CN113713576B - 应用分离式热管回收冷凝热的悬索桥主缆复合除湿系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用分离式热管回收冷凝热的悬索桥主缆复合除湿系统，包括除湿转轮；湿空气处理系统，对进入除湿转轮处理区的湿空气进行降温冷凝处理，包括蒸发器、压缩机和冷凝器；再生空气系统向流入除湿转轮的再生区的空气供热，再生空气系统包括分离式热管冷凝段、电加热器和再生风机，分离式热管冷凝段为空气预热；冷凝热回收系统为再生空气系统的分离式热管冷凝段提供蒸汽，冷凝热回收系统的分离式热管蒸发段、蒸汽上升管、分离式热管冷凝段、液体下降管和分离式热管蒸发段依次连接，形成循环回路。本发明除湿量大，转轮除湿露点温度低，冷凝热品味高、热量大，分离式热管传热性能好、布置方便、环境适应性强。
Description
技术领域
本发明属于桥梁除湿技术领域，具体涉及一种应用分离式热管回收冷凝热的悬索桥主缆复合除湿系统。
背景技术
主缆是悬索桥的主要受力构件之一，在桥梁的设计寿命内，主缆为不可更换结构,因此，如何保护主缆结构的耐久性至关重要。传统的主缆防护体系通过在主缆外层进行密封包裹来防止水分侵入其内部以达到防腐的目的，但其仍存在无法排除施工余水、防护材料老化开裂、施工方法和设备限制等问题，导致防腐目标难以很好实现。
主缆除湿系统通过向主缆内部通干燥空气，使主缆内部空气相对湿度保持在发生锈蚀的临界相对湿度一下，根本解决了传统主缆防腐系统的问题。目前悬索桥多采用转轮除湿技术满足主缆防腐对干燥空气参数的要求，转轮除湿具有除湿量大、无腐蚀、可获得更低空气露点等优点，但同时伴随着再生能耗大，运行经济性低等缺点。
除湿方法还有冷凝除湿、溶液除湿、膜除湿、电渗析除湿等，但在面对悬索桥所处的复杂的高温高湿的环境时，这些除湿方法都难以很好的适应。因此，如何充分利用各除湿方法的优点，设计出一种除湿能力强、除湿能效高、运行更加经济的悬索桥主缆除湿系统成为本领域技术人员急需解决的技术难题。
专利CN112742060A中公开了悬索桥一体化冷凝与转轮协同除湿系统及控制策略，较好的实现了干燥空气的制取。湿空气先经过蒸发器进行冷凝除湿，然后再送入转轮除湿机进行深度除湿。分离式热管冷凝、蒸发段分别布置在再生空气的进出口。空气经过悬索桥一体化冷凝与转轮协同除湿系统的处理，满足悬索桥防腐对干燥空气参数要求。但是，悬索桥一体化冷凝与转轮协同除湿系统中，再生排风温度不高、再生风量小，余热回收效果差，预热能力低，而且未考虑冷凝热的回收利用，造成大量冷凝热浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用分离式热管回收冷凝热的悬索桥主缆复合除湿系统，以解决传统悬索桥除湿系统除湿效果不佳、环境适应性不强、运行能耗大等问题。
本发明提供了如下的技术方案：
应用分离式热管回收冷凝热的悬索桥主缆复合除湿系统，包括：
除湿转轮，用于对悬索桥主缆提供干燥空气，所述除湿转轮包括处理区和再生区；
湿空气处理系统，用于对进入除湿转轮处理区的湿空气进行降温冷凝处理，所述湿空气处理系统包括依次连接的蒸发器、压缩机和冷凝器，所述冷凝器的冷凝液出口连接蒸发器的冷凝液进口，所述蒸发器位于湿空气处理系统的主回路中，湿空气由所述蒸发器冷凝除湿后进入所述除湿转轮的处理区；所述除湿转轮通过管道连接悬索桥主缆；
再生空气系统，用于向流入除湿转轮的再生区的空气供热，所述再生空气系统包括由管路连通的分离式热管冷凝段、电加热器和再生风机，所述分离式热管冷凝段为空气预热；
冷凝热回收系统，为再生空气系统的分离式热管冷凝段提供蒸汽，所述冷凝热回收系统包括由管路连通的冷凝器、分离式热管蒸发段、蒸汽上升管、液体下降管和风机，所述分离式热管蒸发段、所述蒸汽上升管、所述分离式热管冷凝段、液体下降管和所述分离式热管蒸发段依次连接，形成循环回路。
