CN107036191B - 带有除湿器的降温除湿联合空气调节系统 - Google Patents

带有除湿器的降温除湿联合空气调节系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及除湿制冷领域，尤其是一种除湿器及带有该除湿器的降温除湿联合控制调节系统。支撑膜柱体、膜、折流板和液体通道设置在除湿器壳体内，沿除湿器壳体长度方向的两端分别设置至少一根支撑膜柱体，膜依次缠绕在壳体内部两端的支撑膜柱体上，并形成数道沿壳体长度方向的通道，相邻的两膜之间的通道内设有折流板和溴液体通道，折流板和液体通道呈间隔设置，液体通道内流动有溴化锂溶液，液体通道的入口与除湿器的液体入口连通，液体通道的出口与除湿器的液体出口连通，液体通道上设有数个将溴化锂溶液喷洒在膜上的喷口。除湿效果好，提高了降温除湿联合空气调节系统的除湿效率，并且降低了降温除湿联合空气调节系统的能耗。

Description

带有除湿器的降温除湿联合空气调节系统
技术领域
本发明涉及除湿制冷领域，尤其是一种除湿器及带有该除湿器的降温除湿联合空气调节系统。
背景技术
目前采用的制冷系统主要为压缩式、吸收式、吸附式以及蒸汽喷射式制冷系统。上述制冷系统的热力学基本原理均为逆卡诺循环，选取低沸点制冷剂、二元溶液等作为制冷工质，通过制冷剂蒸发/解吸的吸热过程以及冷凝/吸收的放热过程实现连续的制冷循环。被冷却工质(水、空气等)在蒸发器内与制冷工质换热降温，以此获得冷量。
然而，传统的空气调节手段对功耗要求较高，在获取冷量的过程中，制冷剂与被冷却工质间存在的换热温差会不可避免地产生不可逆热损失。同时，压缩式制冷系统需要专用的压缩设备，吸收式、吸附式以及蒸汽喷射式制冷系统由于换热问题存在设备体积较大、能效比低等问题，在应用上受到很大的限制。此外，目前采用的吸收式空气除湿装置主要为氯化锂溶液除湿装置，该装置在使用中须对空气进行过滤净化，否则会对氯化锂溶液造成污染，影响装置性能。
发明内容
本发明的目的是针对解决现有技术中存在的上述缺陷，提出了一种除湿器及带有该除湿器的降温除湿联合空气调节系统，除湿器的除湿效果好，提高了降温除湿联合空气调节系统的除湿效率，并且降低了降温除湿联合空气调节系统的能耗。
本发明的技术方案是：一种除湿器，包括除湿器壳体和除湿器底座，除湿器壳体上设有空气入口和空气出口、以及液体入口和液体出口，其中，还包括支撑膜柱体、膜、折流板和液体通道，支撑膜柱体、膜、折流板和液体通道设置在除湿器壳体内，沿除湿器壳体长度方向的两端分别设置至少一根支撑膜柱体，膜依次缠绕在壳体内部两端的支撑膜柱体上，并形成数道沿壳体长度方向的通道，相邻的两膜之间的通道内设有折流板和液体通道，折流板和液体通道呈间隔设置，液体通道内流动有溴化锂溶液，液体通道的入口与除湿器的液体入口连通，液体通道的出口与除湿器的液体出口连通，液体通道上设有数个将溴化锂溶液喷洒在膜上的喷口。
本发明中，所述除湿器壳体的一端设有数根支撑膜柱体，支撑膜柱体呈间隔设置。本发明膜采用PVDF膜。
本发明还包括一种带有上述除湿器的降温除湿联合空气调节系统，其中，还包括风机、引射器、一级除湿器、二级除湿器、贮液池、再生器和冷却池，一级除湿器的气体入口与风机的出口连通，一级除湿器的气体出口与引射器的喷嘴入口连通，引射器的吸气入口与雾化器出口连通，引射器的喷嘴出口与二级除湿器连通；
一级除湿器和二级除湿器的液体出口分别与贮液池的稀液体入口连通，贮液池的浓溶液出口分别与一级除湿器和二级除湿器的液体入口连通，贮液池的液体出口与再生器的液体入口连通，再生器的液体出口与冷却池的液体入口连通，冷却池的液体出口与贮液池的液体入口连通；再生器上设有加热装置，且再生器与真空泵连接。
