專(zhuān)利名稱(chēng)：一種熱泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕與蓄能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種除濕與蓄能裝置，具體是熱泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕與蓄能裝置， 能對(duì)處理空氣同時(shí)實(shí)現(xiàn)顯熱和潛熱的處理。
背景技術(shù)：
空氣濕度對(duì)人體的健康有著重要的影響，因此需要采取有效的措施來(lái)保證空氣的 濕度符合要求。研究表明，人體適合的相對(duì)濕度為40-60%，過(guò)高的濕度環(huán)境會(huì)增加人體的 不舒適感，還會(huì)導(dǎo)致建筑物內(nèi)部某些病毒和細(xì)菌的大量繁殖。特別是在我國(guó)南方地區(qū)，氣候 炎熱潮濕，經(jīng)常給人類(lèi)帶來(lái)悶熱潮濕的感覺(jué)。為了營(yíng)造適宜的室內(nèi)相對(duì)濕度環(huán)境，保護(hù)人體 的健康，因此有必要對(duì)空氣進(jìn)行除濕。傳統(tǒng)的空氣除濕方法包括冷卻法除濕、固體吸附劑除濕和液體吸濕劑除濕。冷卻 法除濕是將濕空氣冷卻到露點(diǎn)溫度以下，使空氣中的水蒸氣冷凝后從空氣中脫除。冷卻法 除濕不能達(dá)到很低的露點(diǎn)，它需要消耗大量的能量來(lái)冷卻空氣，使水蒸氣冷凝并帶走汽化 產(chǎn)生的潛熱。固體吸附劑除濕是利用某些固體吸附劑吸濕的方法來(lái)進(jìn)行除濕。某些固體吸 附劑如硅膠、氧化鋁、氯化鈣等對(duì)水蒸氣有強(qiáng)烈的吸附作用，當(dāng)濕空氣流過(guò)這些吸濕劑堆積 而成的流化床時(shí)，空氣中的水蒸氣就被脫除，達(dá)到除濕的目的。固體吸附除濕的最大缺點(diǎn)是 這些固體吸附劑再生困難，而且吸濕除濕裝置一般都很復(fù)雜，設(shè)備的體積比較龐大，造價(jià)也 高，這些原因使它們的應(yīng)用受到了一定的限制。液體吸濕劑除濕是利用某些具有吸濕性的 溶液來(lái)吸收空氣中的水分而達(dá)到除濕目的。液體除濕再生容易，缺點(diǎn)是處理空氣與液體吸 濕劑直接接觸，易引起空氣夾帶吸濕劑，進(jìn)一步引起管道和設(shè)備的腐蝕。公告號(hào)為CN1609493A中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)提到了一種帶熱回收的空 氣除濕冷卻裝置。該發(fā)明包括由除濕模板和板式換熱器的多級(jí)組成的空氣除濕器、間接 蒸發(fā)冷卻器和空氣-水換熱器。由多級(jí)空氣除濕器除濕后的熱的干燥空氣，經(jīng)過(guò)與間接 蒸發(fā)冷卻器制備的低于室內(nèi)回風(fēng)濕球溫度的冷水經(jīng)過(guò)空氣-水換熱器被冷卻。公告號(hào)為 CN16210564A中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了一種能同時(shí)除濕和降溫空氣調(diào)節(jié)的方 法和設(shè)備，即利用除濕液除濕，同時(shí)利用壓縮式熱泵冷卻除濕液，進(jìn)而在除濕液除濕的同 時(shí)，冷卻空氣；壓縮式熱泵排出的冷凝熱用于除濕液的再生。公告號(hào)為CN1609493A中國(guó) 實(shí)用新型專(zhuān)利提到一種涉及空調(diào)調(diào)節(jié)領(lǐng)域的裝置，尤其是一種蒸發(fā)冷卻太陽(yáng)能液體除濕 空調(diào)裝置。該除濕裝置利用填料塔作為除濕器和再生器，太陽(yáng)能集熱器與溶液再生系統(tǒng)、 液體除濕系統(tǒng)和直接蒸發(fā)冷卻器相連接，充分利用了室內(nèi)濕球溫度較低的特點(diǎn)。公告號(hào)為 CN2814209Y中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種熱泵驅(qū)動(dòng)的蓄能型溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，雖然是熱 泵驅(qū)動(dòng)，但沒(méi)有全熱回收，效率很低。上述專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)的除濕裝置的共同缺點(diǎn)是處理空氣與除濕溶液直接接觸，空氣 會(huì)夾帶除濕溶液的微小液滴進(jìn)入室內(nèi)，帶來(lái)室內(nèi)腐蝕，從而造成對(duì)室內(nèi)設(shè)施的損害。且無(wú)全 熱回收，效率很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的液滴夾帶的缺點(diǎn)和不足，提供了一種熱 泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕與蓄能裝置；除濕器可以是板式膜組件、板翅式膜組件或中空纖維 膜組件除濕器。再生器也可以是板式、板翅式或中空纖維膜組件。膜組件作除濕器和再生 器對(duì)空氣進(jìn)行非接觸除濕，并且用熱泵驅(qū)動(dòng)。再生后的溶液儲(chǔ)存在溶液儲(chǔ)液槽中，起蓄能的 作用。