溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的溶液再生裝置的制作方法
專(zhuān)利名稱(chēng)：溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的溶液再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明屬于空氣調(diào)節(jié)、膜蒸餾技術(shù)應(yīng)用和低品位可再生能源利用領(lǐng)域，涉及空氣調(diào)節(jié)中的濕度控制和膜蒸餾技術(shù)中的溶液濃縮分離裝置，特別涉及一種溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的溶液再生裝置。
背景技術(shù)：室內(nèi)溫度、濕度控制是空調(diào)系統(tǒng)的主要任務(wù)。目前，常見(jiàn)的空調(diào)系統(tǒng)都是通過(guò)向室內(nèi)送入經(jīng)過(guò)處理的空氣，依靠與室內(nèi)的空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換來(lái)完成溫度
和濕度的控制。空調(diào)系統(tǒng)普遍采用冷凝除濕方式，采用7"C的冷水來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的降溫與除濕處理，同時(shí)去除調(diào)節(jié)空間的顯熱負(fù)荷與潛熱負(fù)荷。降溫要求冷源溫度低于空氣的干球溫度，除濕要求冷源溫度低于空氣的露點(diǎn)溫度，占總負(fù)荷一半以上的顯熱負(fù)荷本可以采用高溫冷源排走，卻與除濕一起共用7。C的低溫冷源進(jìn)行處理，造成了能量利用品位上的浪費(fèi)。通過(guò)冷凝除濕方式對(duì)空氣進(jìn)行冷卻和除濕，其吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內(nèi)變化，而室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)所需要的熱濕比卻在較大的范圍內(nèi)變化；而且，冷凝除濕方式產(chǎn)生的潮濕表面成為霉菌等生物污染物繁殖的良好場(chǎng)所，嚴(yán)重影響室內(nèi)空氣品質(zhì)。
溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)是解決上述空調(diào)系統(tǒng)存在問(wèn)題的有效方式之一。在該系統(tǒng)中，可采用溶液除濕、轉(zhuǎn)輪除濕等方式處理空氣濕度，采用高溫冷源控制室內(nèi)溫度，從而實(shí)現(xiàn)了溫濕度的全面調(diào)節(jié)與控制。由于除濕的任務(wù)由濕度控制系統(tǒng)承擔(dān)，溫度控制系統(tǒng)所需的冷源溫度從原來(lái)的7。C提高至18。C，為地下水等很多天然冷源的使用提供了條件?；谌芤撼凉窨照{(diào)方式的溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)中，溶液除濕系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理新風(fēng)，使之承擔(dān)調(diào)節(jié)空間的全部潛熱負(fù)荷、控制室內(nèi)濕度；18r的冷水送入輻射板或干式風(fēng)機(jī)盤(pán)管等末端裝置，用于去除空間的顯熱負(fù)荷、控制室內(nèi)溫度。溶液除濕系統(tǒng)中，一般采用分散除濕、集中再生的方式，將再生濃縮后的濃溶液分別輸送到各個(gè)除濕器中。由于潛熱負(fù)荷由新風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)，因而冷水的供水溫度從常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的7。C提高至18'C，空調(diào)系統(tǒng)中不再產(chǎn)生凝水，提高了室內(nèi)空氣品質(zhì)。由于供水溫度的提高，使得制冷機(jī)的性能系數(shù)有明顯提高。
