CN113454398A - 用于改变溶液中溶质的浓度的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种改变溶液中溶质的浓度的方法(600，1100)。方法(600)包括通过第一热质交换器HMX1接收状态为Din的溶液的第一流和通过第二热质交换器HMX2接收溶液的第二流。方法(600)包括通过HMX1处理溶液的第一流，以产生状态为Dout的溶液的第一稀释流。此外，方法(600)包括通过HMX2处理溶液的第二流，以产生状态为Rout的溶液的第一浓缩流。方法(600)包括在初始阶段将溶液的第一稀释流从处理单元引导至连续处理单元的第一热质交换器HMX1‑n。方法(600)还包括通过第二热质交换器HMX2‑n接收状态为Din‑n的溶液的第一流。

Description

用于改变溶液中溶质的浓度的方法
技术领域
本发明涉及用于改变溶液中溶质的浓度的方法。
背景技术
对于室内居住者、数据中心、发电厂、制造业、化学工业、油气工业等的热舒适性而言，维持针对不同应用的受控湿度水平在现代是极其重要的。控制湿度，尤其是减少湿度(该方法被称为除湿)通常消耗非常大量的能量。最经常地，使用蒸气压缩制冷循环(VCRS)来实现除湿。在其中深度除湿和/或如果中等高温(>80℃)下的废热可用的某些应用中，有时使用干燥剂转轮(desiccant wheel)。然而，由于(i)在大多数应用中难以利用废热源(在相当高的温度下)，(ii)在除湿期间干燥剂的感热(sensible heating)使其吸收湿气的能力下降，因此干燥剂转轮具有有限的成功。在认识到这些局限性之后，在现有实现方式之一中，采用交叉冷却的干燥剂除湿器来执行除湿过程。这些交叉冷却的干燥剂除湿器通常由交叉流布置的交替的涂覆有干燥剂的工作空气通道和冷却空气通道组成。这些除湿器能够同时除湿以及吸收散热，这导致更好的除湿性能。在另一现有实现方式中，可以采用具有内部加热/冷却的基于固体或液体干燥剂的质量交换器来执行除湿过程和增湿过程。在这样的质量交换器中，除了在直接涉及热量和质量传递(除湿和再生)的空气流之外，还存在仅参与热传递(不参与质量传递)的另外两股流(热流体和冷流体)。在除湿期间，冷流体吸收吸附热，而在再生期间，热流体提供吸附热。
而对于一些应用，除湿是重要的，而对于其他应用，增湿是至关重要的。地球的大量土地质量覆盖有干旱和半干旱区域，其环境空气中的湿度水平不足以使人感到舒适；此外，水的稀缺使得生活相当困难。通常，增湿器利用水来增加空气的湿度，然后将该空气吹入室内空间用于居住者的热舒适性。就缺水而言，一些常规解决方案包括使用地下水、将水从富含淡水的区域运输至缺水区域、脱盐等。通常，这些解决方案可能是不切实际的或昂贵的。因此，随着时间的推移，研究人员已经研究了从空气中的湿气中提取水的可能性。常规的大气水收集器或大气水发生器(AWG)利用蒸汽压缩制冷循环将盘管冷却至低于环境空气的露点温度。这可能是昂贵的，而且对于干燥的区域(尤其是露点温度低于零)，这可能是不实际的。因此，需要一种通过改变溶液中溶质的浓度来进行增湿和除湿过程的方法。
发明内容
该发明内容部分以简化的形式介绍了将在本发明的具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容部分既不旨在确定本发明的关键或本质的发明构思，也不旨在确定本发明的范围。
在本公开的实施方式中，公开了一种用于改变溶液中溶质的浓度的方法。该方法包括通过多个处理单元中的一个处理单元的第一热质交换器HMX1接收状态为Din的溶液的第一流和通过该处理单元的第二热质交换器HMX2接收状态为Rin的溶液的第二浓缩流。此外，该方法包括通过HMX1处理溶液的第一流以产生状态为Dout的溶液的第一稀释流。HMX1包括第一干燥剂，第一干燥剂在初始阶段从溶液的第一流吸收第一量的溶质。
所述方法还包括在初始阶段，通过HMX2处理溶液的第二流，以产生状态为Rout的溶液的第一浓缩流。HMX2包括第二干燥剂，该第二干燥剂在初始阶段在该溶液的第二流内释放第二量的溶质。该方法包括，在初始阶段，通过多个处理单元中的一个连续处理单元的第一热质交换器HMX1-n引导来自该处理单元的状态为Dout的溶液的第一稀释流。此外，该方法包括，在初始阶段，通过该连续处理单元的HMX1-n处理溶液的第一稀释流，以产生状态为Rout-n的溶液的浓缩流。此外，该方法包括通过该连续处理单元的第二热质交换器HMX2-n接收状态为Din-n的溶液的第一流。此外，该方法包括，在初始阶段，通过该连续处理单元的HMX2-n处理溶液的浓缩流，以产生状态为Dout-n的溶液的第二稀释流。状态为Dout-n的溶液的第一稀释流中溶质的量小于状为态Din的溶液的第一稀释流中溶质的量。
为了进一步阐明本发明的优点和特征，将通过参考附图中示出的其具体实施方式来呈现本发明的更具体描述。应理解，这些附图仅描绘了本发明的典型实施方式，且因此不应被视为限制本发明的范围。将通过附图用另外的特征和细节来描述和解释本发明。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中全部这些附图中，相同的标号表示相同的部件，其中：
图1示出了根据本公开的实施方式的用于改变溶液中溶质的浓度的系统的示意图；
图2示出了根据本公开的实施方式的实施通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法的系统；
图3示出了根据本公开的另一实施方式的实施通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法的系统；
图4a示出了根据本公开的实施方式的系统的处理单元的框图，该系统实施用于通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法；
图4b示出了根据本公开的另一实施方式的系统的处理单元的框图，该系统实施用于通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法；
图4c示出了根据本公开的又一实施方式的系统的处理单元的框图，该系统实施用于通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法；
图4d示出了根据本公开的另一实施方式的系统的处理单元的框图，该系统实施用于通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法；
图5示出了根据本公开的另一实施方式的系统的处理单元的框图，该系统实施用于通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法；
图6a和图6b示出了描绘根据本公开的实施方式的通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法的流程图；
图7a和图7b示出了描绘根据本公开的实施方式的通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法的流程图；