該裝置能同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)處理空氣溫度和濕度的調(diào)節(jié)，視經(jīng)過(guò)熱泵后的溶液溫度，可實(shí)現(xiàn) 如制冷、除濕；加熱、除濕；等溫除濕等。本發(fā)明的目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)一種熱泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕與蓄能裝置，包括除濕溶液儲(chǔ)液槽、溶液泵、除濕 器、換熱器、風(fēng)機(jī)、再生器和熱泵，所述熱泵是由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、制冷劑儲(chǔ)液器和膨 脹閥或毛細(xì)管依次相連構(gòu)成的封閉循環(huán)回路；所述除濕溶液儲(chǔ)液槽經(jīng)溶液泵與除濕器的進(jìn) 液口連接，除濕器的出液口依次連接第一換熱器、熱泵的冷凝器后與再生器的進(jìn)液口相連 接，再生器的出液口依次連接第一換熱器、熱泵的蒸發(fā)器后與除濕溶液儲(chǔ)液槽相連接；所述 除濕器和再生器的進(jìn)氣口均與風(fēng)機(jī)相連；所述除濕器和再生器均為膜組件，所述膜組件中 的膜將流經(jīng)膜組件內(nèi)的除濕溶液和空氣進(jìn)行隔離，所述膜具有選擇透過(guò)性，只允許水蒸氣 透過(guò)。優(yōu)選地，所述冷凝器與第一換熱器之間還連接第二換熱器，所述再生器的排氣口 與第二換熱器相連，該第二換熱器用于回收再生器排風(fēng)的余熱。優(yōu)選地，所述第二換熱器為管翅式換熱器。優(yōu)選地，所述除濕器的進(jìn)氣口與風(fēng)機(jī)之間還連接一全熱交換器，該全熱交換器的 另一個(gè)進(jìn)氣口還連接一引風(fēng)機(jī)，所述全熱交換器為膜組件。優(yōu)選地，所述膜組件為板式膜組件、板翅式膜組件或中空纖維膜組件；當(dāng)膜組件為 板式膜組件或板翅式膜組件時(shí)，除濕溶液和空氣交叉平行流動(dòng)或者逆流；當(dāng)膜組件為中空 纖維膜組件時(shí)，除濕溶液走管程，空氣走殼程，或者除濕溶液走殼程，空氣走管程，或者空氣 和除濕溶液交叉流動(dòng)。優(yōu)選地，所述板式膜組件由多層平行板式膜疊加而成，各層平行板式膜之間通過(guò) 密封條支撐起相互平行的矩形流道，矩形流道以液體流道與空氣流道相互交錯(cuò)的方式排 列，空氣與除濕液體交叉流動(dòng)，被膜隔開(kāi)。所述密封條可以是防腐型塑料條或者其他防腐型 支撐物。優(yōu)選地，所述板翅式膜組件由多層平行板式膜疊加而成，各層平行板式膜之間通 過(guò)波紋板翅來(lái)支撐，形成三角形、正弦型或矩形流道，波紋板翅可以為三角形、正弦型、矩形 等?？諝夂统凉褚后w交叉流動(dòng)，被膜隔開(kāi)。優(yōu)選地，所述中空纖維膜組件包括有折流板逆流(順流)、無(wú)折流板逆流(順流) 和無(wú)折流板交叉流。所述無(wú)折流板逆流(順流)中空纖維膜組件包括殼體和中空纖維膜，所述殼體內(nèi) 的左右兩端處各設(shè)有封頭，將殼體左右兩端堵起來(lái)，封頭上開(kāi)孔，中空纖維膜通過(guò)封頭上的 孔穿過(guò)封頭，中空纖維膜被固定在殼體內(nèi)部；所述殼體的左右兩端分別設(shè)有管程流道進(jìn)出 口 ；在兩封頭之間的殼體上下分別設(shè)有殼程流道進(jìn)出口，所述殼程流道進(jìn)出口分別靠近左 右兩封頭。所述中空纖維膜組件可以是空氣走殼程，液體走管程；也可以是空氣走管程，液體走殼程。與上述無(wú)折流板逆流(順流)中空纖維膜組件相比，所述有折流板逆流(順流) 中空纖維膜組件的殼體中間還設(shè)有折流板，折流板上開(kāi)有供中空纖維膜穿過(guò)的通孔。所述無(wú)折流板交叉流中空纖維膜組件包括殼體和中空纖維膜，所述殼體內(nèi)的左右 兩端處各設(shè)有封頭，將殼體左右兩端堵起來(lái)，封頭上開(kāi)孔，中空纖維膜通過(guò)封頭上的孔穿過(guò) 封頭，中空纖維膜被固定在殼體內(nèi)部；所述殼體的左右兩端分別設(shè)有管程流道進(jìn)出口 ；在 兩封頭之間的殼體上下分別設(shè)有殼程流道進(jìn)出口，所述管程流道進(jìn)出口的連線(xiàn)與殼程流道 進(jìn)出口的連線(xiàn)十字交叉?？諝夂统凉褚后w以交叉流的方式流動(dòng)。所述中空纖維膜組件可以 是空氣走殼程，液體走管程；也可以是空氣走管程，液體走殼程。板式膜組件和板翅式組件由多個(gè)空氣流道和液體流道構(gòu)成。其中，長(zhǎng)寬高、流道寬 度、流道數(shù)目可以根據(jù)具體要求設(shè)計(jì)。板式膜組件和板翅式組件可以根據(jù)具體試驗(yàn)裝置要 求任意方向安置(參見(jiàn)圖7)。中空纖維膜組件中纖維膜的裝填結(jié)構(gòu)可以是正方形或矩形分布、三角形分布和隨 機(jī)分布(參圖11)。板式膜組件、板翅式組件和中空纖維膜組件做除濕器時(shí)，除濕溶液平衡水蒸汽壓 比空氣中水蒸氣分壓小。所述膜為選擇透過(guò)性膜，空氣水蒸氣會(huì)選擇性透過(guò)膜，到達(dá)膜的另 一側(cè)，被除濕溶液吸收，實(shí)現(xiàn)除濕。除濕溶液吸收水蒸氣后變成稀溶液，為了實(shí)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)裝 置的連續(xù)除濕，必須對(duì)除濕溶液進(jìn)行再生。