除濕溶液的再生過(guò)程是利用濕空氣中水蒸氣的分壓力與除濕溶液表層水蒸氣的分壓力之差為驅(qū)動(dòng)力，使除濕溶液的水分向空氣中傳遞擴(kuò)散，最終除濕溶液濃度得到提高，使之再次具有吸濕的能力。而溶液的濃度和加熱熱源的溫度對(duì)除濕溶液表層水蒸氣的分壓力有決定性的影響，是影響再生性能的主要因素。專(zhuān)利《一種熱泵驅(qū)動(dòng)的多級(jí)溶液除濕和再生新風(fēng)裝置》(專(zhuān)利號(hào)
.5)、《內(nèi)冷-內(nèi)熱型溶液除濕_再生裝置及除濕-再生方法》(專(zhuān)利號(hào).8)、《一種熱泵驅(qū)動(dòng)的多級(jí)溶液除濕和再生新風(fēng)機(jī)組》(專(zhuān)利號(hào).3)和《工業(yè)余熱內(nèi)熱型溶液除濕再生器》(專(zhuān)利號(hào).0)等都涉及了以氣液直接接觸式熱質(zhì)交換過(guò)程為基礎(chǔ)，通過(guò)回收熱量，增加系統(tǒng)性能系數(shù)為目的的系統(tǒng)設(shè)計(jì)或改進(jìn)方法，溶液的再生過(guò)程在填料塔中進(jìn)行。
目前普遍采用的溶液再生方式都是以填料塔為氣液接觸表面進(jìn)行的。在填料塔中，稀溶液被加熱后在填料塔上部噴淋，噴淋后的溶液與在填料中逆流流動(dòng)或叉流流動(dòng)的空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換，利用填料表面上溶液的水蒸氣分壓與空氣中水蒸氣的分壓差為傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮。填料塔為了保持盡量大的氣液接觸面積，體積和重量都很大，而且，由于空氣氣流的作用，容易在空氣出口處形成泛沫夾帶。另外，空氣與水蒸氣的熱質(zhì)交換過(guò)程中，由于空氣得到了水蒸氣的汽化潛熱，溫度升高，使得空氣中水蒸氣的分壓增大，傳質(zhì)推動(dòng)力減小，因此，再生過(guò)程中的稀溶液的溫度都比較高。
膜蒸餾技術(shù)是傳統(tǒng)蒸餾工藝與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種高效分離技術(shù)，它
起源于20世紀(jì)60年代，但直至20世紀(jì)90年代由于高分子材料和制膜工藝方
面的迅速發(fā)展，膜蒸餾才逐漸顯示出實(shí)用潛力，膜蒸餾利用高分子膜的疏水性和某些結(jié)構(gòu)上的功能達(dá)到蒸餾的目的。不同于傳統(tǒng)的蒸餾工藝，膜蒸餾過(guò)程不需要將溶液加熱至沸騰狀態(tài)，只要膜兩側(cè)維持適當(dāng)?shù)臏夭罹涂蓪?shí)現(xiàn)蒸餾，因此操作溫度比傳統(tǒng)的蒸餾操作低得多，可有效利用地?zé)崮?、太?yáng)能以及工業(yè)廢水余熱等廉價(jià)能源，可望成為一種廉價(jià)、高效的分離手段。膜蒸熘技術(shù)目前的主
