专利名称：相变吸附空气除湿装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气除湿装置，特别涉及一种相变吸附空气除湿装置。
背景技术：
空气的温、湿度是空调过程需要控制的两个重要参数，除湿能耗占空调系统能耗的 20%-40%;传统的冷却除湿法供水温度低，冷机效率低，除湿后空气温度低，为达到送风
状态点还需要再热，导致不可逆损失严重。于是人们发展了温、湿度分离控制技术，即空 气中的水蒸汽由专门的除湿系统去除，空调系统只负担处理空气的显热。 一般将这类除湿 系统分为溶液除湿系统、固定床吸附除湿系统和转轮吸附式除湿系统三大类，它们都属于 平衡分离过程。其中，固定床吸附除湿系统具有系统简单、容易实施、运动部件少、气固 热质交换充分、不可逆损失小的特点，具有较大的应用价值。固定床吸附除湿系统可分为 内冷型和绝热型两类。内冷型系统的特点是在吸附床中装设冷却盘管，带走吸附潜热及再
生过程产生的热量；它具有体积小、可连续运行的优点，但是缺点是系统构造复杂、运转 部件较多。绝热型系统内部不设冷却盘管，其又分为连续工作模式和间隙工作模式两种。 当连续工作时，采用两床切换操作， 一个床再生时另一个床除湿；其缺点是再生时系统蓄 积了大量热能，切换到除湿模式后，大部分蓄积的热量将由被处理空气承担，并使其出口 温度大幅增加，加重了后续环节的处理负担。当为间隙工作时，吸附剂需要经常性更换和 单独再生，而且由于没有内冷作用，吸附过程产生的吸附热将逐渐使床层温度升高，从而 降低了吸附剂和空气之间的水蒸气势差，最终影响除湿效果。由此可见，被处理空气出口 温度高和除湿效果低是绝热型固定吸附床的两大主要缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种除湿效果好、且能保证被处理空气出口温度低的 相变吸附空气除湿装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种相变吸附空气除湿装置，包括内设空腔的相 变吸附反应器，相变吸附反应器的顶部开口和底部开口均与空腔相连通；顶部开口分别与被处理空气出风管和再生空气进风管密封相连，底部开口分别与被处理空气进风管和再生 空气出风管密封相连；再生空气进风管的另一端与再生空气加热器相连，再生空气加热器 上分别设有热媒进管和热媒出管；内冷通风管路位于所述空腔内，所述内冷通风管路的进 口和出口均穿过相变吸附反应器的侧壁与外界相连通。
作为本发明的相变吸附空气除湿装置的改进空腔内填充由吸附剂和相变材料的颗粒
组成的混合物。
作为本发明的相变吸附空气除湿装置的进一步改进相变材料的相变温度为常温。
作为本发明的相变吸附空气除湿装置的进一步改进在被处理空气出风管、再生空气
进风管、被处理空气进风管、再生空气出风管、热媒进管和热媒出管上分别设有截止阀。 作为本发明的相变吸附空气除湿装置的进一步改进内冷通风管路的进口和出口与相
变吸附反应器的侧壁均为密封相连。
作为本发明的相变吸附空气除湿装置的进一步改进内冷通风管路的出口位于进口的上方。
作为本发明的相变吸附空气除湿装置的进一步改进进口上设有与进口活动相连的保
温隔热门I ，出口上设有与出口活动相连的保温隔热门II 。
作为本发明的相变吸附空气除湿装置的进一歩改进内冷通风管路为Z型。 作为本发明的相变吸附空气除湿装置的进一步改进相变材料可选用树脂胶囊封装成
颗粒的石腊/高密度聚乙烯的定型相变蓄能材料；吸附剂可选用硅胶。
作为本发明的相变吸附空气除湿装置的进一步改进再生空气加热器为由太阳能集热
系统提供热量的加热器。
本发明的相变吸附空气除湿装置，可克服传统绝热型固定吸附除湿系统的被处理空气 温度高和除湿度效果低的缺点。本发明通过在吸附剂中添加一定量的常温相变材料，可以 吸收部分反应过程中所放出的水蒸汽吸附潜热，使相变吸附反应器内的温度较为稳定，从 而提高相变吸附反应器的除湿效果；同时相变材料还可以对被处理空气进行冷却，防止其 过热。在相变吸附反应器内设置的内冷通风管路，在相变吸附反应器的冷却过程中，打开 位于其进出口的保温门则能形成自然通风通路；在热压作用下，外界冷空气进入位于相变 吸附反应器空腔中的内冷通风管路，并通过内冷通风管路的管壁与相变吸附反应器进行显 热交换，逐渐降低空腔中的温度，使吸附剂重新具有吸附能力；在夜间环境温度较低时， 相变材料则变为固态，重新蓄冷。因此，空腔内设置内冷通风管路的意义不仅在于完成整个工作循环，关键是使得本发明的除湿装置具有了充分利用环境空气显热冷量的能力。