本发明中，贮液池的浓溶液出口与一级除湿器液体入口的连接管道上设有溶液泵Ⅰ，贮液池的浓溶液出口与二级除湿器液体入口的连接管道上设有溶液泵Ⅲ，再生器液体出口和冷却池液体入口的连接管道上设有溶液泵Ⅱ。
还包括控制装置，一级除湿器的气体入口和引射器的喷嘴出口分别设置湿敏传感器，雾化器处设有温度传感器及湿敏传感器，贮液池中设有密度检测装置，控制装置分别与湿敏传感器、温度传感器、密度检测装置、雾化器和各溶液泵连接，当空气的温度或湿度达到指定值后，控制装置控制雾化器或溶液泵动作。
所述一级除湿器内采用5-6层膜，二级除湿器内采用1-2层膜。
还包括贮水装置，雾化器的入口与贮水装置连通。
本发明的有益效果：
(1)本发明的除湿器利用板式膜结构进行空气除湿，以溴化锂作为除湿溶液，能够使溴化锂溶液在吸收空气中水蒸气的同时避免空气悬浮杂质对除湿溶液的污染，通过设置多层膜大大提高了湿空气与膜的接触面积，因此其除湿效果比现有的中空纤维管式膜结构的除湿效果提高20-30％；
(2)降温除湿联合空气调节系统使用引射器作为关键制冷装置，以水作为制冷工质，水在雾化器中雾化并被吸入引射器，在引射器中持续蒸发，直接吸收空气中的热量，此种获取冷量的方式环保节约；
(3)该系统中无需使用任何压缩机，因此相对于传统压缩式制冷空调，其功耗大大降低。
附图说明
图1为降温除湿联合空气调节系统结构示意图；
图2为一级除湿器的结构示意图；
图3为降温除湿联合空气调节系统中二级除湿器的结构示意图；
图4为空气处理过程焓湿图。
图中：1风机；2引射器；3雾化器；4贮水装置；5一级除湿器；6二级除湿器；7溶液泵Ⅰ；8贮液池；9再生器；10溶液泵Ⅱ；11冷却池；12溶液泵Ⅲ；13除湿器壳体；14支撑膜柱体；15空气入口；16除湿器底座；17膜；18折流板；19液体通道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图2所示，除湿器包括除湿器壳体13、除湿器底座16、支撑膜柱体14、膜17、折流板18和液体通道19，其中除湿器底座16与除湿器壳体13的底部固定连接，除湿器壳体13 上设有空气入口15和空气出口、以及液体入口和液体出口。空气入口15和空气出口分别设置在除湿器相对应的两侧面上。支撑膜柱体14、膜17、折流板18和液体通道19设置在除湿器壳体13内。沿除湿器壳体13长度方向的两端分别设置支撑膜柱体14，位于一端的支撑膜柱体14可以设置一根，也可以设置多根，此时的支撑膜柱体14为间隔设置，膜17依次缠绕在壳体内部两端的支撑膜柱体14上，从而形成多道沿壳体长度方向的通道。相邻的两膜之间的通道内设有折流板18和液体通道19，折流板18和液体通道19呈间隔设置。折流板18 与除湿器壳体13固定连接，通过设置折流板，增大了湿空气与膜17的接触面积，以加强传质效果。液体通道19内流动有溴化锂溶液，溴化锂溶液为除湿吸收工质。液体通道19的入口与除湿器的液体入口连通，液体通道19的出口与除湿器的液体出口连通，本实施例中，除湿器的液体出口设置在除湿器底座16上。液体通道19上设有若干个喷口，液体通道19内的溴化锂溶液通过喷口喷洒在液体通道19两侧的膜17上，由于膜17呈竖直方向设置，因此溴化锂溶液降膜流动。
板式膜结构为PVDF(polyvinylidene fluoride，即聚偏二氟乙烯)膜，PVDF膜为疏水材料，膜内的溴化锂溶液在降膜流动中不会产生泄漏，而膜外湿空气中的水蒸气可以透过膜并被溴化锂溶液吸收。即膜内的溴化锂溶液在降膜流动过程中吸收空气中的水蒸气，起到了除湿的作用。
