一种填料芯体和自均布规整填料及其应用的制作方法

本发明属于空气调节领域，更具体地说，涉及一种填料芯体和自均布规整填料及其应用，特别是适用于溶液除湿或溶液再生的传热传质过程。

背景技术：

填料在溶液型新风除湿机中一直被广泛应用，它能起到改善流体分布、提高传热效率、减少流动阻力、增大流体流量的作用，为气液两相间热和质的传递提供了有效的相界面，是气液两相进行热质交换的重要场所。

填料的种类很多，主要有拉西环、鞍形、鲍尔环、阶梯环、θ网环等散装填料以及波纹板、波纹网等规整填料。由于规整填料克服了散装填料混乱堆积的弊端，并且相对于散装填料，规整填料具有比表面积大、压降小、结构简单、加工制造容易等性能优势，因而得到普遍应用。但传统的波纹型、栅格型、板片型等规整填料由于自身结构、材料、尺寸等因素的限制，一方面填料层无法合理导流，液体有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁流量增大，发生壁流现象；另一方面液体不能全部润湿填料表面，液体容易只沿润湿表面流下，形成沟流现象；此外，存在过量液沫夹带被空气带到上层板，使上板层液层加厚，发生液泛现象。这些因素均能导致填料无法与流体充分接触、气液分布不均、填料利用率低、分离效率下降，严重影响气液两相间的热质交换效率。

中国实用新型专利，公开号：cn205914166u，公开日：2017年2月1日，公开了一种多网孔式规整填料。它包括多个条状的填料段；所述填料段包括多个填料单元，所述填料单元包括两个呈多边形的翅片和一个翅片脊；两个所述翅片通过所述翅片脊连接，形成沿所述翅片脊方向视图为“λ”形结构的所述填料单元；多个所述填料单元依次沿所述翅片脊方向连接，形成条状的所述填料段；多个所述填料段通过各自的宽度方向上的边缘相互连接形成多网孔式规整填料；任意相邻的四个所述翅片之间或者贴合连接，或者形成网孔。该结构使得气液两相在网孔内接触，又在“λ”形结构的翅片上实现再分布，增强了气液两相物流的湍流，大大地提升了传质和传热效率。其不足之处是：(1)气液由于受到重力的作用，在倾斜的“λ”形结构的翅片上进行再分布时均匀性较差，进而造成填料湿润率较差，影响了填料传热传质效率；(2)翅片和翅片脊的结构孔隙率较低，因而通透性较差，气液流动阻力大，因而造成规整填料压降较大；(3)气液易在“λ”形结构较低处集聚而发生沟流现象，且易在壁面集聚发生壁流现象。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有规整填料应用时气液分布不均的问题，本发明提供一种填料芯体和自均布规整填料及其应用。它具有比表面积大、通量大、压降小等特点，通过纤维束导流自均分布，避免了现有规整填料应用时存在的壁流、沟流、液泛等现象，解决目前规整填料中存在的气液分布不均问题，提高了填料热质交换效率。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种填料芯体，由连续叠加的网眼状纤维单元平行或垂直构成，所述的网眼状纤维单元包括纤维束和纤维均流部件，相邻的纤维束接触所形成的纤维束交接处设有纤维均流部件。

喷淋的溶液沿纤维束流动，并在纤维束交接处汇流，纤维均流部件对汇流的溶液再次分流，经过反复的汇流、均分实现了溶液的均匀导向分流，使得溶液分布更加均匀，促进了气液传热传质。本方案中的纤维束为合成纤维材料，具有强度高、耐腐蚀、耐洗涤等性能。

进一步地，所述纤维均流部件为纤维均流环或纤维均流球，纤维均流环或纤维均流球横截面积较大，为溶液汇流提供了承载介质。

进一步地，相互平行的两层网眼状纤维单元的间距为5mm～15mm。

进一步地，所述网眼状纤维单元上的网眼为菱形，且菱形的边长为10mm～20mm。

网眼状纤维单元的间距和菱形的边长按照以上范围取值时，填料芯体的孔隙率高，将填料芯体应用到填料层中气体通过填料层时受到的阻力小，因而气体通过填料层时所产生的压降低，这种结构有利于气体在填料层内的分布与流通；另外，填料的有效比表面积大，因而传热传质效率较高。

