦除湿盐溶液的飞沫影响到设备，后果将非常严重。当然，若能将液体吸湿剂封闭起来也可行，但是这种将导致湿空气又无法同其接触除湿。因此液体吸湿剂除湿法不宜上船使用。

固体吸附剂除湿，采用该方法的除湿设备非常复杂，而且当设备内的固体吸湿剂完成吸附后，需要将吸附床进行加热再生，这种吸附——再生过程是一个缓慢的过程。而船舶系统的进气除湿，特别是动力系统的进气流量和流速一般都比较大，因此，这种除湿方法几乎没有上船的可能性。此外，吸附床的吸附过程是放热过程，若将其用在战斗舰艇上，无疑将会加大舰船的红外辐射特性，降低其隐身性能。

转轮法除湿，尽管其设备占用的面积相对较小，但是整体设备还是比较复杂，而且操作维修也比较困难。这些均不利于其在船上的使用。更重要的是，除湿转轮是用固体吸附剂做成的，那么如前面所述，它也不具备上船的可能性。

膜法除湿，膜分离技术是各学科发展和相互渗透的产物，与蒸馏、萃取、吸收、吸附相比，由于膜分离过程一般不发生相变，而且是在室温附近进行。所以，其能耗一般也较低，被广泛用于商业军事领域。本世纪初，我国一些研究所也正在致力于潜艇舱室环境膜技术除湿工艺开发。

冷却法除湿，它是目前广泛应用于舰船除湿的方法之一。它也是船舶空调采用的主要方法之一。

但上述各种方法都不具备气液分离的功能，也就是说，它们只是单纯的除湿，而本发明中的这种具有除湿功能的惯性级叶片，它不仅能利用冷却方法对空气进行除湿，同时它兼有对进气中的盐雾气溶胶分离的作用，除湿的同时保证了进气质量，这对保护舰船设备，发动机叶片都有很大的好处。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能将空气受冷凝结的液雾有效分离，同时能对空气进行气液分离的具有除湿功能的惯性级叶片。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的具有除湿功能的惯性级叶片的断面结构由至少2个圆管段、连接于各圆管段之间的连接段、连接在最前面一个圆管段上的前定位段和连接在最后面一个圆管段上的后定位段构成，前定位段、连接段和后定位段的中心线穿过圆管段的直径，圆管段外边缘的与连接段、前定位段或者是后定位段交接处带有对称的沟槽，圆管段与前定位段、连接段和后定位段的中心线垂直的直径处的外边缘上带有对称的沟槽。

本发明还可以包括：

1、圆管段外边缘由三角形过渡到圆形。

2、所述的连接段由三角形和菱形构成。

3、所述的前定位段由矩形和菱形组成。

4、所述的后定位段由三角形和矩形组成。

5、圆管段的数量最佳为3个。

本发明提供的是兼有除湿和气液分离功能的惯性级叶片，能将空气受冷凝结的液雾有效分离，同时能对空气进行气液分离。

新型除湿装置主要是用在舰船进气除湿领域的，因此，除了具有除湿功能以外，还应具备除盐、疏水的功能。具体功能如下所述：

首先，该叶片具备冷却除湿的功能，冷却剂为海水。但是进气和海水必须隔开，即不能采用喷水室除湿方法。因此，进气和海水的换热只能通过导热性能好、且耐腐蚀的材料进行。

其次，舰船在海面上航行时，吸入的空气中含有浪花、飞沫等产生的液滴、空气中的气溶胶等、以及盐分等颗粒，这些颗粒大小不一，而盐主要存在于液滴中。因此，必须除去液滴以达到除湿的目的。目前用于除盐比较广泛的是惯性级，而惯性级除盐的关键部位是转角处的弯钩。所以，本发明在除湿换热结构的基础上加装具有弯钩功能的翅片，在除湿的同时还可以增加换热面积。而附着在换热器表面上的液滴在随着进气流动时碰到翅片时可被挡住，进而通过重力作用而被导走。

工作时圆管内通入冷却剂，对外进行换热，利用湿空气被冷却到露点温度以下，将冷凝水脱除从而达到除湿的目的。圆管上的翅片能使凝结的水不被气体携带到下游，同时能起到惯性分离器的作用，把海洋上空的空气中含有的盐雾气溶胶进行分离，保证进气品质和保护舰船设备。

