内冷－内热型溶液除湿－再生装置及除湿－再生方法

摘要

内冷－内热型溶液除湿－再生装置及除湿－再生方法是在除湿/再生单元内部，将冷/热媒通道与热质交换床相间布置。冷/热媒在溶液除湿/再生过程中，持续不断地与溶液发生热交换，将除湿过程中产生的热量带走，使除湿/再生过程中溶液的温度保持在较低/较高的状态，该装置中，集液槽(7)位于矩形外壳及保温层(8)下，并与之相连通，溶液出口(9)位于集液槽(7)下，并与之相连通，布液槽(10)、除湿再生单元(11)分别位于矩形外壳及保温层的上部和中部，乏风出口(6)位于布液槽(10)与除湿再生单元之间的矩形外壳及保温层的一个侧面，新风进口(5)位于除湿再生单元与集液槽之间的矩形外壳及保温层的另一侧面。

说明书

技术领域

本发明是一种溶液除湿-再生的装置及除湿-再生方法，具体是一种内冷-内热型溶液除湿-再生装置。

背景技术

溶液除湿/再生装置是让空气和溶液在热质交换床上进行热质交换，实现除湿/再生的目的的。溶液除湿和再生发生的机理是相同的，传质驱动力都是溶液表面水蒸气分压力与空气中水蒸气分压力差。所不同的是质传递的方向。除湿过程中，空气中的水蒸气被除湿溶液吸收，溶液吸收水分冷凝热。而再生过程中，溶液中的水分蒸发到空气中，溶液提供水分蒸发所需热量。溶液除湿/再生过程中，如果多余的热量不能及时排出或是失去的热量没有及时补充都会导致除湿/再生溶液的温度失衡，除湿/再生效果逐渐变差，最终导致除湿/再生器(再生装置)失效。

张小松等曾提出以板翅式换热器作为内冷型除湿器除湿单元来进行除湿(《蓄能型溶液除湿蒸发冷却空调系统中除湿器研究》，张小松费秀峰施明恒，东南大学学报(自然科学版)第33卷第1期2003年1月).

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服现有技术不足，提出内冷-内热型溶液除湿-再生装置及除湿-再生方法，主要用于克服现有溶液除湿/再生器(再生装置)中，由于溶液吸收的热量不能及时排出(或是失去的热量不能及时补充)，导致的除湿/再生溶液的温度将持续升高/降低，使得除湿/再生效果将逐渐变差，最终导致除湿/再生器(再生装置)失效。

技术方案：本发明不局限于仅将板翅式换热器作为内冷型除湿器除湿单元，而且在同一装置上不仅可以实现除湿，还可以实现再生。本发明装置中的空气与溶液采取逆流方式，在热质交换床表面进行热质交换，实现除湿/再生。同时，除湿/再生装置中的溶液与冷热媒通过冷热媒通道管壁以及与冷热媒通道相连的热质交换床，进行对流换热，将吸收的热量尽快排出或将失去的热量尽快补充，最终得以使除湿/再生过程保持高效地进行。

本发明的内冷-内热型溶液除湿-再生装置包括新风进口、乏风出口、集液槽、矩形外壳及保温层、溶液出口和布液槽、除湿再生单元；其中布液槽位于矩形外壳及保温层的上部，除湿再生单元位于矩形外壳及保温层的中部，集液槽位于矩形外壳及保温层下，并与矩形外壳及保温层相连通，溶液出口位于集液槽下，并与集液槽相连通，乏风出口位于布液槽与除湿再生单元之间的矩形外壳及保温层的一个侧面，新风进口位于除湿再生单元与集液槽之间的矩形外壳及保温层的另一侧面。除湿再生单元有若干个，在矩形外壳及保温层中并排或串联放置。所述的除湿再生单元包括冷热媒通道、冷热媒进口、冷热媒出口和热质交换床；其中，冷热媒通道和热质交换床平行位于冷热媒进口和冷热媒出口之间。  冷热媒通道与热质交换床是相间平行布置的。

本发明的内冷-内热型溶液除湿-再生装置的除湿-再生方法分为溶液的流程、空气的流程、冷/热媒的流程，其中，

1)溶液的流程：溶液首先进入布液槽，该槽使溶液均匀分布后因重力作用下落至热质交换床，在除湿再生单元的热质交换床表面形成降膜，并在热质交换床表面与逆流的空气进行热质交换，同时与冷热媒进行热交换，以完成除湿/再生过程；溶液通过除湿再生单元后进入集液槽，最后通过溶液出口离开本装置；

2)空气的流程：空气经新风进口进入本装置，在矩形外壳及保温层的通道中向上与除湿再生单元中的溶液做逆流流动，并在热质交换床表面与溶液进行热质交换，最后经乏风出口离开本装置；

3)冷/热媒的流程：冷热媒通过冷热媒进口进入本装置中各个除湿再生单元，然后流过单元中的冷热媒通道，同时与溶液进行热交换，在此之后，通过冷热媒出口离开除湿再生单元，离开本装置。

有益效果：本发明主要用于克服了现有溶液除湿/再生器(再生装置)中，由于溶液吸收的热量不能及时排出(或是失去的热量不能及时补充)，导致的除湿/再生溶液的温度将持续升高/降低，使得除湿/再生效果将逐渐变差，最终导致除湿/再生器(再生装置)失效的问题。具有性能更稳定、效率更高、灵活决定除湿/再生的效果的优点。在相同工况下，内热型的再生装置出口溶液浓度可以达到32.15％，但绝热型再生装置溶液出口仅为32.12％。

