CN112628882A - 一种高效的阵列式溶液除湿系统及方法 - Google Patents

一种高效的阵列式溶液除湿系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种高效的阵列式溶液除湿系统及方法，所述阵列式溶液除湿系统包括除湿器、加热器、再生器和冷却器。所述除湿器的储液室、加热器、再生器的储液室和冷却器依次通过管路连接形成闭合的循环回路；所述循环回路用于输送循环流通的除湿液；所述除湿器的进气孔与待除湿的湿热空气源连接，所述再生器的进气孔与干燥空气源连接。本发明的除湿器和再生器均采用阵列式分布的气泡发生器促进气液接触，可显著提高高湿空气的除湿效率和全热回收效率。本发明提供一种高效的阵列式溶液除湿系统，采用紧凑式设计，结构简单，体积小，能够同时对日常生活及工业生产中产生的高湿空气进行除湿和全热回收处理。

Description

一种高效的阵列式溶液除湿系统及方法
技术领域
本发明涉及除湿技术领域，具体涉及一种高效的阵列式溶液除湿系统及方法。
背景技术
随着人们对室内环境的要求越来越高以及工业生产的需要，除湿显得越来越重要，湿度的控制已经成为人们日常生活以及工业生产中不可或缺的一部分。比如，湿度太高时会引起人们感到闷热以及烦躁，在工业上会引起器件的生锈腐蚀，进而降低精密度等。因此，必须采用合适的方法进行除湿。
常见的除湿技术主要有冷却法除湿、液体除湿法、转轮除湿法等。冷却除湿法是将温度冷却至露点温度以下，使水蒸气冷凝后排出；冷却除湿法需要消耗大量能量将空气冷却以及加热，这会导致大量的能量损失。液体除湿法是利用了某些具有吸湿性的溶液，吸收空气中的水分以达到除湿的目的；液体除湿法主要缺点是如果溶液流速过大，容易产生飞沫被空气夹带进而进入管道与室内环境，造成管道腐蚀以对室内建筑产生不良的影响。转轮除湿法是指利用特殊的吸湿材料，如硅胶等制成的蜂窝形除湿转轮，吸收高湿空气中的水蒸气；但是此方法的缺点主要是造价较高，并且比较耗电。
公告号为CN111503751A的中国实用新型专利涉及空气调节技术领域，具体涉及一种除湿装置及空调系统。该除湿装置包括除湿箱，还原组件，该技术方案能够在保证固体吸附剂再生效果的前提下，简化装置结构，降低系统复杂度。该技术方案中的除湿装置缺少热回收，会造成能量上的流失。公告号为CN211084928U的中国实用新型专利涉及一种装有热回收装置的溶液除湿系统，包括氯化锂溶液储箱和溶液浓缩罐，在二者之间装有热回收装置，该热回收装置包括第一至第三换热器；虽然带有热回收装置，但热交换效率低，且装置体积较大。
发明内容
本发明旨在针对现有技术中的不足，提供一种高效的阵列式溶液除湿系统及方法，系统本身采用紧凑式设计，结构简单，体积小，同时具备除湿和热回收功能，可显著提高高湿空气中的除湿效率和全热回收效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高效的阵列式溶液除湿系统，包括除湿器、加热器、再生器和冷却器；
所述除湿器和再生器均为表冷器，所述表冷器包括气体分配室、设置于气体分配室上方的储液室，以及阵列排列于储液室内的若干个换热管；所述换热管包括中空管体和气泡发生器，所述中空管体的下端垂直连接于储液室的底面，并穿过储液室的底面与气体分配室连通，所述气泡发生器固定于中空管体的下端内部，用于将气体分配室中的气体通入储液室中；所述储液室的侧壁上开设有进液孔和出液孔，所述气体分配室的侧壁上开设有进气孔；
所述除湿器的储液室、加热器、再生器的储液室和冷却器依次通过管路连接形成闭合的循环回路；所述循环回路内具有循环流通的除湿液；
所述除湿器的进气孔与待除湿的湿热空气源连接，所述再生器的进气孔与干燥空气源连接。
进一步地，所述除湿器的出液孔通过第一管路连接到加热器，加热器通过第二管路连接到再生器的进液孔；再生器的出液孔通过第三管路连接到冷却器，冷却器通过第四管路连接到除湿器的进液孔。