进一步地，相邻纤维束在纤维束交接处形成的夹角大小为30°～120°。

夹角的大小对溶液在纤维束上流动时间、填料层的阻力和填料层的高度产生影响，夹角大小为30°～120°时，溶液在纤维束上流动时间长，进而气液两相接触时间增加，有利于提高传热传质效率，同时，填料层的阻力较小、高度较低。

一种自均布规整填料，包括填料框体和所述的填料芯体，所述填料芯体位于所述填料框体内，所述填料框体包括填料外框和导流部件，导流部件水平设置在填料外框中，且导流部件与填料外框连接，所述网眼状纤维单元与所述填料外框和所述导流部件连接。填料外框和导流部件的材质为塑料或有机玻璃，具有强度高、耐磨损、耐腐蚀、耐洗涤的性能。

填料框体对填料芯体进行固定，使得填料芯体具有稳定的形状和结构，导流部件将壁流溶液导向填料芯体，并在填料芯体中进行汇流均分，从而降低了壁流效应带来的影响。

进一步地，所述导流部件包括导流面，所述导流部件设置于填料外框的竖直面上，且所述导流面与竖直的网眼状纤维单元之间的夹角β大小为0＜β≤90°，导流面阻止了液体沿着边壁流动，降低了壁流效应带来的影响。

进一步地，所述导流部件等距分布在所述填料外框的竖直面上，相邻导流部件之间设有网眼状纤维单元，导流部件之间设置的网眼状纤维单元有助于将壁流液体汇集，并将壁流液体引向导流部件，进而促进导流部件将壁流液体导向填料芯体以降低壁流效应。

进一步地，所填料外框为圆柱体框架结构且所述导流部件首尾连接成圆环，或者所述填料外框为长方体框架结构且所述导流部件首尾连接成方形。

圆环形的导流部件、方形的导流部件对应的嵌套在圆柱体框架结构的填料外框或长方体框架结构的填料外框上，这种结构有助于提高填料框体整体结构的稳固性。

一种填料的应用，将所述自均布规整填料置于除湿器或再生器中的填料层中，且使所述填料芯体中多个相互平行的网眼状纤维单元与重力方向平行，溶液经液体分布器喷淋到填料上并沿纤维束自上向下流动，经过纤维均流部件时发生汇流、均分，空气经气体分布装置后，与溶液呈逆流，自下向上连续通过填料空隙的过程中与附着在纤维束上的溶液接触进行热质交换。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的填料芯体，基于纤维的多维孔隙结构，利用纤维与溶液之间的范德华力使溶液附着在纤维表面，工作时溶液由上向下喷淋，液体沿竖直的网眼状纤维单元上的纤维束分流而下，流经纤维均流部件处时均分到下级两条纤维束，通过纤维束导流、纤维均流部件均流相结合的方式反复的汇流均分，实现了液体的均匀导向分流，增大填料芯体湿润率、提高填料芯体比表面积的利用率，使气液分布更加均匀，从而提高了填料芯体传热传质效率；

(2)本发明提供的填料芯体，网眼状结构与传统填料相比孔隙率更大，且纤维材料本身的阻力也很小，因此气体的压降小，对风机要求低，有利于降低系统能耗；

(3)本发明提供的填料芯体，基于纤维材料构建的三维网眼状结构具有比表面积大、通量大的特点，液体附着在纤维束表面并使纤维束表面充分润湿，气体流经填料芯体时与纤维束表面的液体能够充分接触，进而提高了填料芯体传热传质效率；

