[發明專利]雙熱質耦合太陽能熱空氣型蒸發系統及其方法

有效

• 申請號: 201611214327.4
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106765704B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 何緯峰;韓東;岳晨;蒲文灝;張軒愷
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F24F3/14
• 分類號: F24F3/14;F24F12/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

一種雙熱質耦合太陽能熱空氣型蒸發系統及方法，屬于能源與動力工程及蒸發領域。本蒸發系統包括溶液泵，余熱回收器，加濕器，濃溶液泵，風機，除濕器，太陽能集熱器，水泵及水罐。本發明依據空氣?水系統的傳熱傳質機理，通過加濕，脫濕及熱量回收過程，利用太陽能空氣集熱器的捕集能量，提升蒸發系統的能量利用效率。本發明有效降低了脫濕過程中常規表面式冷凝器的換熱面積，減少了耐腐蝕貴金屬運用帶來的成本問題，充分利用系統內部的能量回收機理，提升蒸發系統的能量利用效率，同時采用太陽能集熱器捕集太陽輻射，大大減少了化石燃料燃燒帶來的環境問題，符合國家節能減排及可持續發展戰略的目標。

技術領域

本發明涉及一種雙熱質耦合太陽能熱空氣型蒸發系統及方法，屬于能源與動力工程及蒸發領域。

背景技術

在常規的加濕工藝中，濕空氣加濕后直接排入大氣，不涉及濕空氣中水蒸氣的回收及相應顯熱潛熱回收。而常規的除濕器采用表面式換熱器對濕空氣進行冷卻冷凝，傳熱系數較低導致龐大的換熱面積，同時基于蒸發系統中溶液及污水等工質的強腐蝕性特點，必須采用耐腐蝕貴金屬保證設備的壽命，最終導致投資成本的大幅度提升。同時通常采用化石燃料的燃燒來驅動加濕過程，將不可避免的帶來嚴重的環境污染，而對于缺少化石燃料的地區甚至無法應用。對于將加濕脫濕過程引入蒸發系統，且將相應蒸發系統設計優化成節能高效型的熱力系統的研究并未引起重視。

發明內容

本發明的目的在于提出一種雙熱質耦合太陽能熱空氣型蒸發系統及方法。

一種雙熱質耦合太陽能熱空氣型蒸發系統,其特征在于包括溶液泵，余熱回收器，加濕器，濃溶液泵，風機，除濕器，太陽能集熱器，水泵及水罐；其中溶液泵出口與余熱回收器冷側進口相連，余熱回收器冷側出口與加濕器頂端溶液進口相連；加濕器底端溶液出口分成第一出口支路和第二出口支路，第一支路排出一部分濃溶液，第二支路與濃溶液泵進口相連；濃溶液泵出口與加濕器頂端溶液進口相連；加濕器上端空氣出口與風機進口相連，風機出口與除濕器下端空氣進口相連，除濕器上端空氣出口與太陽能集熱器進口相連，太陽能集熱器出口與加濕器下端空氣進口相連；除濕器底端淡水出口與水泵進口相連，水泵的出口與余熱回收器的熱側進口相連；余熱回收器的熱側出口分成第一出口支路和第二出口支路，第一出口支路與除濕器頂端淡水進口相連，第二出口支路與水罐進口相連。

所述的一種雙熱質耦合太陽能熱空氣型蒸發系統的工作方法，其特征在于包括以下過程：鹽溶液經過溶液泵吸入后通過余熱回收器預熱，經過預熱后的溶液與濃溶液泵泵出的濃溶液進行混合之后通過加濕器頂端溶液進口進入加濕器中，對加濕器下端空氣進口進入的空氣進行加濕變成濕空氣，而剩余的濃溶液通過加濕器底端溶液出口排出；加濕過后的濕空氣通過風機進入除濕器下端空氣進口，與除濕器頂端淡水進口進入的水進行熱質交換，被除濕后的濕空氣通過除濕器上端空氣出口排出，進入太陽能集熱器中進行加熱，變成不飽和濕空氣，然后通過加濕器下端空氣進口，在加濕器中進行加濕后從加濕器上端空氣出口排出，重新開始空氣循環；濕空氣經除濕后的水在除濕器底端淡水出口排出，通過水泵進入余熱回收器中對溶液進行預熱，水進一步被冷卻，其中一部分水通過第二出口支路進入水罐，而另一部分水通過第一出口支路從除濕器頂端進入，對濕空氣進行冷卻除濕。

上述雙熱質耦合太陽能熱空氣型蒸發系統中的加濕器、除濕器內部采用基于耐腐蝕材料的規整填料。

上述雙熱質耦合太陽能熱空氣型蒸發系統中的加濕器、除濕器內部采用噴嘴結構對溶液及水進行霧化，并安裝有流量調節裝置。

上述雙熱質耦合太陽能熱空氣型蒸發系統中的余熱回收器采用板式換熱器。

上述雙熱質耦合太陽能熱空氣型蒸發系統中的太陽能集熱器為非聚焦型太陽能集熱器。