图8示出了根据本公开的实施方式实施通过增加溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法的系统；
图9示出了根据本公开的实施方式实施通过增加溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法的系统；
图10示出了根据本公开的实施方式的系统的处理单元的框图，该系统实施用于通过增加溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法；
图11a和图11b示出了描绘根据本公开的实施方式的通过增加溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法的流程图；
图12a和图12b示出了描绘根据本公开的实施方式的溶液的比湿度和温度相对于持续时间的变化的图表；
图12c和图12d示出了描绘根据本公开的实施方式的溶液的比湿度和温度相对于持续时间的变化的图表；
图13a示出了根据本公开的实施方式的焓湿图(psychometric plot)，其描绘了对应于进入系统的第一处理单元并从系统的最后一个处理单元离开的溶液的时间平均空气状态；
图13b示出了根据本公开的实施方式的焓湿图，其描绘了对应于进入处理单元的溶液的时间平均空气状态；
图14a和图14b示出了描绘根据本公开的实施方式的溶液的比湿度和温度相对于持续时间的变化的图表；
图14c和图14d示出了描绘根据本公开的实施方式的溶液的比湿度和温度相对于持续时间的变化的图表；
图15a示出了根据本公开的实施方式的焓湿图，其描绘了对应于进入系统的第一处理单元和从系统的最后一个处理单元离开的溶液的时间平均空气状态；并且
图15b示出了根据本公开的实施方式的焓湿图，其描绘了对应于进入处理单元的溶液的时间平均空气状态。
进一步地，技术人员将理解，附图中的元件为了简明起见而示出，而且可以不一定按比例绘制。例如，流程图以涉及有助于改进对本发明的各方面的理解的最突出的步骤来说明该方法。此外，就设备的构造而言，设备的一个或多个部件可能已经在附图中由常规符号表示，并且附图可以仅示出与理解本发明的实施方式有关的那些具体细节，以便不会使本领域普通技术人员得益于本文的描述将容易明白的细节的附图变得混淆。
具体实施方式
为了便于对本发明原理的理解，现在将参考附图中所示的实施方式，并且将使用特定语言来描述所述实施方式。尽管如此，应理解，此举的目的并非旨在限制本发明的范围，在所示系统中的此类改变和进一步修改、以及如本文所示的本发明原理的此类进一步应用被认为是本发明所属领域的技术人员通常会想到的。
以下，参考附图详细说明本发明的实施方式。
图1示出了根据本公开的实施方式的用于改变溶液中溶质的浓度的系统100的示意图。该系统100可在各种应用中用于利用具有不同浓度的溶质的溶液。参考图1，系统100可包括彼此流体连通的多个处理单元102。在实施方式中，该多个处理单元102中的每一个可以被单独称为处理单元102-1、处理单元102-2、处理单元103-2、……和处理单元102-n。进一步地，在不背离本公开范围的情况下，多个处理单元102可以可互换地称作处理单元102。
在所示的实施方式中，处理单元102中的每一个可以包括彼此流体连通的多个热质交换器HMX。在实施方式中，在不背离本公开的范围的情况下，该多个热质交换器HMX可以单独地被称为第一热质交换器HMX1、第二热质交换器HMX2、第三热质交换器HMX3、......和第n热质交换器HMXn。HMX中的每一个可以被实施为(但不限于)下述之一：
(a)涂覆有干燥剂的翅管式热交换器；
(b)涂覆有干燥剂的管排(DCBT)；
(c)吸附/吸附冷却器中的热质交换器；
(d)内部冷却的干燥剂转轮；
(e)基于液体干燥剂的内部冷却/加热的质量交换器；
(f)流化床反应器；
(g)固定床反应器；
(h)喷雾塔(喷雾柱/喷雾室)。
在所示的实施方式中，HMX1和HMX2可配置为改变溶液中溶质的浓度。在本实施方式中，溶液和溶质可分别体现为空气和水分，而不背离本公开的范围。在这样的实施方式中，这些HMX中的每一个可以被配置为执行增湿过程和除湿过程以改变该溶液中溶质的浓度。在一个实施方式中，这些HMX中的每一个可以体现为如上所述的(a)、(b)和(c)单元中的一个。在这样的实施方式中，HMX1和HMX2可以在除湿和再生过程之间周期性地交替。因此，在一段时间之后，待除湿的空气以状态Din,1进入处理单元102-1的HMX2，而再生空气流以状态Rin,1进入处理单元102-1的HMX1，等等。例如，在初始阶段，HMX1和HMX2可以分别执行除湿过程和增湿过程。进一步，在后续阶段，HMX1可以进行增湿过程，而HMX2可以进行除湿过程。
在另一实施方式中，HMX中的每一个可以体现为如前所述的单元(d)。在这样的实施方式中，处理单元102-1的HMX1和HMX2是分别对空气除湿(通过吸收/吸附水分)和增湿(通过在再生过程期间释放水分)的区域。处理单元102-2的HMX1和HMX2是分别对空气进行增湿和除湿的部分，等等。在又一实施方式中，这些HMX中的每一个可以体现为如前所述的单元(e)。在这样的实施方式中，处理单元102-1的HMX1是其中液体干燥剂吸收水分的调节器。而处理单元102-1的HMX2是再生器，其中液体干燥剂释放湿气。处理单元102-2的HMX1和HMX2分别是再生器和调节器，等等。
就空气和水流的相对方向、大小和持续时间以及HMX的数量而言，可能的变化中的一些(但不限于)是：
(a)空气流可以是平行流、交叉流或逆流布置。
(b)空气流和水流的配对可以是平行流、交叉流或逆流布置。
(c)代替仅有HMX1(视为“热质交换器”)和HMX2，可以存在用于实现所述目的(空气除湿)的多个HMX。此外，经历除湿和再生的单元的数量不必相同。
(d)在这些HMX中空气流的流速既不需要稳定，也不需要相等。空气流速可以从一个循环到下一个循环变化，并且可以从一个过程(除湿或再生)到下一个过程变化。
图2示出了根据本公开的实施方式的系统100，该系统100实施用于通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法。在实施方式中，溶质和溶液可分别体现为水分和空气，而不背离本公开的范围。在这样的实施方式中，稀释溶剂中溶质的浓度的方法可被称为除湿过程。
参照除湿过程来解释本公开的图2、图3、图4a-图4d、图5、图6a-图6b和图7a-图7b。然而，本领域技术人员应理解，在不背离本公开的范围的情况下，本公开同样涉及用于改变不同类型溶液中溶质的浓度的其他方法。
实质上，本文中提出的除湿过程是除湿的空气流在经历除湿过程(其还涉及同时冷却或完全/部分散热)之后被完全或部分用作用于再生过程(其涉及同时内部加热)的入口空气流。在再生/干燥之后可以丢弃干燥剂基质，而这种空气流作为不用于再生的除湿空气流的部分或者在前述过程的两个或更多个阶段之后作为除湿空气流被用作有用的产品。取决于应用，这种产品可以被认为是最终产物或被认为是中间产物。