該裝置同樣可以使用板式膜組件、板翅式膜組件 或中空纖維膜組件作為再生器。除濕溶液和空氣被膜隔離。除濕溶液被加熱至再生溫度 時(shí)，除濕溶液平衡水蒸汽壓比再生空氣中水蒸氣分壓大，在水蒸氣分壓壓差推動(dòng)力下，除濕 溶液側(cè)水蒸氣透過(guò)膜進(jìn)入再生空氣中，被再生空氣吸收，除濕溶液變?yōu)闈馊芤?。然后冷卻， 流入除濕溶液儲(chǔ)液槽。除濕溶液儲(chǔ)液槽可以作為蓄能器，把溶液能量?jī)?chǔ)存起來(lái)。本裝置在膜組件中，空氣被除濕的同時(shí)，視其中的溶液溫度不同，可實(shí)現(xiàn)空氣溫度 的制冷、加熱、或等溫處理。即處理空氣能在除濕的同時(shí)實(shí)現(xiàn)制冷、加熱或等溫變換。本發(fā)明的除濕與蓄能裝置可以使用室內(nèi)排風(fēng)或室外新風(fēng)作再生空氣。當(dāng)使用室外 新風(fēng)作再生空氣時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)裝置放在室外或室內(nèi)，從除濕出風(fēng)口出來(lái)的新風(fēng)為低溫低濕， 直接作為送風(fēng)送入室內(nèi)以供利用；當(dāng)使用室外排風(fēng)作再生空氣時(shí)，再生器和室內(nèi)相連接，輸 送再生空氣(室內(nèi)排風(fēng))的風(fēng)機(jī)放置室內(nèi)，其他設(shè)備放置室外，或者整個(gè)裝置都放置室外， 靠引風(fēng)機(jī)將室內(nèi)空氣送入再生器。從除濕器出風(fēng)口出來(lái)的新風(fēng)直接作為送風(fēng)送入室內(nèi)以供 利用。本發(fā)明的除濕系統(tǒng)及其裝置可以將室內(nèi)排風(fēng)和室外新風(fēng)進(jìn)入膜全熱交換器進(jìn)行熱濕 回收，從全熱交換器出來(lái)的新風(fēng)再進(jìn)入除濕器除濕。從全熱交換器出來(lái)的室內(nèi)排風(fēng)，作為廢 氣，排走。同時(shí)，板式膜組件、板翅式膜組件和中空纖維膜組件均可以作為全熱交換器，回收 室內(nèi)排風(fēng)的顯熱和潛熱，充分利用能源。本發(fā)明的除濕系統(tǒng)及其裝置利用壓縮式熱泵驅(qū)動(dòng)進(jìn)行除濕溶液的再生。熱泵中冷 凝器直接作為再生熱源加熱除濕溶液，使除濕溶液溫度升高至可再生溫度。熱泵中蒸發(fā)器 直接作為冷源冷卻除濕溶液，使除濕溶液降溫至需要的溫度。視該溶液溫度的不同，將空氣 處理到所需要的溫度，在除濕的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)空氣溫度的調(diào)節(jié)。既調(diào)節(jié)濕度，又調(diào)節(jié)溫度。所 述除濕液體為三甘醇、二甘醇、LiCl溶液、LiBr溶液、CaCl2溶液中的一種或兩種以上的混 合液，溶液平衡水蒸汽壓比空氣中水蒸氣分壓小，這些溶液作為除濕劑具有強(qiáng)烈的吸水性。
所述膜可以是親水膜、憎水膜、親水-憎水復(fù)合膜，也可以是致密膜、多孔膜，以及 多孔_致密復(fù)合膜；也可以是有機(jī)膜、無(wú)機(jī)膜和有機(jī)_無(wú)機(jī)雜化膜。所述膜具有選擇透過(guò) 性，只允許水蒸氣的透過(guò)，而阻止其他氣體和液體的透過(guò)。本發(fā)明的工作原理是(1)除濕過(guò)程通過(guò)風(fēng)機(jī)，室外的空氣被送入除濕器。在除濕器中空氣流道中流 動(dòng)，除濕溶液在除濕器的液體流道中流動(dòng)?？諝夂统凉袢芤罕荒じ糸_(kāi)，由于所述膜具有選擇 透過(guò)性?？諝夂统凉袢芤和ㄟ^(guò)膜對(duì)空氣進(jìn)行除濕。從除濕器出來(lái)的空氣低溫低濕，直接作 為送風(fēng)送入室內(nèi)利用。除濕后的溶液，變成稀濃度的溶液，從除濕器排液口排出，進(jìn)入溶液 再生階段。調(diào)節(jié)上述除濕器中溶液的溫度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)處理空氣溫度的調(diào)節(jié)，如冷卻、加熱等。(2)除濕溶液再生過(guò)程從除濕器排液口排出的除濕溶液為稀溶液，再生需要加 熱至可再生溫度(40-120度)。熱泵中冷凝器直接作為再生熱源加熱除濕溶液，使除濕溶液 溫度升高至可再生溫度。然后，除濕溶液被送入再生器，再生空氣和除濕溶液被膜隔開(kāi)。除 濕溶液在高溫下(50 120°C )，溶液平衡水蒸氣分壓比空氣中水蒸氣分壓大，溶液側(cè)表面 水蒸氣透過(guò)膜進(jìn)入空氣側(cè)，被空氣吸收。從再生器出來(lái)的除濕溶液用熱泵中蒸發(fā)器直接作 為冷源冷卻至需要的溫度(10-30°C)，實(shí)現(xiàn)除濕溶液的再生。最后，再生后的溶液被送入除 濕溶液儲(chǔ)液槽。儲(chǔ)液槽作為蓄能器，把除濕溶液能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，以供以后除濕使用。具體工作過(guò)程如下①過(guò)熱液體制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收低溫物體的熱量，蒸發(fā)成 制冷劑氣體。②蒸發(fā)器出來(lái)的制冷劑氣體經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)的壓縮，變?yōu)楦邷馗邏旱闹评鋭怏w。 ③高溫高壓的制冷劑氣體在冷凝器中將熱能釋放給高溫物體、同時(shí)自身變?yōu)楦邏褐评鋭┮?體。④高壓制冷劑液體在膨脹閥中減壓，再變?yōu)槠憾嗔黧w，進(jìn)入蒸發(fā)器，循環(huán)最初的過(guò) 程。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)能更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的除濕在現(xiàn)有的液體除濕系統(tǒng)中，由于溶液與空氣直 接接觸，在空氣流速較大時(shí)，空氣往往會(huì)夾帶一定量的液滴，這些液滴會(huì)導(dǎo)致設(shè)備和家具的 腐蝕，影響室內(nèi)空氣品質(zhì)。本發(fā)明克服了這種缺點(diǎn)，空氣和除濕溶液被膜隔開(kāi)，能有效地防 止液滴進(jìn)入氣流。(2)能量利用率高該裝置利用壓縮式熱泵冷凝器作為再生熱源直接加熱除濕溶 液，而熱泵蒸發(fā)器作為冷源直接冷卻除濕溶液。同時(shí)，該裝置可以實(shí)現(xiàn)除濕溶液熱和再生空 氣余熱的回收。除濕溶液儲(chǔ)液槽采用全熱回收，降低冷凝溫度，降低了壓縮機(jī)能耗，提高了 效率。儲(chǔ)液槽可以作為蓄能器使用，再生后的溶液儲(chǔ)存在蓄能器中，供以后空氣除濕使用。 因此，該除濕與蓄能裝置能量利用率高。(3)空氣溫濕度同時(shí)被調(diào)節(jié)。本裝置在膜組件中，空氣被除濕的同時(shí)，視其中的溶 液溫度不同，可實(shí)現(xiàn)空氣溫度的制冷、加熱、或等溫處理。即處理空氣能在除濕的同時(shí)實(shí)現(xiàn) 制冷、加熱或等溫變換。


圖1是室外新風(fēng)作再生空氣的熱泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕與蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖2是室內(nèi)排風(fēng)作再生空氣的熱泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕與蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是回收再生器排風(fēng)余熱的熱泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕與蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖4是全熱回收型熱泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕與蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖1至圖4所示除濕器(或再生器)為板式膜組件時(shí)流道結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖1至圖4所示膜除濕器(或再生器)為板翅式膜組件時(shí)流道結(jié)構(gòu)示意 圖；圖7是圖5與圖6所示板式膜組件和板翅式膜組件外形示意圖；圖8是圖1至圖4所示除濕器(或再生器)為殼體有折流板中空纖維膜組件時(shí)內(nèi) 部結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖1至圖4所示除濕器(或再生器)為殼體無(wú)折流板中空纖維膜組件時(shí)內(nèi) 部結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是圖1至圖4所示除濕器(或再生器)為叉流中空纖維膜組件時(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 示意圖；圖11是圖8至圖10所示除濕器和再生器為中空纖維膜組件時(shí)纖維膜裝填結(jié)構(gòu)示 意圖；纖維膜是(a)正方形或矩形分布、(b)三角形分布和(c)隨機(jī)分布。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明的熱泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕裝置包括除濕器17、再生器3、冷 凝器7、蒸發(fā)器11、壓縮機(jī)9、膨脹閥10、制冷劑儲(chǔ)液器8、溶液泵14和除濕溶液儲(chǔ)液槽13。 所述除濕器17由進(jìn)氣口 16與第一風(fēng)機(jī)15連接，還由除濕器出液口 18依次與換熱器12、冷 凝器7、再生器3的進(jìn)液口 6相連接；所述再生器3由進(jìn)氣口 4與第二風(fēng)機(jī)5連接，再生器 出液口 2依次與換熱器12、蒸發(fā)器11、除濕溶液儲(chǔ)液槽13、溶液泵14、除濕器17的進(jìn)液口 20相連接；所述冷凝器7、制冷劑儲(chǔ)液器8、膨脹閥10、蒸發(fā)器11和壓縮機(jī)9構(gòu)成一個(gè)封閉 的回路循環(huán)，形成一個(gè)壓縮式熱泵，管路內(nèi)部走制冷劑工質(zhì)。所述除濕器17和再生器3均為板式膜組件。如圖5所示，所述板式膜組件由多層平行板式膜31疊加而成，各層平行板式膜31 之間被密封條33支撐起相互平行的矩形流道，矩形流道以液體流道與空氣流道上下交錯(cuò) 的方式排列。