要應(yīng)用領(lǐng)域有海水和苦咸水的脫鹽淡化；廢水處理；純水凈化；非揮發(fā)性溶質(zhì)水溶液濃縮結(jié)晶；水溶液中揮發(fā)性溶質(zhì)的脫除回收等。膜蒸餾是以疏水性微孔膜兩側(cè)的蒸汽壓差為傳質(zhì)推動(dòng)力的膜分離過(guò)程，膜蒸餾過(guò)程幾乎是在常壓下進(jìn)行，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。在非揮發(fā)性溶質(zhì)水溶液的膜蒸餾過(guò)程中，只有水蒸氣能透過(guò)膜孔，故蒸餾液十分純凈。膜蒸餾技術(shù)除了設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、蒸餾液純凈以及易于組合擴(kuò)大等特點(diǎn)外，它可以處理高濃度的水溶液，可以將溶液濃縮至飽和狀態(tài)。
另外，在膜組件的各種結(jié)構(gòu)形式中，由于膜材料的多孔結(jié)構(gòu)，膜組件單位體積所能提供的膜接觸面積非常大，又由于膜材料是采用高分子聚合材料，在體積和重量上大大減小。尤其值得一提的是，膜蒸餾過(guò)程中，只有水蒸氣能通過(guò)膜孔，溶液和溶液中的液體分子、離子等都不能通過(guò)，因此在操作過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)泛沬夾帶現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于基于膜蒸餾技術(shù)的基本原理和操作過(guò)程以及溶液除濕過(guò)程中對(duì)溶液的濃縮分離要求，提出一種溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的溶液再生裝置，將膜蒸餾技術(shù)應(yīng)用于溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)中的溶液再生裝置，不但可以減小裝置的體積和重量，而且所利用的熱源溫度可以降低，拓展了低品位熱能的利用范圍，增加了熱能的可利用溫差。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決的
溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的溶液再生裝置，包括稀溶液儲(chǔ)液器6、濃溶液儲(chǔ)液器8、
溶液加熱裝置IO、再生循環(huán)泵9、水蒸氣處理模塊12和膜蒸餾組件11，稀溶液儲(chǔ)液器6下部的稀溶液出口通過(guò)管路與再生循環(huán)泵9的進(jìn)口連接，再生循環(huán)泵9的出口通過(guò)管路與溶液加熱裝置10的溶液進(jìn)口相連，溶液加熱裝置10的溶液出口與膜蒸餾組件11的進(jìn)口相連，膜蒸餾組件11的濃溶液出口與稀溶液儲(chǔ)液器6的上部進(jìn)料口連接，同時(shí)，膜蒸餾組件11的水蒸氣出口與水蒸氣處理模塊12的進(jìn)口相連，稀溶液儲(chǔ)液器6的下部溶液出口與流量調(diào)節(jié)閥門(mén)7的進(jìn)口連接，流量調(diào)節(jié)閥門(mén)7的出口與濃溶液儲(chǔ)液器8上部的進(jìn)料口連接，濃溶液儲(chǔ)液器8下部的溶液出口與濃溶液泵5的進(jìn)口連接，濃溶液泵5的出口與濃溶液和稀溶液熱交換器4的熱側(cè)進(jìn)口連接，濃溶液和稀溶液熱交換器4的熱側(cè)出口與濃溶液分配器2的進(jìn)口連接，濃溶液分配器2的出口與各個(gè)除濕器1的濃溶液進(jìn)口連接，各個(gè)除濕器1的稀溶液出口與稀溶液集中器3的進(jìn)口連接，稀溶液集中器3的出口與濃溶液和稀溶液熱交換器4的冷側(cè)進(jìn)口連接，濃溶液和稀溶液熱交換器4的冷側(cè)出口與稀溶液儲(chǔ)液器6側(cè)面的回流進(jìn)口連接。
其中，水蒸氣處理模塊12有四種結(jié)構(gòu)形式1):膜的一側(cè)是高溫再生溶液，膜的另一側(cè)是低溫吸收溶液的結(jié)構(gòu)形式。水蒸氣透過(guò)膜孔從熱側(cè)擴(kuò)散至冷側(cè)后被低溫溶液吸收帶走。二者形成逆流的流動(dòng)方式。2):膜的一側(cè)是高溫再生溶
