一种封闭式水循环空气净化制冷系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种封闭式水循环空气净化制冷系统，包括一级压气机、二级压气机、换热器、冷凝器、水分离器、涡轮、前过滤器、水箱、后过滤器与泵。该系统利用电机和涡轮膨胀功驱动两级压气机，直接压缩环境空气，使空气温度升高提升空气含湿能力。封闭的水循环回路将水喷入空气，吸收空气中的有害气体，同时生成的湿空气由换热器吸收湿空气中的部分热量后，送至冷凝器，在冷凝器中冷凝，带走空气中的悬浮颗粒污染物，冷凝水经水分离器分离后送入过滤器和水箱分别净化、回收，再次喷入空气，实现循环利用。本发明的优点为：采用封闭的水循环回路，给空气循环回路喷水，通过水的蒸发、冷凝过程带走空气中的颗粒物和部分可溶于水的气体，实现空气净化和制冷。
【专利说明】
-种封闭式水循环空气净化制冷系统
技术领域
[0001] 本发明属工业净化器技术领域，设及一种采用双级压缩封闭式水循环空气净化系 统。
【背景技术】
[0002] 随着工业工程的发展，工业污染物的排放对环境质量造成了严重的影响。运其中， 一些有害气体和悬浮颗粒物是造成空气质量下降的主要因素之一，如橡胶工业生产排放的 硫氧化物气体，化肥工业生产排放的氨气，味精工业生产中的硫氨化合物，W及工业排气中 通常存在的悬浮颗粒。运些污染物中如硫氨、硫氧化合物和氨气可W通过溶于水的方式去 除，悬浮颗粒也可通过水蒸汽的冷凝过程净化。目前采用的空气净化系统多单独采用过滤 或静电吸附的方法去除悬浮颗粒，或吸收的方法吸收有害气体，利用水蒸气冷凝的方法吸 收有害气体并同时通过水蒸气凝结吸收颗粒悬浮物的系统并不多。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明提供一种性能好、工业排气净化效果好、环境友好、能量利 用率高的封闭式水循环空气净化系统。
[0004] 本发明封闭式水循环空气净化系统，环境空气经一级压气机压缩后，由一级压气 机的出口进入水循环回路;通入喷入循环水回路内的液态水对水循环回路中的空气进行冷 却降溫，形成含有水蒸气的湿空气，并经冷却管路进入二级压气机压缩;换热器吸收湿空气 中的部分热量，输送至冷凝器，在冷凝器中释放热量，达到过饱和状态，并W空气中的悬浮 颗粒物作为凝结核，使水蒸气充分凝结，生成液态水;分离器用来对冷凝器中凝结生成的液 态水进行分离，得到含颗粒悬浮物等杂质的液态水与洁净空气;其中，液态水通过前过滤器 过滤后，送入水箱，水箱内的水输送至后过滤器进行二次过滤后，由累累送至换热器，由换 热器吸收热量后，喷入水循环回路，实现水路的封闭循环;洁净空气在满轮中膨胀降溫，并 在进入冷凝器的冷边调节溫度后排出。
[0005] 本发明的优点在于：
[0006] 1、本发明封闭式水循环空气净化系统，采用封闭的水循环回路，给空气循环回路 喷水，通过水的蒸发、冷凝过程带走空气中的颗粒物和部分可溶于水的气体，实现空气净化 和制冷；
[0007] 2、本发明封闭式水循环空气净化系统，水分离器前的湿空气达到过饱和状态，冷 凝出的水经水分离器分离后送入过滤、回收环节；
[000引3、本发明封闭式水循环空气净化系统，冷凝水在前、后两个过滤器中被滤除杂质， 实现净化；
[0009] 4、本发明封闭式水循环空气净化系统，水箱收集冷凝水，使其溫度恢复常溫，保持 恒定，再通过累将净化的水送入空气循环回路；
[0010] 5、本发明封闭式水循环空气净化系统，液态水在二级压气机前喷入空气循环回 路，蒸发吸热W降低气流溫度，提升压缩效率。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明封闭式水循环空气净化系统示意图。
[0012] 图中；
[0013] 1-一级压气机 2-二级压气机 3-电机
[0014] 4-换热器 5-冷凝器 6-水分离器
[0015] 7-满轮 8-前过滤器 9-水箱
[0016] 10-后过滤器 11-累 12-冷却管路
[0017] 13_7长循环回路 13a_喷口
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图本发明做进一步详细说明。
[0019] 本发明封闭式水循环空气净化系统，包括一级压气机1、二级压气机2、电机3、换热 器4、冷凝器5、水分离器6、满轮7、前过滤器8、水箱9、后过滤器10与累11。