除濕溶液由液體流道的進(jìn)液口 29進(jìn)入，由出液口 32排出；空氣由空氣流道的 進(jìn)氣口 30進(jìn)入，由排氣口 34排出。除濕溶液和空氣被平行板式膜31隔開(kāi)。如圖1所示，對(duì)空氣除濕時(shí)，室外新風(fēng)由第一風(fēng)機(jī)15由進(jìn)氣口 16送入除濕器17 內(nèi)。LiCl溶液由進(jìn)液口 20進(jìn)入除濕器17?？諝夂蚅iCl溶液之間由膜隔開(kāi)。所述膜具有 選擇透過(guò)性，只允許水蒸氣的透過(guò)，而阻止其他氣體和LiCl溶液的透過(guò)。LiCl溶液平衡水 蒸氣分壓小，具有吸濕性。在水蒸氣壓差的傳質(zhì)推動(dòng)力下，除濕器17空氣側(cè)水蒸氣透過(guò)膜 進(jìn)入溶液側(cè)，被LiCl溶液吸收。從除濕器17排氣口 19排出的低溫低濕的新風(fēng)直接送入室 內(nèi)以供利用。LiCl溶液在除濕器17中吸收了空氣中的水蒸氣，變成稀溶液。為了保證該除濕系統(tǒng)連續(xù)除濕，需要對(duì)稀LiCl溶液再生。對(duì)LiCl溶液再生，需要先加熱。從除濕器17 出液口 18出來(lái)的LiCl溶液進(jìn)入間壁式換熱器12預(yù)加熱，再進(jìn)入熱泵冷凝器7，加熱至可 再生溫度，然后由進(jìn)液口 6進(jìn)入再生器3。室外新風(fēng)作為再生空氣。室外新風(fēng)由第二風(fēng)機(jī)5 通過(guò)進(jìn)氣口 4將空氣送入再生器3內(nèi)。LiCl溶液在高溫下(50 120°C)，溶液平衡水蒸氣 分壓比空氣中水蒸氣分壓大。在水蒸氣壓差推動(dòng)下，再生器3中LiCl溶液表面水蒸氣透過(guò) 膜進(jìn)入空氣側(cè)，被空氣吸收，LiCl溶液由稀溶液變回了濃溶液。從再生器3出液口 2出來(lái) 的LiCl溶液經(jīng)過(guò)間壁式換熱器12預(yù)冷卻，然后進(jìn)入熱泵蒸發(fā)器11冷卻至需要的溫度，實(shí) 現(xiàn)了 LiCl溶液的再生。最后，從熱泵蒸發(fā)器11出來(lái)的LiCl溶液進(jìn)入儲(chǔ)液槽13。儲(chǔ)液槽 13作為蓄能器，把除濕溶液儲(chǔ)存起來(lái)，供以后除濕使用。此時(shí)，該除濕系統(tǒng)完成了一個(gè)空氣 除濕和溶液再生的過(guò)程，如此循環(huán)反復(fù)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)除濕。除濕器中視除濕溶液溫度的不 同，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)處理空氣的冷卻或加熱或等溫處理。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于如圖2所示，室內(nèi)排風(fēng)作為再生空氣，此時(shí)，再生器3的進(jìn)氣口 4與引風(fēng)機(jī)21連接。 再生空氣(室內(nèi)排風(fēng))由引風(fēng)機(jī)21送入再生器3中，從再生器3排氣口 1出來(lái)的風(fēng)，作為 廢氣，排走。實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例2的不同之處在于如圖3所示除濕與蓄能裝置回收再生器排風(fēng)的余熱。從間壁式換熱器12出來(lái)的 除濕溶液先經(jīng)過(guò)管翅式換熱器22 (第二換熱器)，再進(jìn)入熱泵冷凝器7。從再生器3排氣口 1出來(lái)的風(fēng)經(jīng)過(guò)管翅式換熱器22 (第二換熱器)，從管翅式換熱器22 (第二換熱器)出來(lái)的 風(fēng)作為廢氣，排走。在管翅式換熱器22中，除濕溶液走管程，空氣走翅片側(cè)，再生器排風(fēng)的 余熱被管翅式換熱器22回收。實(shí)施例4本實(shí)施例同實(shí)施例1的不同之處在于如圖4所示，本實(shí)施例為全熱回收型熱泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕裝置，該裝置還包 括全熱交換器23。所述全熱交換器23的第二進(jìn)氣口 28與引風(fēng)機(jī)27連接，全熱交換器23 的第一進(jìn)氣口 25與風(fēng)機(jī)26連接。所述全熱交換器23為中空纖維膜組件。如圖8所示，所述中空纖維膜組件包括殼體43和中空纖維膜46，所述殼體43內(nèi) 的左右兩端處各設(shè)有封頭44，將殼體左右兩端堵起來(lái)，封頭44上開(kāi)孔，中空纖維膜46通過(guò) 封頭44上的孔穿過(guò)封頭，中空纖維膜46被固定在殼體43內(nèi)部；所述殼體的左右兩端分別 設(shè)有管程流道進(jìn)出口 41、45 ；在兩封頭44之間的殼體43上下分別設(shè)有殼程流道進(jìn)出口 48、 42。殼體中間布置折流板47，它上面也開(kāi)許多孔，中空纖維膜46穿過(guò)這些孔，并固定起來(lái)。 其中，中空纖維膜組件纖維膜裝填結(jié)構(gòu)如圖11(a)所示，纖維膜46是矩形分布。管子中的流體稱(chēng)為管程，管子外的流體稱(chēng)為殼程。除濕溶液走管程，空氣走殼程， 空氣從殼程流道進(jìn)口 48進(jìn)入殼體43中，從殼程流道出口 42流出殼體43 ；除濕溶液從管程 流道進(jìn)口 41進(jìn)入殼體43，從管程流道出口 45流出殼體43?？諝庠谡哿靼遄饔孟买暄蚜鲃?dòng)， 與膜充分接觸。