專利名稱：相變吸附空氣除濕裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣除濕裝置，特別涉及一種相變吸附空氣除濕裝置。
背景技術(shù)：
空氣的溫、濕度是空調(diào)過程需要控制的兩個重要參數(shù)，除濕能耗占空調(diào)系統(tǒng)能耗的 20%-40%;傳統(tǒng)的冷卻除濕法供水溫度低，冷機效率低，除濕后空氣溫度低，為達到送風(fēng)
狀態(tài)點還需要再熱，導(dǎo)致不可逆損失嚴(yán)重。于是人們發(fā)展了溫、濕度分離控制技術(shù)，即空 氣中的水蒸汽由專門的除濕系統(tǒng)去除，空調(diào)系統(tǒng)只負(fù)擔(dān)處理空氣的顯熱。 一般將這類除濕 系統(tǒng)分為溶液除濕系統(tǒng)、固定床吸附除濕系統(tǒng)和轉(zhuǎn)輪吸附式除濕系統(tǒng)三大類，它們都屬于 平衡分離過程。其中，固定床吸附除濕系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡單、容易實施、運動部件少、氣固 熱質(zhì)交換充分、不可逆損失小的特點，具有較大的應(yīng)用價值。固定床吸附除濕系統(tǒng)可分為 內(nèi)冷型和絕熱型兩類。內(nèi)冷型系統(tǒng)的特點是在吸附床中裝設(shè)冷卻盤管，帶走吸附潛熱及再
生過程產(chǎn)生的熱量；它具有體積小、可連續(xù)運行的優(yōu)點，但是缺點是系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜、運轉(zhuǎn) 部件較多。絕熱型系統(tǒng)內(nèi)部不設(shè)冷卻盤管，其又分為連續(xù)工作模式和間隙工作模式兩種。 當(dāng)連續(xù)工作時，采用兩床切換操作， 一個床再生時另一個床除濕；其缺點是再生時系統(tǒng)蓄 積了大量熱能，切換到除濕模式后，大部分蓄積的熱量將由被處理空氣承擔(dān)，并使其出口 溫度大幅增加，加重了后續(xù)環(huán)節(jié)的處理負(fù)擔(dān)。當(dāng)為間隙工作時，吸附劑需要經(jīng)常性更換和 單獨再生，而且由于沒有內(nèi)冷作用，吸附過程產(chǎn)生的吸附熱將逐漸使床層溫度升高，從而 降低了吸附劑和空氣之間的水蒸氣勢差，最終影響除濕效果。由此可見，被處理空氣出口 溫度高和除濕效果低是絕熱型固定吸附床的兩大主要缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種除濕效果好、且能保證被處理空氣出口溫度低的 相變吸附空氣除濕裝置。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種相變吸附空氣除濕裝置，包括內(nèi)設(shè)空腔的相 變吸附反應(yīng)器，相變吸附反應(yīng)器的頂部開口和底部開口均與空腔相連通；頂部開口分別與被處理空氣出風(fēng)管和再生空氣進風(fēng)管密封相連，底部開口分別與被處理空氣進風(fēng)管和再生 空氣出風(fēng)管密封相連；再生空氣進風(fēng)管的另一端與再生空氣加熱器相連，再生空氣加熱器 上分別設(shè)有熱媒進管和熱媒出管；內(nèi)冷通風(fēng)管路位于所述空腔內(nèi)，所述內(nèi)冷通風(fēng)管路的進 口和出口均穿過相變吸附反應(yīng)器的側(cè)壁與外界相連通。
作為本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置的改進空腔內(nèi)填充由吸附劑和相變材料的顆粒
組成的混合物。
作為本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置的進一步改進相變材料的相變溫度為常溫。
作為本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置的進一步改進在被處理空氣出風(fēng)管、再生空氣
進風(fēng)管、被處理空氣進風(fēng)管、再生空氣出風(fēng)管、熱媒進管和熱媒出管上分別設(shè)有截止閥。 作為本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置的進一步改進內(nèi)冷通風(fēng)管路的進口和出口與相
變吸附反應(yīng)器的側(cè)壁均為密封相連。
作為本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置的進一步改進內(nèi)冷通風(fēng)管路的出口位于進口的上方。
作為本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置的進一步改進進口上設(shè)有與進口活動相連的保
溫隔熱門I ，出口上設(shè)有與出口活動相連的保溫隔熱門II 。
