CN1039297A - 空气调节方法及设备 - Google Patents

Abstract

将含盐类水溶液的循环吸收液的水蒸汽吸收的空气调节方法及设备。将向吸收器供给的吸收液，与热交换器中的循环水流间接接触，进行冷却。将循环水在减压下膨胀，释放水蒸汽，并降低水的温度。然后使吸收器排出的吸收液吸收水蒸汽。

Description

本发明与空气调节的方法及设备有关，其中用两个吸收阶段将水分排出空气，并用吸收液将空气冷却。

在本发明中，将空气与吸水液直接接触，去除水分。一种易溶盐类的水溶液，适合用作吸收液。这种盐类举例如乙酸钾，乙酸钠，碳酸钾，氯化钙，氯化锂，溴化锂等，或其化合物。这些浓缩盐液显现高亲水性。因此，溶液上方的水蒸汽压力相应较低。

假如将某一温度和某一相对湿度的空气和这种浓盐液接触，只要盐的浓度使水蒸汽的压力低于平衡状态时的水蒸汽压力，空气中的水蒸汽便被盐液吸收。

当空气通过水蒸汽被吸收而去湿时，吸收液吸收水分连续稀释。由于吸收液中唯一的挥发成分为水，故可通过蒸发而再生。通常这是将吸收液加热到某温度，其水蒸汽压力高于大气压力或周围压力，使水蒸发而实现。适于进行吸收的浓缩盐溶液显现高的沸点温度。吸收液通过吸收水蒸汽而稀释的作用一般相当小。因此，在超过一阶段或超过一次作用的蒸发通常是不可行的，所以一般用一级蒸发器蒸发，使已稀释的吸收液再生。

为将稀释液在蒸发器中再生，需要使用相当于汽化热的能量。还需要额外的热能将液体加热到沸腾温度，并补偿热损耗等等。

本发明利用浓缩盐液上方的低蒸汽压力，吸收在较高温度吸收盐液的饱和水蒸汽。

在本发明中，在空气调节系统中，将用于有一个或多个吸收阶段或吸收区的吸收器中的吸收液，用热交换的循环水流冷却。将吸收热量并将热带去的水流在减压下膨胀，例如用一个闪蒸箱。于是将相对于压力下降，即绝对压力的水蒸汽释放。将在闪蒸箱中膨胀释放的水蒸汽，引入有连续用吸水盐液润湿的表面的冷凝器。冷凝器中使用的盐液可由任何适当的供应源供给，但最好是在吸收器中用作吸水液的盐液，在热交换器中循环并冷却。只要盐液上方的水蒸汽压力低于闪蒸箱膨胀释放的蒸汽的压力，水蒸汽便被盐液吸收，或冷凝。因此便可能将水蒸汽在温度是20℃上下或高于水蒸汽饱和温度的盐液中吸收。

因此，本发明的一个目的，是提供出一种在空气调节系统中，产生低气温和低绝对湿度的方法。

本发明的另一目的，是提高使用吸收技术的空气调节系统的效率和降低能源消耗。

本发明上述及其他目的及优点，从下面的详细叙述和附图便可了解。

图1    为空气调节系统的概略示意图，系统使用吸水盐溶液在两个吸收阶段中将空气去湿并冷却;

图2    为图1中冷凝器105的垂直剖视图;

图3    为沿图2中3-3线的冷凝器剖视图。

如图1所示，空气调节系统有吸收器100，其中有两个吸收区或阶段101及102，热交换器103，闪蒸箱104，第一冷凝器105，第二冷凝器106，蒸发器107，冷却器108及第二热交换器134。可理解虽然图1所示的吸收区101及102为分立元件，但可将两个吸收区合并在一个装置中。并可用一个以上的吸收器。

将通过导管109的空气，和通过导管110向吸收阶段101供给的至少一部分的浓缩盐液直接接触。将供给吸收阶段102的第二部分浓盐液，首先在热交换器103中与循环水流间接接触，进行冷却，取去其热量。如图1所示，可将吸收液通过吸收阶段102热交换器103循环使吸收在恒定相对湿度中进行。将水从导管112引入热交换器103，从导管113排出。将热交换器103排出的热水，通过诸如限流阀155的压力控制装置，进入压力相当低的闪蒸箱，使水蒸汽从里面释放。水蒸发需要的热从水中释放，使水温下降。于是释放相对于使水降温的蒸汽。然后蒸汽从闪蒸箱104中排出，通过导管114，进入第一冷凝器105。其余的水被向热交换器103再循环，最好用泵115通过导管116。当水在蒸发中连续消耗时，按需要用导管117补充供水。

