CN205308152U - 高传质效率的膜接触器和高效除湿系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种高传质效率的膜接触器和高效除湿系统，膜接触器在溶液流道外侧设置有降温流道，溶液流道产生的热量能够经过导热板快速的传递到降温流道中，由降温流道导出膜接触器，因此溶液流道中的溶液不会因为吸收了递质而升温，自然也不会因此而降低递质的传递能力，从而确保了该膜接触器能够具有较高的传质能力；将该膜接触器应用至除湿系统中作为除湿器，则能够有效的避免除湿溶液在除湿工作过程中因为吸收了水蒸气后导致的温升，确保除湿溶液的吸湿性能不会下降，有效的提高了该除湿器的除湿性能，也即提高了除湿系统的除湿效率。

Description

高传质效率的膜接触器和高效除湿系统

技术领域

本发明创造涉及除湿技术领域，特别涉及一种高传质效率的膜接触器和高效除湿系统。

背景技术

空气湿度是影响空气质量的重要因素。研究表明，人体适合的相对湿度为40-60％，过高的湿度环境会增加人体的不舒适感，还会导致建筑物内部某些病毒和细菌的大量繁殖。我国地处欧亚大陆，面对广阔的太平洋，海陆之间热力差异巨大，使得我国的大部分地区季风型气候显著，尤其是夏季受来自海洋暖湿气流的影响，气温高并且潮湿多雨，因此对空气进行除湿处理十分必要。

常用的空气除湿方法包括冷却法除湿、固体吸附剂除湿和液体吸湿剂除湿。冷却法除湿是将湿空气冷却到露点温度以下，使空气中的水蒸气冷凝后从空气中脱除。该方法需将空气降至露点温度以下，除去水分后再升温至送风状态，能耗高。固体吸附剂除湿是利用某些固体吸附剂吸湿的方法来进行除湿。该方法的最大缺点是这些固体吸附剂再生困难，而且装置复杂，设备的体积比较庞大，造价也高。液体吸湿剂除湿是利用某些具有吸湿性的溶液来吸收空气中的水分而达到除湿目的。液体除湿再生容易，缺点是处理空气与液体吸湿剂直接接触，易引起空气夹带吸湿剂，进一步引起管道和设备的腐蚀。

近年来，随着膜材料的发展，基于膜接触器的液体除湿技术得到较快的发展。膜式液体除湿的原理是令气液两种流体分别在膜材两侧流动并在膜材两侧形成水蒸气压差，在水蒸气压差的作用下，水蒸气由空气侧透过膜进入溶液侧，从而实现空气除湿。膜材在此过程中充当了筛分的作用，它只允许水蒸气从膜的一侧透过到另一侧，而阻止了其它物质的通过。气液流体分别在膜的两侧流动，只通过间接的方式进行水蒸气的热质交换，避免了液滴夹带现象，从而提高了空气的品质。

目前，业内已经提出了诸多基于膜接触器技术的除湿系统，例如：公告号为CN101975421A的中国发明专利申请公开说明书提到了一种热泵和液体除湿装置相结合的联合系统，它采用平行板式和中控纤维式膜组件作为除湿器和再生器，实现对空气的连续除湿；公告号为CN203123788U的中国发明专利申请公开说明书公开了一种采用中空纤维丝膜对空气除湿的装置，可实现温度较高的冷源对空气的处理；公告号为CN104190262A的中国发明专利申请公开说明书公开了一种用于空气湿度控制的椭圆形中空纤维膜接触器、空气除湿系统和空气加湿系统，膜流道的传热传质强化在一定程度上提高了系统的性能。这些专利公开的除湿系统中，采用的除湿器均是绝热型的膜接触器，即除湿器与外界热交换效率受较大的限制。对于这些除湿器工作过程中，除湿溶液在除湿器内吸收了水蒸气后会释放出大量的潜热，导致溶液升温，而除湿溶液的温升导致溶液与膜材接触面的蒸汽压和表面空气湿度增加，从而降低了溶液的吸湿性能。导致除湿器的除湿性能大幅下降。

实用新型内容

本发明创造的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够避免除湿溶液因为吸收了递质而升温导致传质能力下降的问题的膜接触器，从而使得使用了该膜接触器的除湿系统能够具有更高的除湿效率。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种高传质效率的膜接触器，包括溶液流道和空气流道，所述溶液流道和空气流道之间设置有仅对特定传质具有透过性的膜材，系统传质在膜材朝向溶液流道侧的蒸汽压小于膜材朝向空气流道侧的蒸汽压，还包括有对溶液流道进行降温的降温流道，所述降温流道与所述溶液流道由导热板隔开。

