CN105783344B - 利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器 - Google Patents

利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器，其特征在于：包括沿着空气流动方向依次排列的一级冷却装置、二级冷却装置和蒸发式冷凝器主机，一级冷却装置和二级冷却装置之间设有固体除湿板，一级冷却装置和二级冷却装置冷却后的空气一部分从上部进入蒸发式冷凝器主机与喷淋水进行热湿交换带走热量，使蒸发式冷凝器主机内的冷凝盘管内的制冷剂蒸汽冷凝成液体，同时另一部分空气从侧面进入冷凝器主机内的填料换热层，与填料换热层进行热量交换，且所述的固体除湿板是利用太阳能的热源再生的。

Description

利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器
技术领域
本发明公开了一种利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器。
背景技术
目前，大型冷藏库制冷***大多采用利用自然空气冷却的蒸发式冷凝器。这种冷凝器主要利用自然空气中较低的相对湿度，使水表面蒸发，通过分子扩散与紊流扩散，形成空气与水的热湿交换，水向空气放出热量，水温降低；同时冷凝盘管内的制冷剂蒸汽通过管壁传热向水放出热量，使制冷剂蒸汽凝结成液体。利用自然空气的蒸发式冷凝器，具有传热效率高，水循环量少，结构紧凑等特点。但是利用自然空气的蒸发式冷凝器的冷却效果受到自然空气相对湿度的影响，特别是夏季高温高湿环境下，其排热效果差，达不到设定值，制冷剂的冷凝压力与冷凝温度升高，使整个制冷***的COP系数下降；且夏季室外温度高，冷库内外温差大，制冷***运行时间长，制冷***的运行能耗会大幅增加。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明公开了一种利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器。
本发明采用的技术方案如下：
利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器，包括沿着空气流动方向依次排列的一级冷却装置、二级冷却装置和蒸发式冷凝器主机，一级冷却装置和二级冷却装置之间设有固体除湿板，一级冷却装置和二级冷却装置冷却后的空气一部分从上部进入蒸发式冷凝器主机与喷淋水进行热湿交换带走热量，使蒸发式冷凝器主机内的冷凝盘管内的制冷剂蒸汽冷凝成液体，同时另一部分空气从侧面进入冷凝器主机内的填料换热层，与填料换热层进行热量交换，且所述的固体除湿板是利用太阳能的热源再生的。
进一步的，所述的蒸发式冷凝器主机的底部设有集水槽，所述的集水槽分别与一级冷却装置、二级冷却装置和蒸发式冷凝器主机顶部的冷凝盘管喷淋装置的介质入口相连，一级冷却装置、二级冷却装置的介质出口与蒸发式冷凝器主机的填料换热层喷淋管入口相连。
进一步的，所述的集水槽的水通过循环水泵进入一级冷却装置、二级冷却装置以及蒸发式冷凝器主机顶部的冷凝盘管喷淋装置。
进一步的，所述的太阳能热源包括换热盘管，所述的换热盘管的入口与出口之间串联有太阳能集热管，太阳能集热管与换热盘管有加热介质，换热盘管安装在固体除湿再生板的一侧，换热盘管加热空气，空气对固体除湿再生板进行干燥再生。
进一步的，所述的固体除湿再生板安装在固体除湿板的上部，固体除湿板与固体除湿再生板由电机与链条带动，定时相互转换。
进一步的，所述的换热盘管设置在一级冷却装置的上方，一侧为室外空气入口，另一侧为固体除湿再生板，且室外空气经过固体除湿再生板后排出。
进一步的，所述的室外空气经过固体除湿再生板后从位于二级冷却装置上方的热空气出口排出。
