CN103225855B - 一种多级热泵循环驱动的溶液除湿空气处理装置 - Google Patents

一种多级热泵循环驱动的溶液除湿空气处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多级热泵循环驱动的溶液除湿空气处理装置,其包括一逆流填料塔除湿器、一逆流填料塔再生器、两个溶液泵、一溶液换热器和设置在二者之间的两级以上热泵循环***;每一级热泵循环***包括通过制冷剂管路依次连接的节流阀、压缩机、冷凝器和蒸发器,各级冷凝器壳体依次串联连接,各级蒸发器壳体依次串联连接;除湿器的底部溶液通过管路依次连接其中一溶液泵、溶液换热器的一换热管、各级串联的冷凝器到达再生器的上部入口,在再生器内与再生空气传热传质后,在再生器的底部出口通过管路依次连接另一溶液泵、溶液换热器的另一换热管、各级串联的蒸发器回到除湿器的上部入口,在除湿器内与被处理空气传热传质后,回到除湿器的底部出口。

Description

一种多级热泵循环驱动的溶液除湿空气处理装置
技术领域
本发明涉及一种多级热泵循环驱动的溶液除湿空气处理装置,特别是关于一种利用多级热泵驱动逐渐提高和逐渐降低溶液温度,使传热温差均匀的逆流填料塔式的溶液除湿空气处理装置。
背景技术
现有空调技术中,大多采用冷凝除湿处理方式,制冷机制备出低温冷冻水,将空气温度降低到露点以下,从而实现对于新风的除湿处理过程。由于需要的冷源温度很低,造成制冷机的蒸发温度降低,从而严重影响了制冷机的性能系数。而且,冷凝除湿产生的凝结水很容易滋生霉菌,严重影响室内空气品质。溶液除湿方式采用具有吸湿性质的盐溶液作为工作介质,通过盐溶液与新风进行传热传质,实现对于新风的除湿处理过程。溶液除湿方式可以采用低温的热源作为溶液浓缩再生的能量来源,如太阳能、热网的热水、废热等。
如图5所示,专利US6976365,名称为“一种除湿/空调***”(Dehumidifier/Air-conditioning system)公开了一种溶液除湿与热泵制冷循环耦合的空气处理装置。该装置采用空气与溶液逆流的填料塔作为除湿器21与再生器22,通过一套热泵循环对溶液降温和升温,在进入除湿器21之前,溶液被热泵的蒸发器23冷却,在进入再生器22之前,溶液被热泵的冷凝器24加热。这样的方式充分利用了热泵循环的冷量和热量,有效提高了除湿***的性能。但由于热泵的蒸发器23和冷凝器24是恒温热源,而溶液是变温流体,在被冷却的过程中温度会不断降低,在被加热的过程中温度会不断升高,与蒸发器23和冷凝器24的换热特性不匹配,造成两设备换热面积的浪费,限制了进一步提高蒸发温度、降低冷凝温度。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种拥有高效率,填料塔式的多级热泵驱动逆流溶液除湿空气处理装置。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种多级热泵循环驱动的溶液除湿空气处理装置,其特征在于:它包括一逆流填料塔除湿器、一逆流填料塔再生器、两个溶液泵、一溶液换热器和设置在逆流填料塔除湿器和逆流填料塔再生器之间的两级以上热泵循环***;每一级所述热泵循环***包括通过制冷剂管路依次连接的节流阀、压缩机、冷凝器和蒸发器,各级所述冷凝器壳体依次串联连接,各级所述蒸发器壳体依次串联连接;
所述逆流填料塔除湿器的底部溶液通过管路依次连接其中一所述溶液泵、所述溶液换热器的一换热管、各级串联的所述冷凝器到达所述逆流填料塔再生器的上部入口,在所述逆流填料塔再生器内与再生空气传热传质后,在所述逆流填料塔再生器的底部出口通过管路依次连接另一所述溶液泵、所述溶液换热器的另一换热管、各级串联的所述蒸发器回到所述逆流填料塔除湿器的上部入口,在所述逆流填料塔除湿器内与被处理空气传热传质后,回到所述逆流填料塔除湿器的底部出口。
所述热泵循环***至少包括低温、中温、高温三级,其中低温级的热泵循环***的所述蒸发器壳体两端连接所述逆流填料塔除湿器的顶部入口和中温级的所述热泵循环***蒸发器出口,低温级的热泵循环***的所述冷凝器作为一辅助排热装置,独立置于空气中。
所述辅助排热装置除低温级的热泵循环***的冷凝器外,还设置一蒸发冷却器和一水泵,低温级的热泵循环***的所述冷凝器出口通过管路连接所述蒸发冷却器上部入口,所述蒸发冷却器底部出口通过管路连接所述水泵入口,所述水泵出口连接低温级的热泵循环***的所述冷凝器入口。