在本发明中，将相变材料与吸附剂结合；在吸附过程中通过相变材料吸热，可稳定吸 附床温度，提高除湿效率，防止被处理空气过热。吸附后由再生空气加热脱附。之后，依 靠设置在相变吸附反应器内的内冷通风管路，利用热压通风引入环境空气来冷却吸相变吸 附反应器；当环境温度较低时(如夜间)，多余的冷量则由相变材料储存，从而使相变材 料被充分冷却后蓄冷重新变为固态。因此，本发明的相变吸附空气除湿装置实行间隙工作， 一个完整的除湿循环包括吸附、脱附和冷却这3个过程。 一般，白天吸附，傍晚及夜间脱 附、冷却。因此，本发明的相变吸附空气除湿装置特别适合于昼夜温差大的地区。
本发明的相变吸附空气除湿装置，具有不同于传统的固定床吸附除湿系统的显著特 点。即相比内冷型而言，本发明不需要外部冷却循环水；相比绝热型而言，本发明具有相 变吸热的内冷措施。所以说本发明同时克服了内冷型和绝热型的缺点，且兼具了两者的优 点。
本发明的相变吸附空气除湿装置，整个系统构造简单、新颖，运转部件少，容易实施， 能防止被处理空气过热，且除湿效果好；且其利用自然通风进行冷却，再生空气加热器还 可与太阳能集热系统连接，节能效果显著。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一歩详细说明。 图1为本发明的相变吸附空气除湿装置的结构示意图； 图2为图1的A-A剖视示意图。
具体实施例方式
图1和图2结合给出了一种相变吸附空气除湿装置，包括内设空腔12的相变吸附反应器 1，相变吸附反应器1的顶部开口11和底部开口13均与空腔12相连通。被处理空气出风管61 与顶部开口ll密封相连，在处理空气出风管61上设有截止阀I71。再生空气进风管62的一 端与顶部开口ll密封相连，另一端与再生空气加热器8相连，在再生空气进风管62上设有截 止阀II72;该再生空气加热器8上分别设有热媒进管81和热媒出管82，为了便于节省能源， 再生空气加热器8选用由太阳能集热系统提供热量的加热器；在热媒进管81上设有截止阀 V75，在热媒出管82上设有截止阀VI76。被处理空气进风管63与底部开口 13密封相连，在 被处理空气进风管63上设有截止阀ni73。再生空气出风管64与底部开口13密封相连，在再 生空气出风管64上设有截止阀IV74。Z型的内冷通风管路2位于空腔12内，Z型的下端为内冷通风管路2的进口21， Z型的上 端为内冷通风管路2的出口22;因此出口22位于进口21的上方。
内冷通风管路2的进口21和出口22均穿过相变吸附反应器1的侧壁与外界相连通，且该 进口21和出口22均与相变吸附反应器1的侧壁密封相连；这样，就能保证相变吸附反应器l 的空腔12成为一个密封的工作环境。在进口21上设有与进口21活动相连的保温隔热门I 4，在出口22上设有与出口22活动相连的保温隔热门115。
在相变吸附反应器1的空腔12内，填充由吸附剂和相变温度为常温的相变材料组成的 混合物3，该吸附剂和相变材料均为颗粒状；吸附剂可选用硅胶颗粒，硅胶颗粒大小为 2mm 5mm;相变材料可选用石腊/高密度聚乙烯定形相变蓄能材料，并利用树脂胶囊封装 成颗粒，该颗粒大小为2mm 10mm。实际使用时，可按照需要设定吸附剂和相变材料的用
量比；例如可设定硅胶与石腊/高密度聚乙烯定形相变蓄能材料的重量比为l: 4;上述两者 按此重量比混合后形成了混合物3，此混合物3填满了整个的空腔12。 本发明的相变吸附空气除湿装置，工作过程具体如下
1) 、吸附:
位于内冷通风管路2的进口 21处的保温隔热门I 4和位于出口 22处的保温隔热门II5 均保持关闭；截止阀I 71和截止阀I1173打开，截止阀II72和截止阀IV74关闭。
被处理空气在外界风机的推动下，通过被处理空气进风管63进入相变吸附反应器1 的空腔12的底部；然后慢慢向空腔12的顶部流动，并接受由吸附剂和相变材料组成的混 合物3的处理；最后从被处理空气出风管61排出。被处理空气中的部分水蒸气被吸附剂 所吸附，从而降低了空气含湿量；水蒸汽凝结时放出的吸附热由相变材料、吸附剂和被处 理空气共同承担。
当被处理空气的出口含湿量和进口基本相同时，即整个相变吸附空气除湿装置无法再 进行除湿工作时，吸附过程结束。然后就进行下述的脱附工作。
2) 、脱附
保持关闭保温隔热门14和保温隔热门I15，关闭截止阀I71和截止阀I1173，打开截 止阀II72和截止阀IV74。
在外界风机的推动下并经过再生空气加热器8加热处理后的再生空气，通过再生空气 进风管62进入空腔12的顶部，慢慢流向空腔12的底部，最终从再生空气出风管64排出。 此再生空气在空腔12内对吸附剂进行再生处理，随着再生过程的进行，吸附剂的含湿量减小且温度增加。可以通过调节热媒进管81上的截止阀V75和热媒出管82上的截止阀VI 76，来对再生空气加热器8的加热能力进行调节，从而实现调节再生空气被加热后的温度。 一般情况下，调节加热后的再生空气的温度为10(TC 12(TC。
