一種非接觸式液體除溼方法及除溼器的製作方法
2023-05-29 20:05:21 2
專利名稱：一種非接觸式液體除溼方法及除溼器的製作方法
技術領域：
本發明涉及液體除溼技術，特別涉及空調領域的非接觸式液體除溼方法及 除溼器。
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，其中對除溼的需求越來越強；在一些特殊的部 門，如檔案、菸草、軍工、醫藥等，以及地下或半地下建築內等場合根據不同 用途，亦都有較高的除溼要求。空氣調節包括溫度與溼度的調節，其中，除溼 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，但是由於水的汽化潛熱很高，除溼的能耗要佔到空調總能耗的20% 40%,因此研究開發節能的除溼技術，對全社會的能源與環境保護具有重要的 意義。
液體吸收除溼技術由於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。但是液體除溼技術的固 有缺點是除溼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溼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。
目前的液體除溼器，採用除溼鹽溶液與處理空氣直接接觸的方式，進行空 氣除溼。除溼鹽溶液包括氯化鋰溶液、溴化鋰溶液、氯化鈣溶液等滷素溶液。 在空氣進入除溼器除溼過程中，由於鹽溶液與空氣直接接觸，溶液中的鹽分會 被夾帶到除溼空氣中，形成鹽霧，帶來腐蝕。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的上述缺點，提供一種非接觸式液體 除溼方法及除溼器，本發明既能實現高效除溼，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溼方法，將除溼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，然後 被與膜接觸的除溼鹽溶液吸收，空氣得到乾燥，實現除溼。
上述除溼方法中，所述的膜可以是單層憎水膜，也可以是親水/憎水複合 膜或多層膜。所述膜可以是微孔膜，也可以是緻密膜。它能避免鹽溶液浸溼膜 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溼器，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，膜置於殼體中，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。所述除溼器可以做成管殼式，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 香聚醯亞胺膜、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、聚碸膜、聚醚碸膜；所述無機分子篩膜包括沸石分子篩膜、 矽膠膜；除溼鹽溶液包括氯化鋰溶液、溴化鋰溶液或氯化f5溶液等卣素溶液。
上述的非接觸式液體除溼器中，所述膜為中空纖維式或管式膜時，非接觸 式液體除溼器為管殼式除溼器，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，又能將殼體隔成迂迴腔體， 使走殼程的流體與中空纖維或管式膜充分接觸。這種結構類似於管殼式換熱 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溼器中，所述膜為平板膜時，該除溼器為板式除溼 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於殼體中； 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，避免流體洩漏。
為了強化除溼器除溼過程，及時帶走除溼過程釋放的熱量，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，裡面通 冷卻水，帶走冷卻管外鹽溶液吸溼過程釋放的熱量。
本發明的非接觸式液體除溼器，結構類似於管殼式換熱器，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，實現空氣的除溼。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，實現空氣除溼。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 溼，在除溼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溼器也可工作於再生模式，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 來腐蝕和汙染。解決了溶液除溼的弊端。內冷卻管式膜強化了除溼過程和再生 過程，提高了系統性能。
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溼器的結 構示意圖。
圖2是圖1所示除溼器中的中空纖維膜結構示意圖。 圖3是圖1所示除溼器工作於再生模式，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溼器的結構示意圖。 圖5是圖4所示除溼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是採用膜除溼器與再生器的液體除溼系統圖。
具體實施例方式
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 式不限於此。 實施例1
中空纖維或管式膜除溼器結構如圖1所示，由圖1可見，膜除溼器由除溼
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，除溼 鹽溶液出口流道5與殼體3右端相連，除溼空氣進口流道6與殼體3右下端的 開口相連，除溼空氣出口流道2與殼體3左上側的開口相連。封頭4置於殼體 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溼方法為將空氣通過除溼空氣入口流道6送入除 溼器殼程，在折流板7作用下蜿蜒前進，最後通過除溼空氣出口流道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，被乾燥，最後流出的是 除溼後的空氣。濃的除溼鹽溶液通過除溼溶液入口流道1進入除溼器管程，在 流動過程中，通過中空纖維或管式膜表面，與管外溼空氣進行水分交換，吸收 空氣中的水分後通過除溼溶液出口流道5排出，成為稀溶液。