优选的，所述冷凝热回收系统通过旁通管路连接湿空气处理系统的入风口，为湿空气处理系统提供低温空气。
优选的，所述湿空气处理系统还包括第一初效过滤器、第一温湿度传感器、第一风量测量装置，所述第一初效过滤器位于湿空气处理系统的起始段，所述第一温湿度传感器位于所述第一初效过滤器的下游，所述第一风量测量装置位于所述蒸发器的下游。
优选的，所述旁通管路上安装第一三通阀，所述旁通管路并联于所述第一温湿度传感器与所述蒸发器之间的管路上。
优选的，所述第一初效过滤器的上游管路安装第二单向阀。
优选的，所述再生空气系统还包括第二初效过滤器、第二温湿度传感器和第二风量测量装置，所述第二初效过滤器位于再生空气系统的起始段，所述第二温湿度传感器位于所述第二初效过滤器的下游，所述第二风量测量装置位于所述分离式热管冷凝段的下游。
优选的，所述冷凝热回收系统还包括第三初效过滤器、第三温湿度传感器、第四温湿度传感器和第五温湿度传感器，所述第三初效过滤器位于冷凝热回收系统的起始段，所述第三温湿度传感器、第四温湿度传感器和第五温湿度传感器分别位于所述第三初效过滤器的下游、所述冷凝器的下游和所述分离式热管蒸发段的下游。
所述冷凝器与所述蒸发器的连接管路上安装储液器和节流阀。
本发明的有益效果是：
本发明充分利用冷凝除湿量大，转轮除湿露点温度低，冷凝热品味高、热量大，分离式热管传热性能好、布置方便、环境适应性强等优点，实现了悬索桥主缆防腐所需的干燥空气的制取。
本发明利用分离式热管蒸发段回收大量冷凝热，利用分离式热管冷凝段预热再生空气，减少了再生电加热能耗，避免了冷凝热的浪费，大大节约了悬索桥除湿系统的运行能耗，提高了悬索桥除湿系统运行经济性。由于冷凝热品味高、热量大，因此，预热效果更好，能够减少更多电加热能耗，节能效果更明显。
本发明将冷凝热回收系统排出的低温空气供给湿空气处理系统，降低了湿空气处理系统对空气冷凝除湿需要的制冷量，进一步降低了系统能耗。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图。
图中标记为：1第一初效过滤器；2第一温湿度传感器；3蒸发器；4第一风量测量装置；6除湿转轮；7处理区；8再生区；10处理风机；11悬索桥主缆；12第二初效过滤器；13第二温湿度传感器；14分离式热管冷凝段；16第二风量测量装置；17电加热器；18再生风机；19节流阀；20储液器；21压缩机；22第三初效过滤器；23第三温湿度传感器；24冷凝器；25第四温湿度传感器；26分离式热管蒸发段；27第五温湿度传感器；28风机；29蒸汽上升管；30液体下降管；31旁通管路；32第一三通阀；33第二单向阀。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，应用分离式热管回收冷凝热的悬索桥主缆复合除湿系统，包括：除湿转轮6、湿空气处理系统、再生空气系统和冷凝热回收系统。
除湿转轮6用于对悬索桥主缆提供干燥空气，除湿转轮包括处理区7和再生区8。
湿空气处理系统用于对进入除湿转轮处理区7的湿空气进行降温冷凝处理，湿空气处理系统包括依次连接的蒸发器3、压缩机21和冷凝器24，冷凝器的冷凝液出口连接蒸发器的冷凝液进口，蒸发器3的水蒸气出口连接压缩机21，压缩机21连接冷凝器24的蒸汽进口。蒸发器3位于湿空气处理系统的主回路中，湿空气由蒸发器3冷凝预除湿后进入除湿转轮的处理区7；除湿转轮6通过管道连接悬索桥主缆11，为悬索桥主缆11提供干燥的空气。
湿空气处理系统还包括第一初效过滤器1、第一温湿度传感器2、第一风量测量装置4，第一初效过滤器1位于湿空气处理系统的起始段，用于过滤空气。第一温湿度传感器2位于第一初效过滤器1的下游，用于检测进入蒸发器的空气温湿度。第一风量测量装置4位于蒸发器3的下游，用于测量进入除湿转轮处理区的风量。
