CN103765140A - 用于制冷空气干燥器的热交换器 - Google Patents

Abstract

一种制冷空气干燥器，包括具有空气路径18a、制冷剂路径18b和流体路径18c的三路径热交换器18。三种流动路径在单个单元内交换热量以提供具有改进热性能和较低制造成本的紧凑热交换器。

Description

用于制冷空气干燥器的热交换器

与申请相关的数据

本申请要求享有2011年4月1日提交的美国临时申请No.61/470,866的权益。

技术领域

本发明涉及空气压缩机系统和用于从压缩空气移除湿气和其他污染物的装置。

背景技术

传统的空气压缩机产生称作为潮湿的压缩空气，其中，术语“潮湿”是指在压缩空气中通常存在不希望数量的水蒸气和其他污染物的事实。因此，空气干燥器通常提供在压缩空气系统中使用点的上游处并且用于从压缩空气中移除湿气和其他污染物。制冷空气干燥器操作以通过冷却空气使得湿气冷凝、提取冷凝的湿气并且随后重新加热空气而从空气中移除湿气。因为冷却空气的处理需要能量输入，所以除了安装和维护设备成本之外，操作制冷空气干燥器需要大量能量成本，并且至少为了该原因需要改进设计。

发明内容

本发明的一个目的就是提供一种用于制冷空气干燥器的空气冷却器，其能够操作在两种不同冷却模式下使得可以调制空气干燥器的冷却能力以便改进热性能和/或改进能效。另一个目的在于提供一种生产经济并且操作可靠的制冷空气干燥器。

在一个实施例中，本发明提供了一种制冷空气干燥器，与产生热的、潮湿的压缩空气的空气压缩机一起使用。预冷器/再加热器位于空气压缩机的下游处并且接收热的、潮湿的压缩空气以及预冷却空气。三路径热交换器用作空气冷却器并且包括空气路径、制冷剂路径和流体路径。预冷却的潮湿的压缩空气流过空气路径并且被冷却低于当前被冷却的、潮湿的压缩空气的露点。液体分离器位于三路径热交换器的下游处并且分离已从压缩空气中冷凝出来的液体水。制冷剂系统包括制冷剂压缩机、冷凝器和膨胀装置。制冷剂压缩机压缩流过冷凝器、膨胀装置和三路径热交换器中的制冷剂路径的制冷剂。制冷剂路径用作蒸发器，使得制冷剂从三路径热交换器移除热量。流体系统包括容纳热存储流体源的隔热槽，以及将流体泵送通过三路径热交换器的流体路径的泵。在操作期间，当空气和流体均流过三路径热交换器而制冷剂未流过时，空气被冷却并且流体的温度上升。当空气、流体和制冷剂正流过三路径热交换器时，空气和流体二者被冷却。

在另一实施例中，本发明提供了一种用在用于压缩空气系统的制冷空气干燥器的热交换器。热交换器包括空气路径、制冷剂路径和流体路径。每个路径包括穿过热交换器的多个通道，并且每个通道与其他通道中的至少一个、并且优选地至少两个相邻。在一种布置中，通道布置成使得每个空气通道与制冷剂通道和流体通道相邻。在另一布置中，每个空气通道与两个流体通道相邻，并且每个制冷剂通道与两个流体通道相邻。换言之，每隔一个通道是流体通道。