一种多级热泵循环驱动的溶液除湿空气处理装置,其特征在于:它包括一逆流填料塔除湿器、一逆流填料塔再生器、两个溶液泵、一溶液换热器和设置在逆流填料塔除湿器和逆流填料塔再生器之间的两级以上热泵循环***;每一级所述热泵循环***包括通过制冷剂管路依次连接的节流阀、压缩机、冷凝器和蒸发器,各级所述冷凝器壳体依次串联连接,各级所述蒸发器壳体依次串联连接;
所述逆流填料塔除湿器底部通过管路连接其中一所述溶液泵入口,所述溶液泵出口并联连接蒸发器和溶液换热器的一换热管;各级串联的所述蒸发器通过管路回到所述逆流填料塔除湿器的上部入口,在所述逆流填料塔除湿器内与被处理空气传热传质后,回到所述逆流填料塔除湿器的底部出口;所述溶液换热器的换热管的另一头连接至所述逆流填料塔再生器的底部;所述逆流填料塔再生器的底部通过管路连接另一所述溶液泵入口,另一所述溶液泵出口并联连接所述冷凝器和所述溶液换热器的另一换热管;各级串联的所述冷凝器通过管路连接到所述逆流填料塔再生器的顶部入口,在所述逆流填料塔再生器内与被处理空气传热传质后,回到所述逆流填料塔再生器的底部出口;所述溶液换热器的另一换热管的另一头连接至所述逆流填料塔除湿器底部。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:
1、本发明采用低温浓溶液对被处理空气降温、除湿,利用再生空气对高温的稀溶液降温、再生,溶液与空气的传热传质过程均贴近空气的等相对湿度线,从而提高溶液除湿空气处理装置的效率。2、对溶液的降温和升温过程采用多级热泵循环的方式,溶液依次通过多级蒸发器逐渐降温,依次通过多级冷凝器逐渐升温,实现了能量的梯级利用,提高了热泵效率。3、本发明设置风冷辅助或水冷辅助排热装置,排除冷凝器多余的热量,降低了热泵循环的冷凝温度,提高了热泵效率。4、本发明采用级间循环方式,减少了由于溶液冷热抵消造成的能量损失,进一步提高溶液除湿空气处理装置效率。本发明可以广泛用于建筑行业中。
附图说明
图1是本发明结构示意图
图2是本发明带有风冷辅助排热的结构示意图
图3是本发明带有水冷辅助排热的结构示意图
图4是本发明溶液级间流的结构示意图
图5是已有技术结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1:
如图1所示,本实施例包括一逆流填料塔除湿器1、一逆流填料塔再生器2、两个溶液泵7、一溶液换热器8和设置在逆流填料塔除湿器1和逆流填料塔再生器2之间的两级以上热泵循环***;每一级热泵循环***包括通过制冷剂管路依次连接的节流阀3、压缩机4、冷凝器5和蒸发器6,各级冷凝器5壳体依次串联连接,各级蒸发器5壳体依次串联连接;逆流填料塔除湿器1的底部溶液通过管路依次连接其中一溶液泵7、溶液换热器8的换热管81、各级串联的冷凝器5到达逆流填料塔再生器2的上部入口,在逆流填料塔再生器2内与再生空气传热传质后,在逆流填料塔再生器2的底部出口通过管路依次连接另一溶液泵7’、溶液换热器8的换热管82、各级串联的蒸发器6回到逆流填料塔除湿器1的上部入口,在逆流填料塔除湿器1内与被处理空气传热传质后,回到逆流填料塔除湿器1的底部出口。
实施例2:
由于热泵循环中,冷凝器5的排热量大于蒸发器6的制冷量,而再生溶液所需热量与除湿溶液所需冷量接近,所以,如果热泵的冷凝热全部由再生空气排出,那么必然需要更高的再生空气温度,以及更高的冷凝温度。
如图2所示,本实施例在实施例1的基础上,将热泵循环***设置为至少包括低温、中温和高温三级,其中低温级热泵循环***的冷凝器5作为辅助排热装置置于空气中,冷凝器5中不通入除湿溶液,而将热量直接排放到空气中。此种方式可以降低热泵的冷凝温度,提高热泵效率。低温级蒸发器6壳体两端依然是连接逆流填料塔除湿器1的顶部入口和中温级蒸发器6出口处。
如图3所示,本实施例中的辅助排热装置也可以采用以下结构形式,将低温级的冷凝器5的壳体出口连接一蒸发冷却器9上部入口,蒸发冷却器9底部出口通过管道连接一水泵10,水泵10的出口连接冷凝器5壳体入口。
实施例3:
如图4所示,本实施例与实施例1相同,也包括一逆流填料塔除湿器1、一逆流填料塔再生器2、两个溶液泵7、一溶液换热器8和设置在逆流填料塔除湿器1和逆流填料塔再生器2之间的两级以上热泵循环***;每一级热泵循环***包括通过制冷剂管路依次连接的节流阀3、压缩机4、冷凝器5和蒸发器6,各级冷凝器5壳体依次串联连接,各级蒸发器5壳体依次串联连接。
