一種對稱傳熱傳質結構的製作方法

2023-07-20 23:54:36 3

專利名稱：一種對稱傳熱傳質結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及熱交換技術領域，尤其涉及一種對稱傳熱傳質結構。
背景技術：
能量的概念只是一個相對的概念，即存在一個高能量水平的熱源和一個低能量水平的熱沉，否則就沒有可用的能量，如熱泵和熱交換器都存在冷側和熱側的概念。物質的分離往往也牽涉到能量的轉換，即傳質過程往往也伴隨的熱量的傳遞。利用水在空氣中的蒸發和冷凝，可以實現空氣的除溼和液體的分離，這往往也是與能量的過程相伴的，或者是與冷源和熱源相伴的。因此探索一種冷熱源對稱的傳質傳熱結構，有效實現諸如空氣除溼和液體分離等過程，具有實際的應用價值。現有的技術儘管對上述過程有所涉及，但在能量的高效利用，結構的簡章，通用性以及實現的細節等方面均存在不足。

實用新型內容本實用新型的目的在於針對現有技術的不足，提供一種對稱傳熱傳質結構。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的一種對稱傳熱傳質結構，它包括第一液體、第二液體、第一風機、第二風機、第一傳熱傳質芯體、第二傳熱傳質芯體、第一泵、第二泵、第一液體槽、第二液體槽、隔離結構和能量轉換裝置。其中，第一液體置於第一液體槽內，第二液體置於第二液體槽內，第一風機與第一傳熱傳質芯體的氣體通道相連，第二風機與第二傳熱傳質芯體的氣體通道相連。第一液體槽通過第一泵和能量轉換裝置的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體的液體通道相連。第二液體槽通過第二泵和能量轉換裝置的另一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體的液體通道相連。第一液體槽和第二液體槽之間通過隔離結構隔離。本實用新型的目的也可以通過以下技術方案來實現一種對稱傳熱傳質結構，它包括第一液體、第二液體、第一風機、第一傳熱傳質芯體、第二傳熱傳質芯體、第一泵、第二泵、第一液體槽、第二液體槽、隔離結構和能量轉換裝置。其中，第一液體置於第一液體槽內，第二液體置於第二液體槽內，第一風機依次與第一傳熱傳質芯體的氣體通道和第二傳熱傳質芯體的氣體通道相連。第一液體槽通過第一泵和能量轉換裝置的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體的液體通道相連。第二液體槽通過第二泵和能量轉換裝置的另一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體的液體通道相連。第一液體槽和第二液體槽之間通過隔離結構隔離。本實用新型的有益效果是，本實用新型的對稱傳熱傳質結構高效、簡單，具有通用性，可廣泛應用於空調、海水淡化，液體分離和濃縮等各種應用場合。

[0011]圖1為本實用新型對稱傳熱傳質結構的基本原理圖；圖2為實施例1熱泵驅動的對稱傳熱傳質結構應用於除溼的原理圖；圖3為實施例2外界冷(熱)源驅動的對稱傳質傳熱結構應用於除溼的原理圖；圖4為實施例3熱交換型的對稱傳熱傳質結構應用於除溼的原理圖；圖5為實施例4帶有空氣熱回收的對稱傳熱傳質結構的基本原理圖；圖6為實施例5熱泵驅動的對稱性傳質傳熱結構應用於除溼原理圖；圖7為實施例6熱泵驅動的對稱性傳質傳熱結構應用於除溼原理圖；圖8為實施例7外界熱源驅動的對稱傳質傳熱結構應用於液體分離的原理圖；圖9為實施例8熱泵驅動的對稱傳質傳熱結構用於液體分離的原理圖。圖中，第一空氣1、第二空氣2、第一風機11、第二風機21、第一傳熱傳質芯體13、第二傳熱傳質芯體23、第一液體12、第二液體22、第一泵15、第二泵25、第一液體槽14、第二液體槽24、隔離結構4、第一換熱器33、第二換熱器34、第三換熱器36、第三液體37、第四液體38、第四換熱器39、製冷劑35、空氣換熱器5、儲液罐6、第五換熱器61、第六換熱器62、能量轉換裝置3、第一液體37、第二液體38。
具體實施方式