进一步地，所述第一管路、第二管路、第三管路或第四管路上设有输液泵，用于驱动除湿液在循环回路中流动。
进一步地，所述表冷器的储液室中，进液孔的位置高于出液孔的位置。
进一步地，所述进液孔和出液孔设置于储液室相对两侧的侧壁上。
进一步地，在表冷器中，所述储液室的顶面设有顶盖，所述顶盖上开设有排气孔。
进一步地，所述换热管中的中空管体为不锈钢管。
进一步地，所述除湿液为三甘醇、二甘醇、LiCl溶液、LiBr溶液、CaCl2溶液中的一种或两种以上的混合液。
进一步地，所述中空管体的上部侧面设有排液孔。
进一步地，所述表冷器中，储液室内的换热管呈矩形、正方形或三角形阵列分布。
本发明还提供了一种高效的阵列式溶液除湿方法，包括以下步骤：
(1)除湿：将待除湿的湿热空气通入除湿器的气体分配室中，经气泡发生器生成大量密集微小气泡并在除湿器的换热器中与低温除湿液充分接触，将空气中的水分和热量转移到除湿液中形成一定温度稀释除湿液，从除湿器的出液孔排出至加热器进一步加热；除湿降温后的空气从除湿器的储液室上方排气孔排出；
(2)除湿液再生：加热后的稀释除湿液通入再生器的储液室内，与经进气孔、气体分配室、气泡发生器转换成大量密集微小气泡的外部干燥空气在再生器的换热器内充分接触；干燥空气吸收高温除湿液中的水蒸气并从再生器的储液室上方排气孔排出以作它用，浓度变高的除湿液经冷却器冷却后实现再生，并通入除湿器的储液室中进行循环。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明提供的一种高效的阵列式溶液除湿系统，采用紧凑式设计，结构简单，体积小，同时具备除湿和热回收功能；
2、本发明的除湿器以及再生器均采用了阵列式分布的气泡发生器促进气液接触，可显著提高高湿空气的除湿效率和全热回收效率。本发明能够实现日常生活及工业生产中产生的高湿空气中的全热回收，并实现空气湿度的调节。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种高效的阵列式溶液除湿系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中的表冷器的结构示意图；
图3是本发明实施例中的换热管的结构示意图。
附图标号说明：
1.除湿器；2.表冷器的排气孔；3.表冷器的换热管；4.表冷器的进液孔；5.表冷器的气体分配室；6.表冷器的进气孔；7.第四管路；8.冷却器；9.第三管路；10.再生器；11.再生器的排气孔；12.再生器的换热管；13.再生器的出液孔；14.再生器的气体分配室；15.再生器的进气孔；16.再生器的进液孔；17.第二管路；18.加热器；19.输液泵；20.第一管路；21.表冷器的出液孔；22.表冷器的储液室；23.再生器的储液室；24.中空管体；25.排液孔；26.气泡发生器；32.除湿器的排气孔；33.除湿器的换热管；34.除湿器的进液孔；35.除湿器的气体分配室；36.除湿器的进气孔；321.除湿器的出液孔；322.除湿器的储液室。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种高效的阵列式溶液除湿系统，包括除湿器1、加热器18、再生器10和冷却器8。其中，所述除湿器1和再生器10的结构相同，均为表冷器。
如图2所示，所述表冷器包括表冷器的气体分配室5、设置于表冷器的气体分配室5上方的表冷器的储液室22，以及阵列排列于表冷器的储液室22内的若干个换热管3。
如图3所示，表冷器的换热管3内包括中空管体24、排液孔25和气泡发生器26；
