一種非接觸式液體除濕方法及除濕器.pdf

　　一種非接觸式液體除濕方法及除濕器技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及液體除濕技術(shù)，特別涉及空調(diào)領(lǐng)域的非接觸式液體除濕方法及除濕器。背景技術(shù)近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，對(duì)居住環(huán)境的舒適性提出了更高的要求，其中對(duì)除濕的需求越來(lái)越強(qiáng)；在一些特殊的部門，如檔案、煙草、軍工、醫(yī)藥等，以及地下或半地下建筑內(nèi)等場(chǎng)合根據(jù)不同用途，亦都有較高的除濕要求。空氣調(diào)節(jié)包括溫度與濕度的調(diào)節(jié)，其中，除濕是一項(xiàng)高能耗工作，空氣中的水蒸汽含量很少，每公斤空氣中只含有幾十克水蒸汽，但是由于水的汽化潛熱很高，除濕的能耗要占到空調(diào)總能耗的20％～40％，因此研究開發(fā)節(jié)能的除濕技術(shù)，對(duì)全社會(huì)的能源與環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。液體吸收除濕技術(shù)由于可以達(dá)到非常低的空氣露點(diǎn)，可利用低溫?zé)嵩丛偕衫名}溶液蓄冷和蓄熱而得到空調(diào)技術(shù)的重視。但是液體除濕技術(shù)的固有缺點(diǎn)是除濕空氣會(huì)夾帶溶液中的鹽分，形成類似海風(fēng)中的鹽霧，帶來(lái)居室、家具的腐蝕，對(duì)人體健康也有不良影響。就是這個(gè)原因，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家和日本已經(jīng)禁止液體吸收除濕在民用空調(diào)中的應(yīng)用。要解決這個(gè)問(wèn)題，必須解決空氣夾帶鹽溶液中鹽分的問(wèn)題。目前的液體除濕器，采用除濕鹽溶液與處理空氣直接接觸的方式，進(jìn)行空氣除濕。除濕鹽溶液包括氯化鋰溶液、溴化鋰溶液、氯化鈣溶液等鹵素溶液。在空氣進(jìn)入除濕器除濕過(guò)程中，由于鹽溶液與空氣直接接觸，溶液中的鹽分會(huì)被夾帶到除濕空氣中，形成鹽霧，帶來(lái)腐蝕。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)，提供一種非接觸式液體除濕方法及除濕器，本發(fā)明既能實(shí)現(xiàn)高效除濕，又能避免空氣與鹽溶液直接接觸。具體技術(shù)方案如下：一種非接觸式液體除濕方法，將除濕鹽溶液與空氣之間用膜隔開，空氣流過(guò)膜一側(cè)表面時(shí)，空氣中的水蒸汽會(huì)選擇性地穿過(guò)膜，到達(dá)膜的另一側(cè)，然后被與膜接觸的除濕鹽溶液吸收，空氣得到干燥，實(shí)現(xiàn)除濕。上述除濕方法中，所述的膜可以是單層憎水膜，也可以是親水/憎水復(fù)合膜或多層膜。所述膜可以是微孔膜，也可以是致密膜。它能避免鹽溶液浸濕膜材料，又能保證水蒸汽穿過(guò)膜，被溶液吸收。所述膜可以做成中空纖維式，管式或平板式。所述平板膜與無(wú)紡布粘在一起。一種非接觸式液體除濕器，包括殼體、空氣流道和鹽溶液流道，空氣流道和鹽溶液流道用膜隔開，膜置于殼體中，所述膜為選擇性透過(guò)膜，水蒸汽能穿過(guò)該膜但鹽分子和液體水不能穿過(guò)該膜。所述除濕器可以做成管殼式，也可以做成平板式。如果是管殼式，使用中空纖維或管式膜。如果是平板式，使用平板膜做壁面。所述選擇性透過(guò)膜包括高分子聚合物膜、無(wú)機(jī)分子篩膜、液膜。