CN108195016A - 加湿器装置、冷凝器装置和泡罩塔冷凝器 - Google Patents

加湿器装置、冷凝器装置和泡罩塔冷凝器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及加湿器装置、冷凝器装置和泡罩塔冷凝器。在一个方面中，提供一种加湿器装置，其包括：容器，其包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及至少一个室，其中，至少一个室包括底面，底面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔；液层，其被定位为与液体出口相接触，其中，液层包括一定量包括液相可冷凝流体的液体；蒸汽分布区域，其被定位在至少一个室之下，蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口；以及蒸汽出口，其被布置为与至少一个室流体连通。加湿器装置被构造成产生与从蒸汽进口接收的述蒸汽混合物相比富含蒸汽相可冷凝流体的含蒸汽加湿器出口流。

Description

加湿器装置、冷凝器装置和泡罩塔冷凝器
本申请是申请日为2014年9月12日(于2016年3月11日进入中国 国家阶段)、国家申请号为201480050314.0(国际申请号为 PCT/US2014/055525)、发明名称为“包括诸如泡罩塔冷凝器的冷凝装置的 系统”的申请的分案申请。
技术领域
本文所述的实施方式大体上涉及冷凝装置(例如泡罩塔冷凝器)及 其在各种热质交换系统中的用途。
背景技术
随着人类消耗、灌溉和/或工业用途对于淡水的需求继续增加，淡水 短缺在世界各地正在变成日益严重的问题。多种脱盐方法能够从海水、 苦咸水、回流水、从油或气提取过程产生的水、和/或废水来产生淡水。 例如，加湿-除湿(HDH)处理涉及在加湿器中使盐溶液与干空气接触， 使得空气变热和变湿。然后，使加热和加湿的空气与除湿器(例如冷凝器)中的冷水接触，产生净水和除湿的空气。
然而，HDH处理通常包含一些缺点。例如，由于在HDH系统中使 用载气，所以大比例的非可冷凝气体(例如空气)常常存在于冷凝流中， 这会使除湿器中的传热与传质速率非常低。此外，非可冷凝气体的存在 可以增大蒸汽在冷的表面上冷凝的热阻，从而减小表面冷凝器的效率。 另外，除湿器有时会需要大量的能量以进行操作。因此，期望具有改善 的性能例如降低的功耗和/或在存在非可冷凝气体的情况下的高的传热 与传质速率的冷凝器。
发明内容
公开了冷凝装置例如泡罩塔冷凝器以及它们在各种热质交换系统 中的用途。在一些情况下，本发明的主题涉及相关的产品、特定问题的 替选解决方案以及/或者一个或更多个系统和/或物品的多个不同用途。
某些实施方式涉及脱盐系统。在一些实施方式中，脱盐系统包括加 湿器，该加湿器包括：流体连接至含盐水的供给源的加湿器液体进口； 流体连接至载气的供给源的加湿器气体进口；以及加湿器出口。在某些 情况下，加湿器被构造成产生与从气体进口接收的气体相比富含水蒸汽 的含蒸汽加湿器出口流。在一些实施方式中，脱盐系统包括泡罩塔冷凝 器，该泡罩塔冷凝器包括：流体连接至加湿器出口的冷凝器进口；冷凝 器气体出口；以及冷凝器水出口。在某些实施方式中，泡罩塔冷凝器被 构造成从加湿器出口流移除水蒸汽的至少一部分以产生与加湿器出口 流相比贫水的冷凝器气体出口流、以及冷凝器水出口流。在一些实施方 式中，脱盐系统包括热交换器，该热交换器与泡罩塔冷凝器相分离并且流体连接至冷凝器水出口并且被构造成从冷凝器水出口流移除热。
在一些实施方式中，脱盐系统包括加湿器，该加湿器包括流体连接 至含盐水的供给源的加湿器液体进口、流体连接至气体的供给源的加湿 器气体进口、以及加湿器出口，其中，加湿器被构造成产生与从气体进 口接收的气体相比富含水蒸汽的含蒸汽加湿器出口流。在某些实施方式 中，脱盐系统包括泡罩塔冷凝器，该泡罩塔冷凝器包括流体连接至加湿 器出口的冷凝器进口、冷凝器气体出口以及冷凝器水出口，其中，泡罩 塔冷凝器被构造成从加湿器出口流中移除水蒸汽中的至少一部分以产 生与加湿器出口流相比贫水的冷凝器气体出口流、以及冷凝器水出口 流。在一些实施方式中，脱盐系统包括流体连接至冷凝器水出口并且被 构造成从冷凝器水出口流移除热的热交换器。在某些情况下，气流的一部分从加湿器中的至少一个中间位置被提取并且从所述至少一个中间 位置中的每一个被给送至泡罩塔冷凝器中的对应的中间位置。
某些实施方式涉及包括泡罩塔冷凝器的冷凝器系统，所述泡罩塔冷 凝器包括容器，容器包括出口以及与包括蒸汽相可冷凝流体的气体的供 给源流体连通的进口，其中，容器包含有包括一定量可冷凝流体的液层， 并且泡罩塔冷凝器被构造成从气体中移除可冷凝流体的至少一部分以 产生包括液相可冷凝流体的泡罩塔冷凝器出口流。在一些实施方式中， 冷凝器系统还包括热交换器，该热交换器被定位在容器的外部并且流体 连接至容器以接收泡罩塔冷凝器出口流并且从泡罩塔冷凝器出口流移 除热。
一些实施方式涉及包括第一级的泡罩塔冷凝器，第一级包括第一级 出口以及与包括蒸汽相可冷凝流体的气体的供给源流体连通的第一级 进口，其中，第一级包含有包括一定量可冷凝流体的液层，并且第一级 内液层的高度与冷凝器的长度的比率在基本连续的操作期间为约1.0或 更低。
在某些实施方式中，泡罩塔冷凝器包括第一级，该第一级包括第一 级出口以及与包括蒸汽相可冷凝流体的气体的供给源流体连通的第一 级进口，其中，第一级包含有包括一定量可冷凝流体的液层，液层在基 本连续的操作期间具有小于约0.1m的高度。
在一些实施方式中，提供了冷凝器装置。在一些情况下，冷凝器装 置包括容器，该容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液 体进口、液体出口以及与液体进口和液体出口流体连通的至少一个室。 在某些实施方式中，至少一个室包括底面，该底面包括蒸汽能够穿过的 多个穿孔。在某些情况下，冷凝器装置包括被定位为与液体出口相接触 的液层。在一些情况下，液层包括一定量包括可冷凝流体的液体。在一 些实施方式中，冷凝器装置包括被定位在至少一个室之下的蒸汽分布区 域。根据一些实施方式，蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相可冷凝流体和 /或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口。在一些 情况下，冷凝器装置包括被布置为与至少一个室流体连通的蒸汽出口。 在某些实施方式中，冷凝器装置被构造成从蒸汽混合物中移除可冷凝流 体的至少一部分以产生包括液相可冷凝流体的冷凝器出口流。
在一些实施方式中，提供了加湿器装置。在一些情况下，加湿器装 置包括容器，该容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液 体进口、液体出口以及与液体进口和液体出口流体连通的至少一个室。 在某些实施方式中，至少一个室包括底面，该底面包括蒸汽能够穿过的 多个穿孔。在某些情况下，加湿器装置包括被定位为与液体出口相接触 的液层。在一些情况下，液层包括一定量包括可冷凝流体的液体。在一 些实施方式中，加湿器装置包括被定位在至少一个室之下的蒸汽分布区 域。根据一些实施方式，蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相可冷凝流体和 /或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口。在一些 情况下，加湿器装置包括被布置为与至少一个室流体连通的蒸汽出口。 在某些实施方式中，加湿器装置被构造成产生与从蒸汽进口接收的蒸汽 混合物相比富含蒸汽相可冷凝流体的含蒸汽加湿器出口流。
一些实施方式涉及包括容器的冷凝器装置，所述容器包括用于接收 包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及与液体进口 和液体出口流体连通的至少一个室。在一些情况下，至少一个室具有至 少1.5的纵横比。在一些实施方式中，冷凝器装置包括被布置为与至少 一个室并且与包括蒸汽相可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物 的供给源流体连通的蒸汽进口。在一些实施方式中，冷凝器装置包括被 布置为与至少一个室流体连通的蒸汽出口。在某些情况下，至少一个室 包括面，该面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔。在一些实施方式中，至少 一个室包括第一坝和第二坝，所述第一坝和第二坝各自沿至少一个室的 底面被定位并且各自具有小于至少一个室的高度的高度。在某些实施方 式中，第一坝和第二坝被布置成使得包括液相可冷凝流体的液体的流从 第一坝开始流经至少一个室至第二坝。在某些实施方式中，冷凝器装置 被构造成从蒸汽混合物中移除可冷凝流体的至少一部分以产生包括液 相可冷凝流体的冷凝器出口流。
根据一些实施方式，加湿器装置包括容器，该容器包括用于接收包 括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及与液体进口和 液体出口流体连通的至少一个室。在一些情况下，至少一个室具有至少 1.5的纵横比。在一些实施方式中，加湿器装置包括被布置为与至少一 个室并且与包括蒸汽相可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的 供给源流体连通的蒸汽进口。在一些实施方式中，加湿器装置包括被布 置为与至少一个室流体连通的蒸汽出口。在某些情况下，至少一个室包 括面，该面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔。在一些实施方式中，至少一 个室包括第一坝和第二坝，所述第一坝和第二坝各自沿至少一个室的底 面被定位并且各自具有小于至少一个室的高度的高度。在某些实施方式 中，第一坝和第二坝被布置成使得包括液相可冷凝流体的液体的流从第 一坝开始流经至少一个室至第二坝。在某些实施方式中，加湿器装置被 构造成产生与从蒸汽进口接收的蒸汽混合物相比富含蒸汽相可冷凝流 体的含蒸汽加湿器出口流。
某些实施方式涉及包括容器的冷凝器装置，所述容器包括用于接收 包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及按照彼此竖 直的方式进行布置并且与液体进口和液体出口流体连通的多个室。在一 些实施方式中，多个室包括第一室，该第一室包括被布置为与液体进口 流体连通的顶面以及包括蒸汽能够穿过的多个穿孔的底面。在一些实施 方式中，多个室还包括第二室，所述第二室被布置在第一室之下并且与 第一室流体连通。在某些情况下，第二室包括蒸汽能够穿过的多个穿孔。 在一些实施方式中，冷凝器装置包括被布置为与多个室并且与包括蒸汽 相可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸 汽进口。在一些情况下，冷凝器装置包括被布置为与多个室流体连通的 蒸汽出口。在某些实施方式中，第一室和第二室被布置成使得包括液相 可冷凝流体的液体的流沿第一方向流经第一室的长度并且沿相反的第 二方向流经第二室的长度。在某些实施方式中，冷凝器装置被构造成从 蒸汽混合物中移除可冷凝流体的至少一部分以产生包括液相可冷凝流 体的冷凝器出口流。
在一些实施方式中，加湿器装置包括容器，该容器包括用于接收包 括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及按照彼此竖直 的方式进行布置并且与液体进口和液体出口流体连通的多个室。在一些 实施方式中，多个室包括第一室，该第一室包括被布置为与液体进口流 体连通的顶面以及包括蒸汽能够穿过的多个穿孔的底面。在一些实施方 式中，多个室还包括第二室，该第二室被布置在第一室之下并且与第一 室流体连通。在某些情况下，第二室包括蒸汽能够穿过的多个穿孔。在 某些实施方式中，加湿器装置包括被布置为与多个室并且与包括蒸汽相 可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽 进口。在某些情况下，加湿器装置包括被布置为与多个室流体连通的蒸 汽出口。在某些实施方式中，第一室和第二室被布置成使得包括液相可 冷凝流体的液体的流沿第一方向流经第一室的长度并且沿相反的第二 方向流经第二室的长度。在某些实施方式中，加湿器装置被构造成产生 与从蒸汽进口接收的蒸汽混合物相比富含蒸汽相可冷凝流体的含蒸汽 加湿器出口流。
在一些实施方式中，提供了包括容器的冷凝器装置，所述容器包括 用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及按 照彼此竖直的方式进行布置并且与液体进口和液体出口流体连通的多 个室。在某些情况下，每个室具有至少1.5的纵横比。在一些实施方式 中，多个室包括第一室和第二室，其中，第一室包括被布置为与液体进口流体连通的顶面以及包括蒸汽能够穿过的多个穿孔的底面，第二室被 布置在第一室之下并且与第一室流体连通，第二室包括蒸汽能够穿过的 多个穿孔。在一些实施方式中，冷凝器装置包括被定位为与液体出口相 接触的液层。在某些情况下，液层包括一定量包括可冷凝流体的液体。 在某些实施方式中，冷凝器装置包括定位在多个室之下的蒸汽分布区域。在一些情况下，蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相可冷凝流体和/或 非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口。在一些实施 方式中，冷凝器装置包括被布置为与多个室流体连通的蒸汽出口。在一 些实施方式中，第一室和第二室中每一个包括沿第一室或第二室的底面 定位的第一坝和第二坝。在一些情况下，第一坝和第二坝各自具有小于第一室或第二室的高度的高度。在一些情况下，第一坝和第二坝被布置 成使得包括液相可冷凝流体的液体的流从第一坝开始流经室至第二坝。 在一些实施方式中，第一室和第二室被布置成使得包括液相可冷凝流体 的液体的流沿第一方向流经第一室的长度并且沿相反的第二方向流经 第二室的长度。在某些实施方式中，冷凝器装置被构造成从蒸汽混合物中移除可冷凝流体的至少一部分以产生包括液相可冷凝流体的冷凝器 出口流。
在一些实施方式中，提供了包括容器的加湿器装置，所述容器包括 用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及按 照彼此竖直的方式进行布置并且与液体进口和液体出口流体连通的多 个室。在某些情况下，每个室具有至少1.5的纵横比。在一些实施方式 中，多个室包括第一室和第二室，其中，第一室包括被布置为与液体进口流体连通的顶面以及包括蒸汽能够穿过的多个穿孔的底面，第二室被 布置在第一室之下并且与第一室流体连通，第二室包括蒸汽能够穿过的 多个穿孔。在一些实施方式中，加湿器装置包括被定位为与液体出口相 接触的液层。在某些情况下，液层包括一定量包括可冷凝流体的液体。 在某些实施方式中，加湿器装置包括被定位在多个室之下的蒸汽分布区域。在一些情况下，蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相可冷凝流体和/或 非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口。在一些实施 方式中，加湿器装置包括被布置为与多个室流体连通的蒸汽出口。在一 些实施方式中，第一室和第二室中每一个包括沿第一室或第二室的底面 定位的第一坝和第二坝。在一些情况下，第一坝和第二坝各自具有小于第一室或第二室的高度的高度。在一些情况下，第一坝和第二坝被布置 成使得包括液相可冷凝流体的液体的流从第一坝开始流经室至第二坝。 在一些实施方式中，第一室和第二室被布置成使得包括液相可冷凝流体 的液体的流沿第一方向流经第一室的长度并且沿相反的第二方向流经 第二室的长度。在某些实施方式中，加湿器装置被构造成产生与从蒸汽进口接收的蒸汽混合物相比富含蒸汽相可冷凝流体的含蒸汽加湿器出 口流。
本发明的其它优点和新颖特征在连同附图一起考虑的情况下根据 以下对于本发明的各个非限制性实施方式的详细描述将变得明显。在本 说明书与通过引用所合并的文献包括相矛盾和/或不一致的公开内容的 情况下，应以本说明书为准。如果通过引用合并的两个或更多个文献包 括彼此相矛盾和/或不一致的公开内容，则应以具有稍迟的有效日期的 文献为准。
附图说明
将参照附图通过示例来描述本发明的非限制性实施方式，其中，附 图为示意性的而并不意在按比例进行绘制。在图中，所示出的每个相同 或近乎相同的部件通常由单一附图标记进行表示。出于清晰的目的，并 未在每个图中标注每个部件，在图示对于使本领域的一般技术人员理解 本发明而言是不必要的情况下也没有示出本发明的每个实施方式的每 个部件。在附图中：
图1根据一些实施方式示出：(A)单级泡罩塔冷凝器的示例性截面 示意性图示；以及(B)泡罩塔冷凝器的级的示例性的自顶向下的视图；
图2根据一些实施方式示出以下两级泡罩塔冷凝器的示例性截面示 意性图示：(A)没有中间气体进口；(B)具有中间气体进口；(C)具 有蒸汽分配室；以及(D)具有两个蒸汽分配室；
图3根据一些实施方式示出以下的示例性示意图：(A)泡罩塔冷凝 器和外部热交换器；以及(B)泡罩塔冷凝器、外部热交换器、外部加 热设备和外部冷却设备；
图4根据一些实施方式示出包括泡罩塔冷凝器和外部热交换器的HDH系统的示例性示意图，其中，(A)外部热交换器为并流设备；(B) 外部热交换器为逆流设备；以及(C)系统还包括第一外部加热设备和 第二外部加热设备；
图5根据一些实施方式示出八级泡罩塔冷凝器和外部热交换器的示 例性示意图；
图6示出具有液体交叉流动的两个通路的带挡板的泡生成室的示例 性实施方式；
图7示出多级泡罩塔冷凝器在以下视图中的示例性实施方式：(A) 封闭等距视图；(B)交叉等距视图；(C)至(F)为(A)的二维侧视 投影；(G)室的顶面的各个视图；(H)具有流体交叉流动的一个通路 的无挡板的泡生成室的视图；以及(I)具有流体交叉流动的一个通路 而没有水平挡板的泡生成室的各个视图；
图8根据一些实施方式示出包括用于减小或消除液滴夹带的堆叠体 的单级泡罩塔冷凝器的示例性截面示意性图示；
图9根据一些实施方式示出包括泡罩塔冷凝器、热交换器、第一加 热设备、第二加热设备和冷却设备的HDH系统的示例性示意图；
图10根据一些实施方式示出(A)八级泡罩塔冷凝器和外部热交换 器的示例性的示意性图示；以及(B)八级泡罩塔冷凝器、外部热交换 器和外部冷却设备的示例性的示意性图示；
图11根据一些实施方式示出包括以下的HDH系统的示例性的示意 性图示：(A)泡罩塔冷凝器、加湿器、外部热交换器、外部加热设备和 外部冷却设备；(B)包括中间空气进口的泡罩塔冷凝器、包括中间空气 出口的加湿器、外部热交换器、外部加热设备和外部冷却设备；(C)包 括内部热交换器的泡罩塔冷凝器、加湿器、外部加热设备和外部冷却设 备；以及(D)包括内部热交换器和中间空气进口的泡罩塔冷凝器、包 括中间空气出口的加湿器、外部加热设备和外部冷却设备；
图12根据一些实施方式示出具有大体上为圆形的截面并且包括螺 旋挡板的室的示例性的示意性图示；以及