作為本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置的進一歩改進內(nèi)冷通風(fēng)管路為Z型。 作為本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置的進一步改進相變材料可選用樹脂膠囊封裝成
顆粒的石臘/高密度聚乙烯的定型相變蓄能材料；吸附劑可選用硅膠。
作為本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置的進一步改進再生空氣加熱器為由太陽能集熱
系統(tǒng)提供熱量的加熱器。
本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置，可克服傳統(tǒng)絕熱型固定吸附除濕系統(tǒng)的被處理空氣 溫度高和除濕度效果低的缺點。本發(fā)明通過在吸附劑中添加一定量的常溫相變材料，可以 吸收部分反應(yīng)過程中所放出的水蒸汽吸附潛熱，使相變吸附反應(yīng)器內(nèi)的溫度較為穩(wěn)定，從 而提高相變吸附反應(yīng)器的除濕效果；同時相變材料還可以對被處理空氣進行冷卻，防止其 過熱。在相變吸附反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的內(nèi)冷通風(fēng)管路，在相變吸附反應(yīng)器的冷卻過程中，打開 位于其進出口的保溫門則能形成自然通風(fēng)通路；在熱壓作用下，外界冷空氣進入位于相變 吸附反應(yīng)器空腔中的內(nèi)冷通風(fēng)管路，并通過內(nèi)冷通風(fēng)管路的管壁與相變吸附反應(yīng)器進行顯 熱交換，逐漸降低空腔中的溫度，使吸附劑重新具有吸附能力；在夜間環(huán)境溫度較低時， 相變材料則變?yōu)楣虘B(tài)，重新蓄冷。因此，空腔內(nèi)設(shè)置內(nèi)冷通風(fēng)管路的意義不僅在于完成整個工作循環(huán)，關(guān)鍵是使得本發(fā)明的除濕裝置具有了充分利用環(huán)境空氣顯熱冷量的能力。
在本發(fā)明中，將相變材料與吸附劑結(jié)合；在吸附過程中通過相變材料吸熱，可穩(wěn)定吸 附床溫度，提高除濕效率，防止被處理空氣過熱。吸附后由再生空氣加熱脫附。之后，依 靠設(shè)置在相變吸附反應(yīng)器內(nèi)的內(nèi)冷通風(fēng)管路，利用熱壓通風(fēng)引入環(huán)境空氣來冷卻吸相變吸 附反應(yīng)器；當(dāng)環(huán)境溫度較低時(如夜間)，多余的冷量則由相變材料儲存，從而使相變材 料被充分冷卻后蓄冷重新變?yōu)楣虘B(tài)。因此，本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置實行間隙工作， 一個完整的除濕循環(huán)包括吸附、脫附和冷卻這3個過程。 一般，白天吸附，傍晚及夜間脫 附、冷卻。因此，本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置特別適合于晝夜溫差大的地區(qū)。
本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置，具有不同于傳統(tǒng)的固定床吸附除濕系統(tǒng)的顯著特 點。即相比內(nèi)冷型而言，本發(fā)明不需要外部冷卻循環(huán)水；相比絕熱型而言，本發(fā)明具有相 變吸熱的內(nèi)冷措施。所以說本發(fā)明同時克服了內(nèi)冷型和絕熱型的缺點，且兼具了兩者的優(yōu) 點。
本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置，整個系統(tǒng)構(gòu)造簡單、新穎，運轉(zhuǎn)部件少，容易實施， 能防止被處理空氣過熱，且除濕效果好；且其利用自然通風(fēng)進行冷卻，再生空氣加熱器還 可與太陽能集熱系統(tǒng)連接，節(jié)能效果顯著。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一歩詳細說明。 圖1為本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的A-A剖視示意圖。
具體實施例方式
