CN102401430A - 冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置 - Google Patents

冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，包括除湿转轮和主压缩式制冷系统，而该系统包括主压缩机、主冷凝器、主膨胀阀、主蒸发器，还包括均途经除湿转轮的处理风管道和再生风管道，所述主冷凝器与再生风管道相靠并位于再生风管道入口与除湿转轮之间，主蒸发器与处理风管道相靠并位于处理风管道入口与除湿转轮之间。本发明让待进行处理的湿润空气自处理风管道通入后被主蒸发器降温冷凝水份，然后通入处理区再次除湿，输出干燥的空气；而除湿转轮又被热风所干燥，重新旋转投入到下一周期的吸附除湿中。本发明的冷冻与转轮吸附耦合运行，除湿效果好，能耗低，被控制空间温度恒定，可对潮湿空气进行除湿处理。

Description

冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置
技术领域
本发明涉及一种对潮湿空气进行除湿处理的装置。
背景技术
传统的除湿技术主要包括吸附式转轮除湿技术和压缩制冷式冷冻除湿技术。
其中，吸附式转轮除湿的原理是：由具备吸水性的材料制造而成的圆盘状的除湿转轮被分割成再生区与吸附处理区，当含水分的空气从吸附处理区流过后，空气变成干燥空气，而热空气流过再生区后，吸附在干燥转轮上的水分被带走，转轮恢复吸水能力。为了保证空气处理过程的连续，转轮在旋转电机带动下旋转，转轮材料连续在吸附与再生状态下工作。其缺点是：（1）、为了保证转轮可以连续吸收空气中的水分，吸附转轮正常工作时需要温度为110—140℃的热空气去吹转轮，让吸附在转轮上的水分蒸发，也就是说，为了保证转轮正常工作，需要提供高品位的能源，即需要5公斤压力以上的蒸汽或者电力；（2）、需要除湿的空气经过吸附转轮后，其温度会升高，为了维持被控制空间的温度恒定，需要消耗额外的能源来提供冷量以降低空气温度。综上所述，传统的吸附式转轮除湿装置能耗比较高。
压缩制冷冷冻除湿技术的原理是：将含水分的空气温度降低，使空气中水分冷凝下来实现空气中水分的降低。这种传统的冷冻除湿技术根据制冷冷凝热的散热方式不同，也有两种形式。一种是分体除湿机，该种冷冻除湿方式特点：制冷过程产生的冷凝热释放在被控制环境外，随除湿过程的进行，被控制空间的温度会降低；另外一种冷冻除湿机是整体除湿机，该除湿机的特点是：需要除湿的空气先经过制冷的蒸发器降温除湿，然后经过压缩制冷的冷凝器将温度升高。由于制冷过程的冷凝热量总是大于制冷产生的冷量，所以，采取该种方式除湿时被控制空间温度会升高。综上所述，传统的压缩式制冷冷冻除湿也不可以实现被控制空间的温度恒定。此外，传统冷冻除湿过程中除了会使被控制空间温度升高或者降低外，由于水在低于0℃时会结冰的原因，其也很难将被控制空间的露点温度控制在0℃以下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种除湿装置，其具有能耗低以及能够保证被控制空间温度恒定的特点。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，包括具有吸附处理区和再生区的可旋转的除湿转轮和主压缩式制冷系统，所述主压缩式制冷系统包括用管道依次连接起来构成闭环的主压缩机、主冷凝器、主膨胀阀、主蒸发器，还包括均途经除湿转轮的处理风管道和再生风管道，所述主冷凝器与再生风管道相靠并位于再生风管道入口与除湿转轮之间，主蒸发器与处理风管道相靠并位于处理风管道入口与除湿转轮之间。
作为上述技术方案的进一步改进，所述处理风管道出口位置设有处理风机，再生风管道入口和出口位置分别设有前再生风机和后再生风机。
作为上述技术方案的进一步改进，所述除湿转轮旁设有电机，电机3带动除湿转轮旋转，使得除湿转轮与再生风管道以及处理风管道的连接位置可在吸附处理区和再生区之间循环切换。