图13根据一些实施方式示出具有大体上为圆形的截面并且包括两 个挡板的室的示例性的示意性图示。
具体实施方式
本文所描述的实施方式提供冷凝装置(例如泡罩塔冷凝器)以及其 在各种热质交换系统中的用途。例如，冷凝装置可以在用于净化水的系 统(例如脱盐系统)中是有用的。在一些情况下，冷凝装置虑及具有改 进的性能例如气相与液相之间的改进的热质交换的简化的、较低成本的 系统。应当注意的是，虽然本文所描述的装置一般被称为冷凝装置或冷 凝器，但是在一些情况下装置可以用于加湿。例如，本文所描述的实施 方式中的某些实施方式可以涉及泡罩塔加湿器。
在一些情况下，冷凝器可以有益地虑及部件的减小的数目、系统内 的材料的减小的量(例如传热表面积)、部件的减小的成本和/或具有减 小尺寸的部件。例如，系统可以包括包含在某一高度处的一定量液体的 部件，并且本文所述的冷凝器的合并可以虑及部件内的液体的量的减 小，并且因此虑及液体的高度的减小。在一些情况下，减小系统内的液体的量可以虑及相对于较大的系统具有类似的或在一些情况下具有改 进的性能的、具有减小的尺寸的更加简化的部件。例如，部件可以在促 进冷凝器内的气相与液相之间的传热方面是有用的。在单个冷凝器内合 并这样的具有减小的尺寸(例如高度、级间距等)的部件可以虑及在给 定的冷凝器内的较大数目的部件的使用——这导致气相与液相之间的 增加的热质交换。另外，可以减小构造本文所述的冷凝器所需的材料的 量，从而减小制造成本。此外，在本文所述的冷凝器的某些实施方式中， 传热与传质通过气体或气体混合物的泡发生(例如，热和质量可以通过 冷凝过程从包括蒸汽相可冷凝流体的气体或气体混合物的泡被传递至 可冷凝流体的液池)。使用气泡而非例如金属表面(例如钛管)以用于 传热与传质可以有益地减小冷凝器的制造成本。此外，使用气泡可以增 大可用于传热与传质的表面积的量，从而使得泡罩塔冷凝器的热力学效 率的有益增加。
在一些情况下，本文所述的冷凝器可以有益地显示出跨冷凝器的减 小的压降。即，在冷凝器的进口处的压力可以与在冷凝器的出口处的压 力基本相同(例如小于与出口处的压力的10％的变化)。例如，进入冷 凝器的进口的流体(例如蒸汽)的压力可以与离开冷凝器的出口的流体 的压力基本相同。跨冷凝器的压降的减小可以是有益的，这在于：可以 将需要较小功率和成本以进行操作的相对较小的泵用于将流体泵送通 过冷凝器。
在一些实施方式中，本文所述的冷凝器可以显示出改进的传热性质 ——在通过冷凝器的物质包括非可冷凝气体的情况下会特别有益的特 性。非可冷凝气体一般指在冷凝器的操作条件下不冷凝成液相的任意气 体。非可冷凝气体的示例包括但不限于空气、氮气、氧气和氦气。在一 些情况下，冷凝器可以被构造成使得对于包括非可冷凝气体的混合物传 热速率被提高。
通常，冷凝器可以被构造成接收冷凝器液体进口流并且向系统内的 另一部件递送冷凝器液体出口流。冷凝器还可以被构造成经由至少一个 进口来接收气体或气体混合物并且经由出口来向系统内的另一部件递 送气体或气体混合物。在一些实施方式中，气体或气体混合物可以包括 蒸汽混合物(例如处于蒸汽相的可冷凝流体和/或非可冷凝气体)。在一 些情况下，进入冷凝器的气体或气体混合物与离开冷凝器的气体或气体 混合物相比可以具有不同的组成。例如，进入冷凝器的气体或气体混合 物可以包括特别的流体(例如可冷凝流体)，流体的一部分可以在冷凝 器中被移除，使得离开的气体或气体混合物含有流体的相对减少的量。 在一些实施方式中，流体可以经由冷凝过程从气体或气体混合物被移 除。在一些情况下，冷凝器可以是泡罩塔冷凝器，其中，蒸汽在相对冷 的液柱中被冷凝。在一些实施方式中，泡罩塔冷凝器包括至少一级，其 中，在该一级内，对气体或气体混合物进行处理使得气体或气体混合物 中的一个或更多个组分被移除。例如，气体或气体混合物可以包括蒸汽 相的可冷凝流体，并且对于可冷凝流体(例如液体形式的可冷凝流体) 的回收可以在泡罩塔冷凝器的至少一级中被执行。可冷凝流体一般指在 冷凝器的操作条件下能够从气相冷凝成液相的流体。
图1A示出单级泡罩塔冷凝器的示例性截面图。如图1A所示，泡罩 塔冷凝器100包括级110，其中，级110包括进口120、出口130和室 140(例如通过封闭容器提供的室)。包括液相可冷凝流体的液层150存 在于室140中。作为说明性的实施方式，可冷凝流体可以为水。在一些 实施方式中，液层150可以具有相对低(例如约0.1m或更小)的高度 HL。高度HL可以小于室140的高度HC。在一些情况下，室140的未被 液层150占据的部分包括蒸汽分布区域。进口120与包含蒸汽相可冷凝 流体的气体或气体混合物的供给源进行流体连通。在一些实施方式中， 气体还包含一种或更多种非可冷凝气体。例如，气体可以包括加湿的空气。进口120还可以联接至泡生成器160，使得进入进口120的气体被 给送到泡生成器160中。如下面进一步详细讨论的，泡生成器可以包括 包含多个孔的分布器板。泡生成器160可以与室140流体连通以及/或 者可以布置在室140内。在一些情况下，泡生成器160形成室140的底 面。
在一些情况下，可以将塔内的进口和/或出口设置为单独和独特的特 征(例如图1A中的进口120)。在一些情况下，可以通过某些部件例如 泡生成器、分布器板和/或建立塔和/或系统的部件之间的流体连通的任 意其它特征来设置塔内的进口和/或出口。例如，可以将塔的特定级的 “进口”设置为分布器板的多个孔。在第一级与第二级之间行进的气体或气体混合物可以经由通过分布器板的孔所设置的“进口”进入第二级。
当泡罩塔冷凝器在操作中时，气体或气体混合物通过进口120流至 泡生成器160——产生包含气体或气体混合物的气泡170——并且穿过 液池(例如液层150)。可以保持液池150的温度低于气泡170的温度— —这导致热和质量通过冷凝过程从气泡170传递至液池150。在通过液 池150之后，至少部分被除湿的气体或气体混合物可以进入蒸汽分布与 区域(例如室140的未被液池150占据的部分)。在一些情况下，气体 或气体混合物可以基本均匀地分布在蒸汽分布区域的各个部分。气体或 气体混合物然后可以行进以通过出口130离开泡罩塔冷凝器。在示例性 实施方式中，包含水和空气的气体混合物可以通过泡罩塔冷凝器100， 使得形成包含蒸汽形式的水和空气二者的气泡170。在与液池150接触时，水然后可以被冷凝并且被传递至液池150，从而产生经由出口130 离开泡罩塔冷凝器100的经除湿的气体。
在一些实施方式中，进口120处的气体或气体混合物的压力与出口 130处的气体或气体混合物的压力基本相同。在一些实施方式中，进口 120处的气体或气体混合物的压力与出口130处的气体或气体混合物的 压力相差约1kPa或更小。在一些实施方式中，进口120处的气体或气 体混合物的压力比出口130处的气体或气体混合物的压力高约小于1kPa。
如图8所示，泡罩塔冷凝器100还可以包括与出口130流体连通的 可选堆叠体800。可以添加堆叠体800以例如减小或消除液滴夹带(例 如，来自液池150的液滴随着经除湿的气体流出出口130)。在某些实施 方式中，泡罩塔冷凝器100可以包括可选液滴消除器(图8未示出)。 液滴消除器可以例如包括跨泡罩塔冷凝器100的截面延伸的网眼。在操 作中，夹带的液滴可以与网眼碰撞并且返回液池150。在一些情况下， 减小或消除液滴夹带可以有益地增加从泡罩塔冷凝器100回收的净化水 的量(例如，通过减小离开泡罩塔冷凝器100到环境空气中的净化水的 量)。在某些实施方式中，减小或消除液滴夹带可以将从泡罩塔冷凝器 100回收的净化水的量增加至少约1％、至少约5％、至少约10％、至 少约15％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％或至 少约60％。在一些情况下，减小或消除液滴夹带可以将从泡罩塔冷凝器 100回收的净化水的量增加在约1％至约10％、约1％至约20％、约1％ 至约40％、约1％至约60％、约5％至约20％、约5％至约40％、约 5％至约60％、约10％至约20％、约10％至约30％、约10％至约40％、 约10％至约50％、约10％至约60％、约20％至约30％、约20％至约 40％、约20％至约50％、约20％至约60％、约30％至约40％、约30％ 至约50％、约30％至约60％、约40％至约50％、约40％至约60％或 者约50％至约60％的范围内的量。
在一些情况下，堆叠体800具有比出口130的最大截面尺寸Do大的 最大截面尺寸(例如长度、直径)Ds。在某些实施方式中，堆叠体800 的最大截面尺寸Ds比出口130的最大截面尺寸Do大至少约0.01m、至 少约0.02m、至少约0.05m、至少约0.1m、至少约0.2m、至少约0.5 m、至少约1m、至少约2m或者至少约5m。在一些实施方式中，最 大截面尺寸Ds比最大截面尺寸Do大了在约0.01m至约0.05m、约0.01 m至约0.1m、约0.01m至约0.5m、约0.01m至约1m、约0.01m至 约5m、约0.1m至约0.5m、约0.1m至约1m、约0.1m至约5m、 约0.5m至约1m、约0.5m至约5m或约1m至约5m的范围内的量。 在希望不受特定理论约束的情况下，增大经除湿的气体流所流过的导管 的最大截面尺寸可以减小经除湿的气体流的速度。作为结果，可能存在 于经除湿的气体流中的任意液滴可以从经除湿的气体流掉出并且返回 液池150，而不是通过出口130离开泡罩塔冷凝器100。
在一些实施方式中，泡罩塔冷凝器包括用于从气体或气体混合物回 收可冷凝流体的至少两个级。例如，这些级可以被布置成使得气体或气 体混合物从第一级顺序地流至第二级。在一些情况下，这些级可以按竖 直方式进行布置，例如在冷凝器内将第一级定位在第二级之下。在一些 情况下，这些级可以按水平方式进行布置，例如将第一级定位在第二级 的右边。在某些情况下，泡罩塔冷凝器内多个级的可以有益地引起液相 可冷凝流体的较高的回收。例如，多个级的存在可以提供可以对气体或 气体混合物进行处理以回收可冷凝流体的许多位置。即，气体或气体混 合物可以穿过不止一个液池(例如液层)，其中，在液池中气体或气体 混合物中的至少一部分经历冷凝。另外，在一些实施方式中，如下面更充分地描述的，使用多个级可以产生具有增加的温度(例如相对于冷凝 器液体输入流)冷凝器液体出口流。这在以下系统中会是有益的：在该 系统中，来自冷凝器液体出口流的热被传递至系统内的分开的流，例如 蒸发器/加湿器输入流。在这样的情况下，产生加热的冷凝器液体出口 流的能力可以增加系统的能量效率。另外，使用多个级还可以使系统内 的流体流动的较大的灵活性成为可能。例如，从中间泡罩塔级提取和/ 或注入流体可以经由中间交换导管而发生。
图2A示出多级泡罩塔冷凝器的示例性截面图。在图2A中，泡罩塔 冷凝器200包括第一级210以及竖直布置在第一级210上的第二级220。 第一级210包括室212、定位于室212内的液层214以及包括蒸汽相可 冷凝流体的第一气体或气体混合物的第一进口234。第一级210还包括 位于液层214之上的第一蒸汽分布区域(例如，室212的未被液层214 占据的部分)。另外，第一级210包括用于冷凝的液体输出流从冷凝器 200离开的液体出口216。与第一气体或气体混合物的供给源流体连通 的第一进口234还联接至泡生成器208，使得进入进口234的第一气体 或气体混合物被给送到泡生成器208中。第一气体或气体混合物可以从 与冷凝器200流体地连接的第一气体或气体混合物的供给源由泵202通 过导管204递送至进口234。在一些实施方式中，第一气体进口234和/ 或泡生成器208占据第一级210或室212的整个底面。在其它实施方式 中，第一气体进口234和/或泡生成器208占据第一级210或室212的 底面的较小的部分。
第二级220与第一级210流体连通并且包括室224、定位于室224 内的液层226以及被布置成从第一级210接收第一气体或气体混合物的 泡生成器222。第二级220还包括第二级液体进口232，其中，第二级 液体进口232与液相可冷凝流体的供给源流体连通并且向液层226递送 可冷凝流体。另外，第二级220包括气体出口230，泡罩塔冷凝器气体 出口流可以通过气体出口230离开。第二级220还包括位于液层226上 的第二蒸汽分布区域(例如室224的未被液层226占据的部分)。
导管/下导管218被定位于第一级210与第二级220之间，提供用于 任意溢出的可冷凝流体从第二级220行进至第一级210中的液层214的 路径。液层226的最大高度通过坝228进行设置，使得液层226的在该 最大高度以上任意另外的可冷凝流体通过导管/下导管218流至第一级 210中的液层214。导管/下导管218的出口被淹没在液层214中，使得 流过第一级210的第一气体或气体混合物被阻止进入导管/下导管218。 在一些情况下，第一级210还包括可选坝254。可选坝254可以确立围 绕导管/下导管218的液体的高度比第一级210中的液层214的高度高。 已经认识到围绕导管/下导管218的液体的高度高于液层214的高度会 是有益的，这是因为这样的构造可以导致第一气体或气体混合物必须克 服的液体的静压头与在液层214中相比在围绕导管/下导管218的液体 中较高。这样的构造因此可以防止：第一气体或气体混合物流过导管/ 下导管218并且从而绕开泡生成器222。
可选蒸汽分配室206可以定位于第一级210之下并且可以使第一气 体或气体混合物沿泡生成器208的底面分布。本领域的一般技术人员将 能够选择合适的系统构造以用于特定应用中。
在操作中，包含可冷凝流体的第一气体或气体混合物(由图2中未 画出的气体的供给源提供)由泵202通过导管204泵送至可选蒸汽分配 室206，其中，第一气体或气体混合物沿第一级210的底面至第一级气 体进口234和泡生成器208基本上均分分布。在第一气体或气体混合物 穿过泡生成器208时，形成气泡。气泡穿过液层214，其中，液层214 被保持在低于气泡的温度的温度下。气泡经历冷凝过程并且将可冷凝流 体的热和/质量传递至液层214。例如，可冷凝流体可以为水，使得气泡 在它们穿过液层214时至少部分地被除湿。至少部分地被除湿的气体的 泡然后进入第一蒸汽分布区域。在一些情况下，至少部分地被除湿的气 体可以基本均匀地分布在第一蒸汽分布区域的各个部分。至少部分地被 除湿的气体然后进入泡生成器222，其中，形成至少部分地被除湿的气 体的气泡。至少部分地被除湿的气体的泡然后穿过液层226——液层226 被保持在低于气泡的温度的温度下，并且可冷凝流体的热和质量被传递 至液层226。进一步被除湿的气体的泡然后进入第二蒸汽分布区域。在 一些情况下，进一步被除湿的气体可以基本均匀地分布在第二蒸汽分布 区域的各个部分。进一步被除湿的气体然后通过第二级出口230作为泡 罩塔冷凝器气体出口流离开泡罩塔冷凝器。
在一些实施方式中，液相可冷凝流体的流沿与气体或气体混合物相 反的方向(即气体或气体混合物的逆流)流动。例如，可冷凝液体可以 通过第二级液体进口232进入泡罩塔冷凝器200，其中，第二级液体进 口232与液相可冷凝流体的供给源流体连通。可冷凝液体首先被递送至 液层226，液层226具有由坝228指定的最大高度。如果液层226的高 度超过最大高度，则可冷凝液体的量可以越过坝的顶部通过导管/下导 管218溢出至液层214并且经由冷凝器液体出口216离开冷凝器。随着 可冷凝液体穿过冷凝器内的各个级，冷凝器液体出口流的温度可以大于 在第二级液体进口232处进入冷凝器的可冷凝液体的温度。在一些情况 下，热在泡罩塔冷凝器内的每个级处被传递至可冷凝液体。在一些情况 下，随着可冷凝流体通过的级的数目增加，冷凝器液体出口流的温度增 加。这样的构造在以下系统中会是有益的：在该系统中，来自冷凝器液 体出口流的热被传递至系统内的另一部件。在一些情况下，传热可以在 系统内的不在冷凝器内的位置处发生。例如，来自冷凝器液体出口流的 热可以被传递至加湿器内的加湿器输入流和/或与冷凝器流体连通的热 交换器。
如图2B所示，泡冷凝器200还可以包括可选第二进口205。可选第 二进口205可以与第二气体或气体混合物的供给源流体连通，并且第二 气体或气体混合物可以经由可选导管203被递送至进口205。第二气体 或气体混合物可以包括蒸汽相可冷凝流体。在某些情况下，可冷凝流体 可以为水。在一些实施方式中，第二气体或气体混合物还包括一种或更多种非可冷凝气体(例如空气)。
在一些实施方式中，泡罩塔冷凝器可以包括至少一个蒸汽分布区域 以虑及包含蒸汽相可冷凝流体和/或非可冷凝气体(例如载气)的蒸汽 混合物的引入。通常，蒸汽分布区域可以被选择成具有足够的体积以使 蒸汽基本均匀地分散在泡罩塔冷凝器的截面上。在一些情况下，蒸汽分 配室可以提供足够的体积以使来自级中的液层的夹带液滴返回液层。在 一些情况下，蒸汽分布区域可以定位于泡罩塔冷凝器的底部处或底部附 近。在一些情况下，蒸汽分布区域被定位于两个连续或相邻的泡生成室 之间。例如，蒸汽分布区域可以保持两个连续或相邻的泡生成室的液层 分开，从而增加泡罩塔冷凝器的热力学效率。蒸汽分布区域可以包括蒸 汽进口，其中，蒸汽进口与包括蒸汽相可冷凝流体和/或非可冷凝气体 的蒸汽混合物的供给源流体连通。在一些情况下，泡罩塔冷凝器包括不 止一个蒸汽分布区域。
在一些实施方式中，包括蒸汽分布区域的蒸汽分配室还可以包括液 层(例如积液池)。例如，液体可以在离开泡罩塔冷凝器之前、在离开 泡罩塔冷凝器的最后一级之后聚集在积液池中。在一些实施方式中，积 液池可以与泡罩塔冷凝器的液体出口直接接触。在某些情况下，积液池 可以与将液体泵送出泡罩塔冷凝器的泵流体连通。积液池可以例如在泵的入口提供正的吸入压力，并且可以有益地防止会引起有害的空泡的负 (例如真空)吸入压力。在一些情况下，积液池可以有益地减小泡罩塔 冷凝器对于传热速率的突变(例如，由于含盐水的间歇性给送和/或净 水的间歇性排放)的敏感性。
图2C提供包含定位于一定量液相可冷凝流体之上的蒸汽分布区域 的泡罩塔冷凝器的示例性图示。在图2C中，泡罩塔冷凝器200包括蒸 汽分配室244、第一级210和第二级220。位于冷凝器200的底部的蒸 汽分配室244包括可以与液体出口242直接接触的液层234。蒸汽分配 室244还包括蒸汽分布区域236，蒸汽分布区域236可以定位于液层234 之上并且可以与蒸汽进口240——蒸汽进口240与蒸汽混合物(例如， 包括蒸汽相可冷凝流体的气体或气体混合物)的供给源流体连通——直 接接触。第一级210包括室212、定位于室212内的液层214、泡生成 器208和蒸汽混合物的第一液体进口234。第一级210还包括位于液层214之上的第一蒸汽分布区域(例如室212的未被液层214占据的部分)。 第二级220包括室224、定位于室224内的液层226、泡生成器222、用 于接收液相(例如所述液相)可冷凝流体的流的液体进口232以及蒸汽 出口230。第二级220还包括定位于液层226之上的第二蒸汽分布区域 (例如，室224的未被液层226占据的部分)。
在操作中，蒸汽混合物可以经由蒸汽进口240进入蒸汽分布区域 236。在蒸汽分布区域236中，蒸汽混合物可以基本均匀地分布在蒸汽 分布区域236的各个部分。蒸汽混合物然后可以穿过泡生成器208，并 且气泡可以形成并且穿过液层214，其中，液层214可以被保持在低于 气泡的温度的温度下。如上所指出的，气泡可以经历冷凝过程并且将可 冷凝流体的热和/或质量传递至液层214。至少部分地被除湿的蒸汽混合 物的气泡可以进入第一蒸汽分布区域，并且至少部分地被除湿的蒸汽混 合物可以基本均匀地分布在第一蒸汽分布区域的各个部分。至少部分地 被除湿的蒸汽混合物然后可以进入泡生成器222并且形成气泡，其中， 气泡可以穿过液层226。进一步被除湿的蒸汽混合物的泡然后可以进入 第二蒸汽分布区域，并且进一步被除湿的蒸汽混合物可以基本均匀地分 布在第二蒸汽分布区域的各个部分。蒸汽混合物然后可以通过蒸汽出口 230作为泡罩塔冷凝器气体出口流离开泡罩塔冷凝器200。