在相同工况下，内冷型的除湿过程空气出口含湿量可以达到7.9g/kg干空气，绝热型除湿过程则为8.2g/kg干空气。

附图说明

图1是本发明内冷-内热型溶液除湿-再生装置全剖视图，

图2是本发明除湿-再生单元的示意图，

附图中：冷热媒通道1、冷热媒进口2、冷热媒出口3、热质交换床4、新风进口5、乏风出口6、集液槽7、矩形外壳及保温层8、溶液出口9、布液槽10、除湿/再生单元11。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

该装置包括新风进口5、乏风出口6、集液槽7、矩形外壳及保温层8、溶液出口9和布液槽10、除湿再生单元11；其中集液槽7位于矩形外壳及保温层8下，并与矩形外壳及保温层8相连通，溶液出口9位于集液槽7下，并与集液槽7相连通，布液槽10位于矩形外壳及保温层8的上部，除湿再生单元11位于矩形外壳及保温层8的中部，乏风出口6位于布液槽10与除湿再生单元11之间的矩形外壳及保温层8的一个侧面，新风进口5位于集液槽7之间的矩形外壳及保温层8的另一侧面。除湿再生单元之间的组合可灵活布置。作为模块的单个除湿再生单元可在三维方向上任意组合，即除湿再生单元11有若干个，在矩形外壳及保温层8中并排或串联放置。所述的除湿再生单元11包括冷热媒通道1、冷热媒进口2、冷热媒出口3和热质交换床4；其中，冷热媒通道1和热质交换床4平行位于冷热媒进口2和冷热媒出口3之间。冷热媒通道1与热质交换床4是相间平行布置的。

实施例1：LiCl溶液再生过程.除湿再生单元11通道高度为1m，宽度为0.3m，选用板翅式换热器作为再生器内核，板翅扩展系数为5.当冷/热媒通道没有内热工质水流动时，此时再生器为绝热型再生器。除湿再生方法分为溶液的流程、空气的流程、冷/热媒的流程，其中，

1)溶液的流程：溶液首先进入布液槽10，该槽使溶液均匀分布后因重力作用下落至热质交换床4，在除湿再生单元11的热质交换床4表面形成降膜，并在热质交换床4表面与逆流的空气进行热质交换，同时与冷热媒进行热交换，以完成除湿/再生过程；溶液通过除湿再生单元11后进入集液槽7，最后通过溶液出口9离开本装置；

2)空气的流程：空气经新风进口5进入本装置，与在矩形外壳及保温层8的通道中向上与除湿再生单元1中的溶液做逆流流动，并在热质交换床4表面与溶液进行热质交换，最后经乏风出口6离开本装置；

3)冷/热媒的流程：冷热媒通过冷热媒进口2进入本装置中各个除湿再生单元11，然后流过单元中的冷热媒通道1，同时与溶液进行热交换，在此之后，通过冷热媒出口3离开除湿再生单元11，离开本装置。

实施例1：LiCl溶液再生过程.湿空气单元通道流量0.0098kg/s、温度28.0℃、含湿量12g/kg干空气；再生溶液质量流量0.016kg/s、温度60℃、质量百分比浓度32.0％；内热工质水质量流量0.025kg/s、温度60℃。再生溶液在内热型再生装置中流动的过程中，相对于绝热型再生装置始终保持较高的溶液表面空气含湿量和界面空气焓值，内热型的再生装置溶液表面空气含湿量随着流动逐渐减小，出口值为31.26g/kg，但绝热型再生装置溶液出口表面空气含湿量下降更多，出口含湿量大约为26.75g/kg，可见内热型的再生装置中溶液表面空气含湿量相对较高，从而保持较大的传质势，因而内热型的再生装置最终出口处的溶液浓度高于绝热型再生装置，内热型的再生装置空气出口含湿量也较大，比绝热型的再生装置空气出口含湿量高1.6g/kg。内热型的再生装置出口溶液浓度可以达到32.15％，但绝热型再生装置溶液出口仅为32.12％。再生溶液和内热工质水进入再生装置之后温度都逐渐降低。但是绝热型的再生装置中溶液温度显著减小，内热型再生装置由于内热工质的存在，溶液温度虽然有所下降，但却大大高于绝热型再生装置中溶液温度，以致最终在出口处内热型再生装置溶液出口温度比绝热型再生装置的高3.4℃。由以上的参数分布情况可以看出，内热型再生装置的再生性能明显优于绝热型再生装置。

实施例2：LiCl溶液除湿过程.内冷型除湿装置的结构类似上面提到的再生装置的结构.湿空气单元通道流量0.0098kg/s、温度25.0℃、含湿量11.5g/kg干空气；除湿溶液质量流量0.016kg/s、温度27℃、质量百分比浓度40.0％，内冷工质水质量流量0.04kg/s、温度25℃。绝热型除湿装置中溶液温度和空气温度都逐渐升高，溶液温度由27℃升高到28.7℃，空气温度由25℃升高到26.2℃。而内冷型除湿装置中溶液温度由于内冷水的缘故温度逐渐降低，出口温度仅为26.1℃，空气温度有较小的增加，最终为25.6℃。可见内冷型除湿装置中溶液平均温度要比绝热型除湿内溶液平均温度低的多，从而能够使溶液表面水蒸汽分压力保持比较小的状态，因此溶液与湿空气之间的驱动势能够大大增加，最终达到更有效的除湿效果，随着除湿过程的进行，空气含湿量逐渐减小，内冷型的除湿过程空气出口含湿量仅为7.9g/kg，绝热型除湿过程则为8.2g/kg。