(4)本发明提供的填料芯体，纤维材料具有高湿润性，纤维束定向导流时纤维束表面全部润湿，从而避免了液体只沿润湿表面流下，解决了规整填料中存在的沟流效应问题；

(5)本发明提供的填料芯体，纤维材料与液体之间存在的范德华力，有助于减缓液体沿着纤维束表面流动的速度，流速的减缓保证了液体下滑期间始终被吸附在纤维束表面，有助于减少气体带液现象；

(6)本发明提供的填料芯体，纤维束的表面张力，有助于减少液沫的存在，从而有助于避免液泛现象，提高了设备的处理能力；

(7)本发明提供的填料芯体，纤维均流环或纤维均流球横截面积较大，为溶液在纤维束交接处汇流提供了承载介质；

(8)本发明提供的填料芯体，网眼状纤维单元之间的间距在5mm～15mm时，将填料芯体应用到填料层中气体通过填料层时的阻力小，因而气体通过填料层时所产生的压降低，有利于气体在填料层内的分布与流通；另外，填料的有效比表面积大，因而传热传质效率较高；

(9)本发明提供的填料芯体，菱形的边长在10mm～20mm时，填料芯体的孔隙率高，气体通过填料层的阻力小，因而填料层的压降低，这种结构有利于气体在填料层内的分布与流通；另外，溶液易在网眼孔隙上形成液膜，从而进一步增加了气液接触面积，气体通过网眼状纤维单元之间的间隙时不仅与纤维束表面附着的液体充分接触进行热质交换，还与网眼孔隙上的溶液液膜充分接触进行热质交换，因而气液在填料中进行传热传质的效率高；

(10)本发明提供的填料芯体，相邻纤维束在纤维束交接处形成的夹角大小为30°～120°时，溶液在纤维束上流动时间较长，进而气液两相接触时间增加，有利于提高传热传质效率，同时，填料层的阻力较小、填料层高度较低；

(11)本发明提供的自均布规整填料，采用纤维束定向导流，避免了溶液与壁面直接接触，填料外框竖直面处设置的导流部件，将壁流溶液导向填料芯体，降低了壁流效应；

(12)本发明提供的自均布规整填料，纤维束交接处均设置的纤维均流部件具有汇流均分作用，从而有助于减少溶液型新风除湿机中或填料塔中液体分布器的使用，降低了设备运行维护成本；

(13)本发明提供的自均布规整填料，纤维均流环由纤维束首尾相连形成，具有横截面积较大的特点，为溶液在纤维束交接处汇流提供了承载介质；

(14)本发明提供的自均布规整填料，采用纤维材料制成的纤维均流球具有结构对称的特点，溶液汇集后经纤维均流球向下级两纤维束分流时的均匀性更好，另外溶液在纤维均流球表面过渡平缓，汇集的溶液能够沿着纤维均流球表面滑动进行分流，而不易脱离承载面溢出；

(15)本发明提供的自均布规整填料，填料外框和导流部件对填料芯体具有很好的固定作用，保证网眼状纤维单元舒展张开，有利于溶液沿着纤维束下滑、汇流和均分，采用塑料或者有机玻璃制成的填料外框和导流部件，具有强度高、耐磨损、耐腐蚀、耐洗涤等性能，因而使用寿命较长；

(16)本发明提供的自均布规整填料，导流部件上设置有导流面，导流面与竖直的网眼状纤维单元之间的夹角β为0＜β＜90°时，导流面向填料芯体倾斜，壁流液体通过倾斜的导流面时在自身重力作用下流向填料芯体，然后在填料芯体中再次进行汇流均分，从而降低了壁流效应带来的影响；β＝90°时，导流面与竖直的网眼状纤维单元垂直，导流面上聚集的溶液只能在导流面上平铺散开并向填料框体内部的填料芯体流动扩散，从而有效的阻止了液体沿着边壁流动，这在一定程度上降低了壁流效应带来的影响；

