一种空气与溶液或水之间的热质交换系统技术方案

本发明专利技术涉及一种空气与溶液或水之间的热质交换系统，属于能源及化工技术领域。包括：第一换热器、热质交换器和水泵，热质交换器内自上而下依次设有风机、淋水喷头和填料塔。第一换热器上设有溶液或水入口、溶液或水出口、空气进口以及空气出口，第一换热器的溶液或水出口与淋水喷头相连，第一换热器的空气出口与填料塔下部的进风口相连；所述的水泵与填料塔下部的溶液或水相连通。本发明专利技术的热质交换系统，适用范围广泛，可用于空气与溶液或水组成的热质交换系统，实现各种空气处理、蓄热要求及冷/热源供给，可应用在水蒸气，氨气，氢气等气体与水或其他溶液组成的热质交换系统中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空气与溶液或水之间的热质交换系统，属于能源及化工

技术介绍
气体(空气)与溶液或水之间的热质交换系统一直是致力于营造舒适、健康居住环境的科研人员的研究重点之一。更重要的是，由于气体和溶液或水组成的系统具有显热和潜热两种热/冷量存储形式，且具有较大的储能密度。因此，气体与溶液或水之间的传热传质性能研究也在储能领域广泛开展。空气作为一种典型的气体，其与溶液或水组成的热质交换系统主要是利用空气和溶液或水的温度差和湿度差(水蒸气浓度差)，实现显热和潜热之间的相互转化，达到对空气加湿/除湿以及制冷/制热的效果。现有的空气与溶液或水热湿耦合处理系统，主要存在两个问题:1、只能实现单一目标，例如:蒸发冷却系统，旨在获取低温水或空气；溶液除湿系统，利用工业余热实现除湿功能；吸收式化学蓄能系统，旨在利用浓度差存储热能；2、未能充分利用空气与溶液或水之间的最大传质势差，达到最大化传质或蓄能的目标。在溶液除湿系统和吸收式化学蓄能系统中，提高系统性能的主要手段是尽可能利用余热，提高溶液入口温度，已有研究中并未考虑空气本身的显热对提高系统传质能力的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种空气与溶液或水之间的热质交换系统，改变已有的热质交换系统的结构，用于同时获得高浓度溶液及低温冷源；或同时实现高除湿量，并获得高温热源；或在空气和溶液或水之间转换除湿和加湿功能，以及存储热/冷量。本专利技术提出的空气 与溶液或水之间的热质交换系统，包括:第一换热器、热质交换器和水泵，所述的热质交换器内自上而下依次设有风机、淋水喷头和填料塔；所述的第一换热器上设有溶液或水入口、溶液或水出口、空气进口以及空气出口，第一换热器的溶液或水出口与淋水喷头相连，第一换热器的空气出口与填料塔下部的进风口相连；所述的水泵与填料塔下部的溶液或水相连通。本专利技术的空气与溶液或水之间的热质交换系统，另一种结构还可以包括:外置式能量输入装置、热质交换器、水泵和第二换热器，所述的热质交换器内自上而下依次设有风机、淋水喷头和填料塔；所述的外置式能量输入装置与热质交换器的淋水喷头相连；所述的第二换热器上设有溶液或水入口、溶液或水出口、空气进口以及空气出口，第二换热器上的溶液或水入口与所述的水泵的出口相连，第二换热器的溶液或水出口与淋水喷头相连，第二换热器的空气出口与填料塔下部的进风口相连；所述的水泵的进口与填料塔下部的溶液或水相连通。本专利技术的空气与溶液或水之间的热质交换系统，还有一种结构包括:内置式能量输入装置、热质交换器、水泵和第二换热器，所述的热质交换器内自上而下依次设有风机、淋水喷头和填料塔；所述的内置式能量输入装置置于热质交换器的填料塔内；所述的第二换热器上设有溶液或水入口、溶液或水出口、空气进口以及空气出口，第二换热器上的溶液或水入口与所述的水泵的出口相连，第二换热器的溶液或水出口与淋水喷头相连，第二换热器的空气出口与填料塔下部的进风口相连；所述的水泵的进口与填料塔下部的溶液或水相连通。本专利技术提出的空气与溶液或水之间的热质交换系统，其优点是，本专利技术的热质交换系统，与传统的溶液除湿系统相比，加入了第一换热器，能够对入口处的湿空气和溶液或水进行换热。在某些工况，第一换热器可以增加系统的传质量，进一步提高溶液的浓度。与已有的蒸发冷却系统相比，它能够在提供低温冷源的同时获得最大的空气除湿量，适合既有冷量需求又有空气处理要求的场合。此外，同时添加第一换热器和第二换热器，可以让系统同时获得最高浓度的溶液及最低温度的冷源，或是最大的空气除湿量及最高温度的热源，即在空气和溶液或水之间最大限度地交换传热传质能力，从而便于用户根据需求自由利用工业余热/余冷。