再参照图2C，液相可冷凝流体的流可以经由流体进口232进入第 二级220。所述液相可以首先进入并且与液层226结合，其中，液层226 具有由坝228指定的最大高度。液相可以沿箭头246的方向纵向移动穿 过泡生成器222的表面。如果液层226的高度超过坝228的高度，则超 过的液相可以越过坝228的顶部通过导管/下导管218流至液层214。液 相然后可以沿箭头248的方向流经泡生成器208的表面。如图2C所示， 箭头248的方向可以与箭头246的方向相反。如果液层214的高度超过 坝250的高度，则超过的液相可以越过坝250的顶部通过导管/下导管 238流至液层234。液相然后可以沿箭头252的方向流经底部室244的底面并且经由液体出口242离开泡罩塔冷凝器。如图2C所示，箭头252 的方向可以与箭头248的方向相反。
在某些情况下，泡冷凝器200还可以包括另外的蒸汽分布区域。例 如，图2D示出包括第一蒸汽分布区域236和第二蒸汽分布区域212的 泡罩塔冷凝器200的示例性图示，其中，第一蒸汽分布区域236包括第 一蒸汽进口240，第二蒸汽分布区域212包括第二蒸汽进口205。第一 蒸汽进口240可以与第一蒸汽混合物的供给源流体连通。第二蒸汽进口 205可以与第二蒸汽混合物的供给源流体连通。
在一些情况下，第一气体或气体混合物和第二气体或气体混合物可 以具有基本相同的组成。在一些情况下，第一气体或气体混合物和第二 气体或气体混合物可以具有不同的组成。在某些情况下，第一气体或气 体混合物和第二气体或气体混合物可以具有不同的蒸汽(例如水蒸汽) 浓度。在一些情况下，第一气体或气体混合物和第二气体或气体混合物 可以具有基本相同的蒸汽浓度。在一些情况下，第一气体或气体混合物 和第二气体或气体混合物可以被保持在不同的温度下。在某些实施方式 中，第一气体或气体混合物的温度与第二气体或气体混合物的温度之间 的差可以为至少约1℃、至少约5℃、至少约10℃、至少约20℃、至少 约50℃、至少约100℃、至少约150℃或至少约200℃。在某些情况下， 第一气体或气体混合物和第二气体或气体混合物可以被保持在基本相 同的温度下。
应当理解的是，泡罩塔冷凝器可以具有任意数目的级。在一些实施 方式中，泡罩塔冷凝器可以具有至少一个、至少两个、至少三个、至少 四个、至少五个、至少六个、至少七个、至少八个、至少九个或者至少 十个或更多个级。在一些实施方式中，泡罩塔冷凝器可以具有至多一个、 至多两个、至多三个、至多四个、至多五个、至多六个、至多七个、至 多八个、至多九个、至多十个级。可以将级竖直对准，即，如图2所示， 可以将级竖直布置在泡罩塔冷凝器内。在一些情况下，多个极可以被布 置成使得各个室(或泡生成器)的底面基本上彼此平行。在一些情况下， 多个极可以被布置成使得各个室(或泡生成器)的底面基本上彼此不平 行。在一些实施方式中，可以将多个极定位成一个角度。可以将多个极 水平对准，即，可以将多个极水平布置在泡罩塔冷凝器内。在一些这样 的实施方式中，泡冷凝器中的至少一个级可以包括液层、蒸汽分布区域、 淹没在液层中的泡生成器以及流体地连接至另一级(例如相邻的级)的 泡生成器的气体出口。
在一些情况下，可以将冷凝器构造为模块化系统，使得系统的各个 部件或区域是可移除和/或可替换的。例如，系统可以包括能够容纳一 个或更多个级的区域，并且可以被容易地构造成包括期望的数目的级。 图7B示出系统包括八个盘的说明性的实施方式——虑及对于一至八个 级的容量。可以简单地通过将级滑入和滑出系统来添加或移除每个级。在如此的实施方式中，可以容易地对数目和级之间的距离进行修改以适 合特定的应用。
冷凝器的级可以具有适合于特定应用的任意形状。在一些实施方式 中，冷凝器中的至少一个级具有大体上为圆形、大体上为椭圆形、大体 上为正方形、大体上为矩形和/或大体上为三角形的截面形状。在某些 实施方式中，冷凝器中的每一级具有大体上为圆形、大体上为椭圆形、 大体上为正方形、大体上为矩形和/或大体上为三角形的截面形状。在一些情况下，冷凝器的级具有相对大的纵横比。如本文所使用的，单个 级的纵横比指单个级的长度与单个级的宽度的比率。单个级的长度指级 的最大内部截面尺寸(例如在与级的竖直轴相垂直的平面内)。例如， 在图1A中，级110的长度被标示为LS。为了进一步示出长度，图1B 提供了级110的示例性的自顶向下的视图(例如，向下看泡生成器160)。 即，图1B为与级110的竖直轴相垂直的平面(例如横截面)的示例性 的示意性图示。在图1B中，级110的长度被标示为LS。单个级的宽度 一般指垂直于长度所测量的级的最大截面尺寸(例如在与级的竖直轴相 垂直的平面内)。在图1B中，级110的宽度被标示为WS。
在一些实施方式中，至少一个级的纵横比为至少约1.5、至少约2、 至少约5、至少约10、至少约15或至少约20。在一些实施方式中，至 少一个级的纵横比在约1.5至约5、约1.5至约10、约1.5至约15、约 1.5至约20、约2至约5、约2至约10、约2至约15、约2至约20、约5至约10、约5至约15、约5至约20、约10至约15、约10至约20 或约15至约20的范围内。在一些实施方式中，冷凝器的每个级的纵横 比为至少约1.5、至少约2、至少约5、至少约10、至少约15或至少约 20。在一些实施方式中，冷凝器的每个级的纵横比在约1.5至约5、约 1.5至约10、约1.5至约15、约1.5至约20、约2至约5、约2至约10、 约2至约15、约2至约20、约5至约10、约5至约15、约5至约20、 约10至约15、约10至约20或约15至约20的范围内。
在一些实施方式中，泡罩塔冷凝器的至少一个级内的液层的高度在 基本连续的操作期间相对低。通常，当水流在水脱盐系统正在产生经脱 盐的产品流的同时被给送至脱盐系统时，脱盐系统被称为基本上连续地 被操作。可以从泡生成器的接触液层的表面到液层的顶面来测量级内的 液层的高度。如本文所指出的，在一些实施方式中，在至少一个级中具 有相对低的液相水平面可以有益地导致单个级的进口与出口之间的低 的压降。在希望不受特定理论约束的情况下，跨冷凝器的给定级的压降 可以至少部分地是由于气体必须克服的级中液体的静压头。因此，可以 将级中液层的高度有益地保持为低的以减小跨该级的压降。
在一些实施方式中，在泡罩塔冷凝器的基本上连续的操作期间，在 冷凝器的至少一个级内的液层具有(例如，级内可冷凝流体的高度为) 小于约0.1m、小于约0.09m、小于约0.08m、小于约0.07m、小于约 0.06m、小于约0.05m、小于约0.04m、小于约0.03m、小于约0.02m、 小于约0.01m或者在一些情况下小于约0.005m的高度。在一些实施方 式中，在泡罩塔冷凝器的基本上连续的操作期间，冷凝器的每一级内的 液层具有小于约0.1m、小于约0.09m、小于约0.08m、小于约0.07m、 小于约0.06m、小于约0.05m、小于约0.04m、小于约0.03m、小于 约0.02m、小于约0.01m或者在一些情况下小于约0.005m的高度。
在本文所述的冷凝器中，冷凝器的级中的液层(例如水)的高度与 冷凝器的级的长度的比率可以相对低。冷凝器的级的长度一般指冷凝器 的级的最大内部截面尺寸。在一些实施方式中，在稳态操作期间泡罩塔 冷凝器的至少一个级内液层的高度与冷凝器的至少一个级的长度的比 率小于约1、小于约0.8、小于约0.6、小于约0.4、小于约0.2、小于约0.18、小于约0.16、小于约0.14、小于约0.12、小于约0.1或者在一些 情况下小于约0.05。在一些实施方式中，在稳态操作期间泡罩塔冷凝器 的每个级内的液层的高度与冷凝器的每个对应级的长度的比率小于约 1、小于约0.8、小于约0.6、小于约0.4、小于约0.2、小于约0.18、小 于约0.16、小于约0.14、小于约0.12、小于约0.1或者在一些情况下小 于约0.05。
在一些实施方式中，冷凝器内单个级的高度(例如，从定位于级的 底部的泡生成器到级内的室的顶部竖直地进行测量)可以相对小。如上 所指出的，减小冷凝器的一个或更多个级的高度可以潜在地减小成本以 及/或者潜在地增大系统内的传热与传质。在一些实施方式中，至少一 个级的高度为小于约0.5m、小于约0.4m、小于约0.3m、小于约0.2m、 小于约0.1m或者在一些情况下小于约0.05m。在一些实施方式中，每 个级的高度小于约0.5m、小于约0.4m、小于约0.3m、小于约0.2m、 小于约0.1m或者在一些情况下小于约0.05m。在一些实施方式中，冷 凝器塔的总高度可以小于约10m、小于约8m、小于约6m、小于约4m、 小于约2m、小于约1m或者在一些情况下小于约0.5m。
在一些实施方式中，泡罩塔冷凝器中至少一个级的跨级的压降(即， 进口气压与出口气压之间的差)小于约2000Pa、小于约1500Pa、小于 约1000Pa、小于约800Pa、小于约500Pa、小于约200Pa、小于约100 Pa或者在一些情况下小于约50Pa。在一些实施方式中，泡罩塔冷凝器 进口气压与泡罩塔冷凝器出口气压之间的差小于约2000Pa、小于约 1500Pa、小于约1000Pa、小于约800Pa、小于约500Pa、小于约200 Pa、小于约100Pa或者在一些情况下小于约50Pa。
在一些实施方式中，泡罩塔冷凝器可以显示出改进的传热性质。例 如，当泡罩塔冷凝器在基本上连续的操作中时，传热系数可以至少约 2000W/(m2K)、至少约3000W/(m2K)、至少约4000W/(m2K)或者在一 些情况下至少约5000W/(m2K)。
在一些情况下，冷凝器液体进口流的温度可以不同于冷凝器液体出 口流的温度。例如，在泡罩塔冷凝器的基本上连续的操作期间，冷凝器 液体进口流的温度可以小于约100℃、小于约90℃、小于约80℃、小于 约70℃、小于约60℃、小于约50℃、小于约45℃、小于约40℃、小于 约30℃、小于约20℃或者在一些情况下小于约10℃。在一些情况下， 冷凝器液体进口流的温度的范围可以为从约0℃至约100℃、从约10℃ 至约90℃或者从约20℃至约80℃。在泡罩塔冷凝器的基本上连续的操 作期间，冷凝器液体出口流的温度可以为至少约50℃、至少约60℃、 至少约70℃、至少约80℃、至少约85℃、至少约90℃或者至少约100℃。 在一些情况下，冷凝器流体出口流的温度的范围可以为从约50℃至约 100℃、从约60℃至约90℃或者从约60℃至约85℃。进口液体温度与 出口液体温度的差可以为至少约5℃、至少约10℃、至少约20℃或者在 一些情况下至少约30℃。在一些情况下，进口温度与出口温度的差的范 围可以从约5℃至约30℃、从约10℃至约30℃或者从约20℃至约30℃。
在一些实施方式中，气体或气体混合物可以以相对高的流速穿过冷 凝器。在某些实施方式中，气体流速相对高会是有益的，这是因为传热 与传质系数在较高气体流速下一般较高。在一些实施方式中，气体或气 体混合物可以具有至少约10立方英尺每分钟(cfm)每平方英尺(ft2)、 至少约20cfm/ft2、至少约40cfm/ft2、至少约60cfm/ft2、至少约80 cfm/ft2、至少约100cfm/ft2、至少约120cfm/ft2、至少约140cfm/ft2、 至少约160cfm/ft2、至少约180cfm/ft2或者在一些情况下至少约200 cfm/ft2的流速。在一些实施方式中，气体或气体混合物可以具有在约 10cfm/ft2至约200cfm/ft2、约20cfm/ft2至约200cfm/ft2、约40cfm/ft2至约200cfm/ft2、约60cfm/ft2至约200cfm/ft2、约80cfm/ft2至约200 cfm/ft2、约100cfm/ft2至约200cfm/ft2、约120cfm/ft2至约200cfm/ft2、 约140cfm/ft2至约200cfm/ft2、约160cfm/ft2至约200cfm/ft2或者约 180cfm/ft2至约200cfm/ft2的范围内的流速。
在一些实施方式中，气体或气体混合物可以包含一定量的水(例如 可以为“经加湿的”)，使得气体或气体混合物可以在流过冷凝器之后相 对于流过冷凝器之前的气体或气体混合物基本上被除湿。在给定的一组 系统条件下，气体或气体混合物可以具有相对湿度。相对湿度一般指在 给定温度下空气和水的混合物中水蒸汽的分压力与水的饱和蒸汽压力 的比率。在一些实施方式中，气体或气体混合物在泡罩塔冷凝器的至少 一个气体进口处的相对湿度可以为至少约70％、至少约80％、至少约 90％或约100％。在一些实施方式中，气体在泡罩塔冷凝器的气体出口 处的相对湿度可以小于约20％、小于约10％、小于约5％或者为约0％。
在一些实施方式中，泡罩塔冷凝器包括至少一个泡生成器。泡生成 器的类型的示例包括筛板、分布器和喷嘴型泡生成器。在一些实施方式 中，泡生成器可以包括蒸汽能够穿过的多个穿孔。泡生成器可以以各种 泡生成器速度、用于泡的生成的各种特征(例如孔)等进行操作。对泡 生成器的选择可以影响气泡的大小和/或形状，从而影响从气泡至液相可冷凝流体的传热。本领域一般技术人员能够选择合适的泡生成器和/ 或泡生成器条件以产生特定的期望的一组气泡。在一些实施方式中，泡 生成器包括分布器板。已经认识到的是，分布器板可以具有某些有益特 性。例如，跨分布器板的压降可以是低的。另外，分布器板的简易可以 使得其制造起来便宜以及/或者耐污染的影响。在一些实施方式中，分 布器板可以包括多个孔。在一些实施方式中，多个孔中的至少一部分具 有在约0.1mm至约50mm、约0.1mm至约25mm、约0.1mm至约 15mm或者在一些情况下约1mm至约15mm的范围内的直径(或者 对于非圆形孔而言通过孔的几何中心的线的最小截面尺寸)。在一些实 施方式中，多个孔中的至少一部分具有约1mm、约2mm、约3mm、 约3.2mm或者在一些情况下约4mm的直径。在一些情况下，可以沿 冷凝器内的单个级的底面布置分布器板。在一些情况下，可以选择分布 器板的表面积，使得其覆盖冷凝器的截面的至少近似50％、至少近似 60％、至少近似70％、至少近似80％、至少近似90％或者近似100％。 在一些实施方式中，泡生成器包括一个或更多个穿孔的管。可以从中心 导管延伸的穿孔的管可以以例如径向、环形、蜘蛛网状或中心辐射型的 构造(通过该构造从外部供给源泵送气体或气体混合物)为特征。在一些实施方式中，可以将至少一个泡生成器联接至级的进口。在一些实施 方式中，可以将泡生成器联结至泡罩塔冷凝器的每个级的进口。
本文所述的冷凝器还可以包括被定位以促进、引导或者不然影响流 体在冷凝器内的流动的一个或更多个部件。在一些实施方式中，泡罩塔 冷凝器的至少一个级的至少一个室可以包括被定位以引导流体例如液 相可冷凝流体(例如水)的流的流动的一个或更多个挡板。在某些情况 下，泡罩塔冷凝器的每个室可以包括一个或更多个挡板。如图6和图7中的说明性的实施方式所示，用于本文所述的实施方式中的合适的挡板 包括具有例如大体上矩形形状的板状物品。挡板又可以被称为屏障或坝 等。
可以将挡板或挡板的组合布置在各种构造中以便引导液体在室内 的流动。在一些情况下，可以将挡板布置成使得液体从室的一端至室的 另一端(例如沿具有大体上为矩形的截面的室的长度)沿大体上为直线 的路径行进。在一些情况下，可以将挡板布置成使得液体沿非直线路径 (室内的具有一个或更多个弯曲或转弯的这样的路径)穿过室。即，液体可以行进室内的长于室的长度的距离。在一些实施方式中，可以沿泡 罩塔冷凝器内至少一个室的底面定位一个或更多个挡板，从而影响进入 室中的液体的流动。
在一些实施方式中，可以以便于引导液体在单个室内的流动的方式 来定位挡板，例如沿室的底面以直线或非直线的方式。在一些实施方式 中，可以大体上平行于具有大体上为矩形的截面形状的室的横边(即宽 度)来定位一个或更多个挡板，即，一个或更多个挡板可以是横向挡板。 在一些实施方式中，可以大体上平行于具有大体上为矩形的截面形状的 室的纵边(即长度)来定位一个或更多个挡板，即，一个或更多个挡板 可以为纵向挡板。在这样的构造中，一个或更多个纵向挡板可以引导液 体沿大体上非直线的路径流动。
在一些实施方式中，可以以便于引导单个室内的液体沿可以促进传 热和/或传质的效率的路径流动的方式来定位一个或更多个挡板。例如， 室可以包括通过液体进口进入的在第一温度下的液体和通过泡生成器 进入的在第二、不同温度下的气体或气体混合物。在某些情况下，当第 一温度接近第二温度时，可以增加液体与气体或气体混合物之间的传热 与传质。影响第一温度接近第二温度的能力的一个因素可以为液体流过 室时所花费的时间的量。
在一些情况下，这会是有益的：流过室的液体中的各部分在流过室 时花费基本相等的时间量。例如，在传热与传质在以下条件下会被不期 望地减小：液体中的第一部分在室中花费较短的时间量，而液体中的第 二部分在室中花费较长的时间量。在这样的情况下，与如果第一部分和 第二部分二者在室中花费了基本相等的时间量相比，第一部分和第二部 分的混合物的温度会更加偏离气体或气体混合物的第二温度。相应地， 在一些实施方式中，可以在室中定位一个或更多个挡板以促进液体流 动，使得流过室的液体的各部分在流过室时花费基本相等的时间量。例 如，室内的一个或更多个挡板可以使位于进口处的液体(例如，可能在 室中花费了较短的时间量的液体)与位于出口处的液体(例如，可能在室中花费了较长的时间量的液体)在空间上相分离。在一些情况下，室 内的一个或更多个挡板可以促进沿具有基本上相同长度的流动路径的 液体流动。例如，一个或更多个挡板可以阻止液体的第一部分沿总体上 较短的路径从室的进口行进至室的出口(例如，沿具有矩形截面的室的 宽度)，并且阻止液体的第二部分沿总体上较长的路径从室的进口行进 至室的出口(例如，沿具有矩形截面的室的长度)。
在一些情况下，增加液体在流过室时所花费的时间量会是有益的。 相应地，在某些实施方式中，可以将一个或更多个挡板定位在单个室内 以促进沿具有相对高的纵横比(例如，流动路径的平均长度与流动路径 的平均宽度的比率)的流动路径的流体流动。例如，在一些情况下，可 以定位一个或更多个挡板，使得流过室的液体遵循具有至少约1.5、至 少约2、至少约5、至少约10、至少约20、至少约50、至少约75或至 少约100的纵横比的流动路径。
在一些情况下，通过室的液体流动路径的纵横比可以大于室的纵横 比。在某些情况下，用于增大流体流动路径的纵横比的挡板的存在可以 促进对具有相对低的纵横比(例如约1)的装置例如具有大体上为圆形 的截面的装置的使用。例如，图12示出具有大体上为圆形的截面(例 如底面)和螺旋挡板1202的室1200的示例性的示意性图示。在操作中， 液体可以通过定位于大体上为圆形的截面的中心处或附近的液体进口 (未示出)进入室1200。液体然后可以沿螺旋挡板1202流动并且通过 定位于大体上为圆形的截面的上边缘处的液体出口(未示出)离开室 1200。当室1200的大体上为圆形的截面具有约1的纵横比时，液体流 动路径的纵横比基本上大于1(例如近似4.5)。作为另一示例，图13 示出具有大体上为圆形的截面(例如底面)并且包括第一挡板1302和 第二挡板1304的室1300的示例性的示意性图示。在操作中，液体可以 通过位于大体上为圆形的截面的左上部分的液体进口(未示出)进入室 1300。液体可以首先沿箭头1306的方向流动。液体然后可以绕挡板1302流动并且沿相反的方向(沿箭头1308的方向)流动。液体然后可以绕 挡板1304流动并且沿箭头1310的方向流动并且随后通过位于大体上为 圆形的截面的右下部分的液体出口(未示出)离开室1300。当室1300 的圆形截面的纵横比约为1时，通过室1300的液体流动路径的纵横比 基本上大于1。
