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領域本發明涉及液體除濕技術，特別涉及空調領域的非接觸式液體除濕方法及除濕器。背景技術近年來，隨著我國社會與經濟的發展，人們生活水平不斷提高，對居住環境的舒適性提出了更高的要求，其中對除濕的需求越來越強；在一些特殊的部門，如檔案、煙草、**、醫藥等，以及地下或半地下建筑內等場合根據不同用途，亦都有較高的除濕要求。空氣調節包括溫度與濕度的調節，其中，除濕是一項高能耗工作，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總能耗的20％～40％，因此研究開發節能的除濕技術，對全社會的能源與環境保護具有重要的意義。液體吸收除濕技術由于可以達到非常低的空氣露點，可利用低溫熱源再生，可利用鹽溶液蓄冷和蓄熱而得到空調技術的重視。但是液體除濕技術的固有缺點是除濕空氣會夾帶溶液中的鹽分，形成類似海風中的鹽霧，帶來居室、家具的腐蝕，對人體健康也有不良影響。就是這個原因，歐美發達國家和日本已經禁止液體吸收除濕在民用空調中的應用。要解決這個問題，必須解決空氣夾帶鹽溶液中鹽分的問題。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。在空氣進入除濕器除濕過程中，由于鹽溶液與空氣直接接觸，溶液中的鹽分會被夾帶到除濕空氣中，形成鹽霧，帶來腐蝕。發明內容本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺點，提供一種非接觸式液體除濕方法及除濕器，本發明既能實現高效除濕，又能避免空氣與鹽溶液直接接觸。具體技術方案如下：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，空氣流過膜一側表面時，空氣中的水蒸汽會選擇性地穿過膜，到達膜的另一側，然后被與膜接觸的除濕鹽溶液吸收，空氣得到干燥，實現除濕。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膜，水蒸汽能穿過該膜但鹽分子和液體水不能穿過該膜。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。所述選擇性透過膜包括高分子聚合物膜、無機分子篩膜、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；所述無機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，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、空氣進口流道、空氣出口流道、鹽溶液進口流道、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的開口相連，殼體內左右兩端處各設有封頭，該兩個封頭將殼體左右兩端堵起來，封頭上開多個孔，多根中空纖維式或管式膜分別通過這些孔穿過封頭，中空纖維式或管式膜被固定在殼體內部；殼體中間還布置有折流板，折流板上也開多個孔供中空纖維式或管式膜穿過。，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。這種結構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，該除濕器為板式除濕器，包括殼體、平板膜、封頭、空氣進口流道、空氣出口流道、鹽溶液進口流道、鹽溶液出口流道。平板膜與無紡布粘在一起，鹽溶液入口流道與殼體左側相連，鹽溶液出口流道與殼體右側相連，空氣進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，中空層中相對的兩側由密封板堵住，另外兩側開口形成流道；所述多層平板膜形成交錯排列的空氣流道和溶液流道，使空氣和溶液交叉流過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這些流道，進行水分交換。封頭與流道側面二端相連，避免流體泄漏。為了強化除濕器除濕過程，及時帶走除濕過程釋放的熱量，本發明提出一種帶內冷卻管的管式膜結構。管式膜內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程釋放的熱量。本發明的非接觸式液體除濕器，結構類似于管殼式換熱器，中空纖維或管式膜內部是管程，膜外部是殼程。處理空氣和鹽溶液分別流過膜二側的管程和殼程，空氣中的水蒸汽選擇性透過膜被鹽溶液吸收，實現空氣的除濕。也可將膜做成平板式一層層疊加起來，形成平行板流道，處理空氣和溶液分別交錯流過平板膜形成的流道，通過膜進行水分交換，實現空氣除濕。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生。為了實現強化除濕，在除濕器內部的管式膜內部布置冷卻管。本發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。本發明相對現有技術具有如下的優點及效果：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，帶來腐蝕和污染。