这种叶片具有除湿效率高，兼有除湿与气水分离双重功效，结构简单，加工方便，成本低等优点。

(四)附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是传统的惯性级叶片的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，该叶片工作时由多个叶片按一定间距，并行排列，形成一个“级”进行工作。

每个叶片由前定位段、后定位段、三个圆管段和两个联接段组成，具体结构为：

(1)叶片前部有10mm长度的前定位段，在安装时起到定位的作用；

(2)后部主要由三个圆管段与两个联接段组成，圆管段内部为空心结构，工作时通以海水作为冷却剂，圆管段外缘前部迎风面由三角形过渡到圆形，起到导流的作用，在三角形导流部分开有对称的两个沟槽，形成一个滞止区，有利于气水分离，在三角形与圆管相连接的部位，同样设有两个对称的沟槽，起到聚集凝水的作用；

(3)三个圆管段中间用两个联接段相连，每个联接段由一个三角形与一个菱形相互叠加在一起组成，三角形与前一个圆管段中间留有一定距离形成沟槽，同样为了聚集凝水，而后面的菱形与下一个圆管段连接处的结构与圆管段和直段连接处的结构相同。

这样由前定位段、后定位段、三个圆管段与两个联接段组成了这种叶片的基本形式，其上开有若干沟槽，用来收集被分离出来的水滴，达到气水分离的目的。

本发明的具体结构如图1所示，这种叶片的主要结构由三个圆管组成，在圆管的周围加装有翅片，圆管的作用是内部通以冷却剂，即海水。而翅片的作用有两个，一是增大换热面积，加强换热，使空气温度迅速降到露点以下，达到除湿的目的，二是起到气水分离的作用，翅片表面凝结的水在空气吹动下，被翅片捕集从而被排走。此外，这种叶片还可以作为惯性级气水分离器使用，能有效地滤除空气中含有的盐雾气溶胶。整个叶片沿通流方向的长度大约为150mm，叶片厚度为2mm。可以根据实际需要，在保证结构的前提下，对尺寸进行一定的调整。

为达到除湿兼气水分离的功能，考虑结合已有的舰船进气过滤器中的惯性级的叶型，其结构如图2所示，使新型除湿装置也具有类似的功能，将进气中的颗粒尺寸较大的液滴、固体颗粒以及进气中冷却凝结的液滴收集并排除。

一年四季，海水的温度变化不大，而海面上大气的温度变化幅度则比较大。尤其是夏天，海水的温度和海面上大气的温差则比较大。本发明就是利用这一温差，以海水作为冷却源将舰船上的进气降温除湿，可以大幅度节约舰船上的除湿能耗。对于燃气轮机，降低进气温度则可以提高其输出功率。尽管海水和海面上的大气温差有限，而且不同的季节温差的变化很大，甚至在短短的一天24小时之内变化也比较大。海水这一资源取之不尽，用之不竭。从长远的角度看，它能够节约大量的能源，可以为我国的节能战略作出一点贡献。

Claims

1、一种具有除湿功能的惯性级叶片，其特征是：其断面结构由至少2个圆管段、连接于各圆管段之间的连接段、连接在最前面一个圆管段上的前定位段和连接在最后面一个圆管段上的后定位段构成，前定位段、连接段和后定位段的中心线穿过圆管段的直径，圆管段外边缘的与连接段、前定位段或者是后定位段交接处带有对称的沟槽，圆管段与前定位段、连接段和后定位段的中心线垂直的直径处的外边缘上带有对称的沟槽。

2、根据权利要求1所述的具有除湿功能的惯性级叶片，其特征是：圆管段外边缘由三角形过渡到圆形。

3、根据权利要求1或2所述的具有除湿功能的惯性级叶片，其特征是：所述的连接段由三角形和菱形构成。

4、根据权利要求1或2所述的具有除湿功能的惯性级叶片，其特征是：所述的前定位段由矩形和菱形组成。

5、根据权利要求3所述的具有除湿功能的惯性级叶片，其特征是：所述的前定位段由矩形和菱形组成。

6、根据权利要求1或2所述的具有除湿功能的惯性级叶片，其特征是：所述的后定位段由三角形和矩形组成。

7、根据权利要求3所述的具有除湿功能的惯性级叶片，其特征是：所述的后定位段由三角形和矩形组成。

8、根据权利要求4所述的具有除湿功能的惯性级叶片，其特征是：所述的后定位段由三角形和矩形组成。

9、根据权利要求5所述的具有除湿功能的惯性级叶片，其特征是：所述的后定位段由三角形和矩形组成。