CN107255323B - 基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,包括浸润储液箱、下端部浸润在浸润储液箱中的填料模块、位于浸润储液箱上方的滴灌储液箱、U型虹吸管以及位于填料模块顶部的滴灌孔盘;U型虹吸管入口端位于滴灌储液箱中,U型虹吸管出口端位于滴灌孔盘的正上方;浸润储液箱与滴灌储液箱通过管道连通;所述填料模块由具有多维毛细通道的材料制成,填料模块为层级结构,每层由多个与水平向呈一定夹角的锯齿状凸起条组成,相邻层级之间锯齿状凸起条的夹角为90°。本发明装置利用多维毛细通道的毛细作用对填料模块进行布液,一方面有效增大了气液界面面积,强化了传质效果,另一方面也减小了液相流速,进而减少携液现象的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,属于溶液除湿技术领域。
背景技术
溶液除湿干燥是一种新型的空气湿度调节方法,利用盐溶液的吸湿特性降低空气湿度。该技术在利用低品位热能实现制冷、除湿等方面具有可观的应用前景。
影响溶液除湿干燥过程中热质交换效率的主要因素之一是填料表面的润湿性。目前溶液除湿/再生装置的常规填料为了达到较大的湿润面积,通常采用大溶液流量的降膜型除湿/再生装置,从而保证填料表面形成稳定的液膜。采用这种方式能够保证填料表面完全润湿使得传热传质面积与填料面积相同,充分的利用了填料表面,但是这种布液方式由于溶液流量大,流动速度快,使得形成的液膜容易破碎,导致溶液液滴的携带,不仅降低了室内空气品质,还会造成腐蚀问题。另外,采用大溶液流量的降膜型除湿/再生装置的润湿表面为平面,热质交换面积扩展能力有限。
毛细作用是指液体在表面张力、内聚力和附着力的共同作用使水分可以在较小直径的毛细管中上升到一定的高度。毛细现象在自然界、科学技术和日常生活中都起着重要作用,大量多孔性的固体材料在与液体接触时即出现毛细现象。
发明内容
发明目的:本发明所要解决的技术问题是提供一种基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,该装置利用多维毛细通道的毛细作用对填料模块进行布液,一方面有效增大了气液界面面积,强化了传质效果,另一方面也减小了液相流速,进而减少携液现象的发生。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为:
基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,包括装有盐溶液的浸润储液箱、下端部浸润在浸润储液箱中的填料模块、位于浸润储液箱上方的滴灌储液箱、U型虹吸管以及位于填料模块顶部的滴灌孔盘;U型虹吸管入口端位于滴灌储液箱中,U型虹吸管出口端位于滴灌孔盘的正上方;浸润储液箱与滴灌储液箱通过管道连通,连通浸润储液箱与滴灌储液箱的管道上还设有提升泵和阀门;所述填料模块由具有多维毛细通道的材料制成,填料模块为层级结构,每层由多个与水平向呈一定夹角的锯齿状凸起条组成,相邻层级之间锯齿状凸起条的夹角为60~90°。
其中,所述滴灌储液箱内设有液位控制器。使用时,液位控制器可控制管道上的阀门和提升泵,达到控制运输溶液流量的目的,使得滴灌储液箱内的溶液水位控制在一定范围内。
其中,所述滴灌孔盘呈方形,滴灌孔盘地面面积与填料模块顶面面积相同。
其中,所述滴灌孔盘上设有多行滴灌口,每行又设有多个等距设置的滴灌口。
其中,所述填料模块表面沿纵向上设有树状分型结构,树状分型结构能够在填料模块表面构成多维毛细通道,从而进一步加强溶液的毛细作用。
其中,所述盐溶液为LiCl溶液、LiBr溶液、CaCl2溶液或上述三种溶液的溶质按任意比例混合得到的混合溶液。
其中,所述填料模块的材质为表面亲水性较强的材质,如纸或纺丝纤维等,或经过表面处理后得到的填料模块,处理后的填料模块表面与所用盐溶液接触角小于45°。
其中,所述管道为竖直的不锈钢管、PPR管或PVC管。
与现有技术相比,本发明技术方案具有的有益效果为:
本发明基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置由于填料模块表面具有多维小尺度分型结构以及锯齿状凸起条,一方面利用毛细作用的浸润布液方式使得液体因为表面张力作用紧密吸附在填料模块表面,另一方面有效利用填料模块表面的分型结构比表面积大于1的特点,增加了气液界面面积(即增大了传热传质面积),从而强化了传热传质过程,提高了工作效率;另外,本发明基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置分别通过毛细作用进行浸润式布液,以及填料模块顶部滴灌溶液完成填料模块上的液膜更新,溶液在填料模块上的流速很低且表面张力起主导作用,因此降低了液体破碎的可能,从而避免了溶液除湿/再生的布液过程中携液现象的发生。
附图说明
图1为本发明基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置的结构示意图;
图2为本发明基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置中填料模块的结构示意图;
图3为本发明基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置中填料模块上小尺度分型结构的示意图;
图4为现有除湿/再生装置(若带分型结构)采用的布液方式得到的填料模块上形成的液膜;
图5为本发明除湿/再生装置采用的布液方式得到的填料模块上形成的液膜;
图6为本发明基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置中滴灌孔盘的结构示意图;
图7为本发明基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置中滴灌孔盘的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步说明,但是本发明要求保护的范围并不局限于此。
如图1~7所示,本发明基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,包括装有盐溶液的浸润储液箱1、下端部浸润在浸润储液箱1中的填料模块9、位于浸润储液箱1上方的滴灌储液箱5、U型虹吸管7以及位于填料模块9顶部的滴灌孔盘8;填料模块9竖直安置于浸润储液箱1中,且部分没入浸润储液箱1的液体中,浸润储液箱1中的液体由于毛细作用逐渐浸润填料模块9;U型虹吸管7入口端位于滴灌储液箱5中,U型虹吸管7出口端位于滴灌孔盘8的正上方,使用时,虹吸管7将滴灌储液箱5的水以很小流量流至滴灌孔盘8上,然后溶液经过重力流经滴灌口12,进入填料9顶部,滴灌水量由滴灌储液箱5的液位来控制;浸润储液箱1与滴灌储液箱5通过管道2连通,使用时,可将浸润储液箱1中的溶液自下而上运输至滴灌储液箱5中;连通浸润储液箱1与滴灌储液箱5的管道2上还设有提升泵4和阀门3,滴灌储液箱5内设有液位控制器6,使用时,液位控制器6可控制管道2上阀门3和提升泵4的开启,从而达到控制运输溶液流量的目的,使得滴灌储液箱5内的溶液水位控制在一定范围内;填料模块9由具有多维毛细通道的材料制成,填料模块9为层级结构,每层由多个与水平向呈一定夹角的锯齿状凸起条组成,相邻层级之间锯齿状凸起条的夹角为60~90°;滴灌孔盘8呈长方形盘状,其底面面积与填料模块9顶面面积相同,其置于填料模块9顶部,滴灌孔盘8的盘底面等距设有滴灌口12,从而达到均匀滴灌的目的,滴灌口12之间的距离可根据实际情况具体设定,使用时,溶液自滴灌口12以较小流速滴到填料模块9上达到对填料模块9上的液膜进行更新的作用;填料模块9表面为90°锯齿形,可以起到引导溶液的作用,使得滴灌的更新溶液分布更加均匀,另外,填料模块9表面具有多维小尺度分型结构10,分型结构10可使填料模块9表面产生多维毛细通道,从而促进毛细作用,有利于溶液在填料模块9中的浸润;填料模块9的层数可根据实际情况来确定。
使用时,填料模块9垂直固定在浸润储液箱1中且下端部浸入浸润储液箱1的溶液中,浸润储液箱1中的溶液由于毛细作用,逐渐浸润整个填料模块9完成布液过程。需要处理的空气流经填料模块9与填料模块9表面液膜接触完成传热传质过程。浸润储液箱1中的溶液由于泵的作用自下而上由竖直管道2输至滴灌储液箱5中,输送流量由液位控制器6、阀门3和提升泵4结合控制,使滴灌储液箱5中的溶液液位保持在一定范围中;滴灌储液箱5中的溶液经U型虹吸管7流至滴灌孔盘8,再由滴灌孔盘8均匀的滴灌在填料模块9上方,完成填料模块9上液膜的更新过程。本发明装置为保证滴灌溶液以较小流量均匀滴灌,采用虹吸管7输运滴灌溶液,通过控制滴灌储液箱5中的液位来控制滴灌流量,另外通过在滴灌孔盘8上等距设置滴灌口12的方式保证溶液的均匀滴灌。