本发明的其它方面通过考虑详细描述和附图将变得很明显。

附图说明

通过参考附图考虑下面的详细描述，本发明的特征将得到更好地理解，其中：

图1 是根据本发明的压缩空气系统的示意图。

图2 是图1的压缩空气系统的三路径热交换器的一部分的剖视图。

图3 是图1的压缩空气系统的替代三路径热交换器的一部分的剖视图。

图4 是用于压缩空气系统的制冷空气干燥器的顶部透视图。

图5 是图4的制冷空气干燥器的透视图。

图6 是用于图4的空气干燥器的组合热交换单元的透视图。

图7 是移除了一部分的图6热交换单元的视图。

图8 是移除了另一部分的图6热交换单元的视图。

图9 是移除了另一部分的图6热交换单元的视图。

图10 是用于图6单元中的三路径热交换器核心的详细透视图。

图11 是图10的三路径热交换器核心的详细透视图，附接有流体和制冷剂集管并且流体入口集管示出处于局部截面中。

图11A 是如图11中所示的流体入口集管的一部分切掉的截面的详细视图。

图12 是旋转了180度并且示出制冷剂入口集管处于局部截面的图11的被旋转的热交换器核心。

图12A 是如图12中所示制冷剂入口集管的一部分切掉的截面的详细视图。

图13 是部分地组装的图6的组合热交换单元的透视图。

图14 是图6的组合热交换单元的分解透视图。

图15 是图6的组合热交换单元的透视图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，要理解的是本发明在其应用中不限于在下面的说明书中所阐述的或者在下面的附图中所图示的结构细节和部件布置。本发明能够有其它实施例，并且能够以各种方式实践或实施。

图1示出了空气压缩机系统，其包括空气回路4、制冷剂回路6、和传热/存储流体回路8。空气回路4包括产生相对潮湿的压缩空气的空气压缩机10；以及制冷空气干燥器，其包括（串联）形式为预冷却器/再加热器14的第一热交换器、形式为三路径热交换器18的第二热交换器，和液体分离器22。制冷空气干燥器用于从由压缩机10供应给它的潮湿压缩空气中移除湿气，使得空气回路4向使用点26提供干燥压缩空气。空气压缩机10可以是单个压缩机，或者是并联和/或串联布置的多个压缩机以便以预定流率和压力输出压缩空气流。空气回路4可以包括如本领域所理解的用于监控和调节空气流的其他部件。

制冷回路6包括制冷剂压缩机30、冷凝器34、膨胀装置38和三路径热交换器18。制冷剂压缩机30、冷凝器34和膨胀装置38是制冷系统的典型部件。三路径热交换器18用作制冷循环中的蒸发器。因此，当制冷剂回路6起作用时，冷的制冷剂被泵送通过热交换器18，将热量从其他两个流体回路吸入制冷剂回路6，并且热量在冷凝器34中从制冷剂回路6排出。控制器40调制制冷剂回路6的操作以提供所需的冷却，其中，可以基于传热/存储流体回路8和/或空气回路4中的温度确定对冷却的需要。如图所示，控制器40联接至槽42中的恒温器T。

传热/存储流体回路8包括隔热槽42、泵46以及三路径热交换器18。隔热槽42保持大量传热输送和存储流体，用作热沉。在优选的构造中，使用乙二醇/水混合物。泵46从隔热槽42泵送乙二醇/水混合物并且以连续方式穿过三路径热交换器18，使得返回流体与槽42中的大量流体混合。温度传感器T位于槽中或者替代地沿着输入路径位于槽42与热交换器18之间以便允许控制器40确定正在输入至热交换器18的流体的温度。取决于操作状况，返回流体可以比槽42中的大量流体更温暖或者更冷，这对槽42中的大量流体的温度有影响。然而，但是由于槽42中流体的相对大的体积，槽42中大量流体的温度相对逐渐地改变。

更具体地，当制冷回路6起作用并且其它操作状况允许时，乙二醇/水混合物流过热交换器18时具有净冷却，使得其返回至槽42时比它离开时要冷。在该模式下操作一段时间趋于逐渐减小槽42中整体温度（bulk temperature），这对应于流体回路8中冷却容量的逐步累积。相反地，当制冷回路6不起作用时，乙二醇/水混合物流过热交换器18时具有净加热（假设压缩空气要被冷却），使得其返回槽42时比它离开时要热。这趋于逐步地增加槽42中流体的整体温度，这对应于流体回路的存储冷却容量的逐步减小。