如圖4所示，對(duì)空氣除濕時(shí)，室內(nèi)排風(fēng)由第二進(jìn)氣口 28通過(guò)引風(fēng)機(jī)27送入全熱交換器23。室外新風(fēng)由第一進(jìn)氣口 25通過(guò)風(fēng)機(jī)26送入全熱交換器23。從全熱交換器23的 排氣口 24出來(lái)的風(fēng)作為廢氣，排走。從全熱交換器23出來(lái)的新風(fēng)由進(jìn)氣口 16送入除濕器 17。從除濕器17排氣口 19出來(lái)的風(fēng)作為送風(fēng)直接送入室內(nèi)以供利用。實(shí)施例5本實(shí)施例與實(shí)施例2的不同之處在于除濕溶液為L(zhǎng)iBr溶液，除濕器17使用殼體有折流板的中空纖維膜組件。如圖8所示，所述中空纖維膜組件包括殼體43和中空纖維膜46，所述殼體43內(nèi) 的左右兩端處各設(shè)有封頭44，將殼體左右兩端堵起來(lái)，封頭44上開(kāi)孔，中空纖維膜46通過(guò) 封頭44上的孔穿過(guò)封頭，中空纖維膜46被固定在殼體43內(nèi)部；所述殼體的左右兩端分別 設(shè)有管程流道進(jìn)出口 41、45 ；在兩封頭44之間的殼體43上下分別設(shè)有殼程流道進(jìn)出口 48、 42。殼體中間布置折流板47，它上面也開(kāi)許多孔，中空纖維膜46穿過(guò)這些孔，并固定起來(lái)。 其中，中空纖維膜組件纖維膜裝填結(jié)構(gòu)如圖11(b)所示，纖維膜46是三角形分布。管子中的流體稱(chēng)為管程，管子外的流體稱(chēng)為殼程。除濕溶液走管程，空氣走殼程， 空氣從殼程流道進(jìn)口 48進(jìn)入殼體43中，從殼程流道出口 42流出殼體43 ；除濕溶液從管程 流道進(jìn)口 41進(jìn)入殼體43，從管程流道出口 45流出殼體43?？諝庠谡哿靼遄饔孟买暄蚜鲃?dòng)， 與膜充分接觸。實(shí)施例6本實(shí)施例同實(shí)施例3的不同之處在于除濕溶液為CaCl2溶液，除濕器17使用板翅膜組件。如圖6所示，所述板翅式膜組件由多層平行板式膜37疊加而成，各層平行板式膜 之間通過(guò)波紋板翅40來(lái)支撐，形成三角形流道。波紋板翅40為三角形。除濕溶液由進(jìn)液 口 35進(jìn)入，由出液口 38排出；空氣由進(jìn)氣口 36進(jìn)入，由排氣口 39排出。也可以空氣由進(jìn) 氣口 35進(jìn)入，由排氣口 38排出；除濕溶液由進(jìn)液口 36進(jìn)入，由出液口 39排出。除濕溶液 和空氣被膜37隔開(kāi)。實(shí)施例7本實(shí)施例同實(shí)施例4的不同之處在于除濕溶液為L(zhǎng)iCl溶液、LiBr溶液和CaCl2溶液混合液，除濕器17使用板翅膜組 件，再生器3也使用中空纖維膜組件。如圖6所示，所述板翅式膜組件由多層平行板式膜37疊加而成，各層平行板式膜 之間通過(guò)波紋板翅40來(lái)支撐，形成正弦型流道。波紋板翅40為正弦型。除濕溶液由進(jìn)液 口 35進(jìn)入，由出液口 38排出；空氣由進(jìn)氣口 36進(jìn)入，由排氣口 39排出。也可以空氣由進(jìn) 氣口 35進(jìn)入，由排氣口 38排出；除濕溶液由進(jìn)液口 36進(jìn)入，由出液口 39排出。除濕溶液 和空氣被膜37隔開(kāi)。實(shí)施例8本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于除濕溶液為三甘醇，再生器3使用無(wú)折流板中空纖維膜組件。如圖9所示，所述中空纖維膜組件包括殼體43和中空纖維膜46，所述殼體43內(nèi) 的左右兩端處各設(shè)有封頭44，將殼體左右兩端堵起來(lái)，封頭44上開(kāi)孔，中空纖維膜46通過(guò) 封頭44上的孔穿過(guò)封頭，中空纖維膜46被固定在殼體43內(nèi)部；所述殼體的左右兩端分別設(shè)有管程流道進(jìn)出口 41、45 ；在兩封頭44之間的殼體43上下分別設(shè)有殼程流道進(jìn)出口 48、 42。其中，中空纖維膜組件纖維膜裝填結(jié)構(gòu)如圖11(c)所示，纖維膜46是隨機(jī)分布。管子中的流體稱(chēng)為管程，管子外的流體稱(chēng)為殼程。除濕溶液走管程，空氣走殼程， 空氣從殼程流道進(jìn)口 48進(jìn)入殼體43中，從殼程流道出口 42流出殼體43 ；除濕溶液從管程 流道進(jìn)口 41進(jìn)入殼體43，從管程流道出口 45流出殼體43。空氣在折流板作用下蜿蜒流動(dòng)， 與膜充分接觸。實(shí)施例9本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于除濕溶液為二甘醇，除濕器17使用中空纖維膜組件，再生器3使用板翅式膜組件。如圖8所示，所述中空纖維膜組件包括殼體43和中空纖維膜46，所述殼體43內(nèi) 的左右兩端處各設(shè)有封頭44，將殼體左右兩端堵起來(lái)，封頭44上開(kāi)孔，中空纖維膜46通過(guò) 封頭44上的孔穿過(guò)封頭，中空纖維膜46被固定在殼體43內(nèi)部；所述殼體的左右兩端分別 設(shè)有管程流道進(jìn)出口 41、45 ；在兩封頭44之間的殼體43上下分別設(shè)有殼程流道進(jìn)出口 48、 42。殼體中間布置折流板47，它上面也開(kāi)許多孔，中空纖維膜46穿過(guò)這些孔，并固定起來(lái)。 