液，膜的另一側(cè)是帶有空氣隙的冷卻壁面的結(jié)構(gòu)形式。水蒸氣透過(guò)膜孔從熱側(cè)擴(kuò)散至空氣隙后被冷壁面冷凝，冷凝后的液體水從壁面流至回收裝置。3)膜的一側(cè)是高溫再生溶液，膜的另一側(cè)由氣體進(jìn)行掃除的結(jié)構(gòu)形式。水蒸氣透過(guò)膜孔從熱側(cè)擴(kuò)散至另一側(cè)后被氣體吹除帶走。4)膜的一側(cè)是高溫再生溶液，膜的另一側(cè)進(jìn)行減壓或保持真空狀態(tài)的結(jié)構(gòu)形式。水蒸氣透過(guò)膜孔從熱側(cè)擴(kuò)散至真空側(cè)后，被直接排出或者冷凝回收。
膜蒸餾中所用的膜材料是，聚乙烯(PE)膜材料、聚丙烯(PP)膜材料、
聚四氟乙烯(PTFE)膜材料或聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料等選擇性透過(guò)膜材料或膜表面經(jīng)過(guò)疏水性增強(qiáng)處理的膜材料。
膜組件的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)制膜工藝做成板框式、螺旋巻式、圓管式、中空纖維式或毛細(xì)管式。
對(duì)于溶液除濕空調(diào)的溶液再生裝置，除濕溶液是有機(jī)溶劑三甘醇、二甘醇；無(wú)機(jī)溶液氯化鋰溶液、溴化鋰溶液、氯化鈣溶液或者此三種無(wú)機(jī)溶液的任意混
合溶液。
對(duì)于不同系統(tǒng)規(guī)模和產(chǎn)能，可以通過(guò)膜蒸餾組件的串聯(lián)和并聯(lián)方式進(jìn)行組合擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。
此外，系統(tǒng)中的稀溶液儲(chǔ)液器6和濃溶液儲(chǔ)液器8同時(shí)具有儲(chǔ)液和蓄能的功能。系統(tǒng)既可以連續(xù)運(yùn)行，也可以間歇運(yùn)行；系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，濃溶液和稀溶液熱交換器4降低濃溶液的溫度，提高稀溶液的溫度，從總體上，降低了溶液再生的熱負(fù)荷，提高了系統(tǒng)的性能系數(shù)。
稀溶液儲(chǔ)液器6中的稀溶液經(jīng)再生循環(huán)泵9驅(qū)動(dòng)后進(jìn)入溶液加熱裝置10中加熱，加熱后的稀溶液在膜蒸餾組件11中進(jìn)行膜分離濃縮，其中產(chǎn)生的水蒸氣由水蒸氣處理模塊12處理，濃縮后的濃溶液流入稀溶液儲(chǔ)液器6中，如此循環(huán)，直至稀溶液儲(chǔ)液器6中的溶液濃度達(dá)到要求后，完成一次溶液再生循環(huán)；開(kāi)啟流量調(diào)節(jié)闊門(mén)7，將濃縮后的溶液流入濃溶液儲(chǔ)液器8中，濃溶液由濃溶液泵5驅(qū)動(dòng)進(jìn)入濃溶液和稀溶液熱交換器4降溫后進(jìn)入濃溶液分配器2中，濃溶液在各個(gè)除濕器1中對(duì)新風(fēng)進(jìn)行除濕，吸收新風(fēng)中的水蒸氣后溶液濃度變稀，
流回至稀溶液集中器3中，再流經(jīng)濃溶液和稀溶液熱交換器4升溫后進(jìn)入稀溶液儲(chǔ)液器6中，完成一次除濕循環(huán)。