参考空气回路4，预冷却器/再加热器14包括彼此处于热交换关系的预冷却路径14a和再加热路径14b。预冷却路径14a在空气压缩机10和三路径热交换器18之间处于流体连通。再加热路径14b在液体分离器22和使用点26之间处于流体连通。因此，来自流过预冷却路径14a的输入的压缩空气的热量被通过流过再加热路径14b的输出的压缩空气吸收。这样，流过预冷却路径14a的压缩空气被冷却（即温度被降低）并且再加热路径14b中的压缩空气被加热（即，温度被增加）。对输出的压缩空气再加热减小了在使用点26下游处冷凝的可能性，而对输入的空气预冷却减小了三路径热交换器18上的冷却负载。如图所示，预冷却器/再加热器14是对流热交换器，即通过预冷却路径14a的流体流方向主要处于与通过再加热路径14b的流方向相反的方向。在其他实施例中，可以使用主要的同向流或者主要的交叉流类型的热交换器。

三路径热交换器18配置成允许在空气回路4、制冷剂回路6和传热/存储回路8之间传递热量。三路径热交换器18包括空气路径18a、制冷剂路径18b和流体路径18c，每个路径与各自的回路（4、6、8）流体接触。空气路径18a在预冷却器/再加热器14和空气回路4的液体分离器22之间处于流体连通。制冷剂路径18b在膨胀装置38和制冷剂回路6的制冷剂压缩机30之间处于流体连通。流体路径18c在泵46和传热/存储流体回路8的隔热槽42之间处于流体连通。每个路径18a-c可以与其他路径的每一个处于传热关系以便允许热量随着相对温度和系统状况指令而在流过热交换器的流体之间传递。

参考图2，示意性示出了三路径热交换器18的第一构造。三路径热交换器18是堆叠的板型热交换器，并且包括集管或歧管50，该集管分配合适的流体跨过多个空气路径18a、制冷剂路径18b和流体路径18c，这些路径以交替模式层叠。薄金属板54分隔了相邻的路径18a-c（即抑制在路径18a-c之间的流体流），同时提供它们之间的传热，而金属条或者块58密封了每个板54的周边并且将板54彼此分离。块58在周边限定了孔或间隙，这些孔或间隙允许在集管50和形成在板54之间的相应流体流通道之间的流体流。这些孔由图2左侧上的箭头代表，其描述了每种流体的流动方向，当该流体行进穿过在图2左侧上示出的集管50与图2右侧上集管（未示出）之间的热交换器核心时。翅片62可以设在每个流动路径内以导引流体和促进湍流，并且提高了热交换器18的传热特性，或者替代地板54可以成形为提供湍流。因此，板型热交换器的板54、块58和翅片62协作以限定一系列流动路径，空气、制冷剂或者乙二醇/水混合物流过这些流动路径，使得热量而不是流体在相应流体流之间交换。

因为流体通道的平面型配置，所以图示的堆叠板热交换器中的每个流动路径仅与两个其他路径相邻，这对应于直接在上面的流动路径和直接在下面的流动路径，如在图2中所示的。也设想了非平面型热交换器和/或那些对于每个流动路径提供了多于两个相邻路径的热交换器。例如，热交换器18可以构造为壳管式。

继续参照图2，其仅描绘重复堆叠板中的初始板，路径18a-c顺序循环穿过三路径热交换器。因此，除了位于最末部处（即图2的顶部和底部）的路径之外，每个空气路径18a与一个制冷剂路径18b和一个流体路径18c相邻，每个制冷剂路径18b与一个空气路径18a和一个流体路径18c相邻，而每个流体路径与一个空气路径18a和一个制冷剂路径18b相邻。因此，通道的总数目以及用于三种流体的每一种的对应横截面积是大致相等的。路径18a-c的任一个可以开始或者结束该序列，但是在优选设计中，每个空气路径18a与至少一个流体路径18c相邻，而每个流体路径18c与至少一个制冷剂路径18b相邻。