(17)本发明提供的自均布规整填料，填料外框的形状和结构能够根据溶液型新风除湿机或填料塔内部空间相应调整，因而适用性较强；首尾连接形成的圆环形结构导流部件，嵌套在圆柱体框架结构的填料外框上有助于提高填料框体整体结构的稳固性，不易因填料框体变形而导致网眼状纤维单元变形，进而影响溶液沿着纤维束下滑、汇流和均分；方形的导流部件嵌套在对应的长方体框架结构的填料外框上，同样有助于提高填料框体整体结构的稳固性，避免了网眼状纤维单元变形，进一步保证网眼状纤维单元舒展张开，有利于溶液沿着纤维束下滑、汇流和均分；

(18)本发明提供的自均布规整填料的应用，溶液喷淋到填料表面后，在重力作用下，溶液沿着纤维束表面下滑至纤维均流部件处时溶液汇集并均分到下级的纤维束，如此反复的汇流、均分，使得溶液的分布更加均匀，气体由下而上与溶液呈逆流，通过填料时压降较小，并且与附着在纤维束上的溶液充分接触，从而提高了气液质热交换效率；

(19)本发明提供的自均布规整填料的应用，导流部件将壁流液体导向填料芯体中进行反复的汇流、均分，从而降低了壁流影响；

(20)本发明提供的自均布规整填料的应用，填料表面全部润湿，避免液体只沿润湿表面流下，解决了规整填料中存在的沟流效应问题，另外，液体附着在纤维表面下滑，有利于减少气体带液现象和液泛现象。

附图说明

图1为自均布规整填料的外观示意图；

图2为图1所示的填料结构示意图；

图3为填料芯体结构示意图；

图4为网眼状纤维单元结构示意图；

图5为纤维束均流环结构示意图；

图6为纤维束均流球结构示意图；

图7为长方体结构的填料框体示意图；

图8为导流部件安装示意图；

图9为三角柱结构的导流部件示意图；

图10为平板结构的导流部件示意图；

图11为圆柱体结构的填料框体示意图。

图中：1、填料外框；2、网眼状纤维单元；3、纤维束；4、纤维束交接处；5、纤维均流部件；6、导流部件；7、导流面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图1至图11所示，一种填料芯体，由连续叠加的网眼状纤维单元2平行或垂直构成，所述的网眼状纤维单元2包括纤维束3和纤维均流部件5，相邻的纤维束3接触所形成的纤维束交接处4设有纤维均流部件5。喷淋的溶液沿竖直的网眼状纤维单元2上的纤维束3分流而下，液体流经纤维均流部件5处时均分到下级两条纤维束3，通过这种反复的汇流均分，实现溶液的自均分布，解决了目前规整填料中存在的气液分布不均的问题，同时通过增大填料湿润率、提高填料比表面积的利用率，进而提高了填料传热传质效率。所述纤维束3为合成纤维材料，具有比表面积大、强度高、弹性好、耐磨损、耐腐蚀、耐洗涤等性能。

所述纤维均流部件5为纤维均流环或纤维均流球，纤维均流环由首尾相接的纤维束3构成，结构简单易于制作。

相邻两层网眼状纤维单元2的间距a为5mm，具体应用时可以取5mm～15mm范围内的其他值，比如5.1mm、5.5mm、6mm、6.3mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、13mm或15mm等数值。

所述网眼状纤维单元2上的网眼为菱形，且菱形的边长b长度为20mm，具体应用时可以取10mm～20mm范围内的其他值，比如10mm、10.6mm、11mm、13mm、13.8mm、14.7mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或19.8mm等数值。

相邻纤维束3在纤维束交接处4形成的夹角α大小为30°，具体应用时可以取30°～120°范围内的其他值，比如35°、43°、48°、59°、65°、85°或115°等数值。