上述實施方案中，除溼溶液也可走殼程，除溼空氣也可走管程。
圖l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溼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置於殼體內兩端，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
7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，最後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，被乾燥，最後流出的是乾燥再生後的濃溶液。再生空氣通過再
生空氣入口流道IO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，吸收溶液中的水分後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溼器的結構如圖4所示，由圖4可見，本發明的平板 膜除溼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置於殼體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，防止流體洩漏，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溼方法為將鹽溶液通過鹽溶液入口流道14送入 除溼器，將空氣通過空氣入口流道15送入除溼器，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 溼的目的。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外面溶液除溼時產生的熱量，起到強化除溼的目的。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是採用膜除溼器與再生器的液體除溼系統流程圖。可見，膜除溼器
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。膜除溼器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溼方法為濃鹽溶液儲液器23來的鹽溶液流過 膜除溼器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，溫度升高後，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，然後進入溶液冷卻器24中進一步降溫，最後進入濃溶液儲液器 23中，完成一個循環。
權利要求
1、一種非接觸式液體除溼方法，其特徵在於除溼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該膜，到達膜的另一側，然後被與膜接觸的除溼鹽溶液吸收，而鹽溶液不能穿過該膜，使空氣得到乾燥，實現除溼。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的膜為單層憎水膜或親水/憎水複合膜。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述膜為微孔膜或緻密膜。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述膜的形狀為中空纖維式、 管式或平板式，當膜的形狀為平板膜時，平板膜與無紡布粘在一起。
5、 一種非接觸式液體除溼器，其特徵在於包括殼體、空氣流道和鹽溶液 流道，空氣流道和鹽溶液流道用膜隔開，膜置於殼體中，所述膜為選擇性透過 膜，水蒸汽能穿過該膜但鹽溶液不能穿過該膜。
6、 根據權利要求5所述的非接觸式液體除溼器，其特徵在於所述膜為中 空纖維式或管式膜時，空氣流道包括空氣進口流道和空氣出口流道，鹽溶液流 道包括鹽溶液進口流道和鹽溶液出口流道，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。
7、 根據權利要求6所述的除溼器，其特徵在於當所述膜為管式膜時在管 式膜內部流道中設置一條冷卻管，冷卻管通冷水，帶走膜外面溶液除溼時產生 的熱量。
8、 根據權利要求5所述的非接觸式液體除溼器，其特徵在於所述膜為平 板膜時，平板膜與無紡布粘在一起，空氣流道包括空氣進口流道和空氣出口流 道，鹽溶液流道包括鹽溶液進口流道和鹽溶液出口流道，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於殼體中；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。
9、 根據權利要求5 8任一項所述的非接觸式液體除溼器，其特徵在於所 述膜為高分子聚合物膜、無機分子篩膜或液膜；所述鹽溶液為氯化鋰溶液、溴 化鋰溶液或氯化鈣溶液。
10、 根據權利要求9所述的非接觸式液體除溼器，其特徵在於所述高分子 聚合物膜為醋酸纖維膜、聚乙烯醇膜、賽璐玢膜、藻酸膜、殼聚糖膜、芳香聚 醯亞胺膜、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、聚碸膜或聚醚碸膜；所述無機分子篩膜為沸石分子篩膜或矽膠 膜；所述液膜為複合支撐液膜。
全文摘要
本發明提供了一種非接觸式液體除溼方法及除溼器，其方法是除溼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，然後被與膜接觸的除溼鹽溶液吸收，而鹽分子和液體水不能穿過該膜，使空氣得到乾燥。所提供的除溼器包括殼體、空氣流道和鹽溶液流道，空氣流道和鹽溶液流道用膜隔開，膜置於殼體中，所述膜為選擇性透過膜，水蒸汽能穿過該膜但鹽溶液不能穿過該膜。本發明有效防止溶液中的鹽分被夾帶到空氣中，從而避免了腐蝕的發生。
文檔編號B01D53/22GK101574612SQ20091004040
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月19日 優先權日2009年6月19日
發明者張立志 申請人:華南理工大學