圖1和圖2結(jié)合給出了一種相變吸附空氣除濕裝置，包括內(nèi)設(shè)空腔12的相變吸附反應(yīng)器 1，相變吸附反應(yīng)器1的頂部開口11和底部開口13均與空腔12相連通。被處理空氣出風(fēng)管61 與頂部開口ll密封相連，在處理空氣出風(fēng)管61上設(shè)有截止閥I71。再生空氣進風(fēng)管62的一 端與頂部開口ll密封相連，另一端與再生空氣加熱器8相連，在再生空氣進風(fēng)管62上設(shè)有截 止閥II72;該再生空氣加熱器8上分別設(shè)有熱媒進管81和熱媒出管82，為了便于節(jié)省能源， 再生空氣加熱器8選用由太陽能集熱系統(tǒng)提供熱量的加熱器；在熱媒進管81上設(shè)有截止閥 V75，在熱媒出管82上設(shè)有截止閥VI76。被處理空氣進風(fēng)管63與底部開口 13密封相連，在 被處理空氣進風(fēng)管63上設(shè)有截止閥ni73。再生空氣出風(fēng)管64與底部開口13密封相連，在再 生空氣出風(fēng)管64上設(shè)有截止閥IV74。Z型的內(nèi)冷通風(fēng)管路2位于空腔12內(nèi)，Z型的下端為內(nèi)冷通風(fēng)管路2的進口21， Z型的上 端為內(nèi)冷通風(fēng)管路2的出口22;因此出口22位于進口21的上方。
內(nèi)冷通風(fēng)管路2的進口21和出口22均穿過相變吸附反應(yīng)器1的側(cè)壁與外界相連通，且該 進口21和出口22均與相變吸附反應(yīng)器1的側(cè)壁密封相連；這樣，就能保證相變吸附反應(yīng)器l 的空腔12成為一個密封的工作環(huán)境。在進口21上設(shè)有與進口21活動相連的保溫隔熱門I 4，在出口22上設(shè)有與出口22活動相連的保溫隔熱門115。
在相變吸附反應(yīng)器1的空腔12內(nèi)，填充由吸附劑和相變溫度為常溫的相變材料組成的 混合物3，該吸附劑和相變材料均為顆粒狀；吸附劑可選用硅膠顆粒，硅膠顆粒大小為 2mm 5mm;相變材料可選用石臘/高密度聚乙烯定形相變蓄能材料，并利用樹脂膠囊封裝 成顆粒，該顆粒大小為2mm 10mm。實際使用時，可按照需要設(shè)定吸附劑和相變材料的用
量比；例如可設(shè)定硅膠與石臘/高密度聚乙烯定形相變蓄能材料的重量比為l: 4;上述兩者 按此重量比混合后形成了混合物3，此混合物3填滿了整個的空腔12。 本發(fā)明的相變吸附空氣除濕裝置，工作過程具體如下
1) 、吸附:
位于內(nèi)冷通風(fēng)管路2的進口 21處的保溫隔熱門I 4和位于出口 22處的保溫隔熱門II5 均保持關(guān)閉；截止閥I 71和截止閥I1173打開，截止閥II72和截止閥IV74關(guān)閉。
被處理空氣在外界風(fēng)機的推動下，通過被處理空氣進風(fēng)管63進入相變吸附反應(yīng)器1 的空腔12的底部；然后慢慢向空腔12的頂部流動，并接受由吸附劑和相變材料組成的混 合物3的處理；最后從被處理空氣出風(fēng)管61排出。被處理空氣中的部分水蒸氣被吸附劑 所吸附，從而降低了空氣含濕量；水蒸汽凝結(jié)時放出的吸附熱由相變材料、吸附劑和被處 理空氣共同承擔(dān)。
當(dāng)被處理空氣的出口含濕量和進口基本相同時，即整個相變吸附空氣除濕裝置無法再 進行除濕工作時，吸附過程結(jié)束。然后就進行下述的脫附工作。
2) 、脫附
保持關(guān)閉保溫隔熱門14和保溫隔熱門I15，關(guān)閉截止閥I71和截止閥I1173，打開截 止閥II72和截止閥IV74。
在外界風(fēng)機的推動下并經(jīng)過再生空氣加熱器8加熱處理后的再生空氣，通過再生空氣 進風(fēng)管62進入空腔12的頂部，慢慢流向空腔12的底部，最終從再生空氣出風(fēng)管64排出。 此再生空氣在空腔12內(nèi)對吸附劑進行再生處理，隨著再生過程的進行，吸附劑的含濕量減小且溫度增加?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)熱媒進管81上的截止閥V75和熱媒出管82上的截止閥VI 76，來對再生空氣加熱器8的加熱能力進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)再生空氣被加熱后的溫度。 一般情況下，調(diào)節(jié)加熱后的再生空氣的溫度為10(TC 12(TC。
當(dāng)再生空氣出口含濕量與進口含濕量基本相同時，再生過程結(jié)束。然后就進行下述的 冷卻工作。
3)、冷卻
保持關(guān)閉截止閥I71和截止閥I1173，關(guān)閉截止閥I172和截止閥IV74，打開保溫隔熱 門14和保溫隔熱門115。
在空腔12內(nèi)的熱壓作用下，環(huán)境空氣從進口21進入內(nèi)冷通風(fēng)管路2內(nèi)，最后從出口 22排出；通過內(nèi)冷通風(fēng)管路2管壁與空腔12中的吸附劑和相變材料進行顯熱交換，從而 帶走吸附劑和相變材料的熱量。
當(dāng)該冷卻過程進行到夜間時，由于環(huán)境溫度進一步降低，內(nèi)腔中的相變材料蓄冷變?yōu)?固態(tài)，冷卻再生過程結(jié)束。
