[發明專利]一種空氣與溶液或水之間的熱質交換系統

無效

• 申請號: 201310209737.X
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103256831A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 陳群;袁芳
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F28C1/14
• 分類號: F28C1/14
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種空氣與溶液或水之間的熱質交換系統，屬于能源及化工技術領域。

背景技術

氣體（空氣）與溶液或水之間的熱質交換系統一直是致力于營造舒適、健康居住環境的科研人員的研究重點之一。更重要的是，由于氣體和溶液或水組成的系統具有顯熱和潛熱兩種熱/冷量存儲形式，且具有較大的儲能密度。因此，氣體與溶液或水之間的傳熱傳質性能研究也在儲能領域廣泛開展。

空氣作為一種典型的氣體，其與溶液或水組成的熱質交換系統主要是利用空氣和溶液或水的溫度差和濕度差（水蒸氣濃度差），實現顯熱和潛熱之間的相互轉化，達到對空氣加濕/除濕以及制冷/制熱的效果?，F有的空氣與溶液或水熱濕耦合處理系統，主要存在兩個問題：1、只能實現單一目標，例如：蒸發冷卻系統，旨在獲取低溫水或空氣；溶液除濕系統，利用工業余熱實現除濕功能；吸收式化學蓄能系統，旨在利用濃度差存儲熱能；2、未能充分利用空氣與溶液或水之間的最大傳質勢差，達到最大化傳質或蓄能的目標。在溶液除濕系統和吸收式化學蓄能系統中，提高系統性能的主要手段是盡可能利用余熱，提高溶液入口溫度，已有研究中并未考慮空氣本身的顯熱對提高系統傳質能力的作用。

發明內容

本發明的目的是提出一種空氣與溶液或水之間的熱質交換系統，改變已有的熱質交換系統的結構，用于同時獲得高濃度溶液及低溫冷源；或同時實現高除濕量，并獲得高溫熱源；或在空氣和溶液或水之間轉換除濕和加濕功能，以及存儲熱/冷量。

本發明提出的空氣與溶液或水之間的熱質交換系統，包括：第一換熱器、熱質交換器和水泵，所述的熱質交換器內自上而下依次設有風機、淋水噴頭和填料塔；所述的第一換熱器上設有溶液或水入口、溶液或水出口、空氣進口以及空氣出口，第一換熱器的溶液或水出口與淋水噴頭相連，第一換熱器的空氣出口與填料塔下部的進風口相連；所述的水泵與填料塔下部的溶液或水相連通。

本發明的空氣與溶液或水之間的熱質交換系統，另一種結構還可以包括：外置式能量輸入裝置、熱質交換器、水泵和第二換熱器，所述的熱質交換器內自上而下依次設有風機、淋水噴頭和填料塔；所述的外置式能量輸入裝置與熱質交換器的淋水噴頭相連；所述的第二換熱器上設有溶液或水入口、溶液或水出口、空氣進口以及空氣出口，第二換熱器上的溶液或水入口與所述的水泵的出口相連，第二換熱器的溶液或水出口與淋水噴頭相連，第二換熱器的空氣出口與填料塔下部的進風口相連；所述的水泵的進口與填料塔下部的溶液或水相連通。

本發明的空氣與溶液或水之間的熱質交換系統，還有一種結構包括：內置式能量輸入裝置、熱質交換器、水泵和第二換熱器，所述的熱質交換器內自上而下依次設有風機、淋水噴頭和填料塔；所述的內置式能量輸入裝置置于熱質交換器的填料塔內；所述的第二換熱器上設有溶液或水入口、溶液或水出口、空氣進口以及空氣出口，第二換熱器上的溶液或水入口與所述的水泵的出口相連，第二換熱器的溶液或水出口與淋水噴頭相連，第二換熱器的空氣出口與填料塔下部的進風口相連；所述的水泵的進口與填料塔下部的溶液或水相連通。

本發明提出的空氣與溶液或水之間的熱質交換系統，其優點是，本發明的熱質交換系統，與傳統的溶液除濕系統相比，加入了第一換熱器，能夠對入口處的濕空氣和溶液或水進行換熱。在某些工況，第一換熱器可以增加系統的傳質量，進一步提高溶液的濃度。與已有的蒸發冷卻系統相比，它能夠在提供低溫冷源的同時獲得最大的空氣除濕量，適合既有冷量需求又有空氣處理要求的場合。此外，同時添加第一換熱器和第二換熱器，可以讓系統同時獲得最高濃度的溶液及最低溫度的冷源，或是最大的空氣除濕量及最高溫度的熱源，即在空氣和溶液或水之間最大限度地交換傳熱傳質能力，從而便于用戶根據需求自由利用工業余熱/余冷。本發明提出的空氣與溶液或水之間的熱質交換系統，適用范圍廣泛，可用于空氣與溶液或水組成的熱質交換系統，實現各種空氣處理、蓄熱要求及冷/熱源供給。同時，本發明的熱質交換系統也可以應用在水蒸氣，氨氣，氫氣等氣體與水或其他溶液組成的熱質交換系統中。

附圖說明

圖1是本發明提出的空氣與溶液或水之間的熱質交換系統的結構示意圖。

圖2～圖6分別是圖1所示的熱質交換系統的不同實施例的結構示意圖。

圖7和圖8分別是本發明提出的熱質交換系統的另外兩種結構的示意圖。