图3示出了用于三路径热交换器18中板堆叠的替代布置。热交换器的结构特征与图2中所示相同并且以相同数字来编号。在该替代板型构造中，每隔一个路径是流体路径18c。如此，每个空气路径18a与两个流体路径18c相邻，而每个制冷剂路径18b与两个流体路径18c相邻。该交插序列增大了流体路径18c中乙二醇/水混合物与空气路径18a中压缩空气之间的传热面积，因为在每个空气路径的两侧上现在具有流体路径18c（与图2中的仅在一侧上有流体路径相反），这可以用于在压缩空气和乙二醇/水混合物之间实现更接近的温度。

每种流体穿过热交换核心的大致流体流方向由图2和图3中的箭头表示。因此，在每个所示构造中，穿过热交换器18的空气流处于第一方向，而制冷剂流和乙二醇/水流处于与第一方向相反的方向。换言之，空气和乙二醇主要处于对流布置，而乙二醇和制冷剂主要处于同向流布置，要理解的是用于每种流体的集管在物理上可以分开，而不是如图2和图3所示全部在一起。在其他构造中，乙二醇沿与空气相同的方向流动并且沿着与制冷剂相反的方向。乙二醇和空气主要处于同向布置中，而制冷剂主要处于对流中，通过试验已经被发现提高对压缩空气在冻结温度附近的温度控制。在热交换器18内也可以设想其他流动方向的布置，诸如具有两个或者流体处于交叉流布置。

返回参照图1，液体分离器22包括压缩空气入口66、压缩空气出口70、以及液体排泄管线74。图示的液体分离器22通过涡流作用将液体水与干燥的压缩空气分离。替代地，液体分离器22可以使用聚结作用或其他方法以从干燥的压缩空气中移除液体，诸如通过使空气流穿过除雾器垫。液体排泄管线74从系统中移除收集到的液体水和其他污染物。其他液体分离器是已知的并且如果需要可以使用。

将相对于图1描述空气压缩机系统的操作。在操作中，空气压缩机10产生在第一温度A下的潮湿压缩空气。潮湿压缩空气流过预冷却器/再加热器14的预冷却路径14a，排出热量至再加热路径14b，并且被冷却到低于第一温度A的第二温度B，在该温度点下一些水可能开始从蒸汽冷凝至液体。潮湿压缩空气随后流过三路径热交换器18的空气路径18a，排出热量至制冷剂路径18b和/或流体路径18c，并且被冷却至低于第二温度B的第三温度C，使得水进一步从蒸汽冷凝至液体。潮湿压缩空气随后流过液体分离器22，在此处已冷凝的液体水被分离以产生干燥压缩空气。干燥压缩空气随后流过预冷却器/再加热器14的再加热路径14b，在此处热量与预冷却路径14a中的输入的潮湿压缩空气进行交换，并且干燥压缩空气被加热至高于第三温度C的第四温度D。将干燥压缩空气的温度提升至第四温度D抑制了在下游管道设备外侧上冷凝的形成。在预冷却器/再加热器14下游，处于第四温度D的干燥压缩空气在使用点26处可用。

如之前注意到的，制冷剂回路6经由制冷循环从空气回路4和/或传热/存储流体回路8吸取热量，而三路径热交换器18的制冷剂路径18b用作制冷剂循环中的蒸发器。当制冷回路6起作用时，制冷剂流过三路径热交换器18的制冷剂路径18b，使得存在来自空气路径18a和/或流体路径18c的热量的净吸收。当制冷回路6不起作用时，没有制冷剂流动并且制冷回路不提供冷却。在该模式下，由流体回路8提供对空气的冷却。

控制器40监控进入三路径热交换器18的乙二醇/水混合物的温度，并且基于该温度控制制冷剂回路6的操作。在一种操作模式下，控制制冷剂回路6以便维持温度高于低的设置点并且低于高的设置点。在乙二醇/水混合物的低设置点温度处，制冷回路6停用。在乙二醇/水混合物的高设置点温度下，制冷回路6被激活。低设置点温度和高设置点温度选择成避免冻结液体水冷凝物并且在压缩空气中产生所需的平均压缩空气温度（以及因此露点状况）。