作为上述技术方案的进一步改进，所述主冷凝器分为彼此连通的前主冷凝器和后主冷凝器，前主冷凝器靠近除湿转轮，后主冷凝器靠近再生风管道的入口。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明还包括次压缩式制冷系统，所述次压缩式制冷系统包括用管道依次连接起来构成闭环的次压缩机、次冷凝器、次膨胀阀、次蒸发器，所述次蒸发器与处理风管道相靠并位于处理风管道出口与除湿转轮之间，次冷凝器与处理风管道相靠并位于处理风管道入口与除湿转轮之间。
本发明的有益效果是：本发明巧妙地设置了主压缩式制冷系统的主冷凝器和主蒸发器的位置，使待进行处理的湿润空气自处理风管道通入后被主蒸发器降温冷凝水份，然后通入到除湿转轮的吸附处理区再次除湿，输出干燥的空气；而除湿转轮又被从再生风管道送来的、经主冷凝器升温的热风所干燥，重新旋转投入到下一周期的吸附除湿中，由于干燥过程不引入外来的不恒定热量，因此干燥后的空气是恒温的。本发明的冷冻与转轮吸附耦合运行，除湿效果好，能耗低，被控制空间温度恒定，可对潮湿空气进行除湿处理。
附图说明
下面结合附图及实例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明在不添加次压缩式制冷系统时的结构原理图，其中箭头表示空气的流向；
图2是本发明在添加了次压缩式制冷系统时的结构原理图，其中箭头表示空气的流向。
具体实施方式
参照图1，冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，包括具有吸附处理区6和再生区7的可旋转的除湿转轮2和主压缩式制冷系统，所述主压缩式制冷系统包括用管道依次连接起来构成闭环的主压缩机、主冷凝器、主膨胀阀、主蒸发器4，还包括均途经除湿转轮2的处理风管道20和再生风管道30，所述主冷凝器与再生风管道30相靠并位于再生风管道30入口与除湿转轮2之间，主蒸发器4与处理风管道20相靠并位于处理风管道20入口与除湿转轮2之间。
进一步作为优选的实施方式，所述处理风管道30出口位置设有处理风机1，再生风管道30入口和出口位置分别设有前再生风机8和后再生风机9。
进一步作为优选的实施方式，所述除湿转轮2旁设有电机3，电机3带动除湿转轮2旋转，使得除湿转轮2与再生风管道30以及处理风管道20的连接位置可在吸附处理区6和再生区7之间循环切换。
进一步作为优选的实施方式，所述主冷凝器分为彼此连通的前主冷凝器13和后主冷凝器14，前主冷凝器13靠近除湿转轮2，后主冷凝器14靠近再生风管道30的入口。
本发明中使用的管道是铜管，其中主压缩式制冷系统的工作方式如常规的空调制冷系统一样：主压缩机中输出的高温高压液态制冷剂，经过主冷凝器冷凝成常温常压的液态制冷剂，主冷凝器往外散发热量，而此后制冷剂经过主膨胀阀膨胀后输入到主蒸发器4中蒸发，主蒸发器4向外界吸收热量，发出冷量，之后气化了的制冷剂回流到主压缩机中进入下一个工作循环。由此可见，主冷凝器为一个用来给周围加温的热源，主蒸发器4为一个向周围吸热的冷源。
当湿润的空气在处理风机1的作用下自处理风管道20入口抽送进来后，经过主蒸发器4降温冷凝空气中的水份，水蒸气成为液态水输出排走，之后空气继续通到除湿转轮2时，与处理区接触，处理区进行吸附式脱水，空气进一步得到干燥，最后从处理风管道20的出口送出。
为了让除湿转轮2的吸附材料能够循环再生，在前再生风机8和后再生风机9的作用下，大气中的空气自再生风管道30的入口送入，经主冷凝器加温为热风，热风吹过再生区7，迅速将除湿转轮2的吸附处理区6干燥使其可以进行下一周期的吸附脱水中，之后的热风就可以直接从再生风管道30的出口排走了。
为了能更稳定地控制热风的升温过程并保证制冷效率，本发明特意将主冷凝器设计为前主冷凝器13和后主冷凝器14两部分，大量的空气在前再生风机8作用下流过后主冷凝器14后，部分直接排空，而另外一部分空气在后再生风机9的作用下，进一步流过前主冷凝器13后流过转轮使转轮再生。因此，吸附转轮再生需要的热量来源于制冷过程冷凝器散发的热量。
