CN106765704B - 双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统及方法，属于能源与动力工程及蒸发领域。本蒸发系统包括溶液泵，余热回收器，加湿器，浓溶液泵，风机，除湿器，太阳能集热器，水泵及水罐。本发明依据空气‑水系统的传热传质机理，通过加湿，脱湿及热量回收过程，利用太阳能空气集热器的捕集能量，提升蒸发系统的能量利用效率。本发明有效降低了脱湿过程中常规表面式冷凝器的换热面积，减少了耐腐蚀贵金属运用带来的成本问题，充分利用系统内部的能量回收机理，提升蒸发系统的能量利用效率，同时采用太阳能集热器捕集太阳辐射，大大减少了化石燃料燃烧带来的环境问题，符合国家节能减排及可持续发展战略的目标。

Description

双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统及方法，属于能源与动力工程及蒸发领域。
背景技术
在常规的加湿工艺中，湿空气加湿后直接排入大气，不涉及湿空气中水蒸气的回收及相应显热潜热回收。而常规的除湿器采用表面式换热器对湿空气进行冷却冷凝，传热系数较低导致庞大的换热面积，同时基于蒸发系统中溶液及污水等工质的强腐蚀性特点，必须采用耐腐蚀贵金属保证设备的寿命，最终导致投资成本的大幅度提升。同时通常采用化石燃料的燃烧来驱动加湿过程，将不可避免的带来严重的环境污染，而对于缺少化石燃料的地区甚至无法应用。对于将加湿脱湿过程引入蒸发系统，且将相应蒸发系统设计优化成节能高效型的热力系统的研究并未引起重视。
发明内容
本发明的目的在于提出一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统及方法。
一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统,其特征在于包括溶液泵，余热回收器，加湿器，浓溶液泵，风机，除湿器，太阳能集热器，水泵及水罐；其中溶液泵出口与余热回收器冷侧进口相连，余热回收器冷侧出口与加湿器顶端溶液进口相连；加湿器底端溶液出口分成第一出口支路和第二出口支路，第一支路排出一部分浓溶液，第二支路与浓溶液泵进口相连；浓溶液泵出口与加湿器顶端溶液进口相连；加湿器上端空气出口与风机进口相连，风机出口与除湿器下端空气进口相连，除湿器上端空气出口与太阳能集热器进口相连，太阳能集热器出口与加湿器下端空气进口相连；除湿器底端淡水出口与水泵进口相连，水泵的出口与余热回收器的热侧进口相连；余热回收器的热侧出口分成第一出口支路和第二出口支路，第一出口支路与除湿器顶端淡水进口相连，第二出口支路与水罐进口相连。
所述的一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：盐溶液经过溶液泵吸入后通过余热回收器预热，经过预热后的溶液与浓溶液泵泵出的浓溶液进行混合之后通过加湿器顶端溶液进口进入加湿器中，对加湿器下端空气进口进入的空气进行加湿变成湿空气，而剩余的浓溶液通过加湿器底端溶液出口排出；加湿过后的湿空气通过风机进入除湿器下端空气进口，与除湿器顶端淡水进口进入的水进行热质交换，被除湿后的湿空气通过除湿器上端空气出口排出，进入太阳能集热器中进行加热，变成不饱和湿空气，然后通过加湿器下端空气进口，在加湿器中进行加湿后从加湿器上端空气出口排出，重新开始空气循环；湿空气经除湿后的水在除湿器底端淡水出口排出，通过水泵进入余热回收器中对溶液进行预热，水进一步被冷却，其中一部分水通过第二出口支路进入水罐，而另一部分水通过第一出口支路从除湿器顶端进入，对湿空气进行冷却除湿。
上述双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统中的加湿器、除湿器内部采用基于耐腐蚀材料的规整填料。
上述双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统中的加湿器、除湿器内部采用喷嘴结构对溶液及水进行雾化，并安装有流量调节装置。
上述双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统中的余热回收器采用板式换热器。
上述双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统中的太阳能集热器为非聚焦型太阳能集热器。
与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：本发明在传统加湿过程的基础上，引入除湿过程回收湿空气中的水蒸气及相应的显热潜热，同时也回收了除湿器中得到的冷凝水的显热及加湿器排出的浓溶液的潜热，充分提高了蒸发系统的能量利用效率，此外在除湿过程中由于采用直接接触方式，即将传热传质引入除湿过程，可以减少常规除湿器中表面式换热器应用带来的庞大换热面积，且通过采用高分子材料等填料，大大降低了常规耐腐蚀贵金属应用带来的投资成本，符合国家节能减排和可持续发展战略的目标。
附图说明
图1是双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统，
图中：1溶液泵,2余热回收器,3加湿器,4浓溶液泵,5风机,6除湿器，7太阳能集热器, ,8水泵,9水罐。
具体实施方式
下面参照图1说明双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统的运行过程。
图1是本发明提出的双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统。该系统的工作过程如下：盐溶液经过溶液泵吸入后通过余热回收器预热，经过预热后的溶液与浓溶液泵泵出的浓溶液进行混合之后通过加湿器顶端溶液进口进入加湿器中，对加湿器下端空气进口进入的空气进行加湿变成湿空气，而剩余的浓溶液通过加湿器底端溶液出口排出；加湿过后的湿空气通过风机进入除湿器下端空气进口，与除湿器顶端淡水进口进入的水进行热质交换，被除湿后的湿空气通过除湿器上端空气出口排出，进入太阳能集热器中进行加热，变成不饱和湿空气，然后通过加湿器下端空气进口，在加湿器中进行加湿后从加湿器上端空气出口排出，重新开始空气循环；湿空气经除湿后的水在除湿器底端淡水出口排出，通过水泵进入余热回收器中对溶液进行预热，水进一步被冷却，其中一部分水通过第二出口支路进入水罐，而另一部分水通过第一出口支路从除湿器顶端进入，对湿空气进行冷却除湿。