在一些实施方式中，可以以便于控制或引导液体在两个室之间的流 动的方式来将一个或更多个坝定位在室内。例如，可以将坝定位成在室 的以下区域的附近或周围：该区域例如从该区域之上的不同的室接收液 体的流。在一些情况下，可以将坝定位成在室的以下区域的附近或周围： 在该区域处，液体可以从室流出到例如下面的不同的室中。在一些情况 下，可以将坝定位在室内以不接触室的一个或更多个壁。在一些情况下， 可以将坝定位在室内以接触室的一个或更多个壁。
可以选择一个或更多个坝以使其高度小于室的高度。在一些实施方 式中，坝的高度可以确定室中液相或液层的最大高度。例如，如果存在 于第一室中的液层达到超过沿室的底面定位的坝的高度的高度，那么过 量的液层的至少一部分会从坝溢出。在一些情况下，过量的液体会流入 第二、相邻的室，例如定位于第一室之下的室。在一些实施方式中，室 中的至少一个坝可以具有小于约0.1m、小于约0.09m、小于约0.08m、 小于约0.07m、小于约0.06m、小于约0.05m、小于约0.04m、小于 约0.03m、小于约0.02m、小于约0.01m或者在一些情况下小于约0.005 m的高度。在一些实施方式中，室中的每个坝可以具有小于约0.1m、小于约0.09m、小于约0.08m、小于约0.07m、小于约0.06m、小于 约0.05m、小于约0.04m、小于约0.03m、小于约0.02m、小于约0.01 m或者在一些情况下小于约0.005m的高度。
在一些实施方式中，可以定位一个或更多个坝以促进液体沿大体上 为直线的路径流经室的长度。例如，可以对室进行选择以使其具有截面 形状——该截面形状具有大于其宽度的长度——例如大体上为矩形的 截面，使得坝促进液体沿室的长度的流动。在一些情况下，期望的会是 促进这样的穿过室的交叉流动以最大化相互作用，并且因此促进可冷凝 流体的液相与蒸汽相之间的传热和/或传质。
在一个实施方式中，室可以包括沿室的底面定位的第一坝和第二 坝。可以将第一坝和第二坝定位于室的纵向的相反的端部处，使得液相 可冷凝流体的流可以沿室的长度从第一坝流至第二坝。图7H示出具有 这样的构造的泡生成器系统的一个示例。在图7H中，泡生成器702(泡 生成器702可以包括多个穿孔)包括定位于泡生成器的一端处的第一坝704。泡生成器702还包括第二坝706和第三坝708，其中，第二坝706 和第三坝708二者被定位在泡生成器的与第一挡板704相反的端部处。 在操作中，液体可以被引入泡生成器并且可以流动至由坝704包围的区 域704a。随着引入另外的液体并且区域704a中的液体的高度超过坝704 的高度，过量的液体可以从坝704的顶部溢出并且沿跨越泡生成器702 的箭头710的方向流经泡生成器702的表面。如果然后液体的高度超过 坝706和/或坝708的高度，则过量的液体可以从坝706和/或坝708的 顶部溢出并且流至装置的另一部分。在一些情况下，过量的液体可以流 至定位于泡生成器702之下的室。
在一些实施方式中，泡罩塔冷凝器可以包括按照竖直堆叠进行布置 的多个室，并且一个或更多个坝和/或挡板可以定位于一个或更多个室 中使得液体可以流经室的长度。在一些情况下，可以将室布置成使得对 于相邻的室液体沿相反的方向流动。例如，泡罩塔冷凝器可以包括第一 室和第二室，并且一个或更多个坝和/或挡板可以定位于第一室和第二 室中的每一个中，使得液相可冷凝流体的流沿着第一室的长度按照第一 方向流动并且沿着第二室的长度按照相反的第二方向流动。例如，图2C 示出以下的构造：在该构造中，泡罩塔冷凝器200包括蒸汽分配室244、 包括室212的第一级210以及包括室224的第二级220。液相可冷凝流 体的流可以通过液体进口232进入冷凝器200，并且液体流可以沿箭头 246的方向流经第二级220。在竖直定位于第二级220之下的第一级210 中，来自第二级200的过量的液体流可以进入第一级210并且可以沿箭 头248的方向流经第一级210，其中，箭头248的方向与箭头246的方 向相反。在竖直定位于第一级210之下的蒸汽分配室244中，来自第一 级210的过量的液体流可以沿箭头252的方向流动，其中，箭头252的 方向沿与箭头248基本上相反的方向并且沿与箭头246基本上相同的方 向。
在一些实施方式中，可以将第一坝定位在接收液体流(例如，从液 体进口或者从在第一坝之上的区域)的区域的附近。可以将第一坝定位 在与第二坝纵向相反的端处，其中，第二坝被定位在可以将过量的液体 递送至装置的另一区域的下导管或出口的附近。在一些实施方式中，可 以将第一坝和第二坝定位在第一室的同一端处。
一些实施方式涉及对用于引导室内和室之间的液体流动的坝和挡 板二者的使用。在一些情况下，挡板可以是纵向挡板。在一些情况下， 挡板可以是横向挡板(例如水平挡板)。图6示出一个这样的实施方式， 其中，将纵向挡板604、坝606和坝608定位在泡生成器602上。坝606 和坝608被定位在泡生成器602的第一端处。纵向挡板604从泡生成器 602的第一端沿着泡生成器602的长度朝向泡生成器602的第二、相反 的端延伸。纵向挡板604的长度小于泡生成器的长度，这在纵向挡板604 的端部与泡生成器602的第二、相反的端部之间提供了液体流动的间隙。
当使用系统600时，坝606可以接收液相可冷凝流体的流。液体可 以存在于由坝606封闭的区域606a内。随着另外的液体被引入并且封 闭区域606a中的液体的高度超过坝606的高度，过量的液体可以从坝 606的顶部溢出并且沿着泡生成器602的长度按照箭头610的由纵向挡 板604所引导的方向流动。液相然后可以经由纵向挡板604与室的横向 壁之间的间隙流经泡生成器602的宽度。流体然后可以沿着泡生成器 602的长度按照箭头612的与箭头610的方向相反的方向流动。当液体 的高度超过坝608的高度时，过量的液体可以从坝608的顶部溢出并且 流入装置的另一部分。应当理解的是，室可以包括不止一个纵向挡板。 在一些实施方式中，将至少一个纵向挡板、至少两个纵向挡板、至少三 个纵向挡板、至少四个纵向挡板、至少五个纵向挡板、至少十个纵向挡 板或者更多个布置在室内。在一些实施方式中，室包括1至10个纵向 挡板、1至5个纵向挡板或者1至3个纵向挡板。
在一些情况下，将至少一个横向挡板、至少两个横向挡板、至少三 个横向挡板、至少四个横向挡板、至少五个横向挡板、至少十个横向挡 板或更多个布置在室内。在一些实施方式中，室包括1至10个横向挡 板、1至5个横向挡板或1至3个横向挡板。
泡罩塔冷凝器可以具有适合于特定应用的任意形状。在一些实施方 式中，泡罩塔冷凝器可以具有大体上为圆形、大体上为椭圆形、大体上 为正方形、大体上为矩形或者大体上为三角形的截面。已经认识到的是， 泡罩塔冷凝器具有大体上为圆形的截面会是有益的。在一些情况下，具 有大体上为圆形的截面的泡罩塔冷凝器(例如，基本上为圆柱形的泡罩 塔冷凝器)与具有不同形状的截面(例如大体上为矩形的截面)的泡罩 塔冷凝器相比会更易于制造。例如，对于具有某一直径(例如约0.6m 或更小)的大体上为圆柱形的泡罩塔冷凝器，可以将预制构件的管道和 /或管子用于形成泡罩塔的壁。另外，可以根据板材(例如不锈钢)、通 过使板弯曲并且焊接单个缝来制造大体上为圆柱形的泡罩塔冷凝器。与 此相反，具有不同形状的截面的泡罩塔冷凝器可以具有不止一个焊接缝 (例如，具有大体上为矩形的截面的泡罩塔冷凝器可以具有四个焊接 缝)。此外，具有大体上为圆形的截面的泡罩塔冷凝器与具有不同形状 的截面(例如大体上为矩形的截面)的泡罩塔冷凝器相比可以需要较少 的材料以进行制造。在某些实施方式中，泡罩塔冷凝器具有大体上为平 行六面体的形状、大体上为矩形棱柱的形状、大体上为圆柱形的形状和 /或大体上为锥体的形状。
泡罩塔冷凝器可以具有适合于特定应用的任意大小。在一些实施方 式中，泡罩塔冷凝器的最大截面尺寸可以小于约10m、小于约5m、小 于约2m、小于约1m、小于约0.5m或者小于约0.1m。在一些情况下， 泡罩塔冷凝器的最大截面尺寸的范围可以从约10m至约0.01m、从约 5m至约0.5m或者从约5m至约1m。
泡罩塔冷凝器的外部可以包括任意合适的材料。在某些实施方式 中，泡罩塔冷凝器包括不锈钢、铝和/或塑料(例如聚氯乙烯、聚乙烯、 聚碳酸酯)。在一些实施方式中，最小化从泡罩塔冷凝器到环境的热损 耗会是有益的。在一些情况下，冷凝器的外部和/或冷凝器的内部可以 包括热绝缘材料。例如，冷凝器可以被至少部分地用热绝缘材料进行涂 覆、覆盖或包裹。合适的热绝缘材料的非限制性示例包括橡胶海绵、玻 璃纤维、陶瓷纤维矿物棉、玻璃棉、酚醛泡沫体、聚异氰脲酸酯、聚苯 乙烯和聚氨酯。
虽然在冷凝装置例如泡罩塔冷凝器的背景下对上述特征进行了讨 论，但是全部所述特征(例如形状、纵横比以及坝和/或挡板的存在等) 也可以应用于加湿装置例如泡罩塔加湿器。在一些情况下，由于许多与 使用泡罩塔冷凝器与使用其它类型的冷凝器相比会是有益的相同的原 因，使用泡罩塔加热器与使用其它类型的加湿器(例如填充床式加湿器) 相比会是有益的。例如，与其它类型的加湿器相比，泡罩塔加湿器可以 以此为特征：改进的性能(例如，较高的传热和/或传质速率，较高的 热力学效率)以及/或者降低的制造和/或材料成本(例如，减小的尺寸)。
在某些情况下，泡罩塔加湿器包括多个级(例如，泡罩塔加湿器为 多级泡罩塔加湿器)。级可以被布置成使得气流(例如空气流)顺序流 过第一级、第二级和第三级等等。在一些实施方式中，每个级包括具有 温度的液层，并且级的液层的温度可以低于随后的级的温度。例如，在 三级泡罩塔加湿器中，第一级的液层的温度(例如，竖直布置的泡罩塔 的最下面的级)可以低于第二级的液层的温度，其中，第二级的液层的 温度可以低于第三级(例如，竖直布置的泡罩塔的最上面的级)的液层 的温度。在每一级内，热和质量可以从液层被传递至气体流的泡。
为了示出多级泡罩塔加湿器的操作，对如图2A所示的多级泡罩塔 加湿器的示例性实施方式的操作进行描述。根据一些实施方式，图2A 的装置200为多级泡罩塔加湿器。泡罩塔加湿器200包括先前在泡罩塔 冷凝器的背景下讨论的所有部件(例如，包括液层214和泡生成器208 的第一级210，包括液层226和泡生成器222的第二级220)。然而，液 层214和液层226包括含盐水，而不是基本纯净的液相可冷凝流体。另 外，液层214和液层226的含盐水的温度高于流过泡罩塔加湿器200的 第一气体或气体混合物的温度。
在操作中，气体或气体混合物可以穿过泡生成器208，从而形成泡。 随着气泡或气体混合物泡随后穿过液层214——液层214被保持在高于 气体或气体混合物的温度的温度下，热和质量从液层214的含盐水被传 递至气体或气体混合物的泡，从而将气体或气体混合物至少部分地加 湿。至少部分地被加湿的气体或气体混合物然后可以穿过第一蒸汽分布 区域并且进入泡生成器222，形成至少部分地被加湿的气体或气体混合 物的泡。至少部分地被加湿的气体或气体混合物的泡然后穿过液层226 ——液层226的温度高于液层214的温度，并且热和质量可以从液层226 被传递至至少部分地被加湿的气体或气体混合物的泡——这进一步将 气体或气体混合物加湿。
泡罩塔加湿器可以包括任意的合适的材料(例如，抗热和抗腐蚀的 材料)。合适的材料的非限制性示例包括氯化聚氯乙烯、聚乙烯、玻璃 纤维增强塑料、钛合金、哈斯特洛依耐蚀镍基合金(例如，抗腐蚀镍合 金)、超耐热合金(例如，钼基超耐热合金)和/或环氧涂层金属。
一些实施方式涉及包括本文所述的被布置为与外部热交换器流体 连通的泡罩塔冷凝器的系统。在这样的实施方式中，热可以从冷凝器液 体出口流被传递至流过外部热交换器的冷却剂流。系统可以被构造成使 得经冷却的冷凝器液体出口流然后可以通过进口被返回至泡罩塔冷凝 器并且被重新用作用于形成冷凝器的级中的液层的液体。以该方式，可 以对泡罩塔冷凝器内的液层的温度进行调节，使得在每一级中液层的温 度被保持在低于气体或气体混合物的温度的温度下。在一些情况下，将 热交换器布置在位于冷凝器的外部的位置处而不是布置在位于冷凝器 内的位置处，这可以虑及对本文所述的冷凝器的使用(例如，具有减小 的尺寸和/或降低的液池的水平面等的冷凝器)。在一些情况下，热交换器可以将从冷凝器液体出口流吸收的热传递至另一流体。
图3A示出包括经由导管306和导管308流体地连接至外部热交换 器304的泡罩塔冷凝器302的系统300的示例性实施方式。热交换器304 在操作期间还包括冷却剂。在操作中，包括一定量吸收的热的冷凝器液 体出口流在温度T1下经由导管306离开冷凝器302并且进入外部热交 换器304。热从冷凝器液体出口流被传递至冷却剂，其中，冷却剂被保 持在低于冷凝器液体出口流的温度T1的温度T3下。冷凝器液体出口流 然后经由导管308在温度T2——T2低于T1——下离开热交换器304并 且经由导管308被返回至冷凝器302。
热交换器304可以将从冷凝器液体出口流的任意的吸收的热可选地 传递至另一流体流。例如，热交换器进口流(例如，热交换器冷却剂流) 可以经由导管310在温度T3下进入热交换器304。随着热交换器进口流 通过热交换器304，其可以吸收从冷凝器液体出口流传递的热。热交换 器进口流然后可以在温度T4下经由导管312作为热交换器出口流离开热交换器304，其中，T4大于T3。在一些实施方式中，流过导管308的 冷凝器液体进口流和流过导管310的热交换器进口流可以实质上相同。 在其它实施方式中，冷凝器液体进口流和热交换器进口流可以不同。在 一些情况下，流过热交换器304的冷凝器液体出口流(例如流过导管306 和导管308的流)和热交换器冷却剂流(例如流过导管310和导管312 的流)可以沿大体上平行的方向流过热交换器304。在其它实施方式(如 所示出的)中，流过热交换器304的冷凝器液体出口流和热交换器冷却 剂流可以沿大体上不平行(例如相反)的方向流过热交换器304。
可以使用本领域内已知的任意热交换器。合适的热交换器的示例包 括但不限于板框式热交换器、壳管式热交换器、管管式热交换器、板式 热交换器和板壳式热交换器等。在特定的实施方式中，热交换器为板框 式热交换器。热交换器可以被构造成使得第一流体流和第二流体流流过 热交换器。在一些情况下，第一流体流和第二流体流可以沿基本上相同 的方向(例如并流)、基本上相反的方向(例如逆流)或者基本上垂直 的方向(例如交叉流动)流动。在某些情况下，第一流体流可以包括流 过冷凝器的流体流(例如，冷凝器液体出口流)。在一些实施方式中， 第二流体流可以包括冷却剂。第一流体流和/或第二流体流可以包括液 体。在一些实施方式中，热交换器可以为液液热交换器。在一些情况下， 多于两种流体流可以流过热交换器。
冷却剂可以是能够吸收和传递热的任意流体。通常，冷却剂为液体。 在一些实施方式中，冷却剂可以包括水。在某些情况下，冷却剂可以包 括含盐水。例如，在加湿-除湿系统中，热交换器中的冷却剂流可以用 于在含盐水进入加热器之前预先加热含盐水。
在一些实施方式中，热交换器可以显示出相对高的传热速率。在一 些实施方式中，热交换器可以具有至少约150W/(m2K)、至少约200 W/(m2K)、至少约500W/(m2K)、至少约1000W/(m2K)、至少约200 0W/(m2K)、至少约3000W/(m2K)、至少约4000W/(m2K)或者在一些情况下至少约5000W/(m2K)的传热系数。在一些实施方式中，热交换 器可以具有在至少约150W/(m2K)至至少约5000W/(m2K)、至少约200 W/(m2K)至约5000W/(m2K)、至少约500W/(m2K)至约5000W/(m2K)、 至少约1000W/(m2K)至约5000W/(m2K)、至少约2000W/(m2K)至约 5000W/(m2K)、至少约3000W/(m2K)至约5000W/(m2K)或者至少约 4000W/(m2K)至约5000W/(m2K)的范围内的传热系数。
在一些实施方式中，热交换器可以降低流过热交换器的冷凝器液体 出口流和/或其它流体的温度。例如，分别经由导管306或导管310进 入热交换器的流体的温度与经由导管308或导管312离开热交换器的流 体的温度之间的差可以为至少约5℃、至少约10℃、至少约15℃、至少 约20℃、至少约30℃、至少约40℃、至少约50℃、至少约60℃、至少 约70℃、至少约80℃、至少约90℃、至少约100℃、至少约150℃或者 在一些情况下至少约200℃。在一些实施方式中，进入热交换器的流体 的温度与离开热交换器的流体的温度之间的差可以在约5℃至约30℃、 约5℃至约60℃、约5℃至约90℃、约10℃至约30℃、约10℃至约60℃、约10℃至约90℃、约20℃至约60℃、约20℃至约90℃、约20℃至约 200℃、约30℃至约60℃、约30℃至约90℃、约40℃至约200℃、约 60℃至约90℃、约60℃至约200℃、约80℃至约200℃、约100℃至约 200℃或者约150℃至约200℃的范围内。
在一些实施方式中，可以将可选外部加热设备布置成与泡罩塔冷凝 器和/或外部热交换器流体连通。在某些情况下，可以将加热设备布置 成使得在操作中冷凝器液体出口流在进入热交换器之前在加热设备中 被加热。这样的布置可以有益地增加从冷凝器液体出口流向流过热交换 器的另一流体流传递的热的量。例如，在加湿-除湿系统中，在含盐水流进入加湿器之前，热可以从冷凝器液体出口流被传递至含盐水(例如， 卤水流)里。
加热设备可以是能够向流体流(例如，冷凝器液体出口流)传递热 的任意设备。在一些情况下，加热设备为热交换器。可以使用本领域内 已知的任意的热交换器。合适的热交换器的示例包括但不限于板框式热 交换器、壳管式热交换器、管管式热交换器、板式热交换器和板壳式热 交换器等。在特定实施方式中，热交换器为板框式热交换器。热交换器可以被构造成使得第一流体流和第二流体流流过热交换器。在一些情况 下，第一流体流和第二流体流可以沿基本相同的方向(例如并流)、基 本相反的方向(例如逆流)或者基本垂直的方向(例如交叉流动)流动。 第一流体流和/或第二流体流可以包括液体。在一些实施方式中，第二 热交换器为液液热交换器。在一些情况下，第一流体流可以包括流过冷 凝器的流体流(例如，冷凝器液体出口流)。在一些情况下，第二流体 流可以包括加热流体。在一些情况下，第二流体流可以包括加热流体。 加热流体可以是能够吸收和传递热的任意流体。在一些实施方式中，加 热流体包括水。在某些情况下，加热流体包括热的、加压的水。在某些 实施方式中，热可以在热交换器中从第二流体流(例如，加热流体)被 传递至第一流(例如，冷凝器液体出口流)。在一些情况下，多于两种 流体流可以流过热交换器。
在一些实施方式中，加热设备为集热设备。集热设备可以被构造成 存储和/或利用热能(例如，天然气的燃烧、太阳能、来自发电厂的废 热或者来自燃烧废气的废热的形式的热能)。在某些情况下，加热设备 被构造成将电能转换成热能。例如，加热设备可以为电热器。