本发明中再生空气来源于大气，同时通过转轮后的空气也可排向大气。不过对于某些特殊场合，例如地下武器库，银行金库等，再生空气不便于从大气中获得，再生后的空气也不便于排向大气，故本发明还提出了如下的一个改进实施例：
参照图2，进一步作为优选的实施方式，本发明还包括次压缩式制冷系统，所述次压缩式制冷系统包括用管道依次连接起来构成闭环的次压缩机、次冷凝器、次膨胀阀、次蒸发器5，所述次蒸发器5与处理风管道20相靠并位于处理风管道20出口与除湿转轮2之间，次冷凝器与处理风管道20相靠并位于处理风管道20入口与除湿转轮2之间。 
再优选地，可以将次冷凝器设计为前次冷凝器15和后次冷凝器16，将前次冷凝器15靠在前主冷凝器13旁，后次冷凝器16靠在后主冷凝器14旁。次压缩式制冷系统的工作原理与前压缩式制冷系统的一致。次冷凝器与主冷凝器一起给再生空气加温，而次蒸发器5给将要输出的再生空气降温，使其从热风变回冷风，此后可以再另设空气循环机构，让该冷风循环回到再生风管道30的入口进入下一循环，或者稍作后处理后排放。
本发明中空气中的水分一部分通过冷冻从主蒸发器4中以水分的形式从空气中分离，另外一部分水从次蒸发器5上以冷凝水的方式从空气中分离。
由于除湿转轮2再生需要的热量来源于制冷时产生的余热，也就是说除湿转轮2除去水分时没有需要额外的能源，所以，本发明提出的耦合运行除湿机比传统的单一冷冻除湿和单一的吸附转轮除湿都节能。
本发明的工作流程的优点在于：再生空气可以直接从需要控制湿度的空间中获得，同时，再生空气又可以直接排向被控制湿度的空间。另外，本流程可以用于从干燥空气中取水。
以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，包括具有吸附处理区和再生区的可旋转的除湿转轮（2）和主压缩式制冷系统，所述主压缩式制冷系统包括用管道依次连接起来构成闭环的主压缩机、主冷凝器、主膨胀阀、主蒸发器，其特征在于：其还包括均途经除湿转轮（2）的处理风管道（20）和再生风管道（30），所述主冷凝器与再生风管道（30）相靠并位于再生风管道（30）入口与除湿转轮（2）之间，主蒸发器与处理风管道（20）相靠并位于处理风管道（20）入口与除湿转轮（2）之间。
2.根据权利要求1所述的冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，其特征在于：所述处理风管道（30）出口位置设有处理风机（1），再生风管道（30）入口和出口位置分别设有前再生风机（8）和后再生风机（9）。
3.根据权利要求1所述的冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，其特征在于：所述除湿转轮（2）旁设有电机（3），电机（3）带动除湿转轮（2）旋转，使得除湿转轮（2）与再生风管道（30）以及处理风管道（20）的连接位置可在吸附处理区和再生区之间循环切换。
4.根据权利要求1所述的冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，其特征在于：所述主冷凝器分为彼此连通的前主冷凝器（13）和后主冷凝器（14），前主冷凝器（13）靠近除湿转轮（2），后主冷凝器（14）靠近再生风管道（30）的入口。
5.根据权利要求1所述的冷冻与转轮吸附耦合运行的除湿装置，其特征在于：其还包括次压缩式制冷系统，所述次压缩式制冷系统包括用管道依次连接起来构成闭环的次压缩机、次冷凝器、次膨胀阀、次蒸发器，所述次蒸发器与处理风管道（20）相靠并位于处理风管道（20）出口与除湿转轮（2）之间，次冷凝器与处理风管道（20）相靠并位于处理风管道（20）入口与除湿转轮（2）之间。
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