下面根據附圖和實施例詳細描述本實用新型，本實用新型的目的和效果將變得更加明顯。如圖1所示，本實用新型的對稱傳熱傳質結構包括第一液體12、第二液體22、第一風機11、第二風機21、第一傳熱傳質芯體13、第二傳熱傳質芯體23、第一泵15、第二泵 25、第一液體槽14、第二液體槽24、隔離結構4和能量轉換裝置3。其中，第一液體12置於第一液體槽14內，第二液體22置於第二液體槽M內，第一風機11與第一傳熱傳質芯體13 的氣體通道相連，第二風機21與第二傳熱傳質芯體23的氣體通道相連。第一液體槽14通過第一泵15和能量轉換裝置3的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體13的液體通道相連。 第二液體槽M通過第二泵25和能量轉換裝置3的另一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體23 的液體通道相連。第一液體槽14和第二液體槽M之間通過隔離結構4隔離。第一空氣1在第一風機11的驅動下進入第一傳熱傳質芯體13中，第二空氣2在第二風機21的驅動下進入第二傳熱傳質芯體23中。第一液體12在第一泵15驅動下經過能量轉換裝置3，然後進入第一傳熱傳質芯體13中與第一空氣1進行熱質交換，然後流入第一液體槽14。第二液體22在第二泵25的驅動下經過能量轉換裝置3，然後進入第二傳熱傳質芯體23中與第二空氣2進行熱質交換，然後流入第二液體槽對。第一空氣1、第二空氣2、第一液體12和第二液體22通過隔離結構4隔離。由於能量轉換裝置3的作用，使得第一液體12和第二液體22的能量發生變化，並導致第一空氣1和第二空氣2的焓值進行反向變化，即第一空氣1焓值增加時，第二空氣2 焓值減少，反之亦然。第一傳熱傳質芯體13和第二傳熱傳質芯體23可以為間接傳熱傳質芯體，即液體與空氣不直接接觸，間接傳熱傳質芯體原理見專利「200610049187。X，一種氣液傳質方法」， 其傳質傳熱通過氣體通道與液體通道中的膜來實現。實施例1[0027]如圖2所示，能量轉換裝置3包括一個壓縮式熱泵和一個第三換熱器36，第三換熱器36為液/液換熱器，壓縮式熱泵包括壓縮機31，膨脹閥32，第一換熱器33和第二換熱器 34、製冷劑35及其它附件等。第一泵15通過第三換熱器36的一條液體通道與第二液體槽 24相連，通過第一換熱器33的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體13的液體通道相連。第二泵25通過第三換熱器36的另一條液體通道與第一液體槽14相連，通過第二換熱器34 的一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體23的液體通道相連。製冷劑35通過第一換熱器33和第二換熱器34分別與第一液體12、第二液體22 進行換熱，第一液體12和第二液體22為除溼液，第一液體槽14和第二液體槽M中的除溼液通過第三換熱器36進行交換。第一液體12與第一空氣1進行傳質傳熱，第二液體22與第二空氣2進行傳質傳熱，一側空氣被製冷除溼，而另一側的空氣被用於溶液再生並被加熱加溼。實施例2如圖3所示，本實用新型還包括第三液體37和第四液體38，能量轉換裝置3含有第一換熱器33、第二換熱器；34和第三換熱器36。第一換熱器33、第二換熱器；34和第三換熱器36均為液體換熱器，第一泵15通過第三換熱器36的一條液體通道與第二液體槽M 相連，通過第一換熱器33的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體13的液體通道相連，第三液體37在第一換熱器33的另一條換熱通道內流通。第二泵25通過第三換熱器36的另一條液體通道與第一液體槽14相連，通過第二換熱器34的一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體 23的液體通道相連，第四液體38在第二換熱器34的另一條換熱通道內流通。第一換熱器33為第一液體12和第三液體37的換熱器，第二換熱器34為第二液體22和第四液體38的換熱器。第三液體37為熱流體，如熱水等，第四液體38為冷流體， 如冷水等。第一液體12、第二液體22為除溼液，第一液體槽14和第二液體槽M中的除溼液通過第三換熱器36進行交換。第一液體12與第一空氣1進行傳質傳熱，第二液體22與第二空氣2進行傳質傳熱，一側空氣被製冷除溼，而別一側的空氣被用於溶液再生並被加熱加溼。實施例3如圖4所示，第一液體12為除溼液，第二液體22為水。