在一些情况下，加热设备升高流过加热设备的冷凝器液体出口流和 /或其它流体流的温度。例如，进入加热设备的流体的温度与离开加热 设备的流体的温度之间的差可以为至少约5℃、至少约10℃、至少约 15℃、至少约20℃、至少约30℃、至少约40℃、至少约50℃、至少约 60℃、至少约70℃、至少约80℃或者在一些情况下至少约90℃。在一 些实施方式中，进入加热设备的流体的温度与离开热交换器的流体的温 度之间的差可以在约5℃至约30℃、约5℃至约60℃、约5℃至约90℃、 约10℃至约30℃、约10℃至约60℃、约10℃至约90℃、约20℃至约 60℃、约20℃至约90℃、约30℃至约60℃、约30℃至约90℃或者约 60℃至约90℃的范围内。在一些情况下，加热设备中正加热的流体流(例 如，冷凝器液体出口流)的温度保持在流体流的沸点以下。
在一些实施方式中，可以将可选外部冷却设备布置成与泡罩塔冷凝 器和/或外部热交换器流体连通。在某些情况下，可以将冷却设备布置 成使得在操作中热交换器出口流(例如，经冷却的冷凝器液体出口流) 在返回泡罩塔冷凝器之前在冷却设备中被冷却。
冷却设备一般指能够从流体流(例如，液体流，气体流)移除热的 任意设备。在一些实施方式中，冷却设备为热交换器。热交换器可以被 构造成使得第一流体流和第二流体流流过热交换器。在一些情况下，第 一流体流和第二流体流可以沿基本相同的方向(例如，并流)、基本相 反的方向(例如，逆流)或者基本垂直的方向(例如，交叉流动)流动。 在一些情况下，热从第一流体流被传递至第二流体流。在某些实施方式 中，冷却设备为液气热交换器。在某些情况下，第一流体流可以包括以 下的流体流：该流体流为在冷凝器与热交换器之间流动的冷凝器液体 (例如，冷凝器液体出口流)的回路的一部分。在一些情况下，第二流 体流可以包括冷却剂。冷却剂可以是能够吸收或传递热的任意流体。在 一些实施方式中，冷却剂包括气体。在一些情况下，气体可以包括空气(例如，环境空气)。包括空气(空气作为冷却剂)的热交换器一般可 以被称为空气冷却式热交换器。在一些情况下，多于两种流体流流过冷 却设备。还应当注意的是，在一些实施方式中冷却设备可以为干式冷却器、冷却装置、散热器或者能够从流体流移除热的任意其它设备。
在一些情况下，冷却设备可以降低热交换器出口流的温度。在一些 实施方式中，冷却设备将热交换器出口流的温度降低至少约5℃、至少 约10℃、至少约15℃、至少约20℃、至少约30℃、至少约40℃、至少 约50℃、至少约60℃、至少约70℃、至少约80℃或者在一些情况下至 少约90℃。在一些实施方式中，冷却设备将热交换器出口流的温度降低 在约5℃至约30℃、约5℃至约60℃、约5℃至约90℃、约10℃至约 30℃、约10℃至约60℃、约10℃至约90℃、约20℃至约30℃、约20℃ 至约60℃、约20℃至约90℃、约30℃至约60℃、约30℃至约90℃或 者约60℃至约90℃的范围内的量。
图3B示出包括泡罩塔冷凝器302、外部热交换器304、外部加热设 备314和外部冷却设备316的系统300的示例性实施方式，其中，泡罩 塔冷凝器302、外部热交换器304、外部加热设备314和外部冷却设备 316每一者彼此流体连通。加热设备314被布置成经由液体导管306与 冷凝器302流体连通。加热设备314还被布置成经由液体导管318与热 交换器304流体连通。除了与加热设备314流体连通以外，热交换器304 被布置成经由液体导管320与冷却设备316流体连通。冷却设备316被 布置成经由液体导管308与冷凝器302流体连通。
在操作中，在示例性的实施方式中，冷凝器液体出口流在温度T1下经由导管306离开冷凝器302并且进入加热设备314。在冷凝器液体 出口流流过加热设备314时热被传递至冷凝器液体出口流。冷凝器液体 出口流在高于T1的温度T2下作为加热设备出口流(例如，经加热的冷 凝器液体出口流)离开加热设备314。加热设备出口流然后通过导管318 流至热交换器304。在热交换器304中，热从加热设备出口流被传递至 经由导管310和导管312流过热交换器304的另一流体流(例如，含盐 水流)。加热设备出口流在低于T2的温度T3下作为热交换器出口流离 开热交换器304。热交换器出口流然后通过液体导管流至冷却设备316。在一些实施方式中，随着热交换器出口流流过冷却设备316，来自热交 换器出口流的热被传递至经由导管322和导管324流过冷却设备316的 另一流体流(例如，空气流)。热交换器出口流然后在低于T3的温度 T4下作为冷却设备出口流离开冷却设备316。在温度T4下的冷却设备 出口流然后经由导管308返回冷凝器302。
在一些实施方式中，可以将泡罩塔冷凝器用于脱盐系统中。在一些 实施方式中，脱盐系统可以为加湿-除湿(HDH)系统。在这样的系统 中，冷凝器(例如，泡罩塔冷凝器)可以用作除湿器以从加湿的气流来 冷凝基本上净化的水。将泡罩塔冷凝器用作HDH系统中的除湿器会是 有益的，这是因为直接接触冷凝器例如泡罩塔冷凝器与其它类型的冷凝 器例如表面冷凝器相比可以显示出相对较高的传热效率。在一些实施方 式中，HDH系统包括热交换器。在某些情况下，热交换器促进热从流 过冷凝器的流体流(例如，冷凝器液体出口流)向流过加湿器的流体流 (例如，加湿器液体进口流)的传递。例如，热交换器可以有益地允许 从冷凝器液体出口流回收能量并且将能量用于在加湿器液体进口流进 入HDH系统的加湿器之前对加湿器液体进口流(例如，含盐水流)预 先进行加热。这可以例如使得免于需要用于加热含盐水流的额外的加热 设备。可替代地，如果使用加热设备，则用于从冷凝器液体出口流回收 能量的热交换器的存在可以减小所需以应用于含盐水流的热的量。在一些实施方式中，热交换器为外部热交换器。如上所指出的，使用外部热 交换器可以有益地允许使用本文所述的泡罩塔冷凝器(例如，具有减小 的尺寸和/或降低的液池的水平面的冷凝器等)。在一些实施方式中，热 交换器为内部热交换器。例如，内部热交换器可以包括位于泡罩塔冷凝 器内的管状线圈。管状线圈可以被定位成使得管状线圈的至少一部分与泡罩塔冷凝器的级内的液层热接触。在包括多个级(每个级包括液层) 的多级泡冷凝器中，管状线圈可以被定位成使得每个液层与管状线圈的 至少一部分热接触。在一些情况下，冷却剂(例如，含盐水流)可以流 过内部热交换器(例如管状线圈)，并且热可以从泡罩塔冷凝器的液层 被传递至冷却剂。
HDH系统的其它示例在以下中进行了描述：2009年9月4日提交 的题为“WaterSeparation Under Reduced Pressure(在减压情况下的 水分离)”的Elsharqawy等的美国专利号8,292,272；2012年9月21日 提交的题为“Separation of a VaporizableComponent Under Reduced Pressue(在减压情况下的可蒸发组分的分离)”的Elsharqawy等的美 国专利号8,465,006；2009年10月5日提交的题为“Water Separation UnderVaried Pressure(在变压情况下的水分离)”的Govindan等的美 国专利号8,252,092；2012年7月16日提交的题为“Thermodynamic Balancing of Combined Heat and MassExchange Devices(综合热和质 量交换装置的热力学平衡)”的Govindan等的美国专利号8,496,234； 2011年9月23日提交的题为“Bubble-Column Vapor Mixture Condenser(泡罩塔蒸汽混合冷凝器)”的Govindan等的美国专利公布 号2013/0074694；2012年7月12日作为美国专利申请序号13/548,166 提交的题为“Bubble-Column Vapor Mixture Condenser(泡罩塔蒸汽混 合冷凝器)”的Govindan等的美国专利公布号2013/0075940；以及2013 年6月12日提交的题为“Multi-Stage Bubble Column Humidifier(多 级泡罩塔加湿器)”的Govindan等的美国专利申请序号13/916,038，以 上的内容出于所有目的通过引用被全面地合并到本文中。
图4A示出HDH系统的示例性实施方式。系统400包括加湿器402、 除湿器404、热交换器406、含盐水的储液器408和净化水的储液器410。 加湿器402和除湿器404被布置成经由气体导管420和气体导管422流 体连通。在一些实施方式中，系统400为闭合回路系统，其中，载气流 在加湿器402与除湿器404之间循环。在一些情况下，载气流可以包括 非可冷凝气体。除了载气流以外，各种液体流通过系统400进行循环。 在一个情况下，流可以包括含盐水，例如海水(seawater)、苦咸水 (brackish water)、盐水(saline water)、卤水(brine)和/或工业废水。在系 统400中，含盐水的储液器408被布置成经由液体导管412与热交换器 406流体连通并且通过液体导管418与加湿器402流体连通。加湿器402 还被布置成经由液体导管414和液体导管416与热交换器406流体连通。 在一些实施方式中，加湿器402可以包括加湿器液体进口和加湿器液体 出口以及加湿器气体进口和加湿器气体出口。在一些情况下，加湿器被 构造成使得液体进口被定位于加湿器的第一端(例如顶端)处，并且气 体进口被定位于加湿器的相反的第二、端(例如底端)处。这样的构造 可以有益地导致高的热效率。在一些实施方式中，加湿器被构造成使载 气流(例如，干空气)与含盐水流直接接触，从而产生与从加湿器气体 进口接收的气体相比富含水的含蒸汽加湿器气体出口流。加湿器402还 产生加湿器液体出口流，其中，加湿器液体出口流中的一部分被返回至储液器408，并且使加湿器液体出口流中的一部分流过热交换器406以 对其进行加热并且重新引入热交换器。在本文所述的实施方式的背景中 可以利用对于本领域一般技术人员而言已知的任意加湿器。根据某些实 施方式，加湿器可以为填充床式加湿器。例如，在一些这样的实施方式 中，当载气穿过加湿室并且被使得与含盐水接触时，可以通过从位于加湿器的顶部的一个或更多个喷嘴喷射含盐水遍及填充材料(例如，聚氯 乙烯填充材料或玻璃填充聚丙烯填充材料)来实现对于载气的加湿。在 一些实施方式中，填充材料可以增加与载气接触的含盐水流的表面积， 从而增加水中蒸发到载气中的部分。在一些实施方式中，加湿器可以为 泡罩塔加湿器。已经认识到的是：在一些情况下，相比于使用其它类型的泡罩塔加湿器(例如，填充床式加湿器)而言使用泡罩塔加湿器是更 可取的。例如，泡罩塔加湿器可以以此为特征：改进的性能(例如，较 高的传热和/或传质速率，较高的热力学效率)以及/或者降低的制造和/ 或材料成本(例如，减小的尺寸)。
在一些实施方式中，除湿器404为本文所述的泡罩塔冷凝器。在一 些实施方式中，冷凝器404通过导管430与储液器410流体连通。冷凝 器404还可以经由导管426和导管428与热交换器406流体连通。热交 换器406可以是本领域已知的如在本文其它地方所述的任意的热交换 器。在一些实施方式中，热交换器被构造成使得第一流体流和第二流体 流沿基本相反的方向(例如逆流)流过热交换器。例如，图4B示出作 为逆流设备的热交换器406。可替代地，热交换器可以为并流设备并且 可以被构造成使得第一流体流和第二流体流沿基本相同的方向流动。图 4A示出作为并流设备的热交换器406。在一些实施方式中，热交换器为 交叉流动设备，并且热交换器被构造成使得第一流体流和第二流体流沿 基本垂直的方向流动。在一些情况下，热交换器为液液热交换器。在示 例性实施方式中，热交换器为板框式热交换器。在某些实施方式中，热 交换器406经由可选导管424与储液器410流体连通。在操作中，在图 4A所示的示例性实施方式中，含盐水流在进入加湿器402之前经由导 管412从储液器408流至热交换器406以进行加热(例如，“预先加热”)。 预先加热的含盐水流然后通过导管414从热交换器406行进至加湿器 402。在一些情况下，预先加热的含盐水流的第一部分从热交换器406 流至加湿器402，并且可选地，预先加热的含盐水流的第二部分被从系 统排出以及/或者被按路线传送至系统的另一部分。分别地，沿与预先 加热的含盐水流的流动方向相反的方向，使由冷凝器404提供的载气流 流过加湿器402。在加湿器402中，温度比预先加热的含盐水流低的载 气流通过预先加热的含盐水流被加热和加湿。加湿的载气流离开加湿器 402并且通过气体导管420流至除湿器404。含盐水流中的一部分经由导管418返回至储液器408，并且一部分在经由液体导管414被返回至 加湿器402之前通过液体导管416流至热交换器406以进行预先加热。
然后，使加湿的载气流流过泡罩塔冷凝器404。在泡罩塔冷凝器中 与加湿的载气流逆向地流动的是通过导管426从热交换器406流至泡罩 塔冷凝器404的冷凝器液体流。在一些实施方式中，冷凝器液体流包括 净化的水，其中，净化的水为基本纯净的水。在一些情况下，使已经流 过热交换器406的冷凝器液体流中的第一部分流至泡罩塔冷凝器404， 并且可选地，使已经流过热交换器406的冷凝器液体流中的第二部分被 从系统排出以及/或者被按路线传送至系统的另一部分。在冷凝器液体 流中的一部分被从系统排出的一些情况下，排出液体流的速率与对液体 进行冷凝的速率大约相同，以保持系统中的水的恒定的体积。在泡罩塔 冷凝器404中，加湿的载气流经历如本文其它地方所述的冷凝过程，其 中，热和质量从加湿的载气流被传递至冷凝器液体流——这产生经除湿 的载气流和冷凝器液体出口流。经除湿的气流经由气体导管422被返回 至加湿器402以便如本文所述进行使用。在一些实施方式中，使冷凝器 液体出口流中的一部分通过液体导管430流至储液器410。在储液器410 中收集的净化水可以用于例如饮用、灌溉农作物、洗涤/清洗、烹饪、 用于工业用途等。冷凝器液体出口流中未流至储液器410的剩余的部分 经由液体导管428被返回至热交换器406。如本文所述，来自冷凝器液 体出口流的热可以被传递至流过液体导管412、液体导管414和液体导 管416的含盐水流。在流过热交换器406之后，冷凝器液体出口流然后 流过液体导管426并且返回至冷凝器404以供重新使用。
在一些实施方式中，HDH系统可选地包括一个或更多个加热设备。 图4C示出包括两个加热设备的HDH系统的示例性实施方式。在图4C 中，第一加热设备432被布置成经由液体导管436与热交换器406流体 连通并且经由液体导管414与加湿器402流体连通。第二加热设备434 被布置成经由液体导管438与热交换器406流体连通并且经由液体导管 428与冷凝器404流体连通。第一加热设备和第二加热设备可以是能够 向流体流传递热的任意设备。在一些实施方式中，第一加热设备和/或 第二加热设备为热交换器。热交换器可以是本领域已知的如本文其它地 方所述的任意的热交换器(例如，板框式热交换器)。在一些实施方式 中，第一加热设备和/或第二加热设备为集热设备。在一些情况下，集 热设备可以被构造成存储和/或利用热能(例如，天然气燃烧、太阳能、 来自发电厂的废热或者来自燃烧废气的废热的形式的热能)。在某些情 况下，加热设备被构造成将电能转换成热能(例如，电热器)。
在一些情况下，第一加热设备和/或第二加热设备可以增加流过第一 加热设备和/或第二加热设备的流体流的温度。例如，进入第一加热设 备和/或第二加热设备的流体流的温度与离开第一加热设备和/或第二加 热设备的流体流的温度之间的差可以为至少约5℃、至少约10℃、至少 约15℃、至少约20℃、至少约30℃、至少约40℃、至少约50℃、至少约60℃、至少约70℃、至少约80℃或者在一些情况下至少约90℃。在 一些实施方式中，进入第一加热设备和/或第二加热设备的流体流的温 度与离开第一加热设备和/或第二加热设备的流体流的温度之间的差可 以在约5℃至约30℃、约5℃至约60℃、约5℃至约90℃、约10℃至约 30℃、约10℃至约60℃、约10℃至约90℃、约20℃至约60℃、约20℃ 至约90℃、约30℃至约60℃、约30℃至约90℃或者约60℃至约90℃ 的范围内。
在操作中，含盐水流可以首先流过热交换器406。在热交换器406 中，热可以从另一流体流(例如，冷凝器液体流)被传递至含盐水流， 这产生加热的含盐水流。然后，可以使加热的含盐水流通过液体导管436 流至第一加热设备436以进行加热，这产生进一步加热的含盐水流。然 后，可以使进一步加热的含盐水流流至加湿器402。
沿相反的方向，离开除湿器404的冷凝器液体流可以通过液体导管 408流至第二加热设备434以进行加热，这产生加热的冷凝器液体流。 加热的冷凝器液体流然后可以被引导通过液体导管438流至热交换器 406，并且热可以从加热的冷凝器液体流被传递至含盐水流，这产生变 冷的冷凝器液体流。变冷的冷凝器液体流然后可以通过液体导管426被返回至冷凝器404。
应当注意的是，虽然图4C示出第一加热设备和第二加热设备，但 是第一加热设备和第二加热设备可以独立存在或不存在于HDH系统 中。在一些实施方式中，第一加热设备在流已经流过热交换器后还对含 盐水流进行加热。在一些实施方式中，第二加热设备在流流过热交换器 之前对冷凝器液体流进行加热。在一些情况下，第一加热设备加热含盐 水流并且第二加热设备加热冷凝器液体流。在一些实施方式中，单个加 热设备可以起到第一加热设备和第二加热设备的作用，并且加热含盐水 流和冷凝器液体流二者。此外，在HDH系统400中可以存在任意数目 的加热设备。
在一些情况下，加热器可以与泡罩塔冷凝器基本上热隔离。如本文 所使用的，基本上热隔离一般指以下构造：该构造使得几乎不存在加湿 器与泡罩塔冷凝器之间的例如通过共享的传热壁的直接的热传导。然 而，应当理解的是，这样的构造并不排除加湿器与冷凝器之间的携带(经 由气体和/或液体流动)热能的质量流动。
本领域的一般技术人员考虑到本说明书的教示和指导、结合本领域 一般技术人员的知识和技能将能够针对期望的性能来选择用于操作本 文所述的HDH系统的合适的条件。在一些实施方式中，加湿和/或除湿 室中的压力近似为环境大气压力。根据某些实施方式，加湿和/或除湿 室中的压力小于约90,000Pa。在一些实施方式中，期望的会是加湿器中的气压近似小于环境大气压力。在一些情况下，随着加湿器内的压力 减小，加湿的载气的用于携带更多水蒸汽的能力增加，这虑及在载气在 冷凝器中被除湿时的基本纯净的水的增产。在希望不受特定理论约束的 情况下，该效果可以通过湿度比进行解释，其中，湿度比一般指湿空气 中水蒸汽质量与干空气质量的比率，湿度比在低于大气压力的压力下较高。本领域一般技术人员将能够针对HDH系统部件选择合适的温度和 流速条件。在一些实施方式中，所选条件可以在本文针对泡罩塔冷凝器 所述的范围内。
根据一些实施方式，一部分气流从加湿器中的至少一个中间位置被 提取并且被注入到泡罩塔冷凝器中的至少一个中间位置。因为气流中在 中间出口处离开加湿器的部分(例如，所提取的部分)尚未穿过整个加 湿器，所以在中间出口处的气流的温度会低于在加湿器的主要气体出口 处的气流的温度。可以对提取点(例如出口)和/或注入点(例如进口) 的位置进行选择以增加系统的热效率。例如，因为与在较低温度下相比， 气体(例如空气)在较高的温度下可以具有增大的蒸汽含量，并且因为 具有较高的蒸汽含量的气体的热容可以高于具有较低的蒸汽含量的气 体的热容，所以可以在加湿器和/或泡罩塔冷凝器的较高温度的区域中 使用较少的气体以较好地平衡气体(例如空气)流和液体(例如水)流的热容率比。在中间位置处的提取和/或注入可以有益地虑及对于气体 质量流动的操纵并且虑及较大的热回收。例如，从具有180℉的最高的 湿空气温度的加湿器在160℉下的30％的中间提取以及在8级泡罩塔中 的第二级之后的注入可以将能耗减小约40％至约50％。