本發(fā)明利用膜蒸餾技術(shù)中可利用低品位熱能的特點(diǎn)和膜材料可以提供大接觸面積的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)溶液再生過(guò)程的低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)，使得系統(tǒng)對(duì)于驅(qū)動(dòng)熱源的選擇更加廣泛；同時(shí)，由于膜材料屬于有機(jī)高分子聚合材料，可以大大降低系統(tǒng)的體積和重量；還因?yàn)槟そM件可以簡(jiǎn)單、快速的組合，可以隨著溶液再生需求的不同對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)的方式進(jìn)行擴(kuò)展；可應(yīng)用于溫濕度獨(dú)立控制的空調(diào)系統(tǒng)，也可應(yīng)用于濕度精確控制的系統(tǒng)中。因此，本發(fā)明具有驅(qū)動(dòng)熱源的溫度更低，可利用的溫差更大，裝置的體積和重量更小，系統(tǒng)更節(jié)能的特點(diǎn)。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是本發(fā)明的水蒸氣處理模塊12的四種結(jié)構(gòu)形式，其中，圖2(a)為膜的一側(cè)是高溫再生溶液，膜的另一側(cè)是低溫吸收溶液的結(jié)構(gòu)形式；圖2(b)為膜的一側(cè)是高溫再生溶液，膜的另一側(cè)是帶有空氣隙的冷卻壁面的結(jié)構(gòu)形式；圖2(c)為膜的一側(cè)是高溫再生溶液，膜的另一側(cè)由氣體進(jìn)行氣掃吹除的結(jié)構(gòu)形式；圖2(d)為膜的一側(cè)是高溫再生溶液，膜的另一側(cè)進(jìn)行減壓或保持真空
狀態(tài)的結(jié)構(gòu)形式。
圖3是本發(fā)明的膜材料的微觀結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參照?qǐng)D1，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理為稀溶液儲(chǔ)液器6下部的稀溶液出口通過(guò)管路與再生循環(huán)泵9的進(jìn)口連接，再生循環(huán)泵9的出口通過(guò)管路與溶液加熱裝置10的溶液進(jìn)口相連，溶液加熱裝置10的溶液出口與膜蒸餾組件11的進(jìn)口相連，其中，膜蒸餾組件11的濃溶液出口與稀溶液儲(chǔ)液器6的上部進(jìn)料口連接，同時(shí)，膜蒸餾組件ll的水蒸氣出口與水蒸氣處理模塊12的進(jìn)口相連；稀溶液儲(chǔ)
液器6的下部溶液出口與流量調(diào)節(jié)閥門(mén)7的進(jìn)口連接，流量調(diào)節(jié)閥門(mén)7的出口與濃溶液儲(chǔ)液器8上部的進(jìn)料口連接，濃溶液儲(chǔ)液器8下部的濃溶液出口與濃溶液泵5的進(jìn)口連接，濃溶液泵5的出口與濃溶液和稀溶液熱交換器4的熱側(cè)進(jìn)口連接，濃溶液和稀溶液熱交換器4的熱側(cè)出口與濃溶液分配器2的進(jìn)口連接，濃溶液分配器2的出口與各個(gè)除濕器1的濃溶液進(jìn)口連接，各個(gè)除濕器l的稀溶液出口與稀溶液集中器3的進(jìn)口連接，稀溶液集中器3的出口與濃溶液和稀溶液熱交換器4的冷側(cè)進(jìn)口連接，濃溶液和稀溶液熱交換器4的冷側(cè)出口與稀溶液儲(chǔ)液器6側(cè)面的回流進(jìn)口連接。
圖1中，左面雙點(diǎn)劃線(xiàn)方框內(nèi)為整個(gè)除濕器1的結(jié)構(gòu)示意圖，由于系統(tǒng)采用分散除濕，集中再生的方式，所以，濃溶液分配器2將濃溶液分配給各個(gè)除濕器1的濃溶液進(jìn)口，濃溶液在除濕器1中吸收新風(fēng)中的水蒸氣后溶液變稀，需要進(jìn)行集中再生時(shí)從各個(gè)除濕器1的稀溶液出口匯集在稀溶液集中器3中，流過(guò)濃溶液和稀溶液熱交換器4后進(jìn)入稀溶液儲(chǔ)液器6中。