以上提到的b值和夹角α值的取值范围，保证溶液在网眼状纤维单元2的网眼孔隙上能够形成液膜以增大填料中气液接触面积，b值或夹角α值过大时液膜由于承受的表面张力过大而易发生破裂，而间距a值的大小，直接影响填料层中气液有效接触面积大小和气体通过相邻的网眼状纤维单元2时受到的阻力大小。相邻两层网眼状纤维单元2的间距a为5mm，菱形的边长b长度为20mm，夹角α大小为30°时，填料芯体压降小、气液在填料层中的流通和分布较均匀；另外，溶液易在网眼孔隙上形成液膜，从而进一步增加了气液接触面积，气体通过网眼状纤维单元2之间的间隙时不仅与纤维束3表面附着的液体充分接触进行热质交换，还与网眼孔隙上的溶液液膜充分接触进行热质交换，因而填料层中气液有效接触面积大，传热传质的效率高。

一种自均布规整填料，包括填料框体和所述的填料芯体，所述填料芯体位于所述填料框体内，所述填料框体包括填料外框1和导流部件6，导流部件6水平设置在填料外框1中，且导流部件6与填料外框1连接，所述网眼状纤维单元2与所述填料外框1和所述导流部件6连接。导流部件6将部分壁流溶液导向填料芯体，降低了壁流效应；另一方面，填料外框1和导流部件6起到固定填料芯体的作用，本实施例中采用纤维束3将填料外框1和导流部件6与填料芯体直接捆绑连接的方式固定。

所述导流部件6包括导流面7，所述导流部件6设置于填料外框1的竖直面上，且所述导流面7与竖直的网眼状纤维单元2之间的夹角大小为30°，此时，壁流液体通过倾斜的导流面7时在自身重力作用下流向填料芯体，然后在填料芯体中再次进行汇流均分，从而降低了壁流效应带来的影响。具体实施时导流面7与竖直的网眼状纤维单元2之间的夹角大小可以取﹙0，90°]范围内的其他值，比如取5°、20°、25°、35°、40°、43°、48°、50°、54°、58°、65°、70°、76°、80°、或86°等任何大于0且小于90°的数值，此时导流面7倾斜，壁流液体通过倾斜的导流面7时在自身重力作用下流向填料芯体。而当导流面7与竖直的网眼状纤维单元2之间的夹角大小为90°时，导流面7与重力方向垂直，导流面7上聚集的溶液只能在导流面7上平铺散开并向填料框体内部的填料芯体流动扩散，此时导流面7有效的阻止了液体沿着边壁流动，在一定程度上降低了壁流效应带来的影响。

所述导流部件6等距分布在所述填料外框1的竖直面上，相邻导流部件6之间设有网眼状纤维单元2。导流部件6之间设置的网眼状纤维单元2有助于将壁流液体汇集，并将壁流液体引向导流部件6，进而促进导流部件6将壁流液体导向填料芯体以降低壁流效应。

所填料外框1为圆柱体框架结构且所述导流部件6首尾连接成圆环，或者所述填料外框1为长方体框架结构且所述导流部件6首尾连接成方形，圆环形的导流部件6或方形的导流部件6对应的嵌套在圆柱体框架结构的填料外框1或长方体框架结构的填料外框1上有助于提高填料框体整体结构的稳固性。本实施例中，填料外框1为圆柱框架结构，所述导流部件6首尾连接成圆环，圆环结构的导流部件6分布在上下两个填料外框1之间，壁流液体落在圆环形的导流部件6上的导流面7后，先沿着圆环表面均匀散开再流向填料芯体，因而溶液不易在导流部件6上聚集成股而直接滴落，因此，圆环形的导流部件6有助于降低壁流效应。

一种填料的应用，将所述的自均布规整填料置于除湿器或再生器中的填料层中，且使所述的填料芯体中多个相互平行的网眼状纤维单元2与重力方向平行，除湿器或再生器中设置有液体分布器和气体分布装置，液体分布器位于填料层正上方，气体分布装置位于填料层正下方，液体分布器将溶液均匀喷淋到填料上，溶液沿纤维束3自上向下流动，经过纤维均流部件5时发生汇流、均分，引入的空气经气体分布装置均匀布置后，与溶液呈逆流，自下向上连续通过填料空隙的过程中与附着在纤维束3上的溶液接触进行热质交换。