参考图2，在所示实施方式中，第一热质交换器HMX1可配置成接收来自多个处理单元102中的处理单元102-1的状态为Din(可互换地称作Din-1)的溶液的第一流。进一步地，处理单元102-1的第二热质交换器HMX2可以被配置成用于接收状态为Rin(可互换地称作Rin-1)的溶液的第二流。
在接收第一流后，HMX1可在初始阶段处理溶液的第一流，以产生状态为Dout(可互换地称作Dout-1)的溶液的第一稀释流。HMX1可以包括第一干燥剂，其在初始阶段从溶液的第一流吸收第一量的溶质。当状态为Wc,in,1的第一流体流被引导至HMX1时，该第一干燥剂可以进行来自该第一稀释流的溶质的吸附，比如吸收和吸附。在实施方式中，在不背离本公开的范围的情况下，该流体可以体现为水和本领域已知的任何其他适合的流体之一。第一流体流可以吸收在通过第一干燥剂从溶液的第一流吸收第一量的溶质的过程中产生的热量。这确保了溶液的第一稀释流在HMX1的出口处不会变热。
随后，在接收第二流之后，HMX2可以处理状态为Rin-1的溶液的第二流，以产生状态为Rout(可互换地称作Rout-1)的溶液的第一浓缩流。HMX2可包括第二干燥剂，其在初始阶段在溶液的第二流内释放第二量的溶质。尤其是，当状态为Wh,in,1的第二流体流被引导至HMX2时，该溶液的第二流可以接纳来自该第二干燥剂的溶质。
第二流体流释放升高以增加第二干燥剂的温度，该第二干燥剂释放溶剂中的第二量的溶质。当状态为Wc,in,l的第一流体流被引导至该HMX1时，该第二干燥剂可以吸附(比如吸收和吸附)来自该第一稀释流的溶质。第一流体流可以吸收在通过第一干燥剂从溶液的第一流吸收第一量的溶质的过程中产生的热量。第一干燥剂和第二干燥剂中的每一个可以体现为液体干燥剂、固体干燥剂和固体干燥剂小球中的一种。
在除湿过程中，可将由HMX2产生的状态为Rout-1的第一浓缩流从系统100中丢弃。在初始阶段，处理单元102-1的HMX1可以被配置成将状态为Dout-1的溶液的第一稀释流供应到多个处理单元102中的连续处理单元102-n的第一热质交换器HMX1-n。在所示的实施方式中，HMX1可以被配置成将状态为Dout,1的溶液的第一稀释流供应到连续处理单元102-2(可互换地称作处理单元102-2)的HMX1-n，其中n＝2。供应到HMX1-2的状态为Dout-1的第一稀释流可互换地称作状态为Rin-2的第一稀释流。
随后，在初始阶段，HMX1-2可以处理状态为Rin-2的溶液的第一稀释流，以产生状态为Rout-2的溶液的浓缩流。在所示的实施方式中，可将由HMX1-2产生的状态为Rout-2的浓缩流从系统100中丢弃。此外，处理单元102-2的第二热质交换器HMX2-2可以被配置为接收另一流，即，状态为Din-2的溶液的第一流。在接收状态为Din-2的第一流之后，HMX2-2在初始阶段可处理状态为Din-n的溶液的第一流以产生状态为Dout-n的溶液的第二稀释流。在所示的实施方式中，状态为Dout-2的溶液的第二稀释流中的溶质的量可小于状态为Din-1的溶液的第一稀释流中的溶质的量。此外，从最后一个处理单元(即，处理单元102-n)接收的空气流可以具有最小值的比湿度，从而可以用作最终产物。
进一步地，在后续阶段，后续处理单元的HMX1-n和HXM2-n的操作可以彼此互换。在所示的实施方式中，处理单元102-2的HMX1-2和HMX2-2的操作可以彼此互换。在后续阶段，处理单元102-2的HMX2-2可接收状态为Dout的溶液的第一稀释流。此外，HMX2-2可处理溶液的第一稀释流以产生状态为Rout-2的溶液的浓缩流。HMX2-2包括干燥剂，其适于释放在初始阶段期间被吸收/吸附的溶质的至少一部分。进一步地，HMX1-2可通过处理单元102-2的HMX1-2接收状态为Din-2的溶液的第一流。随后，HMX1-2可处理溶液的第二浓缩流以产生状态为Dout-2的溶液的第二稀释流。HMX1-2包括干燥剂，其适于再吸收一定量的溶质，以产生溶液的第二稀释流。HMX1-2和HMX2-2各自的干燥剂可体现为液体干燥剂、固体干燥剂和固体干燥剂小球中的一种。
类似地，在后续阶段，处理单元102的HMX1和HMX2的操作可以彼此互换。在该后续阶段，HMX1的第一干燥剂释放被该第一干燥剂吸收/吸附的第一量的溶质中的至少一部分，HMX2的第二干燥剂吸收一定量的该溶质以产生溶液的第一稀释流。
图3示出了根据本公开的另一实施方式的实施通过减少溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法的系统。为了简要起见，没有在图3的描述中详细解释已经在图1和图2的描述中详细解释的系统100的特征。
参考图3，在所示的实施方式中，HMX1可将状态为Dout的第一稀释流的至少一部分供应到连续单元(即，处理单元102-2)的HMX2-n，其中n＝2。在接收第一稀释流的至少一部分之后，HMX2可处理接收的部分以产生状态为Dout-2的第二稀释流。
图4a示出了根据本公开的实施方式的系统的处理单元的框图，该系统执行用于通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法。针对处理单元102-1的HMX1和HMX2解释本实施方式的详细内容。
然而，本领域技术人员应理解，在不背离本公开的范围的情况下，对于系统100的其他处理单元102可以等同地实施本实施方式。为了简要起见，在图4a的描述中未详细解释已在图1、图2和图3的描述中详细解释的系统100的特征。
参考图4a，在所示的实施方式中，热质交换器单元HMX1可配置为将溶液的第一稀释流的至少一部分供应至处理单元102-1的HMX2。随后，HMX2可处理溶液的第一稀释流的至少一部分以产生状态为Rout的溶液的浓缩流。在所示的实施方式中，状态为Rout的浓缩流可从系统100中丢弃。在一个实施方式中，状态为Dout的第一稀释流可以部分地(即，该流的至少所述部分)用作再生流，即，Rin。在这样的实施方式中，第一稀释流的其余部分可以用作系统100的最终产物。
在另一实施方式中，状态为Dout的第一稀释流可完全用作再生流，即Rin。在这样的实施方式中，状态为Dout的第一稀释流可完全用作再生流，直至实现周期性稳定状态。然而，当实现周期性稳定状态时，状态为Dout的第一稀释流可部分用作再生流，且第一稀释流的其余部分可用作最终产物。
图4b示出了根据本公开的另一实施方式的系统100的处理单元的框图，所述系统100实施通过降低溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法。针对处理单元102-1的HMX1和HMX2解释本实施方的详细内容。
然而，本领域技术人员应了解，在不背离本公开的范围的情况下，对于系统100的其他处理单元102可以等同地实施本实施方式。为了简要起见，在图4b的描述中未详细解释已在图2、图3和图4a的描述中详细解释的系统100的特征。