Claims (6)

1.一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统,包括溶液泵(1)，余热回收器(2)，加湿器(3)，浓溶液泵(4)，风机(5)，除湿器(6)，太阳能集热器(7)，水泵(8)及水罐(9)；其特征在于:上述溶液泵(1)出口与余热回收器(2)冷侧进口相连，余热回收器(2)冷侧出口与加湿器(3)顶端溶液进口相连；加湿器(3)底端溶液出口分成第一出口支路和第二出口支路，第一支路排出一部分浓溶液，第二支路与浓溶液泵(4)进口相连；浓溶液泵(4)出口与加湿器(3)顶端溶液进口相连；加湿器(3)上端空气出口与风机(5)进口相连，风机(5)出口与除湿器(6)下端空气进口相连，除湿器(6)上端空气出口与太阳能集热器(7)进口相连，太阳能集热器(7)出口与加湿器(3)下端空气进口相连；除湿器(6)底端淡水出口与水泵(8)进口相连，水泵(8)的出口与余热回收器(2)的热侧进口相连；余热回收器(2)的热侧出口分成第一出口支路和第二出口支路，第一出口支路与除湿器(6)顶端淡水进口相连，第二出口支路与水罐(9)进口相连。
2.根据权利要求1所述的一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统，其特征在于：上述除湿器(6)内部采用基于耐腐蚀材料的规整填料。
3.根据权利要求1所述的一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统，其特征在于：上述除湿器(6)内部采用喷嘴结构对溶液及水进行雾化，并安装有流量调节装置。
4.根据权利要求1所述的一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统，其特征在于：上述余热回收器(2)采用板式换热器。
5.根据权利要求1所述的一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统，其特征在于：上述太阳能集热器(7)为非聚焦型太阳能集热器。
6.根据权利要求1所述的一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统的工作方法，包括以下过程：盐溶液经过溶液泵(1)吸入后通过余热回收器(2)预热，经过预热后的溶液与浓溶液泵(4)泵出的浓溶液进行混合之后通过加湿器(3)顶端溶液进口进入加湿器(3)中，对加湿器(3)下端空气进口进入的空气进行加湿变成湿空气，而剩余的浓溶液通过加湿器(3)底端溶液出口排出；加湿过后的湿空气通过风机(5)进入除湿器(6)下端空气进口，与除湿器(6)顶端淡水进口进入的水进行热质交换，被除湿后的湿空气通过除湿器(6)上端空气出口排出，进入太阳能集热器(7 )中进行加热，变成不饱和湿空气，然后通过加湿器(3)下端空气进口，在加湿器中进行加湿后从加湿器(3)上端空气出口排出，重新开始空气循环；湿空气经除湿后的水在除湿器(6)底端淡水出口排出，通过水泵(8)进入余热回收器(2)中对溶液进行预热，水进一步被冷却，其中一部分水通过第二出口支路进入水罐(9)，而另一部分水通过第一出口支路从除湿器(6)顶端进入，对湿空气进行冷却除湿。
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