如图1所示，降温除湿联合空气调节系统包括风机1、引射器2、一级除湿器5、二级除湿器6、贮液池8和再生器9。其中一级除湿器5采用如图1所示的除湿器，二级除湿器6采用如图3所示的除湿器，即一级除湿器5内采用六层膜17，其除湿效果明显，而二级除湿器 6内采用两层膜即可。
一级除湿器5的气体入口通过管道与风机1的出口连通，一级除湿器5的气体出口通过管道与引射器2的喷嘴入口连通，引射器2的吸气入口通过管道与雾化器3出口连通，引射器2的喷嘴出口通过管道与二级除湿器6连通。雾化器3的入口与贮水装置4连通，雾化器3将贮水装置4中的水雾化，经一级除湿器5除湿后的空气进入引射器2，并在喷嘴处形成负压，将水雾吸入引射器2。水雾与空气在引射器2的混合室中充分混合接触，水雾持续蒸发并吸收热量，产生低温的湿空气c，并从引射器2的喷嘴出口排出。该过程利用水雾的蒸发吸热获取热量，避免了传统制冷设备在制冷过程中因壁面换热产生的不可逆热损失，因此能够取得更高的制冷效果。
一级除湿器5和二级除湿器6的液体出口分别通过管道与贮液池8的稀液体入口连通。贮液池8的浓溶液出口分别通过管道与一级除湿器5和二级除湿器6的液体入口连通，同时在贮液池8的浓溶液出口与一级除湿器5液体入口的连接管道上设有溶液泵Ⅰ7，贮液池8的浓溶液出口与二级除湿器6液体入口的连接管道上设有溶液泵Ⅲ12。除湿器内的溴化锂溶液由于吸收了空气中的水分，除湿后由浓溶液变为稀溶液。溴化锂稀溶液分别从一级除湿器5 和二级除湿器6的液体出口流出，并流入贮液池8。贮液池8的液体出口通过管道与再生器9 的液体入口连通，再生器9的液体出口通过管道与冷却池11的液体入口连通，冷却池11的液体出口通过管道与贮液池8的液体入口连通，再生器液体出口和冷却池11液体入口的连接管道上设有溶液泵Ⅱ10。
如果贮液池8内的溴化锂溶液浓度低于设定值，则将低浓度溴化锂溶液泵入再生器9，再生器9安置于水浴加热中，可防止溴化锂溶液对电加热棒腐蚀，且再生器9与真空泵连接。通过电加热棒升高水温，同时通过真空泵对再生器9内制造-0.04MPa左右的微负压环境，通过最再生器9的加热和负压，降低水蒸气分压，加快溴化锂溶液中水的蒸发，使溴化锂溶液能够快速由稀溶液变为浓溶液，并通过再生器9的液体出口被溶液泵Ⅱ10泵至冷却池11。冷却池11外壁贴有半导体制冷片，将溴化锂溶液冷却后泵回贮液池8,并通过溶液泵Ⅰ7和溶液泵Ⅲ12分别泵入一级除湿器5和二级除湿器6内，从而继续进行除湿。
本发明还包括控制装置，同时一级除湿器5的气体入口和引射器2的喷嘴出口分别设置湿敏传感器，雾化器3处布设温度及湿敏传感器，贮液池8中附有密度检测装置，控制装置分别与各湿敏传感器、温度传感器、密度检测装置、雾化器和各溶液泵连接，当空气的温度或湿度达到指定值后，控制装置控制雾化器或溶液泵动作。
本发明的工作原理如下所述：如图4所示，空气a在风机1的作用下吹入一级除湿器5，一级除湿器5的气体入口设置湿敏传感器，当空气a湿度大于60％时溶液泵Ⅰ7工作。一级除湿器5采用溴化锂溶液作为液体除湿剂，空气a流过一级除湿器5中的空气流道，流道内间隔设置数个折流板。通过设置折流板，增大了湿空气与PVDF膜的接触面积，以加强传质效果，水蒸气透过PVDF膜被溴化锂溶液吸收进行除湿，从一级除湿器出口流出的空气为低湿空气b。雾化器3将贮水池4内的水不断雾化成水雾，雾化器3处布设温度及湿敏传感器，常开四组超声波雾化片，当环境温度高于32℃时增开两组，当环境湿度高于60％时继续增开两组。空气b进入引射器2的喷嘴处形成负压，将水雾吸入引射器2，水雾与低湿空气在引射器2的混合室中充分混合接触，水雾持续蒸发并吸收热量产生低温湿空气c，并从引射器2的喷嘴出口排除，引射器2的喷嘴出口设置湿敏传感器，当空气c湿度高于80％时，空气c继续通过二级除湿器6进行二次除湿为人体适宜湿度，处理后的空气d排向室内空间，至此完成气体循环。
