一种非接触式液体除湿方法及除湿器.pdf

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　　一种非接触式液体除湿方法及除湿器技术领域本发明涉及液体除湿技术，特别涉及空调领域的非接触式液体除湿方法及除湿器。背景技术近年来，随着我国社会与经济的发展，人们生活水平不断提高，对居住环境的舒适性提出了更高的要求，其中对除湿的需求越来越强；在一些特殊的部门，如档案、烟草、军工、医药等，以及地下或半地下建筑内等场合根据不同用途，亦都有较高的除湿要求。空气调节包括温度与湿度的调节，其中，除湿是一项高能耗工作，空气中的水蒸汽含量很少，每公斤空气中只含有几十克水蒸汽，但是由于水的汽化潜热很高，除湿的能耗要占到空调总能耗的20％～40％，因此研究开发节能的除湿技术，对全社会的能源与环境保护具有重要的意义。液体吸收除湿技术由于可以达到非常低的空气露点，可利用低温热源再生，可利用盐溶液蓄冷和蓄热而得到空调技术的重视。但是液体除湿技术的固有缺点是除湿空气会夹带溶液中的盐分，形成类似海风中的盐雾，带来居室、家具的腐蚀，对人体健康也有不良影响。就是这个原因，欧美发达国家和日本已经禁止液体吸收除湿在民用空调中的应用。要解决这个问题，必须解决空气夹带盐溶液中盐分的问题。目前的液体除湿器，采用除湿盐溶液与处理空气直接接触的方式，进行空气除湿。除湿盐溶液包括氯化锂溶液、溴化锂溶液、氯化钙溶液等卤素溶液。在空气进入除湿器除湿过程中，由于盐溶液与空气直接接触，溶液中的盐分会被夹带到除湿空气中，形成盐雾，带来腐蚀。发明内容本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺点，提供一种非接触式液体除湿方法及除湿器，本发明既能实现高效除湿，又能避免空气与盐溶液直接接触。具体技术方案如下：一种非接触式液体除湿方法，将除湿盐溶液与空气之间用膜隔开，空气流过膜一侧表面时，空气中的水蒸汽会选择性地穿过膜，到达膜的另一侧，然后被与膜接触的除湿盐溶液吸收，空气得到干燥，实现除湿。上述除湿方法中，所述的膜可以是单层憎水膜，也可以是亲水/憎水复合膜或多层膜。所述膜可以是微孔膜，也可以是致密膜。它能避免盐溶液浸湿膜材料，又能保证水蒸汽穿过膜，被溶液吸收。所述膜可以做成中空纤维式，管式或平板式。所述平板膜与无纺布粘在一起。一种非接触式液体除湿器，包括壳体、空气流道和盐溶液流道，空气流道和盐溶液流道用膜隔开，膜置于壳体中，所述膜为选择性透过膜，水蒸汽能穿过该膜但盐分子和液体水不能穿过该膜。所述除湿器可以做成管壳式，也可以做成平板式。如果是管壳式，使用中空纤维或管式膜。如果是平板式，使用平板膜做壁面。所述选择性透过膜包括高分子聚合物膜、无机分子筛膜、液膜。所述高分子聚合物膜包括醋酸纤维膜、聚乙烯醇膜、赛璐玢膜、藻酸膜、壳聚糖膜、芳香聚酰亚胺膜、聚丙烯腈膜、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚砜膜、聚醚砜膜；所述无机分子筛膜包括沸石分子筛膜、硅胶膜；除湿盐溶液包括氯化锂溶液、溴化锂溶液或氯化钙溶液等卤素溶液。上述的非接触式液体除湿器中，所述膜为中空纤维式或管式膜时，非接触式液体除湿器为管壳式除湿器，包括壳体、中空纤维或管式膜、空气进口流道、空气出口流道、盐溶液进口流道、盐溶液出口流道、封头和折流板。盐溶液入口流道与壳体左端相连，盐溶液出口流道与壳体右端相连，空气进口流道与壳体右下端的开口相连，空气出口流道与壳体左上侧的开口相连，壳体内左右两端处各设有封头，该两个封头将壳体左右两端堵起来，封头上开多个孔，多根中空纤维式或管式膜分别通过这些孔穿过封头，中空纤维式或管式膜被固定在壳体内部；壳体中间还布置有折流板，折流板上也开多个孔供中空纤维式或管式膜穿过。