稀溶液儲(chǔ)液器6中的稀溶液經(jīng)再生循環(huán)泵9驅(qū)動(dòng)后進(jìn)入溶液加熱裝置10中加熱，加熱后的稀溶液在膜蒸餾組件11中進(jìn)行膜分離濃縮，其中產(chǎn)生的水蒸氣由水蒸氣處理模塊12處理，濃縮后的較濃溶液流入稀溶液儲(chǔ)液器6中，如此循環(huán)，直至稀溶液儲(chǔ)液器6中的溶液濃度達(dá)到要求后，完成溶液再生。開(kāi)啟流量調(diào)節(jié)閥門(mén)7，將濃縮后的溶液流入濃溶液儲(chǔ)液器8中，濃溶液由濃溶液泵5驅(qū)動(dòng)進(jìn)入濃溶液和稀溶液熱交換器4降溫后進(jìn)入濃溶液分配器2中，由濃溶液分配器2分配給各個(gè)除濕器1，濃溶液在各個(gè)除濕器1中對(duì)新風(fēng)進(jìn)行除濕，吸收新風(fēng)中的水蒸氣后溶液濃度變稀，流回至稀溶液集中器3中，再流經(jīng)濃溶
液和稀溶液熱交換器4升溫后進(jìn)入稀溶液儲(chǔ)液器6中，完成一次除濕循環(huán)。圖
l中l(wèi)為除濕器；2為濃溶液分配器；3為稀溶液集中器；4為濃溶液和稀溶液熱交換器；5為濃溶液泵；6為稀溶液儲(chǔ)液器；7為流量調(diào)節(jié)閥門(mén)；8為濃溶液儲(chǔ)液器；9為再生循環(huán)泵；10為溶液加熱裝置；11為膜蒸餾組件；12為水
蒸氣處理模塊。
溶液再生過(guò)程既可以間歇式進(jìn)行，也可以連續(xù)進(jìn)行，間歇式進(jìn)行時(shí)，稀溶
液儲(chǔ)液器6和濃溶液儲(chǔ)液器8具有儲(chǔ)存溶液和蓄能功能，連續(xù)運(yùn)行時(shí)，濃溶液和稀溶液熱交換器4具有回收熱量，減小系統(tǒng)熱負(fù)荷的功能。
參照?qǐng)D2，本發(fā)明中水蒸氣的處理模塊12包括四種結(jié)構(gòu)形式，圖2(a)為膜13的一側(cè)是高溫再生溶液，膜13的另一側(cè)是低溫吸收溶液。水蒸氣透過(guò)膜孔從熱側(cè)擴(kuò)散至冷側(cè)后被低溫溶液吸收帶走。二者形成逆流的流動(dòng)方式。圖2(b)為膜13的一側(cè)是高溫再生溶液，膜13的另一側(cè)是帶有空氣隙的冷卻壁面14。水蒸氣透過(guò)膜孔從熱側(cè)擴(kuò)散至空氣隙后被冷卻壁面14冷凝，冷凝后的液體水從冷卻壁面14流至回收裝置。圖2(c)為膜13的一側(cè)是高溫再生溶液，膜13的另一側(cè)由氣體進(jìn)行氣掃吹除，水蒸氣透過(guò)膜孔從熱側(cè)擴(kuò)散至另一側(cè)后被氣體吹除帶走。圖2(d)為膜13的一側(cè)是高溫再生溶液，膜13的另一側(cè)進(jìn)行減壓或保持真空狀態(tài)。水蒸氣透過(guò)膜孔從熱側(cè)擴(kuò)散至真空側(cè)后，被冷凝回收。
對(duì)于有機(jī)溶劑三甘醇、二甘醇，無(wú)機(jī)溶液氯化鋰溶液、溴化鋰溶液或氯化鈣溶液，由于其溶液的表面蒸氣壓較低，具有較強(qiáng)的吸濕能力，因此，用于溶液除濕過(guò)程中，吸收新風(fēng)中的水蒸氣使空氣的濕度得到調(diào)整，但自身溶液的濃度變稀，溶液表面的蒸氣壓上升，吸濕性下降，必須進(jìn)行溶液的再生處理。
本發(fā)明中膜蒸餾的機(jī)理可以用圖3中的微觀結(jié)構(gòu)圖來(lái)說(shuō)明。膜13的左側(cè)是高溫再生稀溶液，如氯化鋰溶液，溴化鋰溶液、氯化鈣溶液或上述三種溶液的混合溶液，膜13的右側(cè)為如圖2所示的四種水蒸氣的處理方法的其中之一。圖3中膜孔的孔徑很小，與水蒸氣分子的平均自由程相當(dāng)，因此，高溫再生稀
溶液在膜13左側(cè)流動(dòng)，在膜壁面的膜孔處形成一定的水蒸氣分壓，由于膜孔