其中，所述降温流道设置于所述溶液流道远离空气流道的一侧。

其中，所述降温流道的内壁形成有由降温流体形成的流动的降膜。

其中，所述降温流道中流动有降温气流。

其中，所述降温流道内降膜的流向与降温气流的流向相反。

其中，所述溶液流道、空气流道和/或降温流道中设置有导流翅片，所述导流翅片包括矩形、三角形或者正弦型翅片。

还提供高效的除湿系统，包括对待除湿空气进行除湿的除湿器，所述除湿器是上述任一种高传质效率的膜接触器，待除湿空气流经所述除湿器的空气流道，除湿溶液流经所述溶液流道。

其中，还包括加热器、再生器和冷却器，第一膜接触器的溶液流道中的除湿溶液依次流经加热器、再生器和冷却器后回到除湿器的溶液流道中。

其中，还包括设置于除湿器上方的喷淋装置，所述喷淋装置朝向所述除湿器喷淋以使所述除湿器的降温流道内壁形成流动的降膜。

其中，所述在再生器是绝热型膜接触器。

本发明创造的有益效果：本申请提供了一种高传质效率的膜接触器和基于该膜接触器的除湿系统，膜接触器在溶液流道外侧设置有降温流道，溶液流道产生的热量能够经过导热板快速的传递到降温流道中，由降温流道导出膜接触器，因此溶液流道中的溶液不会因为吸收了递质而升温，自然也不会因此而降低递质的传递能力，从而确保了该膜接触器能够具有较高的传质能力；将该膜接触器应用至除湿系统中作为除湿器，则能够有效的避免除湿溶液在除湿工作过程中因为吸收了水蒸气后导致的温升，确保除湿溶液的吸湿性能不会下降，有效的提高了该除湿器的除湿性能，也即提高了除湿系统的除湿效率。

附图说明

利用附图对本发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明创造高效除湿系统的实施例1的结构示意图。

图2为本发明创造高效除湿系统的实施例1的除湿器结构示意图。

图3为本发明创造高效除湿系统的实施例1的除湿器的流道组的结构示意图。

图4为本发明创造高效除湿系统的实施例2的除湿器结构示意图。

在图1至图4中包括有：

1——除湿器、2——储水罐、3——水泵、4——加热器、5——再生器、6——第三引风机、7——冷却器、8——储液罐、9——溶液泵、10——喷淋器、11——第二引风机、12——第一引风机、13——空气流道、14——溶液流道、15——降温流道、16——板式膜材、17——导热板、18——降膜、19——降温气流、20——导流翅片。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明创造作进一步描述。

实施例1

本发明创造高效除湿系统的具体实施方式之一，如图1所示，包括：除湿器1、加热器4、再生器5、冷却器7、储液罐8、溶液泵9、第一引风机12、第二引风机11、第三引风机6、储水罐2、水泵3和喷淋器10。除湿时，所述溶液泵9将储液罐8中的除湿溶液泵9至除湿器1中，使得除湿溶液流经除湿器1、加热器4、再生器5和冷却器7后回流至储液罐8中；室外新风一方面由第二引风机11送入除湿器1中，经除湿器1中的除湿溶液除湿之后，再经温度调控后送至室内使用；另一方面由第三引风机6送入再生器5中，除去从加热后的除湿溶液的水蒸气。在本实施例中，除湿系统利用除湿器1和再生器5分别完成空气除湿和溶液再生的过程，这两个过程循环反复，可以实现连续除湿。需要说明的是，对于除湿系统的结构设计，可以参考现有的其他除湿系统，只要其除湿器1是利用了膜接触器即可。