图示的制冷回路6操作在开/关（ON/OFF）模式下以减少能耗。当制冷回路不起作用（OFF）时，制冷剂压缩机30不消耗能量。传热/存储流体回路8允许空气压缩机系统维持在三路径热交换器18内的压缩空气的足够冷却，即使在制冷剂回路6不起作用（OFF）时。在另一构造中，可以使用可变速制冷剂压缩机使得制冷回路6在一定压缩机速度之下循环ON/OFF，使得冷却能力被维持，同时实现了节能。在又一构造中，如果需要可以使用调制或者卸载的压缩机。

当制冷回路6起作用时，热量从任何相邻通道（18a或18c）流入制冷通道18b，因为传热流体和空气均比制冷剂热。然而，因为热量也从空气通道（18a）流至流体通道（18c），热传递流体的温度的净影响可以随着操作状况而变化。如果制冷回路6的冷却容量未超（即系统具有额外的冷却容量），与从空气吸入混合物的热量相比，制冷剂能够从乙二醇/水混合物提取更多热量，由此降低了排出热交换器18的乙二醇/水混合物以及压缩空气的温度。如果制冷回路6的冷却容量暂时超了（即压缩空气正吸收所有可用的冷却容量），排出热交换器的乙二醇/水混合物的温度可以继续升高，但是由于流体储罐的大尺寸，对槽42中流体的整体温度的立即影响将很小的。因此，预冷却的乙二醇/水混合物仍能够补充制冷回路6的冷却容量。

当制冷系统关掉时，压缩空气的冷却经由与乙二醇/水混合物的热交换完成，这意味着乙二醇/水混合物从压缩空气吸收热量以降低压缩空气的温度。这种传热也导致乙二醇/水混合物温度升高。一旦进入热交换器的乙二醇/水混合物的温度变得不足以满足空气流的冷却需求，该需求由到达高设置点温度的流体的温度来确定，控制器40就激活制冷回路6，其开始冷却乙二醇/水混合物的过程。这样，传热/存储流体回路8用于存储和释放制冷回路6的冷却容量。

热交换器18内三个流动路径18a-c的相邻状态允许所需传热效应的紧密耦合，使得在最大负载下，传热可以直接或者通过传热流体而发生在压缩空气和制冷剂之间。这种相邻状态也允许最小的可能的制冷系统，因为没有中间传热步骤以增大温度差。该系统的另一优点在于避免了用于从乙二醇/水混合物到制冷剂的热量传递目的的分立热交换器的成本。处于重复模式的多个相邻流动路径（例如18a-c）允许优化流动面积或者传热面积。

此外，能够同时作用的双冷却模式的设置提高系统的尖峰冷却容量，由此增强了系统处理待冷却空气流中变化的能力。当制冷回路6的冷却容量大于冷却压缩空气所需容量时，流体传递流体被冷却并且冷却容量存储在流体回路8中。当发生流体回路8或制冷剂回路6均不具备独立处理能力的高需求周期时，将二者同时施加至空气冷却器的能力能够满足冷却需求。这样，传热/存储流体回路8与制冷回路6的组合减少了压缩空气的温度没有被完全冷却的情形的数目。

图4和图5使出了根据图1和图3的示例性制冷空气干燥器75，其中，预冷却器/再加热器14、三路径热交换器18和液体分离器70提供在集成的热交换单元100中。在图6至图9中示意性示出了各种流体流通过集成单元10的总的操作，并且集成单元100结构的细节示出在图10至图15中。

如前面注意到的，热交换器14和18的每一个由堆叠板状设计构成，条58密封每个流动通道的周边并且将板54相互分离。如图所示，每个热交换器具有形状通常为矩形实体的核心，其关于在图10中示出的冷却器核心18能够被看到，并且其中，在条58中存在间隙，形成入口孔，对应于翅片62的波纹结构在图10至图13中可见。在单元100内，预冷却器/再加热器14在竖向上位于冷却器18之上。