现有技术中网眼结构常应用在渔网领域和防护网领域，例如高速公路护栏网、体育场护栏网等，以上几种常见的网眼状结构应用时在材料、作用和结构形状方面与本发明均不同：

(1)材料方面：常用的渔网，常用作捕鱼等，因此需要具有透水性，常选用对水的亲和力较小的材料，并且网孔较大，而本发明中的网眼状纤维单元2采用对水具有一定亲和力的纤维材料，从而使得溶液能够附着在材料表面滑动，进而使得材料表面润湿，有助于气液充分接触；

(2)作用方面：渔网等仅仅起隔离、过滤作用，捕鱼时使得鱼水分离，而本发明的网眼状纤维单元2，为溶液提供附着介质，使溶液在网眼状纤维单元2上均匀分布，为气液进行质热交换提供重要场所；

(3)具体结构方面：本发明的纤维束交接处4设有纤维均流部件5，其作用是对纤维束3上的流动的溶液进行汇集均分，而常见的渔网中并没有这种结构。而在生活中常见的高速公路护栏网、体育场护栏网等虽然相邻网眼间设有连接结构，但这种结构仅仅起到连接固定的作用，并不能给出对液体进行汇流、均分的任何启示。

另外，本发明的网眼状结构与现有技术中的网眼状结构所解决的问题不同，例如渔网中的网眼状结构起到过滤的作用，解决了捕鱼打捞时鱼和水不能分离的问题，高速公路护栏网、体育场护栏网是为了将特定空间与外部隔离开进行防护，而本发明的网眼状纤维单元2解决了目前规整填料中存在的气液分布不均问题。

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图3至图4所示，一种填料芯体，由连续叠加的网眼状纤维单元2平行或垂直构成，所述的网眼状纤维单元2包括纤维束3和纤维均流部件5，相邻的纤维束3接触所形成的纤维束交接处4设有纤维均流部件5。

应用本实施例的填料芯体时，所述纤维束3采用合成纤维材料制成，该材料具有强度高、耐腐蚀、耐洗涤等优良性能，喷淋的溶液沿纤维束3流动，并在纤维束交接处4汇流，纤维均流部件5对汇流的溶液再次分流，汇集的溶液均分到下级两条纤维束3，通过纤维束3导流、均流部件5均流结合的方式反复的汇流均分，实现了液体的均匀导向分流，增大填料芯体湿润率、提高填料芯体比表面积的利用率，使气液分布更加均匀，从而提高了填料芯体传热传质效率。

本实施例的填料芯体具有以下特点：(1)填料芯体中的网眼状结构与传统填料相比孔隙率更大，且纤维材料本身的阻力也很小，因此填料的压降小，对风机要求低，有利于降低系统能耗；(2)纤维材料具有高湿润性，因而填料的表面全部润湿，避免了液体只沿润湿表面流下而产生沟流效应的问题；(3)纤维材料与液体之间存在范德华力的作用，因而流体流速较慢，溶液附着在纤维表面滑动，一方面减少了气体带液现象，另一方面减少液沫的存在，避免了液泛现象，进而提高了设备处理能力。

实施例2

如图5和图6所示，一种填料芯体，其结构与实施例1相比，所不同的是：所述纤维均流部件5为纤维均流环或纤维均流球。纤维均流环横截面积较大，为溶液汇流提供了承载介质，促进了溶液的汇集。纤维均流球为对称结构，溶液汇集后再分布时均匀性更好，另外纤维均流球表面过渡平缓，汇集的溶液能够沿着纤维均流球表面进行分流，而不易脱离溢出。

实施例3

如图2所示，一种填料芯体，其结构与实施例1相比，所不同的是：相邻两层网眼状纤维单元2的间距为a，a的取值为5mm～15mm中的任意值，比如5.1mm、5.5mm、6mm、6.3mm、7mm、8mm、9mm、11mm、12mm、13mm或15mm等数值。本实施例中相邻两层网眼状纤维单元2的间距为10mm。