如图2和图3所示，上述除湿器1是具有高传质效率的膜接触器，其包括多组流道组，每组流道组包括相互平行的空气流道13、溶液流道14和降温流道15，空气流道13和溶液流道14之间间隔有板式膜材16，降温流道15抵紧溶液流道14并设置所述溶液流道14远离空气流道13的一侧，且降温流道15和溶液流道14之间设置有导热板17，考虑到除湿溶液一般具有腐蚀性，因此导热板建议使用防腐型的导热材料制成，例如导热塑料、镀有防腐层的金属板等。除湿器1工作时，待除湿的空气流动于空气流道13中，除湿溶液流动于溶液流道14中，由于溶液流道14中的除湿溶液是经过冷却器7冷却的，因此板式膜材16朝向溶液流道14一侧的水蒸气压会小于膜材朝向空气流道13侧的水蒸气压，膜材两侧存在水蒸气压差，因此空气中的水汽在该水蒸气压差的作用下被转移至除湿溶液中，从而减少空气中的水蒸气，达到除湿的目的。而在水蒸气转移至除湿溶液中时，除湿溶液会因为吸收了这些水蒸气而产生潜热，这些潜热会经导热板17转移到降温流道15中，由降温流道15带走，从而使得溶液流道14中的除湿溶液的温度基本保持恒定，避免除湿溶液的因为温升而降低除湿性能。从而确保系统具有良好的除湿效果。本实施例中，导热板17和板式膜材16之间有具由防腐性能的密封条支撑并密封，从而确保溶液流道14的密封性。

为了确保降温流道15能够快速、有效的转移除湿溶液产生的潜热，如图1和图3所示，除湿系统增加了由储水罐2、水泵3和喷淋器10构成的喷淋装置，水泵3将储水罐2中的水流泵浦到喷淋器10中，通过喷淋器10喷淋到除湿器1，从而在除湿器1的降温流道15的流道壁形成降膜18，由降膜18将由除湿溶液吸收水蒸气而产生并传递到导热板上的潜热带走，从而达到避免除湿溶液产生温升的目的。进一步的，为了加强降温流道15的降温效果，除湿系统还设置有第一引风机12，第一引风机12从室外引风，从而在降温流道15中产生降温气流19，通过降温气流19来进一步加强降温流道15内的热交换，如图3所示，该降温气流19的流向与降膜18的流向相反。当然，如果系统中除湿溶液产生的热量较小，那么从降低系统能耗等角度出发，也可以不设置第一引风机12，降温流道15仅仅依靠喷淋形成的降膜18来进行转移除湿溶液产生的热量。甚至，降温流道15可以采用除本实施例提及的方式外的其他的热交换手段来转移导热板17上的热量，只要能够有效的将除湿溶液产生的热量及时转移走即可。

在本实施例中，再生器5采用的是现有技术通常使用的绝热型的膜接触器，与除湿器1采用的膜接触器不同的是，再生器5不具备降温流道15。

实施例2

本发明创造高效除湿系统的具体实施方式之二，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，其除湿器1的的各个流道内设置有导流翅片20的截面为三角形。当然，根据实际需要，导流翅片20的截面也可以是矩形、正弦型等其他形状结构。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.高传质效率的膜接触器，包括溶液流道和空气流道，所述溶液流道和空气流道之间设置有仅对传质具有透过性的膜材，系统传质在膜材朝向溶液流道侧的蒸汽压小于膜材朝向空气流道侧的蒸汽压，其特征在于：还包括有对溶液流道进行降温的降温流道，所述降温流道与所述溶液流道由导热板隔开。

2.如权利要求1所述的高传质效率的膜接触器，其特征在于：所述降温流道设置于所述溶液流道远离空气流道的一侧。

3.如权利要求1所述的高传质效率的膜接触器，其特征在于：所述降温流道的内壁形成有由降温流体形成的流动的降膜。

4.如权利要求3所述的高传质效率的膜接触器，其特征在于：所述降温流道中流动有降温气流。

5.如权利要求1所述的高传质效率的膜接触器，其特征在于：所述降温流道内降膜的流向与降温气流的流向相反。

6.如权利要求1所述的高传质效率的膜接触器，其特征在于：所述溶液流道、空气流道和/或降温流道中设置有导流翅片，所述导流翅片包括矩形、三角形或者正弦型翅片。

7.高效的除湿系统，包括对待除湿空气进行除湿的除湿器，其特征在于，所述除湿器是权利要求1-6任意一项所述的高传质效率的膜接触器，待除湿空气流经所述除湿器的空气流道，除湿溶液流经所述溶液流道。

8.如权利要求7所述的高效除湿系统，其特征在于：还包括加热器、再生器和冷却器，第一膜接触器的溶液流道中的除湿溶液依次流经加热器、再生器和冷却器后回到除湿器的溶液流道中。

9.如权利要求8所述的高效除湿系统，其特征在于：还包括设置于除湿器上方的喷淋装置，所述喷淋装置朝向所述除湿器喷淋以使所述除湿器的降温流道内壁形成流动的降膜。

10.权利要求8所述的高效除湿系统，其特征在于：所述再生器是绝热型膜接触器。