应当认识到的是：在一些实施方式中，在一些操作条件下，提取不会 增大HDH系统的热效率。另外，可能存在与中间位置处的提取相关联的 缺点。例如，提取会减小系统的产水率，并且可能存在与提取相关联的显 著的货币成本(例如，与仪表化、管道、绝缘和/或液滴分离相关联的成本)。 相应地，在一些情况下，在没有提取的情况下建造和/或操作系统会是有益 的。
在一些实施方式中，HDH系统还包括可选冷却设备。冷却设备可以是 如本文其它地方所述的能够从流体流移除热的任意设备，在一些实施方式 中，冷却设备为热交换器。热交换器可以被构造成使得第一流体流和第二 流体流流过热交换器。在一些情况下，第一流体流和第二流体流可以沿基 本相同的方向(例如并流)、基本相反的方向(例如逆流)或者基本垂直的 方向(例如交叉流动)流动。在一些情况下，热从第一流体流被传递至第 二流体流。在某些实施方式中，冷却设备为液气热交换器。在某些情况下， 第一流体流包括作为在冷凝器与热交换器之间流动的冷凝器液体(例如， 冷凝器液体出口流)的回路的一部分的流体流。在一些情况下，第二流体 流可以包括冷却剂。冷却剂可以是能够吸收或传递热的任意流体。在一些 实施方式中，冷却剂包括气体。在一些情况下，气体可以包括空气(例如， 环境空气)。包括空气(空气作为冷却剂)的热交换器一般可以被称为空气 冷却式热交换器。在一些情况下，多于两种流体流流过冷却设备。还应当 注意的是，在一些实施方式中冷却设备可以为干式冷却器、冷却装置、散 热器或者能够从流体流移除热的任意其它设备。
在一些情况下，在HDH系统中存在冷却设备可以有益地增加在HDH 系统中回收的水的量。在不存在冷却设备的情况下，进入除湿器的淡水流 可以在热交换器中通过热向冷却的含盐水流的传递而被冷却。在不存在冷 却设备的情况下，流过除湿器的淡水流的温度因此会受卤水流的温度限制。 在存在冷却设备的情况下，进入除湿器淡水流的温度可以不再受卤水流的 温度限制，并且可以实现较低的温度。因为空气在较低温度下一般可以容纳较少的蒸汽，所以在较低温度下可以回收较多的水。在一些情况下，冷 却设备可以将产水增加至少约5％、至少约10％、至少约20％、至少约30％、 至少约40％或至少约50％。在一些情况下，包括冷却设备可以在电力消耗 的最小的相伴增加的情况下有益地增加产水。
在一些实施方式中，流过冷却设备的一个流体流为冷凝器液体流。在 一些情况下，冷凝器液体流可以包括净化水，其中，净化水可以为基本纯 净的水。例如，冷凝器液体流可以包括在冷凝器与热交换器之间流动的冷 凝器液体(例如净化水)的回路的一部分。在某些实施方式中，流过冷却 设备的一个流体流包括空气(例如，环境空气)。在一些情况下，冷却设备 可以被布置成使得冷凝器液体流在流过热交换器之后流过冷却设备。在一些情况下，冷却设备可以被布置成使得冷凝器液体流在流过除湿器(例如， 泡罩塔冷凝器)之前流过冷却设备。
在一些情况下，冷却设备降低冷凝器液体流的温度。在一些实施方式 中，冷却设备将冷凝器液体流的温度降低至少约5℃、至少约10℃、至少 约15℃、至少约20℃、至少约30℃、至少约40℃、至少约50℃、至少约 60℃、至少约70℃、至少约80℃或者在一些情况下至少约90℃。在一些 实施方式中，冷却设备将冷凝器液体流的温度降低在约5℃至约30℃、约 5℃至约60℃、约5℃至约90℃、约10℃至约30℃、约10℃至约60℃、 约10℃至约90℃、约20℃至约60℃、约20℃至约90℃、约30℃至约60℃、 约30℃至约90℃或者约60℃至约90℃的范围内的量。
图9示出包括冷却设备的HDH系统的示例性实施方式。在图9中， HDH系统900包括加湿器902、除湿器904、含盐水的第一储液器906、 含盐水的第二储液器908、净化水的储液器910、热交换器912、可选第一 加热设备914、可选第二加热设备916和冷却设备918。加湿器902和除湿 器904被布置成经由气体导管930和气体导管932而流体连通。除了与除 湿器904流体连通以外，加湿器902被布置成经由液体导管903与含盐水 的第二储液器908流体连通。加湿器902还被布置成经由液体导管936与 热交换器912流体连通并且经由液体导管940与可选第一加热设备94流体 连通。除了与加湿器902流体联通以外，除湿器904被布置成经由液体导 管942与净化水的储液器910流体连通、经由液体导管944与可选第二加 热设备916流体连通并且经由液体导管950与冷却设备918流体连通。除 湿器904可以是本文所述的泡罩塔冷凝器。在一些实施方式中，冷却设备 918被布置成经由液体导管948与热交换器912流体连通。冷却设备918 还被布置成通过气体导管952和气体导管954与气体流(例如，空气流) 流体连通。含盐水的第一储液器906被布置成经由液体导管956与热交换 器912流体连通。含盐水906的第一储液器还可以流体地连接至含盐水(例 如，来自油和/或气的生产)的外部供给源(图9未示出)。
在操作中，含盐水流可以从含盐水的第一储液器906流至热交换器 912。热可以从另一流体流(例如，冷凝器液体流)被传递至含盐水流，这 产生加热的含盐水流。加热的含盐水流然后可以经由液体导管938流至可 选第一加热设备914以进行进一步加热。进一步加热的含盐水流可以被引 导以经由液体导管940流至加湿器902。在加湿器902中，至少一部分水 可以被蒸发至与含盐水流相反地流过加湿器902的载气流。未被蒸发的剩 余的含盐水中的第一部分然后可以经由液体导管934流至第二含盐储液器 908。未被蒸发的剩余的含盐水中的第二部分可以经由液体导管936被再循 环至热交换器912。
载气流可以沿与含盐水流的方向相反的方向流动。载气流可以进入加 湿器902并且与加热的含盐水流相接触。水可以被蒸发至载气流，从而产 生加湿的载气流。加湿的载气流可以经由气体导管930流至除湿器904。 在除湿器904中，加湿的载气流可以与沿相反方向流动的变冷的冷凝器液 体流相接触。在水从加湿的载气流被冷凝时，热和质量可以从加湿的载气 流被传递至变冷的冷凝器液体流——这产生经除湿的载气流。除湿的载气 流可以经由气体导管932流至加湿器902。
冷凝器流体(例如水)流可以与载气流相反地流过除湿器904。在冷 凝器流体流流过除湿器904时，水可以从加湿的载气流被冷凝至冷凝器液 体流，从而生成冷凝器液体出口流。冷凝器液体出口流中的至少一部分可 以通过液体导管942流至净化水的储液器910。冷凝器液体出口流中的至 少一部分可以经由液体导管944流过可选第二加热设备916。在可选第二 加热设备914中，可以加热冷凝器液体出口流，这产生加热的冷凝器液体 出口流。在一些情况下，加热的冷凝器液体出口流可以经由液体导管946 流至热交换器912。在热交换器912中，加热的冷凝器液体出口流可以将 热传递至含盐水流，这产生变冷的冷凝器液体出口流。变冷的冷凝器液体 出口流然后可以经由液体导管948流至冷却设备918。气体流还可以流过 冷却设备918。两个流可以彼此平行流动、逆向流动或交叉流动。在一些实施方式中，气体流包括空气。空气可以例如通过气体导管952进入冷却 设备918并且通过气体导管954离开冷却设备918。在一些实施方式中， 热可以从变冷的冷凝器液体出口流被传递至空气——这产生进一步变冷的 冷凝器液体出口流。进一步变冷的冷凝器液体出口流然后可以通过液体导 管950流至除湿器904。
示例1
在以下示例中，对用于加湿-除湿系统中的8级泡罩塔冷凝器和热交换 器进行描述。如图5所示，系统500包括彼此流体连通的专门设计的冷凝 器502和热交换器504。冷凝器的外部包括不锈钢，并且冷凝器具有矩形 棱柱的形状。此处所述的八个级被竖直布置在泡冷凝器内，同时积液池506 位于多个级的下面且与液体出口508流体连通。每个级包括分布器板(分 布器板1.8m长、0.6m宽和0.06m高，具有多个孔，其中，孔具有约0.003 m的直径)以及液池可以存在于其中的室。第一气体进口510被定位在位 于泡罩塔冷凝器的底部附近的分布器板之下，并且第二气体进口512被定 位在中间的中间位置处。在最高的级以上，布置了液体进口514和联结至 第一气体出口518的除雾器(例如，液滴消除器)516。
泡罩塔冷凝器502联结至热交换器504，其中，热交换器504具有两 个导管520和522。第一导管520流体地连接至泡罩塔冷凝器的液体进口 514和液体出口508。第二导管522流体地连接至加湿-除湿系统的其它部 件。
当加湿-除湿系统(即，包含所述的8级泡罩塔冷凝器和热交换器的加 湿-除湿系统)在操作中时，干空气的第一流通过第一气体进口510在约 88℃的温度、100％的相对湿度(rh)、4992立方英尺每分钟(cfm)的体 积流率和14241磅/小时的质量流率下进入泡罩塔。干空气的第二流通过 第二气体进口512在约77℃的温度、100％的相对湿度、1697cfm的体积 流率和5777磅/小时的质量流率下进入泡罩塔冷凝器。液体流在液体进口 514处在约45℃的温度、187.6加仑每分钟(gpm)的体积流率和93.8磅/ 小时的质量流率下进入冷凝器。在操作期间，如本文所述产生气体出口流 和液体出口流。气体出口流在气体出口518处在约49℃的温度、约3272cfm 的体积流率和12819磅/小时的质量流率下离开。液体出口流离开泡罩塔 冷凝器并且在202加仑每分钟的体积流率和101064磅/小时的质量流率下 由塔循环泵524进行泵送。液体出口流穿过热交换器的一个导管。热从液 体出口流被传递至流过热交换器的导管522的含盐水流(例如，在热交换 器中通过冷凝器液体出口流进行加热的流)。含盐水流在约42℃、196.3 GPM的体积流率和118703磅/小时的质量流率下进入热交换器，并且在 约81℃、196.3GPM的体积流率和118703磅/小时的质量流率下离开。液 体出口流中的一部分经由阀526在约45℃的温度、14.58加仑每分钟的体 积流率和约7289磅/小时的质量流率下被引向基本纯净的水的储液器。液 体出口流中的剩余部分通过液体进口514返回冷凝器502。在系统经历基 本上连续的操作时，泡罩塔冷凝器的每一级含有约0.1m或更少的水。
表1列出含盐水流在使用该示例中描述的加湿-除湿系统进行处理(例 如脱盐)之前和之后的成分。要注意的是，钙和镁的浓度在处理之后呈现 增加。这可能是由于泡罩塔最初被提供以当地的饮用水(例如，来自德克 萨斯州中部地方)。当地的饮用水为硬质的并且具有相对高的钙和镁的浓 度。作为结果，微量的钙和/或镁可能在测试期间已经残存于泡罩塔中，并 且微量的元素可能已经存在于脱盐流出物中(例如，处理后的水流)。相比 之下，脱盐系统上游的预处理系统可能已经从给水流(例如，处理前的水 流)移除了几乎全部的钙和镁。因此，处理后的水流与处理前的水流相比 会含有了较高浓度的钙和镁。
图7示出8级泡罩塔冷凝器的另外的示例性实施方式。在图7A中， 泡罩塔冷凝器700包括气体进口702和气体进口704、气体出口706以及 液体进口708。图7B示出冷凝器700(冷凝器700包括本文所述的八个级) 的另一视图。图7C至图7I示出泡罩塔冷凝器及其部件的另外的视图。
表1.处理(即脱盐)之前和之后的含盐水简况。(ND＝不可确定)
示例2
在该示例中，对用于加湿-除湿系统中的8级泡罩塔冷凝器和外部热交 换器进行描述。
如图10A所示，系统1000包括彼此流体连通的8级泡罩塔冷凝器 1002和热交换器1004。冷凝器1002和热交换器1004还与加湿器(未 示出)流体连通。在冷凝器1002中，八个级1002A、1002B、1002C、 1002D、1002E、1002F、1002G和1002H被竖直布置在冷凝器内。在最高的级1002A之上，布置了液体进口1006和气体出口1022。积液池 1002I位于冷凝器1002的底部——在最低的级之下。积液池1002I与液 体出口1008流体连通。另外，冷凝器1002还包括定位在冷凝器1002 的底部附近的第一气体进口1018和定位在中间位置(冷凝器1002的顶 部与底部之间)处的第二气体进口1020。
在操作中，基本纯净的水的流通过液体进口1006进入冷凝器1002 并且向下流过冷凝器1002的每个级。加湿的载气的流与基本纯净的水 流相反地流动，通过气体进口1018和气体进口1020进入冷凝器1002 并且向上流过冷凝器1002。在两个流流过冷凝器1002时，热和质量从 加湿的载气流被传递至基本纯净的水流。作为结果，基本纯净的水流的 温度在其流过每个级时增加。在最高的级1002A中，水流的温度为141.6 ℉。级1002B中的温度为148.3℉，级1002C中的温度为154.7℉， 级1002D中的温度为161.5℉，级1002E中的温度为166.8℉，1002F 中的温度为170.1℉，级1002G中的温度为172.1℉，以及级1002H中 的温度为172.8℉。位于冷凝器1002的底部的积液池1002I具有7.7英 寸的水。基本纯净的水流然后在173.4℉的温度下通过液体出口1008离 开冷凝器1002。
在基本纯净的水流离开冷凝器1002时，在68.6％的容量下操作的 泵(未示出)在180.8加仑每分钟的体积流率下将水流泵送至热交换器 1004。在基本纯净的水流流过热交换器1004时，热从基本纯净的水流 被传递至流过热交换器1004的另一流体流，并且基本纯净的水流的温 度从173.4℉被降低至142.7℉。在流过热交换器1004并且变冷之后， 变冷的基本纯净的水流中的第一部分通过液体导管1012流至净化水储 液器(未示出)，而变冷的基本纯净的水流中的第二部分通过液体进口 1006、经由导管1010返回冷凝器1002。
在热交换器1004中，使含盐水流与基本纯净的水流相反地流动。 最初，含盐水流从含盐水的供给源开始通过液体导管1014流动。在其 进入热交换器1004时，含盐水流在121.3℉的温度和43.4psi的压力下。 在流过热交换器1004并且接收到从基本纯净的水流传递的热后，含盐 水流的温度增加至165.0℉。含盐水流的压力为40.1psi。然后，使加热的含盐水流流至加湿器。
示例3
该示例在添加了外部冷却设备的情况下描述示例2的8级泡罩塔冷 凝器和外部热交换器。
如图10B所示，系统1000包括图10A所示的全部部件，并且还包 括与泡罩塔冷凝器1002和热交换器1004流体连通的外部冷却设备 1024。
在操作中，基本纯净的水的流通过液体进口1006进入冷凝器1002 并且向下流过冷凝器1002的每个级。加湿的载气的流与基本纯净的水 流相反地流动，通过气体进口1018和气体进口1020进入冷凝器1002 并且向上流过冷凝器1002。在两个流流过冷凝器1002时，热和质量从 加湿的载气流被传递至基本纯净的水流。作为结果，在基本纯净的水流 流过每个级时其温度增加。在最高的级1002A中，水流的温度为124.8 ℉。级1002B中的温度为133.6℉，级1002C中的温度为148.2℉，级 1002D中的温度为158.6℉，级1002E中的温度为167.1℉，级1002F 中的温度为171.6℉，级1002G中的温度为174.4℉，以及级1002H中 的温度为175.3℉。位于冷凝器1002的底部的积液池1002I具有9.3英 寸的水。基本纯净的水流然后在175.4℉的温度下通过液体出口1008离 开冷凝器1002。
在基本纯净的水流离开冷凝器1002时，在72.7％的容量下操作的 泵(未示出)在191.0加仑每分钟的体积流率下将水流泵送至热交换器 1004。在基本纯净的水流流过热交换器1004时，热从基本纯净的水流 被传递至流过热交换器1004的另一流体流，并且基本纯净的水流的温 度从175.4℉被降低至145.8℉。在流过热交换器1004并且变冷之后， 变冷的基本纯净的水流中的第一部分通过液体导管1012流至净化水储 液器(未示出)。变冷的基本纯净的水流中的第二部分流过冷却设备 1024。在冷却设备104中，变冷的基本纯净的水流中的第二部分被进一 步冷却，并且变冷的基本纯净的水流中的第二部分的温度被进一步降低 至120℉。进一步变冷的基本纯净的水流然后经由导管1010通过液体进 口1006返回冷凝器1002。
在热交换器1004中，含盐水流与基本纯净的水流相反地流动。最 初，含盐水流从含盐水的供给源开始通过液体导管1014流动。在其进 入热交换器1004时，含盐水流在133.8℉的温度和48.7psi的压力下。 在流过热交换器1004并且接收到从基本纯净的水流传递的热之后，含 盐水流的温度增加至164.9℉。含盐水流的压力为44.9psi。加热的含盐水流然后流至加湿器。
示例4
如图11A所示，该示例描述HDH系统1100，其中，HDH系统1100 包括加湿器1102、多级泡罩塔冷凝器1104、外部热交换器1106、外部 加热设备1108和外部冷却设备1110。
在操作中，卤水流在620加仑每分钟(gpm)的流率和130℉的温 度下进入热交换器1106，其中，热交换器1106为板框式热交换器。在 热交换器1106中，热从离开冷凝器1104的热的淡水流被传递至卤水流， 并且卤水流的温度从130℉至160℉而被增加了30℉。该步骤有益地从 热的淡水流回收能量并且减小需要由加热设备1108提供的热的量。
加热的卤水流然后流过液体导管1112并且在625gpm的流率和160 ℉的温度下进入加热设备1108。在加热的卤水流流过加热设备1108(加 热设备1108为板框式热交换器)时，热从热的加压的水的流被传递至 加热的卤水流——这产生被进一步加热至200℉的温度的加热的卤水 流。
进一步加热的卤水流然后流过液体导管1114并且在632gpm的流 率和200℉的温度下进入加湿器1102。在进一步加热的卤水流从位于加 湿器1102的第一端(例如顶端)处的卤水进口沿第一方向流至位于加 湿器1102的第二端(例如底端)的卤水出口时，卤水流与沿第二即基 本相反方向流过加湿器1102的环境空气的流直接接触。环境空气的流 在8330实际立方英尺每分钟(acfm)的流率和60℉的温度下进入加湿 器1102。在环境空气的流沿第二方向流过加湿器1102时，热和质量从 进一步加热的卤水流被传递至环境空气流，这产生加湿的空气流和浓缩 的卤水流。浓缩的卤水流在593gpm的流率和135℉的温度下离开加湿 器1102并且随后经由导管1116从HDH系统1100被排放。
加湿的空气流通过主要的加湿器空气出口离开加湿器1102并且通 过气体导管1118流至多级泡冷凝器1104。加湿的空气流在15000acfm 的流率和173℉的温度下通过主要的冷凝器加湿空气进口进入冷凝器 1104。在冷凝器1104中，加湿的空气流与淡水流直接接触，其中，淡 水流在550gpm的流率和125℉的温度下通过冷凝器淡水进口进入冷凝 器1104。在冷凝器1104中，当水从加湿的空气流被冷凝时热和质量从 加湿的空气流被传递至淡水流，这产生除湿的空气流和加热的淡水流。 除湿的空气流在9500acfm的流率和127℉的温度下通过冷凝器空气出 口离开冷凝器1104。加热的淡水流在575gpm的流率和170℉的温度下 通过冷凝器淡水出口离开冷凝器1104。加热的淡水流然后流过热交换器 1106，其中，热从加热的淡水流被传递至进入HDH系统1100的卤水流 ——这产生冷却的淡水流和加热的卤水流。在流过热交换器1106之后， 冷却的淡水流中的第一部分在25gpm的流率和140℉的温度下经由冷 凝器的冷凝物出口离开HDH系统。淡水流中的第二部分流至冷却设备1110，其中，冷却设备1110为空气冷却式热交换器。在冷却的淡水流 流过冷却设备1110时，热从冷却的淡水流被传递至空气流，并且冷却 的淡水流被进一步冷却至125℉的温度。进一步冷却的淡水流然后在550 gpm的流率和125℉的温度下通过冷凝器淡水进口返回冷凝器1104。