其中，中空纖維膜組件纖維膜裝填結(jié)構(gòu)如圖11(a)所示，纖維膜46是正方形分布。管子中的流體稱(chēng)為管程，管子外的流體稱(chēng)為殼程。除濕溶液走殼程，空氣走管程， 除濕溶液從殼程流道進(jìn)口 48進(jìn)入殼體43中，從殼程流道出口 42流出殼體43 ；空氣從管程 流道進(jìn)口 41進(jìn)入殼體43，從管程流道出口 45流出殼體43。除濕溶液在折流板作用下蜿蜒 流動(dòng)，與膜充分接觸。如圖6所示，所述板翅式膜組件由多層平行板式膜37疊加而成，各層平行板式膜 之間通過(guò)波紋板翅40來(lái)支撐，形成矩形流道。波紋板翅40為矩形。除濕溶液由進(jìn)液口 35 進(jìn)入，由出液口 38排出；空氣由進(jìn)氣口 36進(jìn)入，由排氣口 39排出。也可以空氣由進(jìn)氣口 35 進(jìn)入，由排氣口 38排出；除濕溶液由進(jìn)液口 36進(jìn)入，由出液口 39排出。除濕溶液和空氣被 膜37隔開(kāi)。實(shí)施例10本實(shí)施例與實(shí)施例4的不同之處在于除濕器17使用無(wú)折流板交叉流中空纖維膜組件，全熱交換器23使用板翅式膜組 件。由圖10可見(jiàn)，所述無(wú)折流板交叉流中空纖維膜組件包括殼體43和中空纖維膜46， 所述殼體43內(nèi)的左右兩端處各設(shè)有封頭44，將殼體左右兩端堵起來(lái)，封頭44上開(kāi)孔，中空 纖維膜46通過(guò)封頭44上的孔穿過(guò)封頭，中空纖維膜46被固定在殼體43內(nèi)部；所述殼體的 左右兩端分別設(shè)有管程流道進(jìn)出口 41、45 ；在兩封頭44之間的殼體43上下分別設(shè)有殼程 流道進(jìn)出口 48、42，所述管程流道進(jìn)出口 41、45的連線(xiàn)與殼程流道進(jìn)出口 48、42的連線(xiàn)十字 交叉?？諝庾邭こ?，液體走管程，空氣和除濕液體以交叉流的方式流動(dòng)。實(shí)施例11本實(shí)施例與實(shí)施例4的不同之處在于再生器3使用板翅式膜組件，如圖6所示，所述板翅式膜組件由多層平行板式膜37 疊加而成，各層平行板式膜之間通過(guò)波紋板翅40來(lái)支撐，形成三角形流道。波紋板翅40為 三角形。除濕溶液由進(jìn)液口 35進(jìn)入，由出液口 38排出；空氣由進(jìn)氣口 36進(jìn)入，由排氣口 39排出。也可以空氣由進(jìn)氣口 35進(jìn)入，由排氣口 38排出；除濕溶液由進(jìn)液口 36進(jìn)入，由出液 口 39排出。除濕溶液和空氣被膜37隔開(kāi)。實(shí)施例12本實(shí)施例與實(shí)施例4的不同之處在于除濕器17使用無(wú)折流板中空纖維膜組件，再生器3使用板翅式膜組件，全熱交換 器23使用板式膜組件。如圖9所示，所述無(wú)折流板中空纖維膜組件包括殼體43和中空纖維膜46，所述殼 體43內(nèi)的左右兩端處各設(shè)有封頭44，將殼體左右兩端堵起來(lái)，封頭44上開(kāi)孔，中空纖維膜 46通過(guò)封頭44上的孔穿過(guò)封頭，中空纖維膜46被固定在殼體43內(nèi)部；所述殼體的左右兩 端分別設(shè)有管程流道進(jìn)出口 41、45 ；在兩封頭44之間的殼體43上下分別設(shè)有殼程流道進(jìn) 出口 48,420管子中的流體稱(chēng)為管程，管子外的流體稱(chēng)為殼程。除濕溶液走管程，空氣走殼程， 空氣從殼程流道進(jìn)口 48進(jìn)入殼體43中，從殼程流道出口 42流出殼體43 ；除濕溶液從管程 流道進(jìn)口 41進(jìn)入殼體43，從管程流道出口 45流出殼體43?？諝庠谡哿靼遄饔孟买暄蚜鲃?dòng)， 與膜充分接觸。如圖6所示，所述板翅式膜組件由多層平行板式膜37疊加而成，各層平行板式膜 之間通過(guò)波紋板翅40來(lái)支撐，形成矩形流道。波紋板翅40為矩形。除濕溶液由進(jìn)液口 35 進(jìn)入，由出液口 38排出；空氣由進(jìn)氣口 36進(jìn)入，由排氣口 39排出。也可以空氣由進(jìn)氣口 35 進(jìn)入，由排氣口 38排出；除濕溶液由進(jìn)液口 36進(jìn)入，由出液口 39排出。除濕溶液和空氣被 膜37隔開(kāi)。如圖5所示，所述板式膜組件由多層平行板式膜31疊加而成，各層平行板式膜31 之間被密封條33支撐起相互平行的矩形流道，矩形流道以液體流道與空氣流道上下交錯(cuò) 的方式排列。除濕溶液由液體流道的進(jìn)液口 29進(jìn)入，由出液口 32排出；空氣由空氣流道的 進(jìn)氣口 30進(jìn)入，由排氣口 34排出。除濕溶液和空氣被平行板式膜31隔開(kāi)。