参考图4b(a)，在所示的实施方式中，HMX2可在第一持续时间(例如50秒)内接收环境空气流，比如状态为Din的第一流。随后，HMX2可处理状态为Din的第一流以产生浓缩流，比如状态为Rout的第一浓缩流。参考图4b(b)，在第一持续时间结束之后，HMX2可接收由HMX1产生的状态为Dout的第一稀释流的至少一部分。
尤其是，HMX2可在第一持续时间之后的第二持续时间(例如40秒)接收状态为Dout的第一稀释流的至少所述部分。其后，HMX2可处理接收部分的状态为Dout的第一稀释流以产生状态为Rout的溶液的浓缩流。第二干燥剂可以增加该第一稀释流的接收部分中的溶质的浓度以产生状态为Rout的浓缩流。在实施方式中，第一持续时间和第二持续时间各自可以基于第一稀释流中所需的稀释和第一稀释流的所需流速来选择。
本实施方式的优点在于，在最初的几秒钟内，不一定需要高度干燥的空气(具有低RH)来产生溶液的浓缩流。然而，随着时间流逝并且HMX中的干燥剂变得较干，则需要更干燥得多的空气(具有低RH)，并且然后除湿的空气(如状态为Dout的第一稀释流)必须部分地朝向干燥HMX2的干燥剂改向。
图4c示出了根据本公开的又一实施方式的系统100的处理单元的框图，所述系统100实施用于通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法。关于处理单元102-1的HMX1和HMX2解释本实施方式的详细内容。
然而，本领域技术人员应了解，在不背离本公开的范围的情况下，对于系统100的其他处理单元102可以等同地实施本实施方式。为了简要起见，在图4c的描述中未详细解释已在图1、图2、图3、图4a和图4b的描述中详细解释的系统100的特征。
参考图4c，在所示实施方式中，HMX2可在初始阶段接收状态为Rin的第一浓缩流。状态为Rin的第一浓缩流可体现为由HMX1产生的状态为Dout的第一稀释流的改向部分，如关于图3b的描述中所解释的。此外，HMX2可处理溶液的第一浓缩流以产生状态为Rout的溶液的第二浓缩流。随后，HMX1可接收来自HMX2的溶液的第二浓缩流的至少一部分。其后，HMX1可处理溶液的第二浓缩流的接收部分，以产生状态为Dout的溶液的稀释流，例如第一稀释流。
图4d示出了根据本公开的另一实施方式的系统100的处理单元的框图，该系统实施用于通过降低该溶液中溶质的浓度来改变该溶液中溶剂的浓度的方法。关于处理单元102-1的HMX1、HMX2和HMX3解释了本实施方式的详细内容。
然而，本领域技术人员应了解，在不背离本公开的范围的情况下，对于系统100的其他处理单元102可以等同地实施本实施方式。为了简要起见，未在图4d的描述中详细解释已在图1、图2、图3、图4a、图4b和图4c的描述中详细解释的系统100的特征。
参考图4d，在所示实施方式中，HMX1可配置为接收状态为Din的溶液的第一流。此外，HMX1可处理溶液的第一流以产生状态为Dout的溶液的第一稀释流。HMX1可以包括从溶液的第一流吸收第一量的溶质的干燥剂。该干燥剂可以体现为液体干燥剂和固体干燥剂小球之一。
此外，在产生第一稀释流时，可将来自HMX1的干燥剂引导至处理单元102-2的HMX2，如箭头402所示。随后，HMX2可接收状态为Rin,1的溶液的浓缩流。HMX2可处理状态为Rin,1的溶液的浓缩流以产生溶液的第一浓缩流。通过HMX2接收的干燥剂可以释放至少第一预定量的从HMX1中的溶液的第一流吸收/吸附的溶质。
在产生第一浓缩流后，可将干燥剂从HMX2引导至HMX3，如箭头404所示。随后，HMX3可以接收状态为Dout的从HMX1至HMX3的溶液的第一稀释流的至少一部分。HMX3可处理溶液的第一稀释流的至少一部分以产生溶液的第二浓缩流。通过HMX3从HMX2接收的干燥剂可以释放至少第二预定量的从HMX1中的溶液的第一流吸收/吸附的溶质。随后，可将干燥剂从处理单元102-1的HMX3引导至HMX1。此外，干燥剂可以从HMX1中引导的另一流中再吸收第二量的溶质。
图5示出了根据本公开的另一实施方式的系统100的处理单元的框图，该系统实施用于通过稀释该溶液内溶质的浓度来改变该溶液内溶剂的浓度的方法。针对处理单元102-1的HMX1、HMX2和第三热质交换器HMX3解释了本实施方式的详细情况。
然而，本领域技术人员应了解，在不背离本公开的范围的情况下，对于系统100的其他处理单元102可以等同地实施本实施方式。为了简要起见，未在图5的描述中详细解释已在图1、图2、图3、图4a、图4b、图4c和图4d的描述中详细解释的系统100的特征。
参考图5，在所示的实施方式中，处理单元可以与三个热质交换器单元(即，HMX1、HMX2和HMX3)一起使用。在这样的实施方式中，HMX1和HMX2中的每一个可以接收状态为Din的溶液的第一流。HMX1和HMX2各自可以处理所接收的第一流以产生稀释流，比如状态为Dout的第一稀释流。随后，在实施方式中，可将来自HMX2的稀释流引导至连续处理单元的HMX1-n或HMX2-n。此外，HMX1可将状态为Dout的溶液的第一稀释流的至少一部分供应至处理单元102-1的HMX3。
可以注意到，针对图2、图3、图4a、图4b、图4c和图5中所描绘的配置解释了用于稀释溶液中的溶质的系统和方法的细节。然而，本领域技术人员应理解，这些细节可相对于其他配置等同地实现，而不背离本公开的范围。
图6a和图6b示出了描绘根据本公开的实施方式的通过降低溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法600的流程图。为了简要起见，在图6a和图6b的描述中未详细解释已在图1、图2、图3、图4a、图4b、图4c、图4d和图5的描述中详细解释的系统100的特征。
参考图6a，在方框602处，方法600包括通过多个处理单元102中的处理单元102-1的HMX1接收状态为Din的溶液的第一流，并且通过处理单元102-1的HMX2接收状态为Rin的溶液的第二流。此外，在方框604，方法600包括通过HMX1处理溶液的第一流以产生状态为Dout的溶液的第一稀释流。HMX1包括在初始阶段从溶液的第一流吸收第一量的溶质的第一干燥剂。
在方框606处，方法600包括在初始阶段通过HMX2处理溶液的第二流以产生状态为Rout的溶液的第一浓缩流。HMX2包括在初始阶段释放溶液的第二流内的第二量的溶质的第二干燥剂。此外，在方框604，方法600包括，在初始阶段，将来自处理单元的状态为Dout的溶液的第一稀释流引导至多个处理单元102中的连续处理单元102-n的HMX1-n。在方框608，方法600包括，在初始阶段，通过连续处理单元的HMX1-n处理溶液的第一稀释流，以产生状态为Rout-n的溶液的浓缩流。
参考图6b，在方框610处，方法600包括通过连续处理单元102-n的HMX2-n接收状态为Din-n的溶液的第一流。此外，在方框612处，方法600包括，在初始阶段，通过连续处理单元的HMX2-n处理溶液的第一流，以产生状态为Dout-n的溶液的第二稀释流。状态为Dout-n的溶液的第二稀释流内的溶质的量可小于状态为Din的溶液的第一流内的溶质的量。