示例5
该示例在添加了与加湿器1102和冷凝器1104相连的中间气体导管 1122的情况下描述示例3的HDH系统1100。当图11B中示出的该系统 在操作中时，从加湿器1102在中间空气出口处提取空气。空气随后流 过中间气体导管1122并且被直接注入到冷凝器1104中的中间位置。对 提取点和注入点的位置进行选择以优化系统的热效率。因为中间空气流 在该流流过整个加湿器之前从加湿器1102被提取，所以中间空气流的 温度低于通过主要的加湿器空气出口离开加湿器1102的加湿的空气流 的温度。例如，在通过主要的空气出口离开加湿器1102的加湿的空气 流在12000acfm的流率和173℉的温度下进入冷凝器1104时，通过中 间空气出口离开加湿器1102的中间空气流在8000acfm的流率和160 ℉的温度下进入冷凝器1104。
示例6
该示例对包括加湿器1102、多级泡罩塔冷凝器1124、外部加热设备 1108和外部冷却设备1110的HDH系统1100进行描述，其中，多级泡 罩塔冷凝器1124包括内部热交换器。图11C示出该系统。
当HDH系统1100在操作中时，卤水流在620gpm和115℉的温度 下进入冷凝器1124的内部热交换器。在卤水流流过冷凝器1124的内部 热交换器时，热从流过冷凝器1124的淡水流被传递至卤水流——这产 生在625gpm的流率和160℉的温度下离开冷凝器1124的加热卤水流。 加热后的卤水流然后通过液体导管1112流至加热设备1108，其中，加 热卤水流被进一步加热至200℉的温度。进一步加热的卤水流然后流过 导管1114并且在632gpm的流率和200℉的温度下进入加湿器1102。
在加湿器1102中，进一步加热的卤水流与环境空气流直接接触， 其中，环境空气流在8330acfm的流率和80℉的温度下进入加湿器 1102。热和质量从进一步加热的卤水流被传递至环境空气流——这产生 加湿的空气流和浓缩的卤水流。浓缩的卤水流在593gpm的流率和135 ℉的温度下离开加湿器1102。浓缩的卤水流中的第一部分离开HDH系 统1100，而浓缩的卤水流中的第二部分流至冷却设备1110——在冷却 设备1110中浓缩的卤水流被冷却至120℉的温度。冷却的卤水流在593 gpm的流率和120℉的温度下离开冷却设备1110。冷却的卤水流在以115 ℉的温度下返回冷凝器1124之前与在25gpm的流率和60℉的温度下 进来的卤水的流相结合。
加湿的空气流离开加湿器1102的主要空气出口并且在15000acfm 的流率和173℉的温度下进入冷凝器1124。在冷凝器1124中，加湿的 空气流与淡水流直接接触，并且净化水从加湿的空气流被冷凝——这产 生经除湿的空气流。净化水进入淡水流，其中，淡水流在25gpm的流 率和170℉的温度下离开冷凝器1124。除湿的空气流在9500acfm的流 率和127℉的温度下离开冷凝器1124。
示例7
该示例在添加了与加湿器1102和冷凝器1124相连的中间气体导管 1122的情况下对示例5的HDH系统1100进行描述。当图11D中示出 的该系统在操作中时，从加湿器1102在中间空气出口处提取空气。空 气随后流过中间气体导管1122并且被直接注入到冷凝器1124中的中间 位置。对提取点和注入点进行选择以优化系统的热效率。因为中间空气 流在该流流过整个加湿器之前从加湿器1102被提取，所以中间空气流 的温度低于通过主要的加湿器空气出口离开加湿器1102的加湿的空气 流的温度。例如，在通过主要空气出口离开加湿器1102的加湿的空气 流在12000acfm的流率和173℉的温度下进入冷凝器1124时，通过中 间空气出口离开加湿器1102的中间空气流在8000acfm的流率和160 ℉的温度下进入冷凝器1104。
已经如此描述了本发明的一些实施方式的若干方面，但是要理 解的是对于本领域一般技术人员而言各种变更、修改和改进将是容 易想到的。这样的变更、修改和改进规定为本公开内容的一部分，
并且规定为在本发明的精神和范围内。因此，前面的描述和附图仅 作为示例。

Claims (125)

1.一种加湿器装置，包括：
容器，所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及与所述液体进口和所述液体出口流体连通的至少一个室，其中，所述至少一个室包括底面，所述底面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔；
液层，所述液层被定位为与所述液体出口相接触，其中，所述液层包括一定量包括液相所述可冷凝流体的液体；
蒸汽分布区域，所述蒸汽分布区域被定位在所述至少一个室之下，所述蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口；以及
蒸汽出口，所述蒸汽出口被布置为与所述至少一个室流体连通，
其中，所述加湿器装置被构造成产生与从所述蒸汽进口接收的所述蒸汽混合物相比富含蒸汽相所述可冷凝流体的含蒸汽加湿器出口流。
2.一种冷凝器装置，包括：
容器，所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及与所述液体进口和所述液体出口流体连通的至少一个室，其中，所述至少一个室包括底面，所述底面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔；
液层，所述液层被定位为与所述液体出口相接触，其中，所述液层包括一定量包括液相所述可冷凝流体的液体；
蒸汽分布区域，所述蒸汽分布区域被定位在所述至少一个室之下，所述蒸汽分布区域包括与包括有蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口；以及
蒸汽出口，所述蒸汽出口被布置为与所述至少一个室流体连通，
其中，所述冷凝器装置被构造成从所述蒸汽混合物中移除所述可冷凝流体的至少一部分以产生包括液相所述可冷凝流体的冷凝器出口流。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中，所述可冷凝流体包括水。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述蒸汽混合物包括空气。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，还包括第二蒸汽分布区域，所述第二蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室具有至少约1.5的纵横比。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室具有在约1.5至约10的范围内的纵横比。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室具有大体上为矩形的截面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为矩形的截面。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为平行六面体的形状。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室具有大体上为圆形的截面。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为圆形的截面。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为圆柱形的形状。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室包括沿所述室的底面定位的第一坝和第二坝，其中，所述第一坝和所述第二坝各自的高度小于所述室的高度，所述第一坝和所述第二坝被布置成使得液相所述可冷凝流体的流从所述第一坝流经所述室至所述第二坝。
15.根据权利要求14所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.1m或更小的高度。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.08m或更小的高度。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.04m或更小的高度。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.02m或更小的高度。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.01m或更小的高度。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少一个纵向挡板。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少两个纵向挡板。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少三个纵向挡板。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，还包括按照彼此竖直的方式进行布置并且与所述液体进口和所述液体出口流体连通的第一室和第二室，其中，所述第一室和所述第二室被布置成使得包括液相可冷凝流体的液体的流沿第一方向流经所述第一室的长度并且沿相反的第二方向流经所述第二室的长度。
24.一种泡罩塔冷凝器，包括：
第一级，所述第一级包括第一级出口以及与包括有蒸汽相可冷凝流体的气体的供给源流体连通的第一级进口；
其中：
所述第一级包含有包括一定量所述可冷凝流体的液层，以及
在基本连续的操作期间，所述第一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约1.0或更低。
25.根据权利要求24所述的泡罩塔冷凝器，还包括第二级，所述第二级包括与所述第一级出口流体连通的第二级进口；其中，所述第一级和所述第二级各自包含有包括一定量所述可冷凝流体的液层；并且其中，在基本连续的操作期间，每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约1.0或更低。
26.根据权利要求24至25中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.8或更低。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.6或更低。
28.根据权利要求24至27中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.4或更低。
29.根据权利要求24至28中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.2或更低。
30.根据权利要求24至29中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.1或更低。
31.根据权利要求24至30中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.05或更低。
32.根据权利要求24至31中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，每个级包括泡生成器，所述泡生成器包括分布器板，所述分布器板包括多个孔。
33.一种泡罩塔冷凝器，包括：
第一级，所述第一级包括第一级出口以及与包括蒸汽相可冷凝流体的气体的供给源流体连通的第一级进口；
其中，所述第一级包含有包括一定量所述可冷凝流体的液层，在基本连续的操作期间，所述液层具有小于约0.1m的高度。
34.根据权利要求33所述的泡罩塔冷凝器，还包括第二级，所述第二级包括与所述第一级出口流体连通的第二级进口；其中，所述第一级和所述第二级各自包含有包括一定量所述可冷凝流体的液层，在基本连续的操作期间，所述液层具有小于约0.1m的高度。
35.根据权利要求34所述的泡罩塔冷凝器，还包括第三级，所述第三级包括：与所述第一级出口和/或所述第二级出口流体连通的第三级进口；第三级出口；以及包括一定量所述可冷凝流体的液层。
36.根据权利要求35所述的泡罩塔冷凝器，还包括第四级，所述第四级包括：与所述第一级出口、所述第二级出口和/或所述第三级出口流体连通的第四级进口；第四级出口；以及包括一定量所述可冷凝流体的液层。
37.根据权利要求36所述的泡罩塔冷凝器，还包括第五级，所述第五级包括：与所述第一级出口、所述第二级出口、所述第三级出口和/或所述第四级出口流体连通的第五级进口；第五级出口；以及包括一定量所述可冷凝流体的液层。
38.根据权利要求24至37中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，这些级被竖直布置在泡罩塔冷凝器内。
39.根据权利要求24至38中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，所述液层具有小于约0.08m的高度。
40.根据权利要求24至39中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，所述液层具有小于约0.04m的高度。
41.根据权利要求24至40中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，所述液层具有小于约0.02m的高度。
42.根据权利要求24至41中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，所述液层具有小于约0.01m的高度。
43.根据权利要求24至42中任一项所述的泡罩塔冷凝器，还包括连接至至少一个级的进口的至少一个泡生成器。
44.根据权利要求43所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述至少一个泡生成器包括分布器板，所述分布器板包括多个孔。
45.根据权利要求44所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述多个孔具有在约0.1mm至约50mm的范围内的直径。
46.根据权利要求44至45中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述多个孔具有在约1mm至约15mm的范围内的直径。
47.根据权利要求44至46中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述多个孔具有约3.2mm的直径。
48.根据权利要求44至47中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述气体还包括非可冷凝气体。
49.根据权利要求44至48中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述气体还包括空气。
50.根据权利要求44至49中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述可冷凝流体包括水。
51.根据权利要求44至50中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述泡罩塔冷凝器被构造成使液体流沿第一方向流动并且使气体流沿相反的第二方向流动。
52.根据权利要求44至51中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述泡罩塔冷凝器被构造成使得所述气体具有在约10cfm/ft2至约200cfm/ft2的范围内的速度。
53.根据权利要求44至52中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述泡罩塔冷凝器由不锈钢形成。
54.根据权利要求44至53中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述泡罩塔冷凝器具有大体上为圆形的截面。
55.根据权利要求44至54中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，所述泡罩塔冷凝器具有大体上为矩形的截面。
56.根据权利要求44至55中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，所述泡罩塔冷凝器的每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约1.0或更低。
57.根据权利要求44至56中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.8或更低。
58.根据权利要求44至57中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.6或更低。
59.根据权利要求44至58中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.4或更低。
60.根据权利要求44至59中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.2或更低。
61.根据权利要求44至60中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.1或更低。
62.根据权利要求44至61中任一项所述的泡罩塔冷凝器，其中，在基本连续的操作期间，每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.05或更低。
63.一种冷凝器装置，包括：
容器，所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口、以及与所述液体进口和所述液体出口流体连通的至少一个室，所述至少一个室具有至少1.5的纵横比；
蒸汽进口，所述蒸汽进口被布置为与所述至少一个室流体连通并且与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通；以及
蒸汽出口，所述蒸汽出口被布置为与所述至少一个室流体连通，