再生空气系统用于向除湿转轮的再生区8提供干燥高温空气，使除湿转轮再生，除湿转轮可以连续除湿。再生空气系统包括由管路连通的分离式热管冷凝段14、电加热器17和再生风机18，分离式热管冷凝段14先为空气预热，然后由电加热器17加热空气至所需的温度。
再生空气系统还包括第二初效过滤器12、第二温湿度传感器13和第二风量测量装置16，第二初效过滤器12位于再生空气系统的起始段，用于过滤空气。第二温湿度传感器13位于第二初效过滤器12的下游，用于检测分离式热管冷凝段前后段的空气温湿度。第二风量测量装置16位于分离式热管冷凝段的下游，用于检测进入除湿转轮再生区的风量。
冷凝热回收系统为再生空气系统的分离式热管冷凝段14提供蒸汽，冷凝热回收系统包括由管路连通的冷凝器24、分离式热管蒸发段26、蒸汽上升管29、液体下降管30和风机28。分离式热管蒸发段26、蒸汽上升管29、分离式热管冷凝段14、液体下降管30和分离式热管蒸发段26依次连接，形成循环回路。分离式热管蒸发段26所处空间高度低于分离式热管冷凝段14所处空间高度。
空气通过经过冷凝器24吸热，自身温度上升，再经过分离式热管蒸发段26，将热量传递给分离式热管的工质，自身温度降低，最后在风机28的驱动下排出。循环工质从分离式热管蒸发段26吸热蒸发，再经过气体上升管29进入到分离式热管冷凝段14，在分离式热管冷凝段14放热冷凝，又从分离式热管冷凝段14经过液体下降管30回流到分离式热管蒸发段26，完成循环。
冷凝热回收系统还包括第三初效过滤器22、第三温湿度传感器23、第四温湿度传感器25和第五温湿度传感器27，第三初效过滤器22位于冷凝热回收系统的起始段，用于过滤空气。第三温湿度传感器23、第四温湿度传感器25和第五温湿度传感器27分别位于第三初效过滤器22的下游、冷凝器24的下游和分离式热管蒸发段26的下游，用于检测相应位置的温湿度。
湿空气处理系统、再生空气系统、冷凝热回收系统中各设备之间的连接管均采取保温措施。
本实施例的工作原理为：
湿空气处理系统中，湿空气通过初效过滤器1进行过滤，后经过蒸发器3进行冷凝除湿，温度降低，含湿量降低，后通过除湿转轮处理区7进行深度除湿，含湿量降低，温度由于吸附热的影响上升而后在处理风机10的驱动下进入悬索桥主缆11，实现利用通入干燥空气达到主缆防腐的目的。湿空气处理系统中，制冷剂采用R22，制冷剂从压缩机21出口通过冷凝器24放热冷凝，进入储液器20，而后又经过节流阀19节流降压，进入蒸发器3吸热蒸发，最后回到压缩机21进口，在压缩机21作用下，升温升压，从压缩机21出口排出开始新的循环。
再生空气系统中，再生空气通过初效过滤器12进行过滤，再经过分离式热管冷凝段14吸收热量，自身温度上升，再经过电加热器17加热，温度上升，再进入除湿转轮的再生区8实现转轮的再生，最后在再生风机18的驱动下排出。
冷凝热回收系统中，空气通过初效过滤器22过滤，再经过冷凝器24吸热，自身温度上升，再经过分离式热管蒸发段26，将热量传递给分离式热管的工质，自身温度降低，最后在风机28的驱动下排出。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，冷凝热回收系统通过旁通管路31连接湿空气处理系统的入风口，为湿空气处理系统提供低温低湿空气。冷凝热回收系统中的空气经过分离式热管蒸发段26降温、冷凝后，形成低温低湿空气，风机28将冷凝热回收系统排出的低温低湿空气供给湿空气处理系统，降低了湿空气处理系统对空气冷凝除湿需要的制冷量。
旁通管路31上安装第一三通阀32，旁通管路31并联于第一温湿度传感器2与蒸发器3之间的管路上。第一初效过滤器1的上游管路安装第二单向阀33。