解決了溶液除濕的弊端。內冷卻管式膜強化了除濕過程和再生過程，提高了系統性能。附圖說明圖1是具體實施方式中選擇性透過膜為中空纖維或管式膜時除濕器的結構示意圖。圖2是圖1所示除濕器中的中空纖維膜結構示意圖。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構示意圖。圖4是具體實施方式中擇性透過膜為平板式膜時除濕器的結構示意圖。圖5是圖4所示除濕器的芯體結構示意圖。圖6是帶內冷卻管的管式膜結構示意圖。圖7是采用膜除濕器與再生器的液體除濕系統圖。具體實施方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例1中空纖維或管式膜除濕器結構如圖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左上側的開口相連。封頭4置于殼體內兩端，將殼體左右兩端堵起來，它上面開多個孔，多個中空纖維或管式膜8通過這些孔穿過封頭4，被固定在殼體內部。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，它上面也開多個孔，中空纖維或管式膜穿過這些孔，固定起來。在折流板作用下，殼體中的流體蜿蜒流動，與膜充分接觸。由上述設備實現的膜除濕方法為：將空氣通過除濕空氣入口流道6送入除濕器殼程，在折流板7作用下蜿蜒前進，最后通過除濕空氣出口流道2排出。在前進過程中，空氣與管程中的鹽溶液進行水分交換，被干燥，最后流出的是除濕后的空氣。濃的除濕鹽溶液通過除濕溶液入口流道1進入除濕器管程，在流動過程中，通過中空纖維或管式膜表面，與管外濕空氣進行水分交換，吸收空氣中的水分后通過除濕溶液出口流道5排出，成為稀溶液。上述實施方案中，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構如圖2所示。膜8中間有孔道9，溶液通過孔道9流動，形成管程。實施例2本發明的中空纖維或管式膜除濕器也可作為再生器使用。結構如圖3所示，由圖3可見，作為再生器使用時，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，再生空氣進口流道10與殼體3左側相連，再生空氣出口流道12與殼體3右側相連。封頭4置于殼體內兩端，將殼體二側封堵起來，它上面開多個孔，中空纖維或管式膜8穿過封頭4的開孔，被固定在殼體內部。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這些孔，每個纖維穿過一個孔，固定起來。在折流板作用下，殼體中的流體蜿蜒流動，與膜充分接觸。由上述設備實現的膜再生方法為：將稀鹽溶液通過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，最后通過再生鹽溶液出口流道11排出，成為濃溶液。在前進過程中，再生鹽溶液與管程中的再生空氣進行水分交換，被干燥，最后流出的是干燥再生后的濃溶液。再生空氣通過再生空氣入口流道10進入再生器管程，在流動過程中，通過中空纖維或管式膜表面，與管外稀溶液進行水分交換，吸收溶液中的水分后通過再生空氣出口流道12排出。上述實施方案中，再生溶液也可走管程，再生空氣也可走殼程。實施例3本發明的平板式膜除濕器的結構如圖4所示，由圖4可見，本發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左側相連，鹽溶液出口流道16與殼體3右側相連，空氣進口流道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。芯體的結構如圖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，中空層中相對的兩側由密封板20堵塞，防止流體泄漏，另外兩側開口形成流道；平行板膜形成交錯排列的空氣流道和溶液流道，空氣和溶液交叉流過空氣流道和溶液流道。由上述設備實現的膜除濕方法為：將鹽溶液通過鹽溶液入口流道14送入除濕器，將空氣通過空氣入口流道15送入除濕器，溶液和空氣在芯體的流道中交錯流動，在流動過程中進行水分交換。空氣中的水分被溶液吸收，達到除濕的目的。當入口溶液為稀溶液時，溶液將自身的水分傳遞給空氣，此時工作模式為再生器模式。所述平板膜粘貼在無紡布上，堅固耐用，可承受壓力。實施例4本發明帶內冷卻管的管式膜結構如圖6所示。可見，在管式膜內部流道9中，設置一條冷卻管21，它是塑料管或其他耐腐蝕管，冷卻管21通冷水，帶走膜8外面溶液除濕時產生的熱量，起到強化除濕的目的。它可以代替所述圖1中的中空纖維或管式膜。實施例5圖7是采用膜除濕器與再生器的液體除濕系統流程圖。可見，膜除濕器22與溶液儲液器23相連，溶液儲液器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。由上述系統實現的液體除濕方法為：濃鹽溶液儲液器23來的鹽溶液流過膜除濕器22，將空氣中的水分去除，吸收水分的鹽溶液成為稀溶液，進入溶液熱交換器27吸熱，溫度升高后，在加熱器26中進一步加熱，再進入膜再生器25中再生，將溶液中的水分脫除，變成濃溶液，濃溶液先進入溶液熱交換器27中降溫，然后進入溶液冷卻器24中進一步降溫，最后進入濃溶液儲液器23中，完成一個循環。