如图2及3所示，第一冷凝器105最好有若干最好垂直放置的管式换热器118，各有第一内表面118a及第二内表面118b。热交换元件由一个壳体119包围，壳体有待冷凝的蒸汽进口120，吸收液进口121，和已冷凝水蒸汽的冷凝物稀释的吸收液的出口122。冷凝器105还设空气进口123，空气出口124。设出口125，排放未冷凝的气体或水蒸汽。可将一个泵（未显示）与出口125连接。

有一个上管端片或管端板126及一个下端片127，在上面固定各热交换元件的上下端，和壳体垂直壁的相应部分，共同形成封闭空间128。一块板129放在上管端板下面，从而围绕热交换元件外表面118b形成间隙，使通过进口121供给的吸水液，最好以薄液膜形式，沿各热交换外表面均匀下流。一个叶轮130在壳体119的上端中，将空气通过热交换器装置向上抽吸。

将闪蒸箱104膨胀释放的水蒸汽通过导管114，供给冷凝器105的进口120，冷凝器105和围绕热交换元件118外表面的空间接通，热交换元件118由上下壁126，127及壳119的垂直壁围绕。水蒸汽与吸收区102通过导管131排出的吸收液接触，通过进口121，最好均匀向下沿热交换元件外表118b流过。

通过进口120供给冷凝器105的水蒸汽，在热交换外表面上冷凝，最好用适当的泵（未示）将其随同吸收液，通过出口122排出。只要吸收液的湿度及其浓缩使液体上方的水蒸汽压力低于水蒸汽压力，水蒸汽便被吸收液吸收。将稀释的吸收液，通过导管132及133，和热交换134输送到蒸发器107。水蒸汽冷凝时释放的热，由通过进口123在冷凝器105的热交换元件内表面118a上流过的空气吸收，随通过出口124排出的空气排出。

至少从吸收阶段101中空气吸收水分的吸收液的一部分，被通过导管135排出，被引导通过支管136、进入第二冷凝器106。第二冷凝器106最好有若干垂直放置，有间距的热交换元件137，热交换元件有两块平行板，边缘连接，形成壳体119中的的若干封闭空间。也可用其他传统热交换元件，整体管式热交换器。在热交换元件之间形成开口槽。每一热交换元件内部上端，与水蒸汽进口138连接，下端与冷凝物出口139连接。分配器140在各热交换元件上方，沿壳的纵向，设置若干开口或喷咀，以形成最好在热交换元件外表面上基本均匀分布吸收液的装置。

因此，将待蒸发浓缩的吸收液的一部分，从吸收器101，通过支管136，送入第二冷凝器106，引入放在冷凝器106各热交换元件137上方的分配装置，使吸收液最好以均匀薄膜液的形式，沿热交换元件137的外表面向下流。通过导管141供给的水蒸汽，从进口138引入热交换元件137，导管141最好和包围一个或多个热交换元件143的蒸发器107的壳142的顶部连接。虽然水蒸汽最好从蒸发器107取得，但也可用从其它来源取得的蒸汽。然而使用蒸发器107的蒸汽，造成额外的蒸发效果。因此，假如使用的蒸发器的数目n表示，则本发明理想实施方案，造成n+1蒸发效果或阶段。沿热交换元件137外表面流下的吸收液，与蒸发器107释出的热水蒸汽间接接触而受热。通过进口123供给，而在壳体119中从第二冷凝器106的热交换元件外侧上通过的空气，因与吸收液直接接触，降低吸收液的蒸汽压力，将其水分蒸发。将水蒸汽随同冷凝器排出空气流，通过出口124放出。冷却吸收液需要的换气空气量，因不包括蒸发冷却，约比上述蒸发冷却的需要大十倍。对从进口123流过壳体119的换气空气作仔细平衡。一般在使空气与冷凝器105和/或冷凝器106接触前，引入进口123的空气，约90%可回收。

从吸收液中蒸发水分需要的热能，取自热交换元件137内的水蒸汽，使其中的蒸汽冷凝。水蒸汽和吸收液间接接触，在热交换元件137中形成冷凝物，至少将其一部分通过出口139排出，经导管144，进入最好在壳体119下部的冷却器108，下文再详述。冷凝物的另一部分由冷凝器106收集，通过支管158供给分配器156，用作冷却液，以薄膜液形式，最好在冷凝器105的各热交换元件118的内表面118a上均匀向下流。如有需要可通过进口160向系统补充供冷却水。

将水分蒸发了的浓缩吸收液，放入最好放在热交换元件137下端下方的容器或集槽145中。然后将予浓缩吸收液通过导管133供给蒸发器107，最好通过热交换器134，在进入蒸发器前，与在先从蒸发器回收的浓缩吸收液间接接触，使温度增高。