本专利技术提出的空气与溶液或水之间的热质交换系统，适用范围广泛，可用于空气与溶液或水组成的热质交换系统，实现各种空气处理、蓄热要求及冷/热源供给。同时，本专利技术的热质交换系统也可以应用在水蒸气，氨气，氢气等气体与水或其他溶液组成的热质交换系统中。附图说明图1是本专利技术提出的空气与溶液或水之间的热质交换系统的结构示意图。图2 图6分别是图1所示的热质交换系统的不同实施例的结构示意图。图7和图8分别是本专利技术提出的热质交换系统的另外两种结构的示意图。图1 图8中，I是第一换热器，2是第二换热器，3是水泵，4是热质交换器，5是填料塔，6是淋水喷头，7是风机，8是外置式能量输入装置，9是内置式能量输入装置。其中，热质交换器4由填料塔5与淋水喷头6及 风机7组成。具体实施例方式本专利技术提出的空气与溶液或水之间的热质交换系统，其结构如图1所示，包括:第一换热器1、热质交换器4和水泵3，所述的热质交换器4内自上而下依次设有风机7、淋水喷头6和填料塔5 ;所述的第一换热器I上设有溶液或水入口、溶液或水出口、空气进口以及空气出口，第一换热器I的溶液或水出口与淋水喷头6相连，第一换热器I的空气出口与填料塔5下部的进风口相连；所述的水泵3与填料塔5下部的溶液或水相连通。本专利技术的空气与溶液或水之间的热质交换系统，另一种结构如图7所示，包括:夕卜置式能量输入装置8、热质交换器4、水泵3和第二换热器2，所述的热质交换器4内自上而下依次设有风机7、淋水喷头6和填料塔5 ;所述的外置式能量输入装置8与热质交换器4内的淋水喷头6相连；所述的第二换热器2上设有溶液或水入口、溶液或水出口、空气进口以及空气出口，第二换热器2上的溶液或水入口与所述的水泵3的出口相连，第二换热器2的溶液或水出口与外置式能量输入装置8相连，第二换热器2的空气出口与填料塔5下部的进风口相连；所述的水泵3的进口与填料塔5下部的溶液或水相连通。图7所示的热质交换系统，适用于:(I)空气温度低于溶液/水入口温度，空气入口温度和含湿量所对应的溶液浓度高于溶液入口浓度，有蓄热需求或加湿空气需求，以及提供低温冷源的场合；(2)空气温度高于溶液入口温度，空气入口温度和含湿量所对应的溶液浓度低于溶液入口浓度，有除湿空气需求，以及提供高温热源的场合。本专利技术的空气与溶液或水之间的热质交换系统，还有一种结构如图8所示，包括:内置式能量输入装置9、热质交换器4、水泵3和第二换热器2，所述的热质交换器4内自上而下依次设有风机7、淋水喷头6和填料塔5 ;所述的内置式能量输入装置9置于热质交换器4的填料塔5内；所述的第二换热器2上设有溶液或水入口、溶液或水出口、空气进口以及空气出口，第二换热器2上的溶液或水入口与所述的水泵3的出口相连，第二换热器的溶液或水出口与淋水喷头6相连，第二换热器2的空气出口与填料塔5下部的进风口相连；所述的水泵3的进口与填料塔5下部的溶液或水相连通。如图8所示的热质交换系统适用场合和主要功能与图7中的实施例完全相同，并且内置式能量输入装置9能够进一步增强溶液和湿空气在热质交换器4中的传热传质性能。本专利技术提出的空气与溶液或水之间的热质交换系统，是实现制取最高溶液浓度，或最大空气加湿量的最简单系统，适用于无外部热源，空气温度高于入口溶液/水温度，空气含湿量低于入口溶液/水表面饱和湿空气含湿量，且只需制取高浓度溶液或加湿空气的场合。同时，该系统也是获得最大空气除湿量的最简单系统，适用于无外部冷源，空气温度低于溶液/水入口温度，空 气含湿量高于入口溶液/水表面饱和湿空气含湿量，且需要尽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气与溶液或水之间的热质交换系统，其特征在于该热质交换系统包括：第一换热器、热质交换器和水泵，所述的热质交换器内自上而下依次设有风机、淋水喷头和填料塔；所述的第一换热器上设有溶液或水入口、溶液或水出口、空气进口以及空气出口，第一换热器的溶液或水出口与淋水喷头相连，第一换热器的空气出口与填料塔下部的进风口相连；所述的水泵与填料塔下部的溶液或水相连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈群，袁芳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：