关于冷却器18的构造，首先应该注意的是冷却器18采用了图3的替代布置，也就是说交插模式为空气（18a）、流体（18c）、制冷剂（18b）、流体（18c）、空气（18a）、流体（18c）、制冷剂（18b）、流体（18c）等。因此，冷却器18中每隔一个层是流体路径18c，每个第四层是空气路径18a，以及每个第四层是制冷剂路径18b。流体入口集管47和流体出口集管49位于冷却器横向侧之一的任一端部处，并且制冷剂入口集管31和出口集管33位于冷却器核心的相对横向侧上。制冷剂和从这些侧集管进入的传热流体分布跨过核心并且随后大致竖向地流动，如图10所示。用于空气通道18a的入口基本延伸跨过空气入口面13，而出口基本上延伸跨过空气出口面15，使得穿过冷却器18的空气流竖直向下。因此，穿过冷却器18的流体流与空气主要处于同向流动，而穿过冷却器18的制冷剂流与流体和空气二者主要是反向地。

预冷却器/再加热器14类似地构造，但是由于仅有两组交替的通道，因此每隔一层是预冷却路径14a，并且每隔一层是再加热路径14b。来自压缩机10的空气进入在如图6所示右上角中的入口集管11中，并且分布跨过预冷却器通道14a，并且随后流动竖直向下穿过面向冷却器18的空气入口面13（参见图10）的预冷却器/再加热器14的出口面而排出，并且在进入入口面13之前横越面之间的间隙19。间隙19用作集管，允许来自两个预冷却器路径14a的空气汇合在一个冷却器路径18a中。空气随后竖直向下穿过冷却器通道18a并且退出冷却器18的空气出口面15。已知作为除雾器垫（未示出）的聚结过滤器通过保持凸缘102而保持抵靠冷却器18的空气出口面15，并且用于从退出冷却器18的空气中提取已冷凝的湿气。现在的干燥空气然后由包着的集管105引导进入再加热器通道14b的在再加热器14一侧中的开口，这在图13中的流体入口集管47右侧可见。空气随后向上流过再加热器通道14a并且离开出口集管25被送至使用点。

要知晓的是，已经描述的包括用于冷却并且从气体中回收湿气的创新性热交换设备，包括待冷却的气体在其中被输送的第一流体回路；来自隔热槽的热存储流体源通过其循环的第二流体回路，第二流体回路具有与第一流体回路的冷却部段相邻的传热部段以便与其构成热交换关系；以及制冷剂通过其循环的第三流体回路，第三流体回路具有与第二流体回路的传热部段相邻的传热部段以便与其构成热交换关系。第三流体回路可以进一步包括压缩机，以及用于压缩机的控制器联接至在第二流体回路中的温度传感器。可以配置控制器以便当第二流体回路中温度超过预定水平时激活压缩机，并且当第二流体回路中温度低于预定水平时停用压缩机。第一流体回路可以包括处于冷却部段上游的预冷却部段，以及处于冷却部段下游的再加热部段，其中，预冷却部段与再加热部段相邻以便与其构成热交换关系。第一流体回路可以包括位于预冷却部段和再加热部段之间的液体分离器。预冷却部段可以包括穿过第一热交换器核心的多个预冷却流动路径，冷却部段包括穿过第二热交换器核心的多个冷却部段流动路径，以及再加热部段可以包括穿过第一热交换器核心的多个再加热流动路径。第一流体回路可以包括配置成将输入气体分配至预冷却流动路径的入口集管，以及配置成接收从冷却部段流动路径排出的气体并且将其分配至再加热部段流动路径的返回气体集管。第一热交换器核心可以限定气体出口面，气体穿过气体出口面排出预冷却流动路径，而第二热交换器核心可以限定气体入口面，气体通过气体入口面进入冷却部段流动路径，其中第一热交换器核心的气体出口面面向第二热交换器核心的气体入口面。第二流体回路的热交换部段可以包括穿过第二热交换器核心的多个流体流动路径，而第三流体回路的热交换部段可以包括穿过第二热交换器核心的多个制冷剂流动路径。冷却部段流动路径的至少一个可以与流体流动路径的至少两个相邻。冷却部段流动路径的至少一个可以与流体流动路径和制冷剂流动路径相邻。制冷剂流动路径的至少一个可以与流体流动路径的至少两个相邻。