所述中空管体24的下端垂直连接于表冷器的储液室22的底面，并穿过表冷器的储液室22的底面与表冷器的气体分配室5连通，所述气泡发生器26固定于中空管体24的下端内部，用于将表冷器的气体分配室5中的气体通入表冷器的储液室22中；所述表冷器的储液室22的侧壁上开设有表冷器的进液孔4和表冷器的出液孔21，所述表冷器的气体分配室5的侧壁上开设有表冷器的进气孔6。其中，中空管体24中装有除湿液，气泡发生器26能够利用表冷器的气体分配室5中的气体产生数量多且密集的气泡，通入表冷器的储液室22内的除湿液中。
作为改进，所述表冷器的储液室22中，所述表冷器的进液孔4和表冷器的出液孔21设置于表冷器的储液室22相对两侧的侧壁上，且表冷器的进液孔4的位置高于表冷器的出液孔21的位置，以防止除湿液逆流。
进一步地，所述表冷器的储液室22的顶面设有顶盖，所述顶盖上开设有表冷器的排气孔2。顶盖能够避免空气与除湿液接触后过早地通向外部空间，顶盖上开设的表冷器的排气孔2作为处理后空气的主要出口，能够控制空气流出的速度，使得表冷器的储液室22内部上方的空气还能够与除湿液适当接触，增强吸湿效果。
进一步地，所述表冷器的储液室22内的表冷器的换热管3呈矩形、正方形或三角形阵列分布。在本实施例中，所述表冷器的换热管3呈矩形阵列分布。
在本发明实施例中，所述表冷器的换热管3内的中空管体24为不锈钢管。显而易见地，本发明的系统内所有的换热管阵列，如除湿器、再生器内的换热管，其结构与表冷器的换热管3相同，均包括中空管体、排液孔和气泡发生器。进一步地，本发明所有换热管阵列中的各个中空管体能够使各个气泡发生器产生的气泡互相间隔开避免相互干扰，确保气液接触的均匀性和充分性，中空管体侧面的排液孔能够使内部吸湿吸热后的除湿液流到外部，使中空管体内外的除湿液混合均匀，同时防止除湿液从中空管体上端溢出，起到一定的气液分离作用。
结合图1所示，所述除湿器的进气孔36与待除湿的湿热空气源连接，所述再生器的进气孔15与干燥空气源连接。
所述除湿器的储液室322、加热器18、再生器的储液室23和冷却器8依次通过管路连接形成闭合的循环回路；所述循环回路内具有循环流通的除湿液。其中，所述除湿液为三甘醇、二甘醇、LiCl溶液、LiBr溶液、CaCl2溶液中的一种或两种以上的混合液，这些溶液作为除湿剂具有强烈的吸水性。
具体地，在本实施例中，所述除湿器的出液孔321通过第一管路20连接到加热器18，加热器18通过第二管路17连接到再生器的进液孔16；再生器的出液孔13通过第三管路9连接到冷却器8，冷却器8通过第四管路7连接到除湿器的进液孔34。
进一步地，所述第一管路20、第二管路17、第三管路9或第四管路7上设有输液泵19，用于驱动除湿液在循环回路中流动。本实施例中，所述输液泵19设置于第一管路20上。作为改进，还可以在第一管路20、第二管路17、第三管路9或第四管路7上设置单向阀以确保除湿液单向流动。
本发明实施例提供的一种高效的阵列式溶液除湿系统的工作方法如下：
S1、除湿：在除湿器1中，待除湿的湿热空气从除湿器的进气孔36通入除湿器的气体分配室35内，并由换除湿器的热管33的气泡发生器生成大量密集的微小气泡通入到位于除湿器的储液室322的中空管体内；在中空管体内，低温除湿液与微小气泡充分接触，吸收湿热空气中的大量水蒸气，同时空气中的部分水蒸气冷凝成液态纯净水并融合于除湿液中，进而使湿热空气中的水分和热量传递至除湿液中，同时实现了除湿和热能转移。除湿降温后的空气在除湿器的储液室322的内部上方汇聚并经由除湿器的排气孔32排出。从除湿器的排气孔32排出的空气可以直接作为新风送入室内以供使用。
S2、除湿液再生：从除湿器的出液孔321排出的除湿液为具有一定温度的稀溶液，通过加热器18进一步升高溶液温度后，溶液的平衡水蒸气分压会因此升高，加热后的除湿液再从再生器的进液孔16输入再生器的储液室23内。外部的干燥空气(新风)从再生器的进气孔15通入再生器的气体分配室14内，并由再生器的换热管12的气泡发生器生成大量密集的微小气泡通入到位于再生器的储液室23的中空管体内；在中空管体内，微小气泡与高温除湿液充分接触，在水蒸气分压的推动力作用下，干燥空气吸收高温除湿液中的水蒸气，转换为高湿高热空气从再生器的排气孔11排出，以作它用，此过程提高了除湿液的浓度。从再生器的出液孔13排出的高浓度除湿液经由冷却器8冷却后实现再生，再生后的低温高浓度除湿液又从除湿器的进液孔34流入，进行新一轮的循环。至此，同时实现了高温高湿空气中的全热和水分回收。
