CN109489133A - 一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统 - Google Patents

一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统，该溶液再生系统包括被动真空发生部分和太阳能溶液预热部分，其中被动真空发生部分包括稀溶液槽(1)、稀溶液泵(2)、冷凝器(3)、热交换器(4)、节流阀(5)、蒸发器(6)、浓溶液槽(7)和冷凝液槽(8)，溶液预热部分包括热交换器(4)、太阳能集热器(9)和热水泵(10)。与传统的热再生方式相比，该系统利用太阳能对溶液进行预热，并靠重力作用被动实现蒸发器(6)内的真空，使溶液在较低的温度和近乎真空的条件下闪蒸，从而大大提升了溶液再生的效率，节约了能耗，且在高温高湿的环境下仍能实现较好的再生效果。

Description

一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统
技术领域
本发明涉及了一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统，属于空调设备技术领域。
背景技术
空调能源需求的逐渐增加以及环境气候的日益变化是目前建筑领域面临的重大挑战之一。为减少全球能源消耗及温室气体排放，高效节能环保的技术在建筑中的应用将显得至关重要。
温湿度独立控制空调系统作为一种较为节能的空调系统，目前已被广泛的研究。该空调系统中的除湿过程常采用溶液除湿方式，其中溶液再生过程是溶液除湿过程一个重要环节。传统的热再生方式常依赖于周围环境，在高温高湿环境下再生效率较低，且再生过程涉及相变，能耗较高。
通常溶液的沸点随压力减小而降低，对于一定温度和压力的溶液，当压力降低到小于该温度下的饱和压力时，溶液便开始闪蒸，且压力越低时，溶液闪蒸越快。因此，若能形成近乎真空的条件将大大提高溶液的闪蒸效率。被动真空技术是一种利用流体在重力作用下自然下落而形成真空的技术，该技术无需利用真空泵维持容器的真空度，减少了电能的消耗。因此，可利用被动真空技术使溶液在较低温度下闪蒸，从而可有效提高溶液再生效率。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统，利用太阳能对溶液进行预热，并靠重力作用被动实现蒸发器内的真空，使溶液在较低的温度和近乎真空的条件下闪蒸，从而实现溶液的再生。
技术方案：本发明提供了一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统，该溶液再生系统包括被动真空发生部分和太阳能溶液预热部分，其中：
被动真空发生部分包括稀溶液槽、稀溶液泵、冷凝器、热交换器、节流阀、蒸发器、浓溶液槽和冷凝液槽，稀溶液槽出口与稀溶液泵入口通过管道连接，稀溶液泵出口与冷凝器溶液入口通过管道连接，冷凝器溶液出口与热交换器溶液入口通过管道连接，热交换器溶液出口与节流阀入口通过管道连接,节流阀出口与蒸发器溶液入口通过管道连接，蒸发器溶液出口与浓溶液槽通过管道连接，蒸发器蒸汽出口与冷凝器蒸汽入口通过管道连接，冷凝器冷凝液出口与冷凝液槽通过管道连接。
太阳能溶液预热部分包括热交换器、太阳能集热器和热水泵，热交换器热水出口与太阳能集热器的入口通过管道连接，太阳能集热器的出口与热水泵的入口通过管道连接，热水泵的出口与热交换器热水入口通过管道连接。
其中：
所述的稀溶液泵出口与冷凝器溶液入口通过管道连接，该段管道内的稀溶液与冷凝器内的水蒸气进行热交换。
所述的蒸发器的位置高度不低于10米，以在蒸发器中产生一定的真空度。
该系统中所述的各段管道的进出口均设置有阀门。
所述的溶液为LiCl溶液或CaCl2溶液。
该溶液再生系统中，被动真空发生过程依靠蒸发器内的溶液在重力作用下自然下落形成真空，使得溶液在近乎真空的条件下快速闪蒸，有效提高了溶液的再生效率，且再生过程不受环境的约束；太阳能预热过程提高了进入蒸发器中的溶液温度，提高了溶液的再生效率，节约了能源。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明提供的基于被动真空的太阳能溶液再生系统依靠系统本身产生近乎真空的条件，减少了采用真空泵带来的不必要的电量消耗，同时溶液在真空条件下闪蒸速率大大增加，提高了溶液的再生效率；
2、本发明提供的基于被动真空的太阳能溶液再生系统利用太阳能对溶液进行预热，有利于提高溶液闪蒸的速率，从而提高系统的整体效率；
3、本发明提供的基于被动真空的太阳能溶液再生系统在高温高湿的环境下，也能实现较高的再生效率。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统的示意图；
图中有：稀溶液槽1、稀溶液泵2、冷凝器3、热交换器4、节流阀5、蒸发器6、浓溶液槽7、冷凝液槽8、太阳能集热器9、热水泵10、冷凝器溶液入口a、冷凝器溶液出口b、冷凝器蒸汽入口c、冷凝器冷凝液出口d、热交换器溶液入口e、热交换器溶液出口f、蒸发器溶液入口i、蒸发器溶液出口j、蒸发器蒸汽出口k、热交换器热水入口g和热交换器热水出口h。
具体实施方式
本发明提供了一种基于被动真空和太阳能的空调除湿溶液再生系统，该系统利用太阳能对溶液进行预热，并靠重力作用被动实现蒸发器内的真空，使溶液在较低的温度和近乎真空的条件下闪蒸，从而实现溶液的再生，下面结合附图1进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统，该溶液再生系统包括被动真空发生部分和太阳能溶液预热部分，其中：
被动真空发生部分包括稀溶液槽1、稀溶液泵2、冷凝器3、热交换器4、节流阀5、蒸发器6、浓溶液槽7和冷凝液槽8，稀溶液槽1出口与稀溶液泵2入口通过管道连接，稀溶液泵2出口与冷凝器溶液入口a通过管道连接，且该段管道内的稀溶液与冷凝器3内的水蒸气进行热交换后被初步预热；冷凝器溶液出口b与热交换器溶液入口e通过管道连接，流入的稀溶液与热水进行热交换后被进一步预热，热交换器溶液出口f与节流阀5入口通过管道连接,此处节流阀起到降压和调节流量的作用，节流阀5出口与蒸发器溶液入口i通过管道连接，蒸发器溶液出口j与浓溶液槽7通过管道连接，蒸发器蒸汽出口k与冷凝器蒸汽入口c通过管道连接，冷凝器冷凝液出口(d)与冷凝液槽8通过管道连接。
太阳能溶液预热部分包括热交换器4、太阳能集热器9和热水泵10，热交换器热水出口h与太阳能集热器9的入口通过管道连接，太阳能集热器9的出口与热水泵10的入口通过管道连接，热水泵10的出口与热交换器热水入口g通过管道连接。
该基于被动真空的太阳能溶液再生系统的具体工作过程如下：
1、被动真空发生的具体过程：初始时刻，蒸发器6位于高度大于10米的位置，其右侧蒸发器蒸汽出口k的阀门和下侧蒸发器溶液出口j的阀门闭合，稀溶液从稀溶液槽1经稀溶液泵2送出，经冷凝器溶液入口a进入冷凝器3，与冷凝器3内的水蒸气进行热交换后，经冷凝器溶液出口b、热交换器溶液入口e流入热交换器4，与热交换器4内部的热水热交换后，经热交换器溶液出口f、节流阀5和蒸发器溶液入口i进入蒸发器6，待其装满时打开其下侧蒸发器溶液出口j的阀门，同时关闭其左侧蒸发器溶液入口i的阀门、蒸发器蒸汽出口k的阀门和蒸发器6的上侧阀门，这样蒸发器6内的溶液在重力作用下自然下落，于是在蒸发器6内形成真空；随后，打开蒸发器6左侧蒸发器溶液入口i的阀门，稀溶液通过节流阀5减压和调节流量后在蒸发器6内完成闪蒸，得到的水蒸气经蒸发器蒸汽出口k、冷凝器蒸汽入口c进入冷凝器3，初始稀溶液在冷凝器3内进行热交换后冷凝，流入冷凝液槽8，蒸发器6内剩下的浓溶液经蒸发器溶液出口j流入浓溶液槽7，随着过程的不断进行，浓溶液槽7内溶液浓度将不断增大，后被用于溶液除湿，至此，便实现了溶液的再生过程。
2、太阳能溶液预热的具体过程是：热水从热交换器热水入口g进入热交换器4，与经过热交换器4的稀溶液热交换后温度降低，然后通过热交换器热水出口h、太阳能集热器9的入口进入太阳能集热器9温度升高，后被热水泵10经热交换器热水入口g送入热交换器4循环使用。