之后，關(guān)閉保溫隔熱門I 4和保溫隔熱門115，使相變吸附反應(yīng)器1的空腔12保持與 外界的隔熱狀態(tài)。等到第二天再進入下一個工作循環(huán)，即再依次進行吸附、脫附和冷卻這 3個步驟。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個具體實施例。顯然，本發(fā)明不 限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接 導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種相變吸附空氣除濕裝置，其特征在于包括內(nèi)設(shè)空腔(12)的相變吸附反應(yīng)器(1)，相變吸附反應(yīng)器(1)的頂部開口(11)和底部開口(13)均與所述空腔(12)相連通；頂部開口(11)分別與被處理空氣出風(fēng)管(61)和再生空氣進風(fēng)管(62)密封相連，底部開口(13)分別與被處理空氣進風(fēng)管(63)和再生空氣出風(fēng)管(64)密封相連；所述再生空氣進風(fēng)管(62)的另一端與再生空氣加熱器(8)相連，所述再生空氣加熱器(8)上分別設(shè)有熱媒進管(81)和熱媒出管(82)；內(nèi)冷通風(fēng)管路(2)位于所述空腔(12)內(nèi)，所述內(nèi)冷通風(fēng)管路(2)的進口(21)和出口(22)均穿過所述相變吸附反應(yīng)器(1)的側(cè)壁與外界相連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的相變吸附空氣除濕裝置，其特征是所述空腔(12)內(nèi)填充由 吸附劑和相變材料的顆粒組成的混合物(3)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變吸附空氣除濕裝置，其特征是所述相變材料的相變溫度 為常溫。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的相變吸附空氣除濕裝置，其特征是在所述被處理空氣出風(fēng)管 (61)、再生空氣進風(fēng)管(62)、被處理空氣進風(fēng)管(63)、再生空氣出風(fēng)管(64)、熱媒進管 (81)和熱媒出管(82)上分別設(shè)有截止閥。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的相變吸附空氣除濕裝置，其特征是所述內(nèi)冷通風(fēng)管路(2)的 進口 (21)和出口 (22)與相變吸附反應(yīng)器(1)的側(cè)壁均為密封相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的相變吸附空氣除濕裝置，其特征是所述內(nèi)冷通風(fēng)管路(2)的 出口 (22)位于進口 (21)的上方。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的相變吸附空氣除濕裝置，其特征是所述進口 (21)上設(shè)有與 進口 (21)活動相連的保溫隔熱門I (4)，出口 (22)上設(shè)有與出口 (22)活動相連的保溫 隔熱門II (5)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的相變吸附空氣除濕裝置，其特征是所述內(nèi)冷通風(fēng)管路(2)為Z型。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的相變吸附空氣除濕裝置，其特征是所述相變材料為用樹脂膠 囊封裝成顆粒的石臘/高密度聚乙烯定形相變蓄能材料，所述吸附劑為硅膠。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的相變吸附空氣除濕裝置，其特征是所述再生空氣加熱器(8) 為由太陽能集熱系統(tǒng)提供熱量的加熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種相變吸附空氣除濕裝置，包括內(nèi)設(shè)空腔(12)的相變吸附反應(yīng)器(1)，相變吸附反應(yīng)器(1)的頂部開口(11)和底部開口(13)均與所述空腔(12)相連通；頂部開口(11)分別與被處理空氣出風(fēng)管(61)和再生空氣進風(fēng)管(62)密封相連，底部開口(13)分別與被處理空氣進風(fēng)管(63)和再生空氣出風(fēng)管(64)密封相連；再生空氣進風(fēng)管(62)的另一端與再生空氣加熱器(8)相連，所述再生空氣加熱器(8)上分別設(shè)有熱媒進管(81)和熱媒出管(82)；內(nèi)冷通風(fēng)管路(2)位于空腔(12)內(nèi)。采用本發(fā)明的裝置進行空氣除濕，除濕效果好，且能保證被處理空氣出口溫度低。
文檔編號B01J20/30GK101318098SQ20081012003
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者厲 王, 駱菁菁 申請人:浙江理工大學(xué)