图7a和图7b示出了根据本公开的实施方式的描绘用于通过稀释溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法600的流程图。为了简要起见，在图7a和图7b的描述中未详细解释已在图1、图2、图3、图4a、图4b、图4c、图4d、图5、图6a和图6b的描述中详细解释的系统100的特征。
参考图7a，在方框702处，方法700包括通过处理单元102-1的HMX1接收状态为Din的溶液的第一流。此外，在方框704处，该方法包括通过处理单元的HMX1处理溶液的第一流，以产生状态为Dout的溶液的第一稀释流。HMX1包括从溶液的第一流吸收第一量的溶质的干燥剂。
在方框706处，方法700包括将干燥剂从处理单元102-1的HMX1引导至HMX2，并且将状态为Rin1的溶液的浓缩流引导至HMX2。此外，在方框708，该方法包括通过HMX2处理溶液的第一浓缩流以产生该溶液的第一浓缩流。由HMX2接收的干燥剂释放出至少第一预定量的从HMX1中的溶液的第一流中吸收/吸附的溶质。
参考图7b，在方框710处，方法700包括将干燥剂从处理单元的HMX2引导至HMX3，并且将状态为Dout的溶液的第一稀释流的至少预定部分从HMX1引导至HMX3。此外，在方框712处，方法700包括通过HMX3处理溶液的第一稀释流的至少预定部分以产生溶液的第二浓缩流。通过HMX3从HMX2接收的干燥剂释放至少第二预定量的从HMX1中的溶液的第一流中吸收/吸附的溶质。在方框714处，该方法包括将干燥剂从处理单元的HMX3引导到HMX1。该干燥剂从在HMX1中引导的另一流中再吸收第二量的溶质。
图8示出了根据本公开的实施方式的实施通过增加溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法的系统。在实施方式中，溶质和溶液可分别体现为水分和空气，而不背离本公开的范围。在这样的实施方式中，增加溶质在溶剂中的浓度的方法可以被称为增湿过程。
针对增湿过程解释本公开的图8、图9、图10和图11a-图11b。然而，本领域技术人员应当理解，在不背离本公开的范围的情况下，本公开等同涉及用于改变不同类型的溶液内溶质的浓度的其他方法。
在再生处理期间干燥剂干燥/再生(同时在该过程中被加热)之后，再生空气流自身变得潮湿。然后将这种潮湿空气流用作用于除湿过程(其还涉及同时冷却或完全/部分散热)的入口空气流，在该除湿过程中通过吸附/吸收处理使干燥剂负载/浸渍有水分。虽然可以丢弃已除湿的空气流，但是在单个单元中这两种过程(再生和除湿)的两个或更多个这样的循环之后，潮湿的空气流可以被排出并且用作有用的产物(或者作为最终产物或者中间产物，这取决于应用)或者在上述过程的两个或更多个阶段之后另外用作有用产物。
参考图8，在所示的实施方式中，HMX1可被配置为从多个处理单元102中的处理单元102-1接收状态为Din的溶液的第一流。此外，HMX2处理单元102-1可被配置为接收状态为Rin的溶液的第二流(可互换地称作Rin)。当接收到第一流后，HMX1可在初始阶段处理溶液的第一流以产生状态为Dout的溶液的第一稀释流。
HMX1可以包括第一干燥剂，其在初始阶段从溶液的第一流吸收第一量的溶质。当状态为Wc,in,1的第一流体流被引导至HMX1时，该第一干燥剂可以吸附(比如吸收和吸附)来自该第一稀释流的溶质。该第一流体流可以吸收在通过第一干燥剂从溶液的第一流吸收第一量的溶质的过程中产生的热量。这确保了溶液的第一稀释流在HMX1的出口处不会变热。
随后，当接收到第二流后，HMX2可以处理状态为Rin的溶液的第二流，以产生状态为Rout的溶液的第一浓缩流。HMX2可以包括第二干燥剂，其在初始阶段在溶液的第二流内释放第二量的溶质。尤其是，当状态为Wh,in,1的第二流体流被引导至HMX2时，该溶液的第二流可以吸收来自该第二干燥剂的溶质。
第二流体流释放热量以增加第二干燥剂的温度，该第二干燥剂释放第二量的溶剂中的溶质。当状态为Wc,in,1的第一流体流被引导至HMX1时，第二干燥剂可以吸附(如吸收和吸附)来自第一稀释流的溶质。第一流体流可吸收在通过第一干燥剂从溶液的第一流吸收第一量的溶质的过程中产生的热量。
在增湿处理期间，可以从系统100中丢弃由HMX1产生的状态为Dout的第一稀释流。在初始阶段，处理单元102-1的HMX2可被配置成将状态为Rout的溶液的第一浓缩流供应到多个处理单元102中的连续处理单元102-n的HMX2-n。在所示的实施方式中，HMX2可被配置成将状态为Rout的溶液的第一浓缩流供应到连续处理单元102-2的HMX2-n，其中n＝2(可互换地称作处理单元102-2)。可以将状态为Rout的第一浓缩流引导至HMX2-2以使用该流作为除湿流，即Din-2。
随后，在初始阶段，HMX2-2可处理状态为Din-2的溶液的第一浓缩流以产生状态为Dout-2的溶液的稀释流。在所示的实施方式中，由HMX2-2产生的状态为Dout-2的稀释流可以从系统100中丢弃。此外，处理单元102-2的第一热质交换器HMX1-2可被配置为接收另一流，即状态为Rin-2的溶液的第二流。
在接收状态Rin-2的第二流后，在初始阶段，HMX1-2可处理状态为Rin-2的溶液的第二流以产生状态为Rout-2的溶液的第二浓缩流。在一个实施方式中，溶液的第二浓缩流可用作系统的最终产物。在另一实施方式中，可将状态为Rout-2的溶液的第二浓缩流引导至后续处理单元102-n的HMX，其中n＝3。
在所示出的实施方式中，状态为Rout-2的溶液的第二浓缩流中溶质的量可以高于状态为Rin-1的溶液的第二流中溶质的量。而且，状态为Rout-2的溶液的第二浓缩流中溶质的量可以高于状态为Rout-1的溶液的第一浓缩流中溶质的量。
图9示出了根据本公开的实施方式的实施通过增加溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法的系统。为了简要起见，未在图9的描述中详细解释已在图1和图8的描述中详细解释的系统100的特征。
参考图9，在所示的实施方式中，HMX2可以将状态为Rout的第一浓缩流的至少一部分供应至连续单元的HMX1-n，其中n＝2，即处理单元102-2。在接收第一浓缩流的至少一部分之后，HMX1-n可处理接收的部分以产生浓缩流，如状态为Rout-2的第二浓缩流。可进一步将状态为Rout-2的第二浓缩流引导至后续处理单元的HMX1-n，其中n＝3，如处理单元102-3。
图10示出了根据本公开的实施方式的系统100的处理单元的框图，所述系统100实施用于通过增加溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法。关于处理单元102-1的HMX1和HMX2，对本实施方式的详细内容进行说明。
然而，本领域技术人员应了解，在不背离本公开的范围的情况下，对于系统100的其他处理单元102可以等同地实施本实施方式。为了简要起见，在图10的描述中未详细解释已经在图1、图8和图9的描述中详细解释的系统100的特征。