兩側(cè)的水蒸氣壓力差作用，使得水蒸氣從左側(cè)向右側(cè)擴(kuò)散，擴(kuò)散的通量與膜材料的特性有關(guān)，也與膜兩側(cè)水蒸氣的壓差有關(guān)。為了驗(yàn)證膜蒸餾技術(shù)在溶液再生循環(huán)過(guò)程中的應(yīng)用，對(duì)溴化鋰溶液進(jìn)行減
壓膜蒸餾試驗(yàn)，膜材料選用了聚偏氟乙烯(PVDF)膜。實(shí)驗(yàn)參數(shù)為溴化鋰溶液質(zhì)量濃度50%;加熱溶液(暖側(cè))溫度范圍65_88°C;溶液流量范圍40-120L/h;膜真空側(cè)(冷側(cè))真空度0.085-0.095Mpa。膜組件為中空纖維膜組件
形式，PVDF膜材料和膜組件的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1、表2所示。
_表1PVDF膜管材料參數(shù)_
平均孔徑/,孔隙率內(nèi)徑/mm壁厚/mm外徑/:—0.1685%0.80.151.1
_表2中空纖維膜組件參數(shù)_
外徑/mm內(nèi)徑/mm有效長(zhǎng)度/mm膜管/根膜面積/m.3
試驗(yàn)結(jié)果表明，水蒸氣的膜通量隨著溶液溫度的提高而提高，隨著膜冷側(cè)真空度的增加而提高，并且隨著流量的增加而提高。
在上述試驗(yàn)參數(shù)條件下，試驗(yàn)結(jié)果顯示，水蒸氣的膜通量范圍在0.6-2.4kg/(h.m勺之間，因此，對(duì)于濃度更小的系統(tǒng)溶液來(lái)說(shuō)，由于溶液表面的水蒸氣壓力越大，水蒸氣的膜通量也越大，溶液的操作溫度就會(huì)越低。因此，膜蒸餾技術(shù)應(yīng)用于溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的溶液再生過(guò)程是完全可行的。
權(quán)利要求
1、溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的溶液再生裝置，包括稀溶液儲(chǔ)液器(6)、濃溶液儲(chǔ)液器(7)、溶液加熱裝置(10)、再生循環(huán)泵(9)、水蒸氣處理模塊(12)和膜蒸餾組件(11)，其特征在于稀溶液儲(chǔ)液器(6)下部的稀溶液出口通過(guò)管路與再生循環(huán)泵(9)的進(jìn)口連接，再生循環(huán)泵(9)的出口通過(guò)管路與溶液加熱裝置(10)的稀溶液進(jìn)口相連，溶液加熱裝置(10)的稀溶液出口與膜蒸餾組件(11)的進(jìn)口相連，膜蒸餾組件(11)的濃溶液出口與稀溶液儲(chǔ)液器(6)的上部進(jìn)料口連接，同時(shí)，膜蒸餾組件(11)的水蒸氣出口與水蒸氣處理模塊(12)的進(jìn)口相連，稀溶液儲(chǔ)液器(6)的下部溶液出口與流量調(diào)節(jié)閥門(mén)(7)的進(jìn)口連接，流量調(diào)節(jié)閥門(mén)(7)的出口與濃溶液儲(chǔ)液器(8)上部的進(jìn)料口連接，濃溶液儲(chǔ)液器(8)下部的溶液出口與濃溶液泵(5)的進(jìn)口連接，濃溶液泵(5)的出口與濃溶液和稀溶液熱交換器(4)的熱側(cè)進(jìn)口連接，濃溶液和稀溶液熱交換器(4)的熱側(cè)出口與濃溶液分配器(2)的進(jìn)口連接，濃溶液分配器(2)的出口與各個(gè)除濕器(1)的濃溶液進(jìn)口連接，各個(gè)除濕器的稀溶液出口與稀溶液集中器(3)的進(jìn)口連接，稀溶液集中器(3)的出口與濃溶液和稀溶液熱交換器(4)的冷側(cè)進(jìn)口連接，濃溶液和稀溶液熱交換器(4)的冷側(cè)出口與稀溶液儲(chǔ)液器(6)側(cè)面的回流進(jìn)口連接。