在其他因素保持不变情况下，a值增大，一方面有利于气体在填料层内的分布与流通，填料的有效比表面积随之增大，进而有利于气液传热传质效率的提高，并且气体通过填料层时的阻力随之减小，从而填料层压降降低；另一方面a值越大，填料的总比表面积越小，导致填料传热传质效率下降。

网眼状纤维单元之间的间距在5mm～15mm时，以上性能得到了较好的平衡，将填料芯体应用到填料层中气体通过填料层时受到的阻力小、所产生的压降低、气体在填料层内的分布与流通均匀；另外，气液在填料中的进行传热传质的效率较高。

实施例4

如图5所示，一种填料芯体，其结构与实施例1相比，所不同的是：所述网眼状纤维单元2上的网眼为菱形，且菱形的边长为b，b的取值为10mm～20mm中的任意值，比如10mm、10.6mm、11mm、13mm、13.8mm、14.7mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或19.8mm等数值，本实施例中菱形的边长b为15mm。

在其他因素保持不变情况下，随着b值的增大，网眼孔隙变大，促进了气体在填料层内的分布与流通，填料的有效比表面积随之增大，进而有利于传热传质效率的提高，并且气体通过填料层的阻力随之减小，填料层压降降低；另一方面b值越大，填料的总比表面积越小，导致填料传热传质效率下降；此外，b值的增加使得填料自均流次数减少，进而降低气液均流分布的程度，影响了传热传质效率。

再者，实验表明：网眼孔隙越小，溶液在网眼孔隙上越易形成液膜，而网眼孔隙越大，所形成的液膜面积越大，但随着b值的增大，液膜所承受的表面张力也随之增加，因此b值超过一定程度后，所形成的液膜容易发生破裂。

菱形的边长在10mm～20mm时，填料芯体孔隙率高，将填料芯体应用到填料层中气体通过填料层时受到的阻力小，因而填料层的压降低，有利于气体在填料层内的分布与流通，气液在填料中分布均匀；另外，溶液易在网眼孔隙上形成液膜，从而填料中气液接触面积增大，气体通过网眼状纤维单元2之间的间隙时不仅与纤维束3表面附着的液体充分接触进行热质交换，还与网眼孔隙上的溶液液膜充分接触进行热质交换，因而气液在填料中进行传热传质的效率高。

实施例5

如图5所示，一种填料芯体，其结构与实施例1相比，所不同的是：相邻纤维束3在纤维束交接处4形成的夹角α的大小为30°～120°中的任意值，比如35°、43°、48°、59°、65°、85°或115°等数值，本实施例中α的大小为90°。

在其他因素保持不变情况下，随着α值的增加，一方面延长了溶液在纤维束3上流动时间，因而气液两相接触时间增加，有利于提高传热传质效率；另一方面气体通过填料层的阻力增大，导致填料层压降升高；另外，随着α值的增加还有助于降低填料层高度；再者，实验表明，当而α值超过一定范围时，溶液在网眼孔隙上所形成的液膜容易发生破裂。

夹角α大小为30°～120°时，溶液在纤维束3上流动时间较长，在一定程度上增加了气液两相接触时间，网眼孔隙上形成的液膜则增加了气液接触面积，因而传热传质效率得到显著提高，同时，填料层的阻力较小、填料层高度较低。

实施例6

如图1至图4所示，一种自均布规整填料，包括填料框体和实施例1至实施例5任一方案中的填料芯体，所述填料芯体位于所述填料框体内，所述填料框体包括填料外框1和导流部件6，导流部件6水平设置在填料外框1中，且导流部件6与填料外框1连接，所述网眼状纤维单元2与所述填料外框1和所述导流部件6连接。

本实施例中，填料外框1主要对填料芯体进行固定，使得填料芯体具有稳定的形状和结构，具体应用时还可以根据设备内部空间调整填料外框1的形状和大小，例如，将填料外框1设计成圆柱框架结构；导流部件6用于将壁流液体导向填料芯体，以降低壁流效应；导流部件6还起到固定填料芯体的作用。本实施例中采用纤维束3将填料芯体中的网眼状纤维单元2与导流部件6和填料外框1直接捆绑的方式固定。