进一步的，所述的一级冷却装置、二级冷却装置为冷却盘管。
进一步的，所述的蒸发式冷凝器主机的冷凝盘管、填料换热层的一侧设有挡水板。
进一步的，热交换后的空气经过挡水板后从位于蒸发式冷凝器主机侧面的热空气出口排出。
本发明通过两级蒸发冷却，级间采用太阳能热水为热源的固体除湿***除湿，对进口空气进行预处理，使进口空气温度及含湿量降低，焓值降低，通过焓差推动作用，使处理后的水温下降，降低制冷***的冷凝压力与冷凝温度，以达到降低制冷***能耗的目的的蒸发式冷凝器。
本发明的工作原理如下：
室外空气与一级冷却盘管内的冷水换热后，温度降低相对湿度上升，再通过固体除湿板等焓除湿，空气含湿量下降温度上升，然后经过二级冷却盘管降低温度后，送至蒸发式冷凝器主机与喷淋水进行热湿交换带走热量，得到低温水，低温水通过间壁换热，使冷凝器管道内的制冷剂蒸汽冷凝成液体。由于蒸发式冷凝器主机进口空气的温度和含湿量较低，通过热湿交换后的水温较低，可使制冷***的冷凝温度和冷凝压力下降，降低了制冷***的能耗。固体除湿板吸湿后，转到高温空气段加热再生，高温空气是由室外空气与太阳能集热管产生的热水换热后得到的。一、二级冷却盘管内的低温水由循环水泵供给，经空气加热后喷淋至填料区，通过与低温低湿的蒸发式冷凝器主机进口空气进行热湿交换带走热量降低水温。
本发明提出的过热制冷剂热源驱动的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器采用上述技术方案，具有如下有益效果：
1)室外空气经过一级冷却盘管和二级冷却盘管降温，使处理后的空气与自然空气相比，其湿球温度显著降低，经与蒸发冷凝器主机内的喷淋水进行热湿交换后的水温比利用自然空气进行热湿交换后的水温显著降低，由于水温降低，冷凝盘管内的制冷剂冷凝压力和冷凝温度也随之下降，整个制冷***的COP系数上升，单位制冷量耗能下降。
2)利用固体除湿板除湿，使空气含湿量下降，促进了蒸发冷凝器主机内的热湿交换；同时减轻了自然空气相对湿度变化对冷凝压力的影响。
3)有效利用了太阳能对固体除湿板进行了再生；
4)一级冷却装置和二级冷却装置冷却后的空气一部分从上部进入蒸发式冷凝器主机与喷淋水进行热湿交换带走热量，使蒸发式冷凝器主机内的冷凝盘管内的制冷剂蒸汽冷凝成液体，同时另一部分空气从侧面进入冷凝器主机内的填料换热层，与填料换热层进行热量交换，从上部进入蒸发式冷凝器主机的空气与喷淋水同向进入，可以保证冷凝盘管外表面水膜均匀，以及空气与水的表面饱和空气之间焓差均匀，进而提升了热交换的效果，而从侧面进入冷凝器主机内的填料换热层，由于填料换热层是槽状结构，因此从侧面进入的空气不会影响喷淋水的方向。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明的结构图；
图中：1一级冷却盘管，2二级冷却盘管，3固体除湿板，4循环水泵，5填料换热层，6集水槽，7挡水板，8风机，9冷凝盘管，10喷淋装置，11太阳能集热管，12热水与空气换热盘管，13低温水,14固体除湿再生板，15空气进风口，16风道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图1所示，利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器，包括沿着空气流动方向依次排列的一级冷却装置、二级冷却装置和蒸发式冷凝器主机，一级冷却装置和二级冷却装置之间设有固体除湿板3，一级冷却装置和二级冷却装置冷却后的空气一部分从上部进入蒸发式冷凝器主机与喷淋水进行热湿交换带走热量，使蒸发式冷凝器主机内的冷凝盘管内的制冷剂蒸汽冷凝成液体，同时另一部分空气从侧面进入冷凝器主机内的填料换热层5，与填料换热层内的喷淋水进行热湿交换，且所述的固体除湿板是利用太阳能的热源再生的。