参考图10，在所示实施方式中，热质交换器单元HMX2可配置为将溶液的第一浓缩流的至少一部分供应至处理单元102-1的HMX1。随后，HMX1可处理溶液的第一浓缩流的至少一部分以产生状态为Dout的溶液的稀释流。在所示实施方式中，状态为Dout的稀释流可从系统100中丢弃。在一个实施方式中，状态为Rout的第一浓缩流可以部分地(即，流的至少一部分)用作除湿流，即，Din。在这样的实施方式中，第一浓缩流的其余部分可用作来自系统100的最终产物。
在另一实施方式中，状态为Rout的第一浓缩流可以完全用作除湿流，即Din。在这样的实施方式中，状态为Rout的第一浓缩流可以完全用作除湿流，直到实现周期性的稳定状态。然而，在实现周期性稳定状态时，状态为Rout的第一浓缩流可以部分地用作除湿流，并且第一浓缩流的剩余部分可以用作最终产物。
可以注意到，已针对图8、图9、图10、图11a和图11b中描绘的配置解释了用于浓缩溶液中的溶质的系统和方法的细节。然而，本领域技术人员应理解，这些细节可以对于其他配置等同地实现，而不背离本公开的范围。
不言而喻，对于增湿过程，还存在关于除湿过程所讨论的不同配置、单元的细节、相对方向、空气和水流动的幅度和持续时间以及多个HMX的所有可能性。
图11a和图11b示出了描绘根据本公开的实施方式的通过增加溶液中溶质的浓度来改变溶液中溶剂的浓度的方法1100的流程图。为了简要起见，未在图11a和图11b的描述中详细解释已在图1、图8、图9和图10的描述中详细解释的系统100的特征。
参考图11a，在方框1102处，方法1100包括通过来自多个处理单元中的一个处理单元的HMX1接收状态为Din的溶液的第一流以及通过该处理单元的HMX2接收状态为Rin的溶液的第二流。此外，在方框1104处，方法1100包括通过HMX1处理溶液的第一流以产生状态为Dout的溶液的第一稀释流。HMX1包括在初始阶段从溶液的第一流吸收第一量的溶质的第一干燥剂。
此外，在方框1106处，所述方法包括在初始阶段通过HMX2处理溶液的第二流，以产生状态为Rout的溶液的第一浓缩流。HMX2包括第二干燥剂，其在初始阶段在溶液的第二流中释放第二量的溶质。在方框1108处，该方法包括在初始阶段，将状态为状态Rout的溶液的第一浓缩流从处理单元引导至多个处理单元中的连续处理单元的HMX2-n。
参考图10b，在方框1110处，方法1100包括在初始阶段通过连续处理单元的HMX2-n处理溶液的第一浓缩流，以产生状态为Dout-n的溶液的稀释流。进一步地，在方框1112处，方法1100包括通过连续处理单元的HMX1-n接收状态为Rin-n的溶液的第一流。在方框1114处，所述方法包括在初始阶段通过连续处理单元的HMX2-n处理溶液的浓缩流以产生状态为Rout-n的溶液的第二浓缩流。状态为Rout-n的溶液的第二浓缩流中溶质的量可以高于状态为Rout的溶液的第二流中溶质的量。
数学模型
本文使用的数学模型是用于模拟空气流的逆流布置的DCFTHX(干燥剂涂覆的翅管式热交换器)的性能。它类似于在期刊Jagirdar M and Lee PS，Mathematical modelingand performance evaluation of a desiccant coated fin-tube heat exchanger,Applied Energy,2018中呈现的。前述期刊中公开的数学模型在认识本公开中解释的方法方面稍有变化。本文中实施的数学模型使用(空气的)的入口边界条件到单元(如HMX)，在除湿过程的情况下经历再生，如等式(1)所示。注意，该条件适用于与图4(a)的构造类似的构造，其中，期望的最终产物是除湿的空气。
Figure BDA0003213436180000151
而对于该单元，如HMX，经历用于再生过程的除湿由等式(2)给出。注意，该条件适用于类似于图10的配置，其中，期望的最终产物是增湿的空气。
Figure BDA0003213436180000161
此处，Ya(Lx,z,t)是在时间‘t’在垂直于空气流的方向(沿着空气通道的高度)的位置‘z’处在再生空气的DCFTHX的入口(x＝Lx)处的空气的比湿度。t1和t2分别是除湿和再生过程的持续时间。Hf、Hd和Ha分别为翅片的厚度、干燥剂层的厚度和空气通道的高度。
实验数据
除非另有说明，对于除湿过程和增湿过程，选择用于进行模拟的变量如表1中所示。本领域技术人员应理解，包括表1是为了提供对本公开的更好理解，因此不应被解释为限制。
表1：用于模拟的输入数据
Figure BDA0003213436180000162
图12a和图12b示出了描绘根据本公开实施方式的溶液的比湿度和温度相对于持续时间的变化的图表1202、1204。这些图表描绘了针对如图1所解释的配置的溶液的比湿度和温度的变化。出于实验目的，考虑n＝12(即，12个单元或12个阶段)并且空气流速为0.759m/s用于逆流配置中的除湿以及再生空气流二者。
在图12a中可以清楚地观察到，尽管入口比湿度Ya,in,de高(0.0197kg/kg d.a)，但除湿过程中(从0至120秒)的出口比湿度低。当从一个阶段到下一个阶段时，出口比湿度降低，并且在阶段12之后，达到了0.000481kg/kg d.a(除湿持续时间的时间平均值为0-120秒)的超低比湿度。这对于仅10℃的温度波动(在热水流与冷水流之间)而言是前所未有的。此外，如图12b所示，所有阶段的出口除湿空气的温度接近30℃的冷水温度。
图12c和图12d示出了描绘根据本公开实施方式的溶液的比湿度和温度相对于持续时间的变化的图表1206、1208。这些图表描绘了针对如图4a中所解释的配置的溶液的比湿度和温度的变化。出于实验目的，考虑除湿空气的空气流速(即，Din)为0.759m/s并且再生空气的空气流速(即，Rin)为0.683m/s。应理解，这些速度的差异是由于一些待用作有用产品的除湿空气的渗出。
在图12c中可以清楚地观察到，尽管入口比湿度Ya,in,de高(0.0197kg/kg d.a.)，但在除湿期间(从0至120秒)的出口比湿度低(在除湿时间周期从0至120秒期间，出口比湿度的时间平均值为0.00297kg/kg d.a.)。此外，如图12d所示，在除湿时间周期期间，出口除湿空气的温度接近30℃的冷水温度。
图13a示出了根据本公开的实施方式的焓湿图1302，该焓湿图1302描绘了对应于进入系统的第一处理单元102-4和从系统的最后一个处理单元102-n离开的溶液的时间平均空气状态。具体地，该焓湿图分别描绘了对应于单元/阶段1(即，处理单元102-1)和单元/阶段12(即，处理单元102-12)的入口和出口处的除湿空气流的时间平均空气状态。
图13b示出了根据本公开的实施方式的焓湿图1304，其描绘了对应于进入处理单元的溶液的时间平均空气状态。具体地，该焓湿图描绘了对应于图4a中解释的处理单元102-1的入口和出口处的除湿空气流的时间平均空气状态。