当再生空气出口含湿量与进口含湿量基本相同时，再生过程结束。然后就进行下述的 冷却工作。
3)、冷却
保持关闭截止阀I71和截止阀I1173，关闭截止阀I172和截止阀IV74，打开保温隔热 门14和保温隔热门115。
在空腔12内的热压作用下，环境空气从进口21进入内冷通风管路2内，最后从出口 22排出；通过内冷通风管路2管壁与空腔12中的吸附剂和相变材料进行显热交换，从而 带走吸附剂和相变材料的热量。
当该冷却过程进行到夜间时，由于环境温度进一步降低，内腔中的相变材料蓄冷变为 固态，冷却再生过程结束。
之后，关闭保温隔热门I 4和保温隔热门115，使相变吸附反应器1的空腔12保持与 外界的隔热状态。等到第二天再进入下一个工作循环，即再依次进行吸附、脱附和冷却这 3个步骤。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不 限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接 导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1、一种相变吸附空气除湿装置，其特征在于包括内设空腔(12)的相变吸附反应器(1)，相变吸附反应器(1)的顶部开口(11)和底部开口(13)均与所述空腔(12)相连通；顶部开口(11)分别与被处理空气出风管(61)和再生空气进风管(62)密封相连，底部开口(13)分别与被处理空气进风管(63)和再生空气出风管(64)密封相连；所述再生空气进风管(62)的另一端与再生空气加热器(8)相连，所述再生空气加热器(8)上分别设有热媒进管(81)和热媒出管(82)；内冷通风管路(2)位于所述空腔(12)内，所述内冷通风管路(2)的进口(21)和出口(22)均穿过所述相变吸附反应器(1)的侧壁与外界相连通。
2、 根据权利要求l所述的相变吸附空气除湿装置，其特征是所述空腔(12)内填充由 吸附剂和相变材料的颗粒组成的混合物(3)。
3、 根据权利要求2所述的相变吸附空气除湿装置，其特征是所述相变材料的相变温度 为常温。
4、 根据权利要求3所述的相变吸附空气除湿装置，其特征是在所述被处理空气出风管 (61)、再生空气进风管(62)、被处理空气进风管(63)、再生空气出风管(64)、热媒进管 (81)和热媒出管(82)上分别设有截止阀。
5、 根据权利要求4所述的相变吸附空气除湿装置，其特征是所述内冷通风管路(2)的 进口 (21)和出口 (22)与相变吸附反应器(1)的侧壁均为密封相连。
6、 根据权利要求5所述的相变吸附空气除湿装置，其特征是所述内冷通风管路(2)的 出口 (22)位于进口 (21)的上方。
7、 根据权利要求6所述的相变吸附空气除湿装置，其特征是所述进口 (21)上设有与 进口 (21)活动相连的保温隔热门I (4)，出口 (22)上设有与出口 (22)活动相连的保温 隔热门II (5)。
8、 根据权利要求7所述的相变吸附空气除湿装置，其特征是所述内冷通风管路(2)为Z型。
9、 根据权利要求8所述的相变吸附空气除湿装置，其特征是所述相变材料为用树脂胶 囊封装成颗粒的石腊/高密度聚乙烯定形相变蓄能材料，所述吸附剂为硅胶。
10、 根据权利要求8所述的相变吸附空气除湿装置，其特征是所述再生空气加热器(8) 为由太阳能集热系统提供热量的加热器。
全文摘要
本发明公开了一种相变吸附空气除湿装置，包括内设空腔(12)的相变吸附反应器(1)，相变吸附反应器(1)的顶部开口(11)和底部开口(13)均与所述空腔(12)相连通；顶部开口(11)分别与被处理空气出风管(61)和再生空气进风管(62)密封相连，底部开口(13)分别与被处理空气进风管(63)和再生空气出风管(64)密封相连；再生空气进风管(62)的另一端与再生空气加热器(8)相连，所述再生空气加热器(8)上分别设有热媒进管(81)和热媒出管(82)；内冷通风管路(2)位于空腔(12)内。采用本发明的装置进行空气除湿，除湿效果好，且能保证被处理空气出口温度低。
文档编号B01J20/30GK101318098SQ20081012003
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月15日 优先权日2008年7月15日
发明者厉 王, 骆菁菁 申请人:浙江理工大学