所述高分子聚合物膜包括醋酸纖維膜、聚乙烯醇膜、賽璐玢膜、藻酸膜、殼聚糖膜、芳香聚酰亞胺膜、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；所述無(wú)機(jī)分子篩膜包括沸石分子篩膜、硅膠膜；除濕鹽溶液包括氯化鋰溶液、溴化鋰溶液或氯化鈣溶液等鹵素溶液。上述的非接觸式液體除濕器中，所述膜為中空纖維式或管式膜時(shí)，非接觸式液體除濕器為管殼式除濕器，包括殼體、中空纖維或管式膜、空氣進(jìn)口流道、空氣出口流道、鹽溶液進(jìn)口流道、鹽溶液出口流道、封頭和折流板。鹽溶液入口流道與殼體左端相連，鹽溶液出口流道與殼體右端相連，空氣進(jìn)口流道與殼體右下端的開口相連，空氣出口流道與殼體左上側(cè)的開口相連，殼體內(nèi)左右兩端處各設(shè)有封頭，該兩個(gè)封頭將殼體左右兩端堵起來(lái)，封頭上開多個(gè)孔，多根中空纖維式或管式膜分別通過(guò)這些孔穿過(guò)封頭，中空纖維式或管式膜被固定在殼體內(nèi)部；殼體中間還布置有折流板，折流板上也開多個(gè)孔供中空纖維式或管式膜穿過(guò)。，折流板既能固定中空纖維或管式膜，又能將殼體隔成迂回腔體，使走殼程的流體與中空纖維或管式膜充分接觸。這種結(jié)構(gòu)類似于管殼式換熱器。溶液走管程，空氣走殼程。也可以空氣走管程、溶液走殼程。上述的非接觸式液體除濕器中，所述膜為平板膜時(shí)，該除濕器為板式除濕器，包括殼體、平板膜、封頭、空氣進(jìn)口流道、空氣出口流道、鹽溶液進(jìn)口流道、鹽溶液出口流道。平板膜與無(wú)紡布粘在一起，鹽溶液入口流道與殼體左側(cè)相連，鹽溶液出口流道與殼體右側(cè)相連，空氣進(jìn)口流道與殼體上端相連，空氣出口流道與殼體下端相連，由所述平板式膜和密封板做成的芯體置于殼體中；芯體由多層平板膜疊加而成，各層平板膜之間由隔板隔開形成中空層，中空層中相對(duì)的兩側(cè)由密封板堵住，另外兩側(cè)開口形成流道；所述多層平板膜形成交錯(cuò)排列的空氣流道和溶液流道，使空氣和溶液交叉流過(guò)空氣流道和溶液流道。一系列平板膜平行布置，形成一系列平行流道。鹽溶液和空氣分別間隔流過(guò)這些流道，進(jìn)行水分交換。封頭與流道側(cè)面二端相連，避免流體泄漏。為了強(qiáng)化除濕器除濕過(guò)程，及時(shí)帶走除濕過(guò)程釋放的熱量，本發(fā)明提出一種帶內(nèi)冷卻管的管式膜結(jié)構(gòu)。管式膜內(nèi)部布置一條塑料管或耐腐蝕管，里面通冷卻水，帶走冷卻管外鹽溶液吸濕過(guò)程釋放的熱量。本發(fā)明的非接觸式液體除濕器，結(jié)構(gòu)類似于管殼式換熱器，中空纖維或管式膜內(nèi)部是管程，膜外部是殼程。處理空氣和鹽溶液分別流過(guò)膜二側(cè)的管程和殼程，空氣中的水蒸汽選擇性透過(guò)膜被鹽溶液吸收，實(shí)現(xiàn)空氣的除濕。也可將膜做成平板式一層層疊加起來(lái)，形成平行板流道，處理空氣和溶液分別交錯(cuò)流過(guò)平板膜形成的流道，通過(guò)膜進(jìn)行水分交換，實(shí)現(xiàn)空氣除濕。這種方法有效杜絕了溶液中的鹽分被夾帶到空氣中，從而避免了腐蝕的發(fā)生。為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化除濕，在除濕器內(nèi)部的管式膜內(nèi)部布置冷卻管。本發(fā)明的非接觸式液體除濕器也可工作于再生模式，作為再生器使用。本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：將空氣與鹽溶液隔離，既保證水蒸汽穿透膜，被溶液吸收，又能避免鹽溶液中的鹽分被夾帶到空氣中，帶來(lái)腐蝕和污染。解決了溶液除濕的弊端。內(nèi)冷卻管式膜強(qiáng)化了除濕過(guò)程和再生過(guò)程，提高了系統(tǒng)性能。