本实施例与实施例1的不同之处在于:逆流填料塔除湿器1底部溶液通过管路连接其中一溶液泵7入口,该溶液泵7出口并联连接各级串联的蒸发器6的入口和溶液换热器8的换热管82;其中各级串联的蒸发器6出口通过管路回到逆流填料塔除湿器1的上部入口,在逆流填料塔除湿器1内与被处理空气传热传质后,回到逆流填料塔除湿器1的底部出口;其中溶液换热器8的换热管82的另一端连接至逆流填料塔再生器2的底部;逆流填料塔再生器2的底部溶液通过管路连接另一溶液泵7’的入口,另一溶液泵7’的出口并联连接各级串联的冷凝器5入口和溶液换热器8的换热管81;其中各级串联的冷凝器5出口通过管路连接到逆流填料塔再生器2的顶部入口,在逆流填料塔再生器2内与被处理空气传热传质后,回到逆流填料塔再生器2的底部出口;其中溶液换热器8的换热管81的另一头连接至逆流填料塔除湿器1底部。
上述溶液是盐溶液,其为已有技术,在此不做过多说明。
上述各实施例仅用于说明本发明,其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种多级热泵循环驱动的溶液除湿空气处理装置,其特征在于:它包括一逆流填料塔除湿器、一逆流填料塔再生器、两个溶液泵、一溶液换热器和设置在逆流填料塔除湿器和逆流填料塔再生器之间的两级以上热泵循环***;每一级所述热泵循环***包括通过制冷剂管路依次连接的压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器,各级所述冷凝器壳体依次串联连接,各级所述蒸发器壳体依次串联连接;
所述逆流填料塔除湿器的底部溶液通过管路依次连接其中一所述溶液泵、所述溶液换热器的一换热管、各级串联的所述冷凝器到达所述逆流填料塔再生器的上部入口,在所述逆流填料塔再生器内与再生空气传热传质后,在所述逆流填料塔再生器的底部出口通过管路依次连接另一所述溶液泵、所述溶液换热器的另一换热管、各级串联的所述蒸发器回到所述逆流填料塔除湿器的上部入口,在所述逆流填料塔除湿器内与被处理空气传热传质后,回到所述逆流填料塔除湿器的底部出口。
2.如权利要求1所述的一种多级热泵循环驱动的溶液除湿空气处理装置,其特征在于:所述热泵循环***至少包括低温、中温、高温三级,其中低温级的热泵循环***的所述蒸发器壳体两端分别连接所述逆流填料塔除湿器的顶部入口和中温级的所述热泵循环***蒸发器出口,低温级的热泵循环***的所述冷凝器作为一辅助排热装置,独立置于空气中。
3.如权利要求2所述的一种多级热泵循环驱动的溶液除湿空气处理装置,其特征在于:所述辅助排热装置除低温级的热泵循环***的冷凝器外,还设置一蒸发冷却器和一水泵,低温级的热泵循环***的所述冷凝器出口通过管路连接所述蒸发冷却器上部入口,所述蒸发冷却器底部出口通过管路连接所述水泵入口,所述水泵出口连接低温级的热泵循环***的所述冷凝器入口。
4.一种多级热泵循环驱动的溶液除湿空气处理装置,其特征在于:它包括一逆流填料塔除湿器、一逆流填料塔再生器、两个溶液泵、一溶液换热器和设置在逆流填料塔除湿器和逆流填料塔再生器之间的两级以上热泵循环***;每一级所述热泵循环***包括通过制冷剂管路依次连接的节流阀、压缩机、冷凝器和蒸发器,各级所述冷凝器壳体依次串联连接,各级所述蒸发器壳体依次串联连接;
所述逆流填料塔除湿器底部通过管路连接其中一所述溶液泵入口,所述溶液泵出口并联连接各级串联的所述蒸发器入口和溶液换热器的一换热管;各级串联的所述蒸发器通过管路回到所述逆流填料塔除湿器的上部入口,在所述逆流填料塔除湿器内与被处理空气传热传质后,回到所述逆流填料塔除湿器的底部出口;所述溶液换热器的换热管的另一头连接至所述逆流填料塔再生器的底部;所述逆流填料塔再生器的底部通过管路连接另一所述溶液泵入口,另一所述溶液泵出口并联连接各级串联的所述冷凝器入口和所述溶液换热器的另一换热管;各级串联的所述冷凝器通过管路连接到所述逆流填料塔再生器的顶部入口,在所述逆流填料塔再生器内与被处理空气传热传质后,回到所述逆流填料塔再生器的底部出口;所述溶液换热器的另一换热管的另一头连接至所述逆流填料塔除湿器底部。
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