溴化锂溶液从贮液池8分别通过溶液泵Ⅰ7和溶液泵Ⅱ12依次泵入一级除湿器5和二级除湿器6，并循环回贮液池8。在贮液池8中附有密度检测装置，该密度检测装置以浓度对浮力的影响为基础，监视不同浓度下浮子与液位之间的高度差，当溴化锂溶液密度低于42％，浮子触点与液位触点接触，电路连通，再生器9将贮液池中的低浓度溴化锂吸入并进行再生，水浴温度设置为60℃，再生后溶液泵10将溶液泵至溶液冷却池11，冷却后回流至贮液池8，至此完成溴化锂溶液的再生循环。

Claims (3)

1.一种带有除湿器的降温除湿联合空气调节系统，其特征在于：
除湿器包括除湿器壳体(13)和除湿器底座(16)，除湿器壳体(13)上设有空气入口(15)和空气出口、以及液体入口和液体出口，还包括支撑膜柱体(14)、膜(17)、折流板(18)和液体通道(19)，支撑膜柱体(14)、膜(17)、折流板(18)和液体通道(19)设置在除湿器壳体(13)内，沿除湿器壳体(13)长度方向的两端分别设置至少一根支撑膜柱体(14)，膜(17)依次缠绕在壳体内部两端的支撑膜柱体(14)上，并形成数道沿壳体长度方向的通道，相邻的两膜之间的通道内设有折流板(18)和液体通道(19)，折流板(18)和液体通道(19)呈间隔设置，液体通道(19)内流动有溴化锂溶液，液体通道(19)的入口与除湿器的液体入口连通，液体通道(19)的出口与除湿器的液体出口连通，液体通道(19)上设有数个将溴化锂溶液喷洒在膜(17)上的喷口；所述膜(17)采用PVDF膜；所述除湿器壳体的一端设有数根支撑膜柱体(14)，支撑膜柱体(14)呈间隔设置；除湿器包括一级除湿器(5)和二级除湿器(6)；
还包括风机(1)、引射器(2)、一级除湿器(5)、二级除湿器(6)、贮液池(8)、再生器(9)和冷却池(11)，一级除湿器(5)的气体入口与风机(1)的出口连通，一级除湿器(5)的气体出口与引射器(2)的喷嘴入口连通，引射器(2)的吸气入口与雾化器(3)出口连通，引射器(2)的喷嘴出口与二级除湿器(6)连通；
一级除湿器(5)和二级除湿器(6)的液体出口分别与贮液池(8)的稀液体入口连通，贮液池(8)的浓溶液出口分别与一级除湿器(5)和二级除湿器(6)的液体入口连通，贮液池(8)的液体出口与再生器(9)的液体入口连通，再生器(9)的液体出口与冷却池(11)的液体入口连通，冷却池(11)的液体出口与贮液池(8)的液体入口连通；再生器(9)上设有加热装置，且再生器(9)与真空泵连接；
所述贮液池(8)的浓溶液出口与一级除湿器(5)液体入口的连接管道上设有溶液泵Ⅰ(7)，贮液池(8)的浓溶液出口与二级除湿器(6)液体入口的连接管道上设有溶液泵Ⅲ(12)，再生器液体出口和冷却池(11)液体入口的连接管道上设有溶液泵Ⅱ(10)；
还包括控制装置，一级除湿器(5)的气体入口和引射器(2)的喷嘴出口分别设置湿敏传感器，雾化器(3)处设有温度传感器及湿敏传感器，贮液池(8)中设有密度检测装置，控制装置分别与湿敏传感器、温度传感器、密度检测装置、雾化器和各溶液泵连接。
2.根据权利要求1所述的降温除湿联合空气调节系统，其特征在于：所述一级除湿器(5)内采用5-6层膜(17)，二级除湿器(6)内采用1-2层膜(17)。
3.根据权利要求1所述的降温除湿联合空气调节系统，其特征在于：还包括贮水装置(4)，雾化器(3)的入口与贮水装置(4)连通。
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