能量轉換裝置3為第四換熱器39，第四換熱器39為液體換熱器，第一泵15通過第四換熱器39的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體13的液體通道相連。第二泵25通過第四換熱器39的一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體23的液體通道相連。第一液體12與第一空氣1進行傳質傳熱，第二液體22與第二空氣2進行傳質傳熱，第一空氣1被製冷除溼，而第二空氣2被加熱加溼。第一液體12 —側需與溶液再生器相聯，圖中未示出。實施例4如圖5所示，與圖1中的唯一不同之處在於，還包括一空氣換熱器5，第一風機11 通過空氣換熱器5的一條氣體通道與第一傳熱傳質芯體13的氣體通道相連，第二風機21 通過空氣換熱器5的另一條氣體通道與第二傳熱傳質芯體23的氣體通道相連。第一空氣1和第二空氣2在進入第一傳熱傳質芯體13和第二傳熱傳質芯體23 之前，先經過空氣換熱器5進行全熱或顯熱交換。[0040]實施例5如圖6所示，在圖2的基礎上，增加了儲液罐6，儲液罐6中設置第五換熱器61，第五換熱器61與第一換熱器33並聯或串聯布置，圖中表示的為並聯布置。第五換熱器61可加熱儲液罐6中的液體，如水等。實施例6如圖7所示，在圖6的基礎上在儲液罐6內增設了第六換熱器62，第六換熱器62 與第二換熱器34並聯或串聯設置。圖中表示的為並聯布置。也可以在圖9中去掉第五換熱器61，而保留第六換熱器62。本實用新型的另一種結構如下本實用新型的對稱傳熱傳質結構包括第一液體12、第二液體22、第一風機11、第一傳熱傳質芯體13、第二傳熱傳質芯體23、第一泵15、第二泵25、第一液體槽14、第二液體槽24、隔離結構4和能量轉換裝置3。其中，第一液體12置於第一液體槽14內，第二液體 22置於第二液體槽M內，第一風機11依次與第一傳熱傳質芯體13的氣體通道和第二傳熱傳質芯體23的氣體通道相連。第一液體槽14通過第一泵15和能量轉換裝置3的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體13的液體通道相連。第二液體槽M通過第二泵25和能量轉換裝置3的另一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體23的液體通道相連。第一液體槽14和第二液體槽M之間通過隔離結構4隔離。實施例7如圖8所示，本實用新型還包括第三流體，能量轉換裝置3包含第一換熱器33和第四換熱器39，第一換熱器33和第四換熱器39均為液體換熱器，第一泵15依次通四換熱器39的一條液體通道和第一換熱器33的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體13的液體通道相連，第三流體在第一換熱器33的另一條換熱通道內流通。第二泵25通過第四換熱器39的另一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體23的液體通道相連。第一換熱器33為第三液體37和第一液體12的換熱器，第三液體37為熱流體，如熱水等，第一液體12為溶液，如水基溶液等；第四液體換熱器39為第一液體12和第二液體 22的換熱器，第二液體22為從第一液體中分離出的溶劑，如水等。第一溶液槽14的第一液體12在第一泵15的驅動下，先經過第四換熱器39，再經過第一換熱器33進入到第一傳熱傳質芯體13中，第二液槽M中的第二液體22由第二泵25驅動經過第四換熱器39進入第二傳熱傳質芯體23中。第一空氣1先經過第一傳熱傳質芯體13與第一液體12進行熱質交換，第一液體 12中的溶劑蒸發至第一空氣中，第一空氣再經過第二傳熱傳質芯體23與第二液體22進行熱質交換，第一空氣1中的溶劑冷凝至第二液體22中，第一空氣1再排出第二傳熱傳質芯體23，第一液體12得到濃縮，得到第二液體22。實施例8如圖9所示，能量轉換裝置3含第四換熱器39和壓縮式熱泵，壓縮式熱泵含壓縮機31、膨脹閥32、第一換熱器33、第四換熱器34、製冷劑35及其它附件等。第一泵15依次通過第四換熱器39的一條換熱通道和第一換熱器33的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體 13的液體通道相連。第二泵25依次通過第四換熱器39的另一條換熱通道和第二換熱器 34的一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體23的液體通道相連。