还已经描述的是一种用于干燥压缩空气的方法，采用如上所述任何热交换设备，该方法包括使压缩空气流动穿过第一流体回路，而循环热存储流体穿过第二流体回路，使得当压缩空气流动穿过冷却部段时被冷却，并且湿气从空气中冷凝，并且热存储流体的温度上升，以及随后使压缩空气流动而同时循环热存储流体并且同时循环制冷剂，使得压缩空气和热存储流体在它们穿过热交换器设备时均被冷却。该方法可以进一步包括监控热存储流体的温度，并且基于热存储流体的温度循环制冷剂。

还已经描述的是一种流体压缩系统，其包括冷却器核心，冷却器核心具有与第二组流动路径和第三组流动路径处于热交换关系的第一组流动路径，热存储流体回路包括容纳了热存储流体源的隔热槽和可操作以循环热存储流体穿过冷却器核心的第一组流动路径的泵，制冷回路包括可操作以产生穿过冷却器核心的第二组流动路径的制冷剂流的制冷剂压缩机，以及流体压缩机可操作以产生穿过冷却器核心的第三组流动路径的压缩流体流。制冷剂压缩机可以基于热存储流体的温度控制。系统可以进一步包括具有与一组再加热流动路径处于热交换关系的一组预冷却器流动路径的预冷却器/再加热器，其中，预冷却器流动路径处于冷却器核心的第三流动路径的上游与其流体连通，而再加热器流动路径处于冷却器核心的第三流动路径的下游与其流体连通。系统可以进一步包括可操作以提取液体的液体分离器，液体从冷却器核心的第三流动路径中的压缩流体冷凝。

在此所述的任何理论、操作机制、证据或者发现意味着进一步增强对于本发明实施例的理解，而没有意图使本发明以任何方式依赖这样的理论、操作机制、证据或发现。在阅读权利要求中，意图是当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”的字词时，没有意图将该权利要求限制到仅一个项目，除非权利要求中有相反的具体声明。此外，当使用“至少部分”和/或“部分”的语言时，该项目可以包括一部分和/或整个项目，除非有相反的具体声明。

尽管已经在附图和前述说明书中示出和详细描述了本发明实施例，但是这些实施例在性质上被视为是说明性而非限制性的，要理解的是仅仅示出和描述选定的实施例，并且期望保护落入由下列权利要求在本文中限定的本发明的精神内的所有变化、修改和等同物。还应该理解的是尽管上述说明书中采用的诸如优选的、优选地、优选或者更优选的字词的使用指示这样描述的特征可以是更想要的，但是这并非是必须的，并且缺乏这些特征的实施例可以被设想，其落入本发明的范围内，该范围由以下权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种用于冷却气体并从气体中回收湿气的热交换设备，包括：

第一流体回路，待冷却的所述气体在所述第一流体回路中输送；

第二流体回路，来自隔热槽的热存储流体源通过所述第二流体回路循环，所述第二流体回路具有与所述第一流体回路的冷却部段相邻的传热部段以便与所述冷却部段处于热交换关系；以及

第三流体回路，制冷剂通过所述第三流体回路循环，所述第三流体回路具有与所述第二流体回路的传热部段相邻的传热部段以便与所述第二流体回路的传热部段处于热交换关系。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第三流体回路包括压缩机，以及用于所述压缩机的控制器联接至所述第二流体回路中的温度传感器。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，当所述第二流体回路中温度超过预定水平时，所述控制器致动所述压缩机。

4.根据权利要求2所述的设备，其中，当所述第二流体回路中温度低于预定水平时，所述控制器停用所述压缩机。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一流体回路包括位于所述冷却部段上游处的预冷却部段，以及位于所述冷却部段下游处的再加热部段，其中，所述预冷却部段与所述再加热部段相邻以便与其处于热交换关系。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一流体回路包括位于所述预冷却部段和再加热部段之间的液体分离器。