蒸发式冷凝器主机包括位于上方的冷凝盘管9和位于冷凝盘管9下方的填料换热层5，在冷凝盘管9、填料换热层均设有喷淋装置10；在冷凝盘道9、填料换热层5的一侧设有挡水板7，热交换后的空气经过挡水板后从位于蒸发式冷凝器主机侧面的热空气出口排出，在热空气出口位置设有风机8。
蒸发式冷凝器主机的底部设有集水槽6，集水槽6分别与一级冷却装置、二级冷却装置和蒸发式冷凝器主机顶部的喷淋装置介质入口相连，集水槽6中的低温水13进入到一级冷却装置、二级冷却装置和蒸发式冷凝器主机顶部的喷淋装置；一级冷却装置、二级冷却装置的高温水出口与蒸发式冷凝器主机的填料换热层喷淋装置入口相连。
集水槽的水通过循环水泵4进入一级冷却装置和二级冷却装置。
太阳能热源包括热水与空气换热盘管12，换热盘管的入口与出口之间串联有太阳能集热管11，换热盘管安装在固体除湿板的一侧，换热盘管12加热空气，空气对固体除湿再生板14进行干燥再生。
换热盘管设置在一级冷却装置的上方，一侧为室外空气入口，另一侧为固体除湿再生板14，且室外空气经过固体除湿再生板14后排出。室外空气经过固体除湿再生板14后从位于二级冷却装置上方的热空气出口排出。
上述的一级冷却装置、二级冷却装置为一级冷却盘管1和二级冷却盘管2，当然还可以是其他的冷却装置。
对上述装置以功能划分，其可以分为：空气预处理***、循环水***、蒸发冷却主机和固体除湿板再生***。
空气预处理***包括有：空气进风口15、一级冷却盘管、固体除湿板、二级冷却盘管和风道。室外自然空气由空气进风口15进入，经一级冷却盘管降温，由固体除湿板除湿后，再由二级冷却盘管降温后分两路，一路从侧面进入填料换热层，另一路经上侧进入冷凝盘管。其特征在于：在一级冷却盘管与二级冷却盘管之间设置有固体除湿板，用以在空气降温的同时除湿，使空气温度与湿度均下降，降低空气焓值。
循环水***包括有集水槽6、循环水泵4、一级冷却盘管1、二级冷却盘管2、冷凝盘管喷水装置10、填料换热层排水装置及水管。冷水由循环水泵4从集水槽6抽出后分两路，一路冷水至冷凝盘管喷淋装置10，喷淋至冷凝盘管9，经过与空气热湿交换热湿交换与传热，水温上升后，经过填料换热层5，再次与空气热湿交换，水温下降，最后落至集水槽6；另一路冷水分别进入一级冷却盘管1与二级冷却盘管2与空气间壁换热后温度上升，再送至填料换热层5的喷水装置，喷淋至填料换热层5，经与空气热湿交换后，水温下降，最后落至集水槽。其主要发明点在于：进入一级冷却盘管1与二级冷却盘管2的冷水，与空气进行间壁传热后，降低了空气的温度，并吸收了因除湿而释放到空气中的热量，吸热后温度上升的冷水通过独立设置的喷淋***喷淋至填料换热层5。
蒸发冷疑器主机包括冷凝盘管、填料换热层5、挡水板7、风机8及壳体。冷水喷淋至冷凝盘管表面后与冷凝盘管内的制冷剂蒸气进行间壁换热，制冷剂蒸气降温至饱和温度后放出潜热，凝结成制冷剂液体，冷水吸热的同时通过表面与空气进行热湿交换放出热量。温度升高的冷水继续滴落至填料换热层5，与空气进行热湿交换，温度下降后落至集水槽；另有部分通过一级冷却盘管1和二级冷却盘管2与空气换热温度上升后的冷水，直接喷淋至填料换热层，与空气进行热湿交换，温度下降后落至集水槽。预处理后的空气分两路，一路经过侧面进入填料换热层与水进行热湿交换后，温度与湿度上升，经挡水板挡水后由风机排至室外；另一路经上侧进入冷凝盘管与水进行热湿交换后，温度与湿度上升经挡水板挡水后，由风机排至室外。本发明增加部分填料换热层5，用以冷却用于处理进口空气的冷水。
所述固体除湿板再生***包括有：室外空气进口15，太阳能集热管11、热水与空气换热盘管12、固体除湿再生板、风机8、风道16。室外空气经过热水与空气换热盘管12，与太阳能集热管11里面的热水过间壁换热后温度上升，经固体除湿再生板，使固体除湿再生板内的除湿剂再生，放出水分后，由风机8排出室外。其特征在于：固体除湿板3与固体除湿再生板14由电机与链条带动，定时相互转换。