7[0052]第一液體12為溶液，第一液體12在第一泵15的驅動下，先經過第四換熱器39，再經過第一換熱器33，然後進入第一傳熱傳質芯體13，第二液體22在第二泵25的驅動下，先經過第四換熱器39，再經過第二換熱器34，然後進入第二傳熱傳質芯體23中。第一空氣1的過程與圖6所示相同，其效果也相同，即第一液體12得到濃縮，得到第二液體22，第二液體22為第一液體12中的溶劑。
權利要求1.一種對稱傳熱傳質結構，其特徵在於，它包括第一液體(12)、第二液體(22)、第一風機(11)第二風機(21)、第一傳熱傳質芯體(13)、第二傳熱傳質芯體(23)、第一泵(15)、第二泵(25)、第一液體槽(14)、第二液體槽(24)、隔離結構(4)和能量轉換裝置(3);其中，第一液體(12)置於第一液體槽(14)內，第二液體(22)置於第二液體槽(24)內，第一風機(11) 與第一傳熱傳質芯體(13)的氣體通道相連，第二風機(21)與第二傳熱傳質芯體(23)的氣體通道相連；第一液體槽(14)通過第一泵(15)和能量轉換裝置(3)的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體(13)的液體通道相連；第二液體槽(24)通過第二泵(25)和能量轉換裝置 (3)的另一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體(23)的液體通道相連；第一液體槽(14)和第二液體槽(24)之間通過隔離結構(4)隔離。
2.根據權利要求1所述對稱傳熱傳質結構，其特徵在於，所述能量轉換裝置(3)包括一個壓縮式熱泵和一個第三換熱器(36)，第三換熱器(36)為液/液換熱器，壓縮式熱泵主要由壓縮機(31)，膨脹閥(32)，第一換熱器(33)和第二換熱器(34)組成；第一泵(15)通過第三換熱器(36)的一條液體通道與第二液體槽(24)相連，通過第一換熱器(33)的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體(13)的液體通道相連；第二泵(25)通過第三換熱器(36)的另一條液體通道與第一液體槽(14)相連，通過第二換熱器(34)的一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體(23)的液體通道相連；第一液體(12)和第二液體(22)均為除溼液。
3.根據權利要求2所述對稱傳熱傳質結構，其特徵在於，還包括一儲液罐(6)，儲液罐 (6)中具有第五換熱器(61)，第五換熱器(61)與第一換熱器(33)並聯或串聯布置；或者儲液罐(6)中具有第六換熱器(62)，第六換熱器(62)與第二換熱器(34)並聯或串聯設置；或者儲液罐(6)中同時具有第五換熱器(61)和第六換熱器(62)。
4.根據權利要求1所述對稱傳熱傳質結構，其特徵在於，還包括第三液體(37)和第四液體(38)，能量轉換裝置(3)包括第一換熱器(33)、第二換熱器(34)和第三換熱器(36);第一換熱器(33)、第二換熱器(34)和第三換熱器(36)均為液體換熱器，第一泵(15)通過第三換熱器(36)的一條液體通道與第二液體槽(24)相連，通過第一換熱器(33)的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體(13)的液體通道相連，第三液體(37)在第一換熱器(33)的另一條換熱通道內流通；第二泵(25)通過第三換熱器(36)的另一條液體通道與第一液體槽(14) 相連，通過第二換熱器(34)的一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體(23)的液體通道相連，第四液體(38)在第二換熱器(34)的另一條換熱通道內流通；第三液體(37)為熱流體，第四液體(38)為冷流體，第一液體(12)、第二液體(22)均為除溼液。