，折流板既能固定中空纤维或管式膜，又能将壳体隔成迂回腔体，使走壳程的流体与中空纤维或管式膜充分接触。这种结构类似于管壳式换热器。溶液走管程，空气走壳程。也可以空气走管程、溶液走壳程。上述的非接触式液体除湿器中，所述膜为平板膜时，该除湿器为板式除湿器，包括壳体、平板膜、封头、空气进口流道、空气出口流道、盐溶液进口流道、盐溶液出口流道。平板膜与无纺布粘在一起，盐溶液入口流道与壳体左侧相连，盐溶液出口流道与壳体右侧相连，空气进口流道与壳体上端相连，空气出口流道与壳体下端相连，由所述平板式膜和密封板做成的芯体置于壳体中；芯体由多层平板膜叠加而成，各层平板膜之间由隔板隔开形成中空层，中空层中相对的两侧由密封板堵住，另外两侧开口形成流道；所述多层平板膜形成交错排列的空气流道和溶液流道，使空气和溶液交叉流过空气流道和溶液流道。一系列平板膜平行布置，形成一系列平行流道。盐溶液和空气分别间隔流过这些流道，进行水分交换。封头与流道侧面二端相连，避免流体泄漏。为了强化除湿器除湿过程，及时带走除湿过程释放的热量，本发明提出一种带内冷却管的管式膜结构。管式膜内部布置一条塑料管或耐腐蚀管，里面通冷却水，带走冷却管外盐溶液吸湿过程释放的热量。本发明的非接触式液体除湿器，结构类似于管壳式换热器，中空纤维或管式膜内部是管程，膜外部是壳程。处理空气和盐溶液分别流过膜二侧的管程和壳程，空气中的水蒸汽选择性透过膜被盐溶液吸收，实现空气的除湿。也可将膜做成平板式一层层叠加起来，形成平行板流道，处理空气和溶液分别交错流过平板膜形成的流道，通过膜进行水分交换，实现空气除湿。这种方法有效杜绝了溶液中的盐分被夹带到空气中，从而避免了腐蚀的发生。为了实现强化除湿，在除湿器内部的管式膜内部布置冷却管。本发明的非接触式液体除湿器也可工作于再生模式，作为再生器使用。本发明相对现有技术具有如下的优点及效果：将空气与盐溶液隔离，既保证水蒸汽穿透膜，被溶液吸收，又能避免盐溶液中的盐分被夹带到空气中，带来腐蚀和污染。解决了溶液除湿的弊端。内冷却管式膜强化了除湿过程和再生过程，提高了系统性能。附图说明图1是具体实施方式中选择性透过膜为中空纤维或管式膜时除湿器的结构示意图。图2是图1所示除湿器中的中空纤维膜结构示意图。图3是图1所示除湿器工作于再生模式，作为再生器使用的结构示意图。图4是具体实施方式中择性透过膜为平板式膜时除湿器的结构示意图。图5是图4所示除湿器的芯体结构示意图。图6是带内冷却管的管式膜结构示意图。图7是采用膜除湿器与再生器的液体除湿系统图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1中空纤维或管式膜除湿器结构如图1所示，由图1可见，膜除湿器由除湿盐溶液(如氯化锂溶液、溴化锂溶液等)入口流道1与壳体3左端相连，除湿盐溶液出口流道5与壳体3右端相连，除湿空气进口流道6与壳体3右下端的开口相连，除湿空气出口流道2与壳体3左上侧的开口相连。封头4置于壳体内两端，将壳体左右两端堵起来，它上面开多个孔，多个中空纤维或管式膜8通过这些孔穿过封头4，被固定在壳体内部。管子中的流体称为管程，管子外的流体称为壳程。壳体中间布置折流板7，它上面也开多个孔，中空纤维或管式膜穿过这些孔，固定起来。在折流板作用下，壳体中的流体蜿蜒流动，与膜充分接触。由上述设备实现的膜除湿方法为：将空气通过除湿空气入口流道6送入除湿器壳程，在折流板7作用下蜿蜒前进，最后通过除湿空气出口流道2排出。在前进过程中，空气与管程中的盐溶液进行水分交换，被干燥，最后流出的是除湿后的空气。