蒸发器最好有若干热交换元件143，可有诸如烟道气，热水或蒸汽等加热流体进口146及出口147，与冷凝器106有相似的结构。分配装置148放在热交换元件143上端的上方，最好均匀向热交换元件外表面上供给吸收液。将吸收液加热到沸点，使其水分蒸发，沿热交换元件外表面向下流。将在壳142底部收集的浓缩吸收液，通过排出导管149从蒸发器中抽出。至少可将一部分浓缩吸收液，通过管150向分配装置148再循环。将其余浓缩液通过导管151经热交换器134，支管152，经冷却器108，送入吸收阶段101，而通过支管153，经热交换器103，送入吸收阶段102。

将吸收液在热交换元件143表面上蒸发，在蒸发器107的壳体142中产生的蒸汽，从蒸发器中抽出，通过管141送入冷凝器106，将在里面冷凝，用作吸收液予浓缩的加热介质。

将供给冷却器108的吸收液引入热交换元件154，热交换元件可与第二冷凝器106有相似的结构。冷却器的热交换元件最好放在第一冷凝器105的热交换元件下面。将吸收液和热交换元件154上方的分配装置155供给的冷却液接触，使吸收液以薄膜液形式，最好均匀从热交换元件154的外表上流下。冷却液主要为冷凝器106排出的冷凝物。本发明的一个额外优点，是冷凝器106排出的冷凝物，可在冷却器108及冷凝器105的热交换元件上，作冷却液用，用这冷凝物特别有利，因为其中基本为蒸馏水，可避免在冷却器108热交换元件154，及冷凝器105的热交换元件118的热交换表面上积垢。

冷凝器106、105及冷却器108的热交换元件，和壳体119形成冷却塔，用叶轮130抽吸空气从里面通过。在壳体119中从冷却器108的热交换元件154的外侧上通过的空气流，与冷却液润湿的外表直接接触，使冷却液蒸发。将蒸发水分用气流吹散。水分蒸发又使热交换元件154内的吸收液中吸取的热散失。然后将冷却的吸收液经导管110，送入第一吸收阶段101。

如已指出，至少可将冷凝器106排出的冷凝物的一部分，供给第一冷凝器105的上管端板126上方的空间，使之以薄膜液形式，在热交换元件118的内表面上向下流，使蒸发冷却变为效率较好的冷却方法，尤其在结合通过进口123进入壳体119的气流时。此外，导管109中的气流的湿度及温度可用喷水在气流中蒸发，进行控制。

例

在下列状态下，将待处理的空气8，100公斤/小时，通过导管109，供给吸收器101及102;t＝30/27℃;x＝0.021;i＝83千焦耳/公斤。在吸收阶段101及102中约提出水140公斤/小时。在冷却器108中，约用50，000公斤/小时的空气冷却的吸收液37，300公斤/小时循环，保持阶段101中的温度（等温吸收）。在冷却器108的冷却步骤中，换气空气的状态变化如下：进入第一冷凝器105前t＝30/29℃;x＝0.026变为t＝31.5/30.5℃;x＝0.031。

在冷凝器105中，将15℃0.017巴水蒸汽，吸入与该水蒸汽压力相当的约41℃的吸收液。这吸收水分给吸水液增水约70公斤。然后用换气空气使稀的液冷却，将空气温度从31.5°变为约38℃。当空气从热交换表面的另一侧，而不从吸水液上通过时，则空气含水量不发生变化。

第二冷凝器106的状态可如下：蒸发器107释放的蒸汽的过热状态为1巴和145℃。在冷凝器106中，冷凝在1巴及100℃下发生。蒸发冷却的取得是通过分配器140，将吸收液在热交换元件137的外表面上供给。通过热交换（图中未显示）将吸收液予热到约83℃，热交换表面上的液膜，温度达到约88℃。吸收液薄膜上方的实际水蒸汽压力约为水银柱150mm。从冷凝器105上通过的换气空气的50，000公斤/小时中的13，700公斤/小时将从冷凝器106上通过，使约90公斤/小时的水，作蒸汽蒸发或释放。其余的换气空气在达到冷凝器106（图未示）前被分流或回收。剩余的水约120公斤/小时被在蒸发器107中蒸发，供给冷凝器106。因此在本发明中，可能将约210公斤/小时的水蒸发，而需要的是蒸发120公斤/小时的水的能量。

应该理解上面的最佳方案及上述举例仅为作说明而已，不应视为对发明范围的限制，发明范围以后附权利要求书正确界定。虽然对发明已就其可能考虑的最实际的最佳方案作说明和叙述，但显然对本领域有一般了解的人可能在发明的范围内，作许多修改。

Claims (11)