附圖說(shuō)明圖1是具體實(shí)施方式中選擇性透過(guò)膜為中空纖維或管式膜時(shí)除濕器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示除濕器中的中空纖維膜結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1所示除濕器工作于再生模式，作為再生器使用的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是具體實(shí)施方式中擇性透過(guò)膜為平板式膜時(shí)除濕器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4所示除濕器的芯體結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是帶內(nèi)冷卻管的管式膜結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是采用膜除濕器與再生器的液體除濕系統(tǒng)圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1中空纖維或管式膜除濕器結(jié)構(gòu)如圖1所示，由圖1可見，膜除濕器由除濕鹽溶液(如氯化鋰溶液、溴化鋰溶液等)入口流道1與殼體3左端相連，除濕鹽溶液出口流道5與殼體3右端相連，除濕空氣進(jìn)口流道6與殼體3右下端的開口相連，除濕空氣出口流道2與殼體3左上側(cè)的開口相連。封頭4置于殼體內(nèi)兩端，將殼體左右兩端堵起來(lái)，它上面開多個(gè)孔，多個(gè)中空纖維或管式膜8通過(guò)這些孔穿過(guò)封頭4，被固定在殼體內(nèi)部。管子中的流體稱為管程，管子外的流體稱為殼程。殼體中間布置折流板7，它上面也開多個(gè)孔，中空纖維或管式膜穿過(guò)這些孔，固定起來(lái)。在折流板作用下，殼體中的流體蜿蜒流動(dòng)，與膜充分接觸。由上述設(shè)備實(shí)現(xiàn)的膜除濕方法為：將空氣通過(guò)除濕空氣入口流道6送入除濕器殼程，在折流板7作用下蜿蜒前進(jìn)，最后通過(guò)除濕空氣出口流道2排出。在前進(jìn)過(guò)程中，空氣與管程中的鹽溶液進(jìn)行水分交換，被干燥，最后流出的是除濕后的空氣。濃的除濕鹽溶液通過(guò)除濕溶液入口流道1進(jìn)入除濕器管程，在流動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)中空纖維或管式膜表面，與管外濕空氣進(jìn)行水分交換，吸收空氣中的水分后通過(guò)除濕溶液出口流道5排出，成為稀溶液。上述實(shí)施方案中，除濕溶液也可走殼程，除濕空氣也可走管程。圖1所述的中空纖維或管式膜的結(jié)構(gòu)如圖2所示。膜8中間有孔道9，溶液通過(guò)孔道9流動(dòng)，形成管程。實(shí)施例2本發(fā)明的中空纖維或管式膜除濕器也可作為再生器使用。結(jié)構(gòu)如圖3所示，由圖3可見，作為再生器使用時(shí)，再生鹽溶液(如氯化鋰溶液、溴化鋰溶液等)入口流道13與殼體3右下端相連，再生鹽溶液出口流道11與殼體3左上端相連，再生空氣進(jìn)口流道10與殼體3左側(cè)相連，再生空氣出口流道12與殼體3右側(cè)相連。封頭4置于殼體內(nèi)兩端，將殼體二側(cè)封堵起來(lái)，它上面開多個(gè)孔，中空纖維或管式膜8穿過(guò)封頭4的開孔，被固定在殼體內(nèi)部。管子中的流體稱為管程，管子外的流體稱為殼程。殼體中間布置折流板7，它上面也開許多孔，中空纖維或管式膜穿過(guò)這些孔，每個(gè)纖維穿過(guò)一個(gè)孔，固定起來(lái)。