由于盐溶液具有一定的腐蚀性,本发明装置中浸润储液箱1,管道2,滴灌储液箱5,虹吸管7,滴灌孔盘8以及填料模块9均采用耐腐蚀材料制作而成以减少溶液的腐蚀作用。利用毛细作用对填料模块9进行浸润布液扩大了气液界面面积,在板面面积相同的情况下强化了传热传质能力;采用虹吸管7将溶液以较小流量有控制的滴灌到填料模块9顶部,完成对填料模块上液膜的更新。由于整个布液过程中液体流速极小,且表面张力在液体运动中起主导作用,降低了液体破碎的可能。本发明利用毛细作用进行布液,一方面增大了气液接触面积,提高了传热传质能立;另一方面降低了溶液流速,大大减少溶液除湿/再生的布液过程中携液现象的发生,进而优化了压缩空气溶液除湿过程。
图5为本发明除湿/再生装置采用的布液方式得到的填料模块上形成的液膜,如图5所示,溶液由于表面张力的作用贴附着分型结构10逐渐浸润填料模块9,在填料模块9上形成液膜11,此时气液界面面积与填料模块9的比表面积大于1,因此有效增大了溶液侧的传热传质面积,另外,本发明装置布液过程中溶液流速很小,且表面张力起主导作用,因此降低了液体破碎的可能,从而避免了溶液除湿/再生的布液过程中携液现象的发生。
综上所述,本发明溶液除湿/再生装置增大了溶液除湿/再生过程中气液界面面积,进而提高传热传质性能;另外,由于液体流速很低,实现大气液流量比,可抑制常规大溶液流量形成降膜过程的液滴破碎、飞溅现象,大大减少了液滴携带问题。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (7)
1.基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,其特征在于:包括装有盐溶液的浸润储液箱、下端部浸润在浸润储液箱中的填料模块、位于浸润储液箱上方的滴灌储液箱、U型虹吸管以及位于填料模块顶部的滴灌孔盘;U型虹吸管入口端位于滴灌储液箱中,U型虹吸管出口端位于滴灌孔盘的正上方;浸润储液箱与滴灌储液箱通过管道连通,连通浸润储液箱与滴灌储液箱的管道上还设有提升泵和阀门;所述填料模块由具有多维毛细通道的材料制成,填料模块为层级结构,每层由多个与水平向呈一定夹角的锯齿状凸起条组成,相邻层级之间锯齿状凸起条的夹角为60~90°;所述填料模块表面沿纵向上还设有多个树状分型结构,树状分型结构在填料模块表面形成多维毛细通道。
2.根据权利要求1所述的基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,其特征在于:所述滴灌储液箱内设有液位控制器。
3.根据权利要求1所述的基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,其特征在于:所述滴灌孔盘呈方形,滴灌孔盘底面面积与填料模块顶面面积相同。
4.根据权利要求3所述的基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,其特征在于:所述滴灌孔盘上设有多行滴灌口,每行又设有多个等距设置的滴灌口。
5.根据权利要求1所述的基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,其特征在于:所述盐溶液为LiCl溶液、LiBr溶液、CaCl2溶液或上述三种溶液的溶质按任意比例混合得到的混合溶液。
6.根据权利要求1所述的基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,其特征在于:所述填料模块的材质为纸或纺丝纤维,或经过表面处理后得到的填料模块,处理后的填料模块表面与所用盐溶液接触角小于45°。
7.根据权利要求1所述的基于毛细作用和滴灌渗透的溶液除湿/再生装置,其特征在于:所述管道为竖直的不锈钢管、PPR管或PVC管。
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