当第一温湿度传感器2检测到的温湿度高于第五温湿度传感器27的温湿度检测值时，调节第一三通阀32，将旁通管路31接入湿空气处理系统，调小第二单向阀33，主要由旁通管路为湿空气处理系统提供低温低湿空气；否则关闭第一三通阀32，切断旁通管路，由外部空气为湿空气处理系统提供低温低湿空气。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.应用分离式热管回收冷凝热的悬索桥主缆复合除湿系统，其特征在于，包括：
除湿转轮，用于对悬索桥主缆提供干燥空气，所述除湿转轮包括处理区和再生区；
湿空气处理系统，用于对进入除湿转轮处理区的湿空气进行降温冷凝处理，所述湿空气处理系统包括依次连接的蒸发器、压缩机和冷凝器，所述冷凝器的冷凝液出口连接蒸发器的冷凝液进口，所述蒸发器位于湿空气处理系统的主回路中，湿空气由所述蒸发器冷凝除湿后进入所述除湿转轮的处理区；所述除湿转轮通过管道连接悬索桥主缆；
再生空气系统，用于向流入除湿转轮的再生区的空气供热，所述再生空气系统包括由管路连通的分离式热管冷凝段、电加热器和再生风机，所述分离式热管冷凝段为空气预热；
冷凝热回收系统，为再生空气系统的分离式热管冷凝段提供蒸汽，所述冷凝热回收系统包括由管路连通的所述冷凝器、分离式热管蒸发段和风机，所述分离式热管蒸发段、蒸汽上升管、所述分离式热管冷凝段、液体下降管和所述分离式热管蒸发段依次连接，形成循环回路；
所述冷凝热回收系统通过旁通管路连接湿空气处理系统的入风口，为湿空气处理系统提供低温低湿空气；
冷凝热回收系统中，空气经过所述冷凝器后吸热，自身温度上升，再经过所述分离式热管蒸发段，将热量传递给分离式热管的工质，自身温度降低，形成低温低湿的空气，在所述风机的驱动下排出，供给湿空气处理系统。
2.根据权利要求1所述的悬索桥主缆复合除湿系统，其特征在于，所述湿空气处理系统还包括第一初效过滤器、第一温湿度传感器、第一风量测量装置，所述第一初效过滤器位于湿空气处理系统的起始段，所述第一温湿度传感器位于所述第一初效过滤器的下游，所述第一风量测量装置位于所述蒸发器的下游。
3.根据权利要求2所述的悬索桥主缆复合除湿系统，其特征在于，所述旁通管路上安装第一三通阀，所述旁通管路并联于所述第一温湿度传感器与所述蒸发器之间的管路上。
4.根据权利要求2所述的悬索桥主缆复合除湿系统，其特征在于，所述第一初效过滤器的上游管路安装第二单向阀。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的悬索桥主缆复合除湿系统，其特征在于，所述再生空气系统还包括第二初效过滤器、第二温湿度传感器和第二风量测量装置，所述第二初效过滤器位于再生空气系统的起始段，所述第二温湿度传感器位于所述第二初效过滤器的下游，所述第二风量测量装置位于所述分离式热管冷凝段的下游。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的悬索桥主缆复合除湿系统，其特征在于，所述冷凝热回收系统还包括第三初效过滤器、第三温湿度传感器、第四温湿度传感器和第五温湿度传感器，所述第三初效过滤器位于冷凝热回收系统的起始段，所述第三温湿度传感器、第四温湿度传感器和第五温湿度传感器分别位于所述第三初效过滤器的下游、所述冷凝器的下游和所述分离式热管蒸发段的下游。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的悬索桥主缆复合除湿系统，其特征在于，所述冷凝器与所述蒸发器的连接管路上安装储液器和节流阀。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的悬索桥主缆复合除湿系统，其特征在于，所述分离式热管蒸发段所处空间高度低于分离式热管冷凝段所处的空间高度。
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