[0020] 所述一级压气机1与满轮7相连，通过满轮7驱动工作。一级压气机1的出口端通过 冷却管路12与二级压气机2的入口端相连，二级压气机2由电机驱动。环境空气1经一级压气 机1压缩后，由一级压气机1的出口进入水循环回路13。循环水回路13上设计有喷口 13a，通 过喷口 13a喷入的液态水对水循环回路13中的空气进行冷却降溫，形成含有水蒸气的湿空 气，并经冷却管路12进入二级压气机2压缩;二级压气机2工作时所释放的一部分热量传递 至水循环回路13,使水循环回路13种未转化为水蒸气的液态水转化为水蒸气，避免其在二 级压气机2内部长时间处于气流带水滴的状态。二级压气机2的出口端通过管路依次连接有 换热器4、冷凝器5与分离器6;其中，由换热器4吸收湿空气中的部分热量，输送至冷凝器5， 在冷凝器5中释放大部分热量，达到过饱和状态，并W空气中的悬浮颗粒物作为凝结核，使 水蒸气充分凝结，此时，空气中原有的颗粒悬浮物会因为水蒸气的凝结作用得W去除，并且 工业排气中的硫氨化合物、硫氧化合物和氨气等有害气体会溶于凝结生成的液态水中。分 离器6用来对冷凝器5中凝结生成的液态水进行分离，得到含颗粒悬浮物等杂质的液态水与 洁净空气;随后通过两路管路分别对与洁净空气进行处理，具体为：
[0021] -路用来处理含颗粒悬浮物等杂质的液态水，采用方式为:将分离器6通过管路依 次连接前过滤器8、水箱9、后过滤器10、累11后，接入换热器4;并将换热器4通过管路与循环 水回路13上的喷口 13a连通。由此，经水分离器6排除的含颗粒悬浮物等杂质的液态水进入 前过滤器8滤除液态水中杂质后，送入水箱9，水箱9起热沉和缓冲的作用，使水箱9内水溫保 持恒定。水箱9内的水输送至后过滤器10进行二次过滤后，由累11累送至换热器4,由换热器 4吸收热量后，由喷口 13a喷入水循环回路13,实现水路的封闭循环。
[0022] 另一路用来处理洁净空气，采用方式为:将分离器6通过管路连接至满轮7。由此， 经水分离器6排出的洁净空气在满轮7中膨胀降溫，并在进入冷凝器5的冷边调节溫度后排 出。满轮7的膨胀功用于驱动一级压缩机1。
[0023] 为说明本发明封闭式水循环空气净化系统的可行性，对其热力性能进行计算，系 统参数如表1所示。
[0024]表1封闭式水循环空气净化系统性能计算工况设置
[0026] 系统各部件的效率和特性参数取值如表2所示。
[0027] 表2封闭式水循环空气净化系统各部件特性参数
[0029] 表2中，参数IlGi为一级压气机的效率;％2为二级压气机的效率;riT为满轮的效率； riHX为换热器的效率;％日N为冷凝器的效率;化1为一级压气机的压比；化2为二级压气机的压 为满轮的压比。
[0030] 在热力性能计算中，换热器、冷凝器、水分离器阻力W及管路的阻力取值如表3所 示。计算结果见表4所示。
[0031] 表3封闭式水循环空气净化系统的部件阻力
[0032]
[0033] 表4封闭式水循环空气净化系统实施算例
【主权项】
1. 一种封闭式水循环空气净化系统，其特征在于:环境空气经一级压气机压缩后，由一 级压气机的出口进入水循环回路;通入喷入循环水回路内的液态水对水循环回路中的空气 进行冷却降温，形成含有水蒸气的湿空气，并经冷却管路进入二级压气机压缩;换热器吸收 湿空气中的部分热量，输送至冷凝器，在冷凝器中释放热量，达到过饱和状态，并以空气中 的悬浮颗粒物作为凝结核，使水蒸气充分凝结，生成液态水;分离器用来对冷凝器中凝结生 成的液态水进行分离，得到含颗粒悬浮物等杂质的液态水与洁净空气;其中，液态水通过前 过滤器过滤后，送入水箱，水箱内的水输送至后过滤器进行二次过滤后，由栗栗送至换热 器，由换热器吸收热量后，喷入水循环回路，实现水路的封闭循环;洁净空气在涡轮中膨胀 降温，并在进入冷凝器的冷边调节温度后排出。2. 如权利要求1所述一种封闭式水循环空气净化系统，其特征在于:洁净空气在涡轮中 膨胀降温时，涡轮的膨胀功用于驱动一级压缩机。3. 如权利要求1所述一种封闭式水循环空气净化系统，其特征在于:水箱具有热沉和缓 冲的作用，使水箱内水温保持恒定。
【文档编号】F24F3/16GK106016456SQ201610345038
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】杨春信, 张兴娟, 陈聪, 王超, 陈龙
【申请人】北京航空航天大学