7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述预冷却部段包括穿过第一热交换器核心的多个预冷却流动路径，所述冷却部段包括穿过第二热交换器核心的多个冷却部段流动路径，并且所述再加热部段包括穿过所述第一热交换器核心的多个再加热流动路径。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第一流体回路包括配置成将输入气体分配至所述预冷却流动路径的入口集管，以及配置成接收从所述冷却部段流动路径排出的气体并且将其分配至所述再加热部段流动路径的返回气体集管。

9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第一热交换器核心限定气体出口面，气体通过所述气体出口面离开所述预冷却流动路径，以及所述第二热交换器核心限定气体入口面，气体穿过所述气体入口面进入所述冷却部段流动路径，其中，所述第一热交换器核心的气体出口面面向所述第二热交换器核心的气体入口面。

10.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第二流体回路的热交换部段包括穿过所述第二热交换器核心的多个流体流动路径，以及所述第三流体回路的热交换部段包括穿过所述第二热交换器核心的多个制冷剂流动路径。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，至少一个所述冷却部段流动路径与至少两个所述流体流动路径相邻。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，至少一个所述冷却部段流动路径与流体流动路径和制冷剂流动路径相邻。

13.根据权利要求10所述的设备，其中，至少一个所述制冷剂流动路径与至少两个所述流体流动路径相邻。

14.一种用于干燥压缩空气的方法，包括：

使所述压缩空气流动穿过根据权利要求1所述的第一流体回路；

使热存储流体循环穿过根据权利要求1所述的第二流体回路；

使制冷剂循环穿过根据权利要求1所述的第三流体回路；

执行（a）同时执行（b）使得当所述压缩空气流动穿过所述冷却部段时，冷却所述压缩空气并且湿气从所述空气中冷凝；

执行（a）同时执行（b）和（c），使得当所述压缩空气流动穿过所述冷却部段时，冷却所述压缩空气并且湿气从所述空气中冷凝；

   其中，在步骤（d）期间，当所述热存储流体流动穿过所述传热部段时加热所述热存储流体，使得所述热存储流体返回至所述隔热槽时比其离开时热；以及

   其中，在步骤（e）期间，当所述热存储流体流动穿过所述传热部段时冷却所述热存储流体，使得所述热存储流体返回所述隔热槽时比其离开时冷。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括，监控所述热存储流体的温度，以及基于所述热存储流体的温度而循环所述制冷剂。

16.一种流体压缩系统，包括：

   冷却器核心，所述冷却器具有第一组流动路径，所述第一组流动路径与第二组流动路径和第三组流动路径处于热交换关系；

热存储流体回路，所述热存储流体回路包括容纳热存储流体源的隔热槽，以及可操作以循环所述热存储流体通过所述冷却器核心的第一组流动路径的泵；

制冷回路，所述制冷回路包括可操作以产生穿过所述冷却器核心的第二组流动路径的制冷剂流的制冷剂压缩机；以及

流体压缩机，所述流体压缩机可操作以产生穿过所述冷却器核心的第三组流动路径的压缩流体流。

17.根据权利要求16所述的流体压缩系统，其中，基于所述热存储流体的温度而控制所述制冷剂压缩机。

18.根据权利要求16所述的流体压缩系统，进一步包括预冷却器/再加热器核心，所述预冷却器/再加热器核心具有与一组再加热器流动路径处于热交换关系的一组预冷却器流动路径，其中，所述预冷却器流动路径在上游与所述冷却器核心的第三流动路径成流体连通，以及所述再加热器流动路径在下游与所述冷却器核心的第三流动路径成流体连通。

19.根据权利要求16所述的流体压缩系统，进一步包括液体分离器，所述液体分离器可操作以提取液体，所述液体在所述冷却器核心的第三流动路径中从压缩流体冷凝。

20.根据权利要求19所述的流体压缩系统，其中，所述液体分离器通过聚结作用和涡旋作用的至少一个来分离所述水。

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