Claims (5)

1.一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统，其特征在于：该溶液再生系统包括被动真空发生部分和太阳能预热部分，其中：
被动真空发生部分包括稀溶液槽(1)、稀溶液泵(2)、冷凝器(3)、热交换器(4)、节流阀(5)、蒸发器(6)、浓溶液槽(7)和冷凝液槽(8)，稀溶液槽(1)出口与稀溶液泵(2)入口通过管道连接，稀溶液泵(2)出口与冷凝器溶液入口(a)通过管道连接，冷凝器溶液出口(b)与热交换器溶液入口(e)通过管道连接，热交换器溶液出口(f)与节流阀(5)入口通过管道连接,节流阀(5)出口与蒸发器溶液入口(i)通过管道连接，蒸发器溶液出口(j)与浓溶液槽(7)通过管道连接，蒸发器蒸汽出口(k)与冷凝器蒸汽入口(c)通过管道连接，冷凝器冷凝液出口(d)与冷凝液槽(8)通过管道连接。
太阳能溶液预热部分包括热交换器(4)、太阳能集热器(9)和热水泵(10)，热交换器热水出口(h)与太阳能集热器(9)的入口通过管道连接，太阳能集热器(9)的出口与热水泵(10)的入口通过管道连接，热水泵(10)的出口与热交换器热水入口(g)通过管道连接。
2.如权利要求1所述的一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统，其特征在于：所述的稀溶液泵(2)出口与冷凝器溶液入口(a)通过管道连接，该段管道内的稀溶液与冷凝器(3)内的水蒸气进行热交换。
3.如权利要求1所述的一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统，其特征在于：所述的蒸发器(6)的位置高度不低于10米。
4.如权利要求1所述的一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统，其特征在于：该系统中所述的各段管道的进出口均设置有阀门。
5.如权利要求1所述的一种基于被动真空的太阳能溶液再生系统，其特征在于：所述的溶液为LiCl溶液或CaCl2溶液。
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