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的溶液再生裝置，其特征在于所說(shuō)的水蒸氣處理模塊(12)可以選用以下任意一種結(jié)構(gòu)形式1)膜的一側(cè)是高溫再生溶液，膜的另一側(cè)是低溫吸收溶液的結(jié)構(gòu)形式；2)膜的一側(cè)是高溫再生溶液，膜的另一側(cè)是帶有空氣隙的冷卻壁面的結(jié)構(gòu)形式；3)膜的一側(cè)是高溫再生溶液，膜的另一側(cè)由氣體進(jìn)行掃除的結(jié)構(gòu)形式；4)膜的一側(cè)是高溫再生溶液，膜的另一側(cè)進(jìn)行減壓或保持真空狀態(tài)的結(jié)構(gòu)形式。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的溶液再生裝置，其特征在于所述的膜蒸餾組件(11)所用的膜材料是聚乙烯材料(PE)膜材料、聚丙烯材料(PP)膜材料、聚四氟乙烯(PTFE)膜材料、聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料等選擇性透過(guò)膜材料或膜表面經(jīng)過(guò)疏水性增強(qiáng)處理的膜材料。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的溶液再生裝置，其特征在于所述的膜蒸餾組件(11)的結(jié)構(gòu)形式為板框式、螺旋巻式、圓管式、中空纖維式或毛細(xì)管式。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)溶液再生裝置，其特征在于所述的除濕溶液為有機(jī)溶劑三甘醇或二甘醇或無(wú)機(jī)溶液氯化鋰溶液、溴化鋰溶液、氯化鈣溶液或者此三種無(wú)機(jī)溶液的任意混合溶液。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)溶液再生裝置，其特征還在于所述的膜蒸餾組件(11)可以通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的方式進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)處理規(guī)模的擴(kuò)展。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)溶液再生裝置，其特征還在于所述的稀溶液儲(chǔ)液器(6)和濃溶液儲(chǔ)液器(8)同時(shí)具有儲(chǔ)液和蓄能的功能。
全文摘要
一種基于膜蒸餾技術(shù)的溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的溶液再生裝置，主要包括稀溶液儲(chǔ)液器、濃溶液儲(chǔ)液器、溶液加熱裝置、再生循環(huán)泵、水蒸氣處理模塊和膜蒸餾組件，利用膜蒸餾技術(shù)中驅(qū)動(dòng)熱源溫度較低的特性，溶液再生過(guò)程所需的熱源溫度大大降低，熱能的可利用溫差范圍增大；同時(shí)，利用膜組件在單位體積下所能提供的巨大接觸面積以及膜組件的可擴(kuò)展性，使得溶液再生系統(tǒng)的體積和重量大大減小；與傳統(tǒng)填料塔式溶液再生裝置相比，本發(fā)明運(yùn)行溫度更低，運(yùn)行過(guò)程中熱能僅僅用于水蒸氣的跨膜潛熱傳遞，因此能耗更小。
文檔編號(hào)B01D61/36GKSQ
公開(kāi)日2009年5月20日申請(qǐng)日期2008年12月25日優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者馮詩(shī)愚,云李,王贊社,顧兆林申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)
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