5.根據權利要求1所述對稱傳熱傳質結構，其特徵在於，所述第一液體(12)為除溼液， 第二液體(22)為水；能量轉換裝置(3)為第四換熱器(39)，第四換熱器(39)為液體換熱器， 第一泵(15)通過第四換熱器(39)的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體(13)的液體通道相連；第二泵(25)通過第四換熱器(39)的一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體(23)的液體通道相連。
6.根據權利要求1所述對稱傳熱傳質結構，其特徵在於，還包括一空氣換熱器(5)，第一風機(11)通過空氣換熱器(5)的一條氣體通道與第一傳熱傳質芯體(13)的氣體通道相連，第二風機(21)通過空氣換熱器(5)的另一條氣體通道與第二傳熱傳質芯體(23)的氣體通道相連。
7.—種對稱傳熱傳質結構，其特徵在於，它包括第一液體(12)、第二液體(22)、第一風機(11)、第一傳熱傳質芯體(13)、第二傳熱傳質芯體(23)、第一泵(15)、第二泵(25)、第一液體槽(14)、第二液體槽(24)、隔離結構(4)和能量轉換裝置(3);其中，第一液體(12)置於第一液體槽(14)內，第二液體(22)置於第二液體槽(24)內，第一風機(11)依次與第一傳熱傳質芯體(13)的氣體通道和第二傳熱傳質芯體(23)的氣體通道相連；第一液體槽(14) 通過第一泵(15)和能量轉換裝置(3)的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體(13)的液體通道相連；第二液體槽(24)通過第二泵(25)和能量轉換裝置(3)的另一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體(23)的液體通道相連；第一液體槽(14)和第二液體槽(24)之間通過隔離結構 (4)隔離。
8.根據權利要求7所述對稱傳熱傳質結構，其特徵在於，還包括第三液體(37)，能量轉換裝置(3)包含第一換熱器(33)和第四換熱器(39)，第一換熱器(33)和第四換熱器(39)均為液體換熱器，第一泵(15)依次通過第四換熱器(39)的一條液體通道和第一換熱器(33) 的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體(13)的液體通道相連，第三流體在第一換熱器(33) 的另一條換熱通道內流通；第二泵(25)通過第四換熱器(39)的另一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體(23)的液體通道相連；第三液體(37)為熱流體，第一液體(12)為溶液，第二液體(22)為從第一液體(12)中分離出的溶劑。
9.根據權利要求7所述對稱傳熱傳質結構，其特徵在於，能量轉換裝置(3)含第四換熱器(39)和壓縮式熱泵，壓縮式熱泵主要由壓縮機(31)、膨脹閥(32)、第一換熱器(33)和第四換熱器(34)組成；第一泵(15)依次通過第四換熱器(39)的一條換熱通道和第一換熱器 (33)的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體(13)的液體通道相連；第二泵(25)依次通過第四換熱器(39)的另一條換熱通道和第二換熱器(34)的一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體 (23)的液體通道相連；第一液體(12)為溶液。
專利摘要本實用新型公開了一種對稱傳熱傳質結構，它包括第一液體、第二液體、第一風機、第二風機、第一傳熱傳質芯體、第二傳熱傳質芯體、第一泵、第二泵、第一液體槽、第二液體槽、隔離結構和能量轉換裝置；第一風機與第一傳熱傳質芯體的氣體通道相連，第二風機與第二傳熱傳質芯體的氣體通道相連；第一液體槽通過第一泵和能量轉換裝置的一條換熱通道與第一傳熱傳質芯體的液體通道相連；第二液體槽通過第二泵和能量轉換裝置的另一條換熱通道與第二傳熱傳質芯體的液體通道相連；第一液體槽和第二液體槽之間通過隔離結構隔離。本實用新型的對稱傳熱傳質結構高效、簡單，具有通用性，可廣泛應用於空調、海水淡化，液體分離和濃縮等各種應用場合。
文檔編號F25B29/00GK202126116SQ20112015305
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月15日 優先權日2011年5月15日
發明者葉立英, 安軍, 朱進 申請人:杭州興環科技開發有限公司