本发明通过两级蒸发冷却，级间采用太阳能热水为热源的固体除湿***除湿，对进口空气进行预处理，使进口空气温度及含湿量降低，焓值降低，通过焓差推动作用，使处理后的水温下降，降低制冷***的冷凝压力与冷凝温度，以达到降低制冷***能耗的目的的蒸发式冷凝器。
室外空气与一级冷却盘管1内的冷水换热后，温度降低相对湿度上升，再通过固体除湿板3等焓除湿，空气含湿量下降温度上升，然后经过二级冷却盘管2降低温度后，送至蒸发式冷凝器主机与喷淋水进行热湿交换带走热量，得到低温水，低温水通过间壁换热，使冷凝器管道内的制冷剂蒸汽冷凝成液体。由于蒸发式冷凝器主机进口空气的温度和含湿量较低，通过热湿交换后的水温较低，可使制冷***的冷凝温度和冷凝压力下降，降低了制冷***的能耗。固体除湿板吸湿后，转到高温空气段加热再生，高温空气是由室外空气与固体除湿板3产生的热水换热后得到的。一、二级冷却盘管1、2内的低温水由循环水泵4供给，经空气加热后喷淋至填料区，通过与低温低湿的蒸发式冷凝器主机进口空气进行热湿交换带走热量降低水温。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器，其特征在于：包括沿着空气流动方向依次排列的一级冷却装置、二级冷却装置和蒸发式冷凝器主机，一级冷却装置和二级冷却装置之间设有固体除湿板，一级冷却装置和二级冷却装置冷却后的空气一部分从上部进入蒸发式冷凝器主机与喷淋水进行热湿交换带走热量，使蒸发式冷凝器主机内的冷凝盘管内的制冷剂蒸汽冷凝成液体，同时另一部分空气从侧面进入冷凝器主机内的填料换热层，与填料换热层内的喷淋水进行热湿交换，且所述的固体除湿板是利用太阳能的热源再生的，所述的蒸发式冷凝器主机的底部设有集水槽，所述的集水槽分别与一级冷却装置、二级冷却装置和蒸发式冷凝器主机顶部的冷凝盘管喷淋装置的介质入口相连，一级冷却装置、二级冷却装置的介质出口与蒸发式冷凝器主机的填料换热层喷淋管入口相连，一级冷却装置、二级冷却装置的介质出口与蒸发式冷凝器主机的填料换热层喷淋管入口相连，所述的一级冷却装置、二级冷却装置为冷却盘管。
2.如权利要求1所述的利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器，其特征在于：所述的太阳能热源包括换热盘管，所述的换热盘管的入口与出口之间串联有太阳能集热管，太阳能集热管与换热盘管有加热热水，换热盘管安装在固体除湿再生板的一侧，换热盘管加热空气，空气对固体除湿再生板进行干燥再生。
3.如权利要求2所述的利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器，其特征在于：所述的固体除湿再生板安装在固体除湿板的上部，固体除湿板与固体除湿再生板由电机与链条带动，定时相互转换。
4.如权利要求3所述的利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器，其特征在于：所述的换热盘管设置在一级冷却装置的上方，一侧为室外空气入口，另一侧为固体除湿板，且室外空气经过固体除湿板后排出。
5.如权利要求4所述的利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器，其特征在于：所述的室外空气经过固体除湿板后从位于二级冷却装置上方的热空气出口排出。
6.如权利要求1所述的利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器，其特征在于：所述的蒸发式冷凝器主机的冷凝盘管、填料换热层的一侧设有挡水板。
7.如权利要求1所述的利用太阳能热源的空气除湿降温预处理蒸发式冷凝器，其特征在于：热交换后的空气经过挡水板后从位于蒸发式冷凝器主机侧面的热空气出口排出。
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