1、一种空气调节方法中包括下列各项：

将有第一及第二吸收区的吸收器中的空气，和通过该第一及第二区循环的吸收液接触，该吸收液为一种盐类水溶液；

将通过该第二吸收区循环的该吸收液，和在热交换器中循环的冷却水间接接触，将吸收液冷却；

将冷却水从该热交换器中排出；

将该热交换器排出的该冷却水在减压中膨胀，至少将该冷却水的一部分转变为冷却水蒸汽，而将其余的冷却水向该热交换器再循环；

将该冷却水蒸汽冷凝，用该吸收液吸收该冷却水蒸汽，使该吸收液稀释，该吸收液的水蒸汽压力低于该冷却水蒸汽的压力；

将该稀释吸收液放在蒸发器中蒸发，进行浓缩；

将该浓缩吸收液向该吸收器再循环。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征为将该冷却水蒸汽，吸收到一个热交换元件的一个第一冷却表面上的该吸收液中，通过将空气流沿第二表面流过，使该第二表面在与该第一表面的热交换关系中被冷却。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征为另有步骤如下：

至少将该第一吸收区排出的该吸收液的一部分和蒸发器中的加热液间接接触，加热到沸点，形成水蒸汽;

用一个冷凝器中的冷却液将该水蒸汽冷凝;

用在该蒸发器中浓缩的吸收液，在该冷凝器中作冷却液;

将空气通过该冷凝器循环，与该吸收液接触，降低其蒸汽压力;

将该浓缩吸收液从该蒸发器向该吸收器循环。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征为将该吸收液在该冷凝器中作冷却液使用前，先将其在该蒸发器中浓缩。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征为将该吸收液在该冷凝器中作冷却液使用后，将其在该蒸发器中浓缩。

6、根据权利要求3所述的方法，其特征为另有下列各项：

将该吸收液和冷却表面上的冷却液间接热交换，将该吸收液的至少一部分冷却;

将该蒸发器的该水蒸汽冷凝形成的冷凝物，在该冷却表面上作为冷却液用;

将该冷凝物的水蒸汽向一空气流蒸发;

将该冷却吸收液向该吸收器再循环。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征为该吸收液为一种水溶液，包括有乙酸钾、乙酸钠，碳酸钾、氯化钙、氯化锂或溴化锂或其混合物。

8、一种空气调节的设备中有下列各项：

一个有两个吸收区的吸收器，将空气流与循环吸收液接触;

一个热交换器与该吸收器连接，将热量从在该第二吸收器中循环的该吸收液，向冷却水的循环流传递;

一个闪蒸箱将该冷却水流的水蒸汽释放;

和该第二吸收区及冷凝该冷却水释放的该水蒸汽的该闪蒸箱连接的第一装置，有第一热交换元件有表面将该水蒸汽冷凝，并且该水蒸汽被该吸收液吸收;

在该闪蒸箱中和该第一冷凝装置该冷却表面上保持减低压力的装置;

将水通过该热交换器和在该闪蒸箱循环的装置;

第一通道装置将吸收液及冷凝物，从该第一冷凝装置向蒸发器输送，使该吸收液浓缩。

9、根据权利要求8所述的设备，其特征为另有下列各项：

将该吸收液蒸发的装置有第二热交换元件，通过将该第一冷凝装置排出的该吸收液蒸发，产生水蒸汽;

该第二热交换元件有第一及第二表面，通过在该第二热交换元件的该第二表面上加热，使该第一表面上的该吸收液浓缩;

冷凝吸收液的第二装置有第三热交换元件，其中有第一及第二表面，通过将热量向该第一吸收阶段排出的该吸收液传递，在该第三热交换元件的该第二表面上予浓缩，通过将该第三热交换元件该第一表面上的蒸汽冷凝，产生冷凝物;

和该第二冷凝装置连接的装置，将空气引入，同时降低该第三热交换元件该第二表面上的水蒸汽压力，使该吸收液蒸发;

将该予浓缩吸收液从该第二冷凝装置向该蒸发装置输送的第二通道装置;

将该水蒸汽从该蒸发装置向该第二冷凝装置输送的第三通道装置;

将该浓缩吸收液从该蒸发装置向该吸收器输送的第四通道装置。

10、根据权利要求9所述的设备，其特征为另有吸收液冷却装置，其中有第四热交换元件，其中有第一及第二表面，当将热从第四换热元件的该第二表面上的该冷凝物传递时，将该第四换热元件的该第一表面上的该液体冷却;

和该冷却装置连接的装置，将空气流引入，同时降低该冷凝物的水蒸汽压力;

将该冷凝物从该第二冷凝装置向该冷却装置输送的第五通道装置;

将冷却吸收液从该冷却装置向该第一吸收区输送的第六通道装置。

11、根据权利要求10所述的设备，其特征为将该第一冷凝装置的该第一热交换元件，放在该冷却装置该第四热交换元件的上方，该第二冷凝装置的该第三热交换元件，放在该第一热交换元件的上方，全部上述各热交换元件放在同一壳体内。

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