浓的除湿盐溶液通过除湿溶液入口流道1进入除湿器管程，在流动过程中，通过中空纤维或管式膜表面，与管外湿空气进行水分交换，吸收空气中的水分后通过除湿溶液出口流道5排出，成为稀溶液。上述实施方案中，除湿溶液也可走壳程，除湿空气也可走管程。图1所述的中空纤维或管式膜的结构如图2所示。膜8中间有孔道9，溶液通过孔道9流动，形成管程。实施例2本发明的中空纤维或管式膜除湿器也可作为再生器使用。结构如图3所示，由图3可见，作为再生器使用时，再生盐溶液(如氯化锂溶液、溴化锂溶液等)入口流道13与壳体3右下端相连，再生盐溶液出口流道11与壳体3左上端相连，再生空气进口流道10与壳体3左侧相连，再生空气出口流道12与壳体3右侧相连。封头4置于壳体内两端，将壳体二侧封堵起来，它上面开多个孔，中空纤维或管式膜8穿过封头4的开孔，被固定在壳体内部。管子中的流体称为管程，管子外的流体称为壳程。壳体中间布置折流板7，它上面也开许多孔，中空纤维或管式膜穿过这些孔，每个纤维穿过一个孔，固定起来。在折流板作用下，壳体中的流体蜿蜒流动，与膜充分接触。由上述设备实现的膜再生方法为：将稀盐溶液通过再生盐溶液入口流道13送入再生器壳程，在折流板7作用下蜿蜒前进，最后通过再生盐溶液出口流道11排出，成为浓溶液。在前进过程中，再生盐溶液与管程中的再生空气进行水分交换，被干燥，最后流出的是干燥再生后的浓溶液。再生空气通过再生空气入口流道10进入再生器管程，在流动过程中，通过中空纤维或管式膜表面，与管外稀溶液进行水分交换，吸收溶液中的水分后通过再生空气出口流道12排出。上述实施方案中，再生溶液也可走管程，再生空气也可走壳程。实施例3本发明的平板式膜除湿器的结构如图4所示，由图4可见，本发明的平板膜除湿器和再生器由盐溶液(如氯化锂溶液、溴化锂溶液等)入口流道14与壳体3左侧相连，盐溶液出口流道16与壳体3右侧相连，空气进口流道15与壳体3上端相连，空气出口流道18与壳体3下端相连。平行板膜做成的芯体17置于壳体3中。芯体的结构如图5所示，芯体由多层平板膜叠加而成，各层平板膜之间由隔板隔开形成中空层，中空层中相对的两侧由密封板20堵塞，防止流体泄漏，另外两侧开口形成流道；平行板膜形成交错排列的空气流道和溶液流道，空气和溶液交叉流过空气流道和溶液流道。由上述设备实现的膜除湿方法为：将盐溶液通过盐溶液入口流道14送入除湿器，将空气通过空气入口流道15送入除湿器，溶液和空气在芯体的流道中交错流动，在流动过程中进行水分交换。空气中的水分被溶液吸收，达到除湿的目的。当入口溶液为稀溶液时，溶液将自身的水分传递给空气，此时工作模式为再生器模式。所述平板膜粘贴在无纺布上，坚固耐用，可承受压力。实施例4本发明带内冷却管的管式膜结构如图6所示。可见，在管式膜内部流道9中，设置一条冷却管21，它是塑料管或其他耐腐蚀管，冷却管21通冷水，带走膜8外面溶液除湿时产生的热量，起到强化除湿的目的。它可以代替所述图1中的中空纤维或管式膜。实施例5图7是采用膜除湿器与再生器的液体除湿系统流程图。可见，膜除湿器22与溶液储液器23相连，溶液储液器23与24溶液冷却器相连，溶液冷却器24与溶液热交换器27相连。膜除湿器22也与溶液热交换器27相连，溶液热交换器27与加热器26和再生器25相连。由上述系统实现的液体除湿方法为：浓盐溶液储液器23来的盐溶液流过膜除湿器22，将空气中的水分去除，吸收水分的盐溶液成为稀溶液，进入溶液热交换器27吸热，温度升高后，在加热器26中进一步加热，再进入膜再生器25中再生，将溶液中的水分脱除，变成浓溶液，浓溶液先进入溶液热交换器27中降温，然后进入溶液冷却器24中进一步降温，最后进入浓溶液储液器23中，完成一个循环。