图14a和图14b示出了根据本公开的实施方式的描绘溶液的比湿度和温度相对于持续时间的变化的图表1402、1404。这些图表描绘了针对如图1所解释的配置的溶液的比湿度和温度的变化。出于实验目的，考虑n＝3(即，3个单元或3个阶段)并且空气流速为0.759m/s用于逆流配置的除湿以及再生空气流二者。
在图14a中可以清楚地观察到，虽然入口比湿度Ya,in,de低(0.0032kg/kg d.a)，但是在增湿过程中的出口比湿度高。在从一个阶段到下一个阶段时，出口比湿度增加，并且在阶段3之后，达到了0.011kg/kg d.a(对于增湿持续时间100-160秒的时间平均值)的比湿度。注意此处t1和t2在这里是可变的。这对于仅10℃的温度波动(在热水流与冷水流之间)是前所未有的。此外，如图14b所示，所有阶段的出口增湿空气的温度接近25℃的相对热水温度。
图14c和图14d示出了描绘根据本公开的实施方式的溶液的比湿度和温度相对于持续时间的变化的图表1406、1408。这些图表描绘了如图10中解释的用于配置的溶液的比湿度和温度的变化。在图14a中可以清楚地观察到，虽然入口比湿度Ya,in,de低(0.0032kg/kgd.a)，但是在增湿过程中的出口比湿度高，对于第5次循环，该数值为0.0103kg/kg d.a(对于增湿的持续时间为120-180秒的时间平均值)。此处注意，t1和t2在这里是不同的并且从一个循环到下一个循环变化。这对于仅10℃的温度波动(在热水流与冷水流之间)是前所未有的。如图14b所示，所有阶段的出口增湿空气的温度接近25℃的相对热水温度。
图15a示出了根据本公开的实施方式的焓湿图1502，其描绘了对应于进入系统的第一处理单元102-4和从系统的最后一个处理单元102-n离开的溶液的时间平均空气状态。该焓湿图描绘了对应于如本公开的图8所示的配置中的除湿空气流的时间平均空气状态。具体地，该焓湿图分别描绘了对应于单元/阶段1(即，处理单元102-1)和单元/阶段3(即，处理单元102-3)的入口和出口处的除湿空气流的时间平均空气状态。
图15b示出了根据本公开的实施方式的焓湿图1504，其描绘了对应于进入处理单元的溶液的时间平均空气状态。具体地，该焓湿图描绘了对应于在图10中解释的处理单元102-1的入口和出口处的增湿空气流的时间平均空气状态。
在图2和图4a中描绘的配置中实施的用于对空气进行除湿的一种或多种方法已经最终示出，就对于加热与冷却流体(在这种情况下为水)之间的小温差所实现的比湿度的降低而言，该方法非常有效。在已证实用于除湿的新颖方法的多种可能的配置中，在同一单元中测试了两种配置，一种配置具有多个阶段，而另一种配置涉及重新引入除湿的空气以用于再生。当入口空气湿度为0.0197kg/kg d.a.时，测试配置的出口处的产物空气的湿度分别为～0.0005kg/kg d.a.和～0.003kg/kg d.a.。
在图8和图10中描绘的配置中实现的用于增湿空气的方法也已经最终地示出，该方法非常有效。可获得的比湿度非常高。事实上，使用这种方法，相对湿度理论上可以达到饱和(100％)，甚至对于加热流体与冷却流体(在这种情况下是水)之间的小的温差。在证实了用于增湿的新颖方法的多个可能的配置中，在同一单元中测试了两种配置，一种配置具有多个阶段，而另一种配置涉及重新引入增湿的空气以用于除湿。当入口比湿度是0.0032kg/kg d.a.时，测试配置的出口处的产物空气的湿度分别为0.011kg/kg d.a.和0.0103kg/kg d.a.。
本公开中解释的方法可以用于各种应用，包括但不限于，脱盐、水蒸馏以及也可以用于发电厂、工业等的增湿器。因此，本公开的方法具有广泛的应用。
虽然已使用特定语言来描述本主题，但并非意欲考虑由此引起的任何限制。对于本领域技术人员而言，可以对该方法进行各种工作修改，以便实现如本文教导的发明构思是显而易见。附图和前文的描述给出了实施方式的实例。本领域技术人员将认识到，所描述的元件中的一个或多个可以很好地组合成单个功能元件。可替代地，某些元件可以被分成多个功能元件。来自一个实施方式的元件可以被添加到另一实施方式中。

Claims (17)

1.用于改变溶液中溶质的浓度的方法，所述方法包括：
通过来自多个处理单元中的一个处理单元的第一热质交换器HMX1接收状态为Din的所述溶液的第一流，并且通过所述处理单元的第二热质交换器HMX2接收状态为Rin的所述溶液的第二流；
通过所述HMX1处理所述溶液的所述第一流，以产生状态为Dout的所述溶液的第一稀释流，其中所述HMX1包括第一干燥剂，所述第一干燥剂在初始阶段从所述溶液的所述第一流吸收第一量的所述溶质；
在初始阶段通过所述HMX2处理所述溶液的所述第二流，以产生状态为Rout的所述溶液的第一浓缩流，其中所述HMX2包括第二干燥剂，所述第二干燥剂在初始阶段在所述溶液的所述第二流中释放第二量的所述溶质；
在初始阶段，将来自所述处理单元的状态为Dout的所述溶液的所述第一稀释流引导至来自所述多个处理单元中的一个连续处理单元的第一热质交换器HMX1-n；
在初始阶段，通过所述连续处理单元的所述HMX1-n处理所述溶液的所述第一稀释流，以产生状态为Rout-n的所述溶液的浓缩流；
通过所述连续处理单元的第二热质交换器HMX2-n接收状态为Din-n的所述溶液的第一流；和
在初始阶段，通过所述连续处理单元的所述HMX2-n处理所述溶液的所述第一流，以产生状态为Dout-n的所述溶液的第二稀释流，其中状态为Dout-n的所述溶液的所述第二稀释流中所述溶质的量少于状态为Din的所述溶液的所述第一流中所述溶质的量。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在随后的阶段，所述HMX1-n和所述HMX2-n的操作互换，包括：
将状态为Dout的所述溶液的所述第一稀释流引导至所述连续处理单元的所述HMX2-n；
通过所述HMX2-n处理所述溶液的所述第一稀释流，以产生状态为Rout-n的所述溶液的所述浓缩流，其中所述HMX2-n包括干燥剂，所述干燥剂适于释放在所述初始阶段被吸收/吸附的所述溶质的至少一部分；
通过所述连续处理单元的所述HMX1-n接收状态为Din-n的所述溶液的所述第一流；和
通过所述HMX1-n处理所述溶液的所述第二浓缩流，以产生状态为Dout-n的所述溶液的所述第二稀释流，其中所述HMX1-n包括干燥剂，所述干燥剂适于再吸收一定量的所述溶质以产生所述溶液的所述第二稀释流。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在所述初始阶段，将所述溶液的所述第一稀释流的至少一部分从所述处理单元的所述HMX1引导至所述连续处理单元的所述HMX2-n；和
通过所述HMX2-n处理所述第一稀释流的至少所述部分，以产生状态为Dout-n的所述第二稀释流。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
将状态为Dout的所述溶液的所述第一稀释流的至少一部分引导至所述处理单元的第三热质交换器HMX3；和