在S1的除湿过程中，除湿液从湿热空气中吸收的热能能够提供一定的温度基础，减少了S2的除湿液再生过程中加热器18的能耗。回收的热能有机地融合于除湿液的整个循环过程中，得到了合理而有效的利用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高效的阵列式溶液除湿系统，其特征在于，包括除湿器、加热器、再生器和冷却器；
所述除湿器和再生器均为表冷器，所述表冷器包括气体分配室、设置于气体分配室上方的储液室以及阵列排列于储液室内的若干个换热管；所述换热管包括中空管体和气泡发生器，所述中空管体的下端垂直连接于储液室的底面，并穿过储液室的底面与气体分配室连通，所述气泡发生器固定于中空管体的下端内部，用于将气体分配室中的气体通入储液室中；所述储液室的侧壁上开设有进液孔和出液孔，所述气体分配室的侧壁上开设有进气孔；
所述除湿器的储液室、加热器、再生器的储液室和冷却器依次通过管路连接形成闭合的循环回路；所述循环回路用于输送循环流通的除湿液；
所述除湿器的进气孔与待除湿的湿热空气源连接，所述再生器的进气孔与干燥空气源连接。
2.根据权利要求1所述的高效的阵列式溶液除湿系统，其特征在于，所述除湿器的出液孔通过第一管路连接到加热器，加热器通过第二管路连接到再生器的进液孔；再生器的出液孔通过第三管路连接到冷却器，冷却器通过第四管路连接到除湿器的进液孔。
3.根据权利要求2所述的高效的阵列式溶液除湿系统，其特征在于，所述第一管路、第二管路、第三管路或第四管路上设有输液泵，所述输液泵用于驱动除湿液在循环回路中流动。
4.根据权利要求1所述的高效的阵列式溶液除湿系统，其特征在于，所述表冷器的储液室中，进液孔和出液孔设置于储液室相对两侧的侧壁上，且进液孔的位置高于出液孔的位置。
5.根据权利要求1所述的高效的阵列式溶液除湿系统，其特征在于，在表冷器中，所述储液室的顶面设有顶盖，所述顶盖上开设有排气孔。
6.根据权利要求1所述的高效的阵列式溶液除湿系统，其特征在于，所述换热管中的中空管体为不锈钢管。
7.根据权利要求1所述的高效的阵列式溶液除湿系统，其特征在于，所述除湿液为三甘醇、二甘醇、LiCl溶液、LiBr溶液、CaCl2溶液中的一种或两种以上的混合液。
8.根据权利要求1所述的高效的阵列式溶液除湿系统，其特征在于，所述中空管体的上部侧面设有排液孔。
9.根据权利要求1所述的高效的阵列式溶液除湿系统，其特征在于，所述表冷器中，储液室内的换热管呈矩形、正方形或三角形阵列分布。
10.一种阵列式溶液除湿方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)除湿：将待除湿的湿热空气通入除湿器的气体分配室中，经气泡发生器生成大量密集微小气泡并在除湿器的换热器中与低温除湿液充分接触，将空气中的水分和热量转移到除湿液中形成一定温度稀释除湿液，从除湿器的出液孔排出至加热器进一步加热；除湿降温后的空气从除湿器的储液室上方排气孔排出；
(2)除湿液再生：加热后的稀释除湿液通入再生器的储液室内，与经进气孔、气体分配室、气泡发生器转换成大量密集微小气泡的外部干燥空气在再生器的换热器内充分接触；干燥空气吸收高温除湿液中的水蒸气并从再生器的储液室上方排气孔排出以作它用，浓度变高的除湿液经冷却器冷却后实现再生，并通入除湿器的储液室中进行循环。
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