在折流板作用下，殼體中的流體蜿蜒流動(dòng)，與膜充分接觸。由上述設(shè)備實(shí)現(xiàn)的膜再生方法為：將稀鹽溶液通過(guò)再生鹽溶液入口流道13送入再生器殼程，在折流板7作用下蜿蜒前進(jìn)，最后通過(guò)再生鹽溶液出口流道11排出，成為濃溶液。在前進(jìn)過(guò)程中，再生鹽溶液與管程中的再生空氣進(jìn)行水分交換，被干燥，最后流出的是干燥再生后的濃溶液。再生空氣通過(guò)再生空氣入口流道10進(jìn)入再生器管程，在流動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)中空纖維或管式膜表面，與管外稀溶液進(jìn)行水分交換，吸收溶液中的水分后通過(guò)再生空氣出口流道12排出。上述實(shí)施方案中，再生溶液也可走管程，再生空氣也可走殼程。實(shí)施例3本發(fā)明的平板式膜除濕器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，由圖4可見，本發(fā)明的平板膜除濕器和再生器由鹽溶液(如氯化鋰溶液、溴化鋰溶液等)入口流道14與殼體3左側(cè)相連，鹽溶液出口流道16與殼體3右側(cè)相連，空氣進(jìn)口流道15與殼體3上端相連，空氣出口流道18與殼體3下端相連。平行板膜做成的芯體17置于殼體3中。芯體的結(jié)構(gòu)如圖5所示，芯體由多層平板膜疊加而成，各層平板膜之間由隔板隔開形成中空層，中空層中相對(duì)的兩側(cè)由密封板20堵塞，防止流體泄漏，另外兩側(cè)開口形成流道；平行板膜形成交錯(cuò)排列的空氣流道和溶液流道，空氣和溶液交叉流過(guò)空氣流道和溶液流道。由上述設(shè)備實(shí)現(xiàn)的膜除濕方法為：將鹽溶液通過(guò)鹽溶液入口流道14送入除濕器，將空氣通過(guò)空氣入口流道15送入除濕器，溶液和空氣在芯體的流道中交錯(cuò)流動(dòng)，在流動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行水分交換。空氣中的水分被溶液吸收，達(dá)到除濕的目的。當(dāng)入口溶液為稀溶液時(shí)，溶液將自身的水分傳遞給空氣，此時(shí)工作模式為再生器模式。所述平板膜粘貼在無(wú)紡布上，堅(jiān)固耐用，可承受壓力。實(shí)施例4本發(fā)明帶內(nèi)冷卻管的管式膜結(jié)構(gòu)如圖6所示。可見，在管式膜內(nèi)部流道9中，設(shè)置一條冷卻管21，它是塑料管或其他耐腐蝕管，冷卻管21通冷水，帶走膜8外面溶液除濕時(shí)產(chǎn)生的熱量，起到強(qiáng)化除濕的目的。它可以代替所述圖1中的中空纖維或管式膜。實(shí)施例5圖7是采用膜除濕器與再生器的液體除濕系統(tǒng)流程圖。可見，膜除濕器22與溶液儲(chǔ)液器23相連，溶液儲(chǔ)液器23與24溶液冷卻器相連，溶液冷卻器24與溶液熱交換器27相連。膜除濕器22也與溶液熱交換器27相連，溶液熱交換器27與加熱器26和再生器25相連。由上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的液體除濕方法為：濃鹽溶液儲(chǔ)液器23來(lái)的鹽溶液流過(guò)膜除濕器22，將空氣中的水分去除，吸收水分的鹽溶液成為稀溶液，進(jìn)入溶液熱交換器27吸熱，溫度升高后，在加熱器26中進(jìn)一步加熱，再進(jìn)入膜再生器25中再生，將溶液中的水分脫除，變成濃溶液，濃溶液先進(jìn)入溶液熱交換器27中降溫，然后進(jìn)入溶液冷卻器24中進(jìn)一步降溫，最后進(jìn)入濃溶液儲(chǔ)液器23中，完成一個(gè)循環(huán)。