通过所述处理单元的所述HMX3处理所述溶液的所述第一稀释流的至少所述部分，以产生状态为Rout的所述溶液的浓缩流。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
将状态为Wc,in,1的第一流体流引导至所述HMX1，其中所述第一流体流吸收在通过所述第一干燥剂从所述溶液的所述第一流中吸收所述第一量的所述溶质的过程中产生的热量；和
将状态为Wh,in,1的第二流体流引导至所述HMX2，其中所述第二流体流释放热量以升高所述第二干燥剂的温度，所述第二干燥剂在所述溶剂中释放所述第二量的所述溶质。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
将状态为Wc,in,n的第一水流引导至所述HMX1-n，其中所述第一水流吸收在从所述溶液的所述第一流吸收所述第一量的所述溶质期间产生的热量；和
将状态为Wh,in,n的第二水流引导至所述HMX2-n，其中所述第二水流释放热量以升高所述第二干燥剂的温度，所述第二干燥剂释放所述溶剂中所述第二量的溶质。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一干燥剂和所述第二干燥剂的每个为液体干燥剂、固体干燥剂和固体干燥剂小球中的一种。
8.一种用于改变溶剂中溶质的浓度的方法，所述方法包括：
通过处理单元的第一热质交换器HMX1接收状态为Din的所述溶液的第一流；
通过所述HMX1处理所述溶液的所述第一流，以产生状态为Dout的所述溶液的第一稀释流，其中所述HMX1包括第一干燥剂，所述第一干燥剂在初始阶段从所述溶液的所述第一流中吸收第一量的所述溶质；
在初始阶段，将来自所述HMX1的所述溶液的所述第一稀释流的至少一部分引导至所述处理单元的第二热质交换器HMX2；和
通过所述HMX2处理所述第一稀释流的至少所述部分，以产生状态为Rout的所述溶液的浓缩流。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括：
在第一持续时间内，将状态为Din的所述溶液的所述第一流引导至所述HMX2；
处理状态为Din的所述溶液的所述第一流，以产生状态为Rout的所述溶液的第一浓缩流；
在第一持续时间之后的第二持续时间内，将状态为Dout的所述溶液的所述第一稀释流的至少一部分从所述HMX1引导至所述HMX2；和
通过所述HMX2处理所述溶液的所述第一稀释流的至少所述部分，以产生状态为Rout的所述溶液的浓缩流。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：
将状态为Rout的所述溶液的所述浓缩流从所述HMX2引导至所述HMX1；和
通过所述HMX1处理所述溶液的所述浓缩流，以产生状态为Dout的所述溶液的所述第一稀释流。
11.用于改变溶液中溶质的浓度的方法，所述方法包括：
通过来自多个处理单元中的一个处理单元的第一热质交换器HMX1接收状态为Din的所述溶液的第一流，并且通过所述处理单元的第二热质交换器HMX2接收状态为Rin的所述溶液的第二流；
通过所述HMX1处理所述溶液的所述第一流，以产生状态为Dout的所述溶液的第一稀释流，其中所述HMX1包括第一干燥剂，所述第一干燥剂在初始阶段从所述溶液的所述第一流吸收第一量的所述溶质；
在初始阶段，通过所述HMX2处理所述溶液的所述第二流，以产生状态为Rout的所述溶液的第一浓缩流，其中所述HMX2包括第二干燥剂，所述第二干燥剂在所述初始阶段在所述溶液的所述第二流中释放第二量的所述溶质；
在所述初始阶段，将状态为Rout的所述溶液的所述第一浓缩流从所述处理单元引导至来自所述多个处理单元中的一个连续处理单元的第二热质交换器HMX2-n；
在所述初始阶段，通过所述连续处理单元的所述HMX2-n处理所述溶液的所述第一浓缩流，以产生状态为Dout-n的所述溶液的稀释流；
通过所述连续处理单元的第一热质交换器HMX1-n接收状态为Rin-n的所述溶液的第一流；和
在初始阶段，通过所述连续处理单元的所述HMX2-n处理所述溶液的所述浓缩流，以产生状态为Rout-n的所述溶液的所述第二浓缩流，其中状态为Rout-n的所述溶液的所述第二浓缩流中的所述溶质的量多于状态为Rout的所述溶液的所述第二流中的所述溶质的量。
12.如权利要求11所述的方法，其中，在后续阶段，后续处理单元的HMX1-n和HXM2-n的操作彼此互换。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述第一干燥剂和所述第二干燥剂的每个为液体干燥剂、固体干燥剂和固体干燥剂小球中的一种。
14.如权利要求11所述的方法，进一步包括：
在初始阶段，将状态为Rin的所述溶液的第一浓缩流引导至所述处理单元的所述HMX2；
通过所述HMX2处理状态为Rin的所述溶液的所述第一浓缩流，以产生状态为Rout的所述溶液的第二浓缩流；
将所述溶液的所述第二浓缩流的至少一部分引导至所述处理单元的所述HMX1；和
通过所述HMX1处理所述溶液的所述第二浓缩流的至少所述部分，以产生状态为Dout的所述溶液的稀释流。
15.如权利要求11所述的方法，进一步包括：
在所述初始阶段，将状态为Rout的所述溶剂的所述第一浓缩流的至少一部分从所述HMX2引导至所述HMX1-n；和
处理所述溶剂的所述第一浓缩流的至少所述部分，以产生状态为Rout-n的所述溶剂的浓缩流。
16.用于改变溶液中溶质的浓度的方法，所述方法包括：
通过来自多个处理单元中的一个处理单元的第一热质交换器单元HMX1接收状态为Din的所述溶液的第一流；
通过所述处理单元的所述HMX1处理所述溶液的所述第一流，以产生状态为Dout的所述溶液的第一稀释流，其所述HMX1包括干燥剂，所述干燥剂从所述溶液的所述第一流中吸收第一预定量的所述溶质；
将所述干燥剂从所述HMX1引导至所述处理单元的第二热质交换器HMX2，并且将状态为Rin1的所述溶液的浓缩流引导至所述HMX2；
通过所述HMX2处理所述溶液的所述第一浓缩流，以产生所述溶液的第一浓缩流，其中通过所述HMX2接收的所述干燥剂释放至少所述第一预定量的从所述HMX1中的所述溶液的所述第一流吸收/吸附的所述溶质；
将所述干燥剂从所述HMX2引导至所述处理单元的第三热质交换器HMX3，并且将状态为Dout的所述溶液的所述第一稀释流的至少一部分从所述HMX1引导至所述HMX3；
通过所述HMX3处理所述溶液的所述第一稀释流的至少所述部分，以产生所述溶液的第二浓缩流，其中通过所述HMX3从所述HMX2接收的所述干燥剂释放至少第二预定量的从所述HMX1中的所述溶液的所述第一流吸收/吸附的所述溶质；和
将所述干燥剂从所述处理单元的所述HMX3引导至所述HMX1，其中所述干燥剂再吸收第二量的来自被引导至所述HMX1中的另一流中的所述溶质。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述干燥剂为液体干燥剂和固体干燥剂小球中的一种。
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