其中，所述至少一个室包括：面，所述面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔；以及第一坝和第二坝，所述第一坝和所述第二坝各自沿所述至少一个室的底面被定位并且所述第一坝和所述第二坝各自的高度小于所述至少一个室的高度，所述第一坝和所述第二坝被布置成使得液相所述可冷凝流体的流从所述第一坝流经所述至少一个室至所述第二坝，以及
其中，所述冷凝器装置被构造成从所述蒸汽混合物中移除所述可冷凝流体的至少一部分以产生包括液相所述可冷凝流体的冷凝器出口流。
64.一种加湿器装置，包括：
容器，所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口、以及与所述液体进口和所述液体出口流体连通的至少一个室，所述至少一个室具有至少1.5的纵横比；
蒸汽进口，所述蒸汽进口被布置为与所述至少一个室流体连通并且与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通；以及
蒸汽出口，所述蒸汽出口被布置为与所述至少一个室流体连通，
其中，所述至少一个室包括：面，所述面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔；以及第一坝和第二坝，所述第一坝和所述第二坝各自沿所述至少一个室的底面被定位并且所述第一坝和所述第二坝各自的高度小于所述至少一个室的高度，所述第一坝和所述第二坝被布置成使得液相所述可冷凝流体的流从所述第一坝流经所述至少一个室至所述第二坝；以及
其中，所述加湿器装置被构造成产生与从所述蒸汽进口接收的所述蒸汽混合物相比富含蒸汽相所述可冷凝流体的含蒸汽加湿器出口流。
65.根据权利要求63至64中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述可冷凝流体包括水。
66.根据权利要求63至65中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述蒸汽混合物包括空气。
67.根据权利要求63至66中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，还包括：被定位为与所述液体出口相接触的液层，其中，所述液层包括一定量包括所述可冷凝流体的液体；以及蒸汽分布区域，所述蒸汽分布区域被定位在所述至少一个室之下并且与所述蒸汽进口流体连通。
68.根据权利要求67所述的冷凝器装置或加湿器装置，还包括第二蒸汽分布区域，所述第二蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的第二蒸汽进口。
69.根据权利要求63至68中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室具有在约1.5至约10的范围内的纵横比。
70.根据权利要求63至69中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室具有大体上为矩形的截面。
71.根据权利要求63至70中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为矩形的截面。
72.根据权利要求63至71中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为平行六面体的形状。
73.根据权利要求63至72中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.1m或更小的高度。
74.根据权利要求63至73中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.08m或更小的高度。
75.根据权利要求63至74中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.04m或更小的高度。
76.根据权利要求63至75中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.02m或更小的高度。
77.根据权利要求63至76中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.01m或更小的高度。
78.根据权利要求63至77中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少一个纵向挡板。
79.根据权利要求63至78中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少两个纵向挡板。
80.根据权利要求63至79中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少三个纵向挡板。
81.根据权利要求63至80中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，还包括按照彼此竖直的方式进行布置并且与所述液体进口和所述液体出口流体连通的第一室和第二室，其中，所述第一室和所述第二室被布置成使得包括液相所述可冷凝流体的液体的流沿第一方向流经所述第一室的长度并且沿相反的第二方向流经所述第二室的长度。
82.一种冷凝器装置，包括：
容器，所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及按照彼此竖直的方式进行布置并且与所述液体进口和所述液体出口流体连通的多个室，其中，所述多个室包括：
第一室，所述第一室包括：被布置为与所述液体进口流体连通的顶面以及包括蒸汽能够穿过的多个穿孔的底面；以及
第二室，所述第二室被布置在所述第一室之下并且与所述第一室流体连通，所述第二室包括蒸汽能够穿过的多个穿孔；
蒸汽进口，所述蒸汽进口被布置为与所述多个室并且与包括蒸汽相可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通；以及
蒸汽出口，所述蒸汽出口被布置为与所述多个室流体连通，
其中，所述第一室和所述第二室被布置成使得包括液相所述可冷凝流体的液体的流沿第一方向流经所述第一室的长度并且沿相反的第二方向流经所述第二室的长度，以及所述冷凝器装置被构造成从所述蒸汽混合物中移除所述可冷凝流体的至少一部分以产生包括液相所述可冷凝流体的冷凝器出口流。
83.一种加湿器装置，包括：
容器，所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及按照彼此竖直的方式进行布置并且与所述液体进口和所述液体出口流体连通的多个室，其中，所述多个室包括：
第一室，所述第一室包括：被布置为与所述液体进口流体连通的顶面以及包括蒸汽能够穿过的多个穿孔的底面，以及
第二室，所述第二室被布置在所述第一室之下并且与所述第一室流体连通，所述第二室包括蒸汽能够穿过的多个穿孔；
蒸汽进口，所述蒸汽进口被布置为与所述多个室并且与包括蒸汽相可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通；以及
蒸汽出口，所述蒸汽出口被布置为与所述多个室流体连通，
其中，所述第一室和所述第二室被布置成使得包括液相所述可冷凝流体的液体的流沿第一方向流经所述第一室的长度并且沿相反的第二方向流经所述第二室的长度，以及所述加湿器装置被构造成产生与从所述蒸汽进口接收的所述蒸汽混合物相比富含蒸汽相所述可冷凝流体的含蒸汽加湿器出口流。
84.根据权利要求82至83中任一项所述的装置，其中，所述可冷凝流体包括水。
85.根据权利要求82至84中任一项所述的装置，其中，所述蒸汽混合物包括空气。
86.根据权利要求82至85中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，还包括：被定位为与所述液体出口相接触的液层，其中，所述液层包括一定量所述可冷凝流体；以及蒸汽分布区域，所述蒸汽分布区域被被定位在至少一个室之下并且与所述蒸汽进口流体连通。
87.根据权利要求86所述的冷凝器装置或加湿器装置，还包括第二蒸汽分布区域，所述第二蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的第二蒸汽进口。
88.根据权利要求82至87中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一室和/或所述第二室具有至少约1.5的纵横比。
89.根据权利要求82至88中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一室和/或所述第二室具有在约1.5至约10的范围内的纵横比。
90.根据权利要求82至89中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一室和/或所述第二室具有大体上为矩形的截面。
91.根据权利要求82至90中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为矩形的截面。
92.根据权利要求82至91中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为平行六面体的形状。
93.根据权利要求82至92中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，至少一个室具有大体上为圆形的截面。
94.根据权利要求82至93中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为圆形的截面。
95.根据权利要求82至94中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为圆柱形的形状。
96.根据权利要求82至95中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一室和/或所述第二室包括沿所述室的底面定位的第一坝和第二坝，其中，所述第一坝和所述第二坝各自的高度小于所述第一室和/或所述第二室的高度，所述第一坝和所述第二坝被布置成使得包括液相所述可冷凝流体的液体的流从所述第一坝流经所述第一室和/或所述第二室至所述第二坝。
97.根据权利要求96所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.1m或更小的高度。
98.根据权利要求96至97中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.08m或更小的高度。
99.根据权利要求96至98中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.04m或更小的高度。
100.根据权利要求96至99中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.02m或更小的高度。
101.根据权利要求96至100中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.01m或更小的高度。
102.根据权利要求82至101中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一室和/或所述第二室包括沿所述第一室和/或所述第二室的底面定位的至少一个纵向挡板。
103.根据权利要求82至102中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一室和/或所述第二室包括沿所述第一室和/或所述第二室的底面定位的至少两个纵向挡板。
104.根据权利要求82至103中任一项所述冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一室和/或所述第二室包括沿所述第一室和/或所述第二室的底面定位的至少三个纵向挡板。
105.根据权利要求82至104中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，还包括下导管部件，所述下导管部件布置在所述第一室与所述第二室之间以促进液相所述可冷凝流体的流从所述第一室流至所述第二室。
106.一种冷凝器装置，包括：
容器，所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及按照彼此竖直的方式进行布置并且与所述液体进口和所述液体出口流体连通的多个室，每个室具有至少1.5的纵横比，其中，所述多个室包括：
第一室，所述第一室包括：被布置为与所述液体进口流体连通的顶面以及包括蒸汽能够穿过的多个穿孔的底面，以及
第二室，所述第二室被布置在所述第一室之下并且与所述第一室流体连通，所述第二室包括蒸汽能够穿过的多个穿孔；
液层，所述液层被定位为与所述液体出口相接触，其中，所述液层包括一定量包括所述可冷凝流体的液体；以及
蒸汽分布区域，所述蒸汽分布区域被定位在所述容器内所述多个室之下且在所述液层之上，所述蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口；以及
蒸汽出口，所述蒸汽出口被布置为与所述多个室流体连通，
其中，所述第一室和所述第二室中的每一个包括沿所述第一室或所述第二室的底面定位的第一坝和第二坝，其中，所述第一坝和所述第二坝各自的高度小于所述第一室或所述第二室的高度，所述第一坝和所述第二坝被布置成使得液相所述可冷凝流体的流从所述第一坝流经所述室至所述第二坝，
其中，所述第一室和所述第二室被布置成使得包括液相所述可冷凝流体的液体的流沿第一方向流经所述第一室的长度并且沿相反的第二方向流经所述第二室的长度，以及
其中，所述冷凝器装置被构造成从所述蒸汽混合物中移除所述可冷凝流体的至少一部分以产生包括液相所述可冷凝流体的出口流。
107.一种加湿器装置，包括：
容器，所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及按照彼此竖直的方式进行布置并且与所述液体进口和所述液体出口流体连通的多个室，每个室具有至少1.5的纵横比，其中，所述多个室包括：
第一室，所述第一室包括：被布置为与所述液体进口流体连通的顶面以及包括蒸汽能够穿过的多个穿孔的底面，以及
第二室，所述第二室被布置在所述第一室之下并且与所述第一室流体连通，所述第二室包括蒸汽能够穿过的多个穿孔；
液层，所述液层被定位为与所述液体出口相接触，其中，所述液层包括一定量包括所述可冷凝流体的液体；以及
蒸汽分布区域，所述蒸汽分布区域被定位在所述容器内、位于所述多个室之下且在所述液层之上，所述蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口；以及
蒸汽出口，所述蒸汽出口被布置为与所述多个室流体连通，
其中，所述第一室和所述第二室中每一个包括沿所述第一室或所述第二室的底面定位的第一坝和第二坝，其中，所述第一坝和所述第二坝各自的高度小于所述第一室或所述第二室的高度，所述第一坝和所述第二坝被布置成使得包括液相所述可冷凝流体的液体的流从所述第一坝流经所述室至所述第二坝，
其中，所述第一室和所述第二室被布置成使得包括液相所述可冷凝流体的液体的流沿第一方向流经所述第一室的长度并且沿相反的第二方向流经所述第二室的长度，以及
其中，所述加湿器被构造成产生与从所述蒸汽进口接收的所述蒸汽混合物相比富含蒸汽相所述可冷凝流体的含蒸汽加湿器出口流。
108.根据权利要求106至107中任一项所述的装置，其中，所述可冷凝流体包括水。
109.根据权利要求106至108中任一项所述的装置，其中，所述蒸汽混合物包括空气。
110.根据权利要求106至109中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，还包括第二蒸汽分布区域，其中，所述第二蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口。
111.根据权利要求106至110中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，至少一个室具有至少约1.5的纵横比。
112.根据权利要求106至111中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，至少一个室具有在约1.5至约10的范围内的纵横比。
113.根据权利要求106至112中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，至少一个室具有大体上为矩形的底面。
114.根据权利要求106至113中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为矩形的截面。
115.根据权利要求106至114中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述装置具有大体上为平行六面体的形状。
116.根据权利要求106至115中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.1m或更小的高度。
117.根据权利要求106至116中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.08m或更小的高度。
118.根据权利要求106至117中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.04m或更小的高度。
119.根据权利要求106至118中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.02m或更小的高度。
120.根据权利要求106至119中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.01m或更小的高度。
121.根据权利要求106至120中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少一个纵向挡板。
122.根据权利要求106至121中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少两个纵向挡板。
123.根据权利要求106至122中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少三个纵向挡板。
124.根据权利要求106至123中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，还包括第一室和第二室，其中，所述第一室和所述第二室被布置成使得液相所述可冷凝流体的流沿第一方向流经所述第一室的长度并且沿相反的第二方向流经所述第二室的长度。
125.根据权利要求106至124中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置，其中，所述第二室包括进口区域，所述进口区域包括从所述第一室向下延伸的下导管。
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