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種熱泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕與蓄能裝置，其特征在于，該裝置包括除濕溶液儲(chǔ)液槽、溶液泵、除濕器、第一換熱器、風(fēng)機(jī)、再生器和熱泵，所述熱泵是由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、制冷劑儲(chǔ)液器和膨脹閥或毛細(xì)管依次相連構(gòu)成的封閉循環(huán)回路；所述除濕溶液儲(chǔ)液槽經(jīng)溶液泵與除濕器的進(jìn)液口連接，除濕器的出液口依次連接第一換熱器、熱泵的冷凝器后與再生器的進(jìn)液口相連接，再生器的出液口依次連接第一換熱器、熱泵的蒸發(fā)器后與除濕溶液儲(chǔ)液槽相連接；所述除濕器和再生器的進(jìn)氣口均與風(fēng)機(jī)相連，除濕器和再生器均為膜組件，所述膜組件中的膜將流經(jīng)膜組件內(nèi)的除濕溶液和空氣進(jìn)行隔離，所述膜具有選擇透過(guò)性，只允許水蒸氣透過(guò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除濕與蓄能裝置，其特征在于，所述冷凝器與第一換熱器之 間還連接第二換熱器，所述再生器的排氣口與第二換熱器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的除濕與蓄能裝置，其特征在于，所述第二換熱器為管翅式換 熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除濕與蓄能裝置，其特征在于，所述除濕器的進(jìn)氣口與風(fēng)機(jī) 之間還連接一全熱交換器，該全熱交換器的另一個(gè)進(jìn)氣口還連接一引風(fēng)機(jī)，所述全熱交換 器為膜組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的除濕與蓄能裝置，其特征在于，所述膜組件為板 式膜組件、板翅式膜組件或中空纖維膜組件；當(dāng)膜組件為板式膜組件或板翅式膜組件時(shí)，除 濕溶液和空氣交叉平行流動(dòng)或者逆流；當(dāng)膜組件為中空纖維膜組件時(shí)，除濕溶液走管程，空 氣走殼程，或者除濕溶液走殼程，空氣走管程，或者空氣和除濕溶液交叉流動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的除濕與蓄能裝置，其特征在于，所述板式膜組件由多層平行 板式膜疊加而成，各層平行板式膜之間通過(guò)密封條支撐起相互平行的矩形流道，矩形流道 以液體流道與空氣流道相互交錯(cuò)的方式排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的除濕與蓄能裝置，其特征在于，所述板翅式膜組件由多層平 行板式膜疊加而成，各層平行板式膜之間通過(guò)波紋板翅來(lái)支撐，形成三角形、正弦型或矩形 流道。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的除濕與蓄能裝置，其特征在于，所述中空纖維膜組件包括殼 體和中空纖維膜，所述殼體內(nèi)的左右兩端處各設(shè)有封頭，將殼體左右兩端堵起來(lái)，封頭上開(kāi) 孔，中空纖維膜通過(guò)封頭上的孔穿過(guò)封頭，中空纖維膜被固定在殼體內(nèi)部；所述殼體的左右 兩端分別設(shè)有管程流道進(jìn)出口 ；在兩封頭之間的殼體上下分別設(shè)有殼程流道進(jìn)出口，所述 殼程流道進(jìn)出口分別靠近左右兩封頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的除濕與蓄能裝置，其特征在于，所述中空纖維膜組件的殼體 中間還設(shè)有折流板，折流板上開(kāi)有供中空纖維膜穿過(guò)的通孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的除濕與蓄能裝置，其特征在于，所述中空纖維膜組件包括殼 體和中空纖維膜，所述殼體內(nèi)的左右兩端處各設(shè)有封頭，將殼體左右兩端堵起來(lái)，封頭上開(kāi) 孔，中空纖維膜通過(guò)封頭上的孔穿過(guò)封頭，中空纖維膜被固定在殼體內(nèi)部；所述殼體的左右 兩端分別設(shè)有管程流道進(jìn)出口 ；在兩封頭之間的殼體上下分別設(shè)有殼程流道進(jìn)出口，所述 管程流道進(jìn)出口的連線(xiàn)與殼程流道進(jìn)出口的連線(xiàn)十字交叉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱泵驅(qū)動(dòng)的膜式液體除濕與蓄能裝置，包括除濕溶液儲(chǔ)液槽、溶液泵、除濕器、第一換熱器、風(fēng)機(jī)、再生器和熱泵，熱泵是由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、制冷劑儲(chǔ)液器和膨脹閥或毛細(xì)管依次相連構(gòu)成的封閉循環(huán)回路；除濕溶液儲(chǔ)液槽經(jīng)溶液泵與除濕器連接，除濕器依次連接第一換熱器、熱泵的冷凝器后與再生器的進(jìn)液口相連接，再生器的出液口依次連接第一換熱器、熱泵的蒸發(fā)器后與除濕溶液儲(chǔ)液槽相連接；除濕器和再生器的進(jìn)氣口均與風(fēng)機(jī)相連；除濕器和再生器均為能將流經(jīng)膜組件內(nèi)的除濕溶液和空氣進(jìn)行隔離的膜組件，該膜具有選擇透過(guò)性，只允許水蒸氣透過(guò)，能有效防止除濕溶液的微小液滴被夾帶到空氣中；同時(shí)該裝置還具有能量利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24F1/00GK101975421SQ20101029177
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者張立志, 裴麗霞, 黃斯珉 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)