应用本实施例的自均布规整填料时，溶液由上向下喷淋，液体沿竖直的网眼状纤维单元2上的纤维束3分流而下，流经纤维均流部件5处时均分到下级两条纤维束3，通过纤维束3导流、均流部件5均流结合的方式反复的汇流均分，实现了液体的均匀导向分流。

本实施例采用纤维束3定向均匀导流，避免溶液与壁面直接接触而形成壁流效应；填料框体对填料芯体进行固定，使得填料芯体具有稳定的形状和结构，并且保证纤维束3处于张紧状态以利于溶液在纤维束3的表面滑动；填料外框1的竖直面处设置的导流部件6，将壁流溶液导向填料芯体，并在填料芯体中进行汇流均分，从而降低了壁流效应带来的影响。

相邻的纤维束3接触所形成的纤维束交接处4均设有均流部件5，均流部件5可以采用纤维均流球或者是由首尾相连的纤维均流环等，均流部件5对沿着纤维束3表面流动的液体起着汇流均分作用，使气液分布更加均匀，从而提高了填料传热传质效率，因而减少了溶液型新风除湿机中或填料塔中液体分布器的使用，降低了设备成本。

实施例7

如图8至图10所示，一种自均布规整填料，其结构与实施例6相比，所不同的是：所述导流部件6包括导流面7，所述导流部件6镶嵌于填料外框1的竖直面上，且所述导流面7与竖直的网眼状纤维单元2之间的夹角大小为45°，壁流液体通过倾斜的导流面7时在自身重力作用下流向填料芯体，然后在填料芯体中再次进行汇流均分，从而降低了壁流效应带来的影响。具体实施时，导流部件6可以采用三角柱结构、平板结构或其他带有倾斜面的结构，此处的倾斜面结构即前述的导流面7，无论导流部件6为上述的哪种结构，导流部件6与填料外框连接时均需保证倾斜面(即导流面7)与竖直的网眼状纤维单元2之间的夹角β大小为﹙0，90°]，以阻止液体沿着边壁流动，当0＜β＜90°时，壁流液体流经倾斜的导流面7时，在自身重力作用下，向填料芯体滑动，而当β＝90°时，导流面7与重力方向垂直，导流面7可以有效阻止液体沿边壁流动，这在一定程度上也降低了壁流效应带来的影响。本实施例中填料外框1的竖直面上设置的导流部件6采用平板结构，平板结构的导流部件6上设有导流面7，导流面7与竖直的网眼状纤维单元2之间的夹角大小为45°，壁流液体流经导流部件6上倾斜的导流面7时，在自身重力作用下，向填料芯体滑动，进而在填料芯体的纤维束3和纤维均流部件5的作用下反复汇流、均分，这个过程有助于降低壁流效应的影响。

实施例8

如图1、图2、图8所示，一种自均布规整填料，其结构与实施例6相比，所不同的是：所述导流部件6等距分布在所述填料外框1的竖直面处，相邻导流部件6之间设有网眼状纤维单元2，所述的网眼状纤维单元2与导流部件6通过纤维均流部件5连接。

导流部件6之间设置的网眼状纤维单元2有助于将壁流液体汇集，并将壁流液体引向导流部件6，进而促进导流部件6将壁流液体导向填料芯体以降低壁流效应。

实施例9

如图7所示，一种自均布规整填料，其结构与实施例7相比，所不同的是：所述填料外框1为长方体框架结构，所述导流部件6首尾连接成方形，方形的导流部件6嵌套在长方体框架结构的填料外框1上，并且分布在上下两个填料外框1之间，这种一体式方形结构的导流部件6的尺寸和形状与填料外框1组成的长方体框架的尺寸和形状相配合，因而有助于提高填料框体整体结构的稳固性，进而避免了网眼状纤维单元2发生变形，保证填料芯体中的网眼状纤维单元2始终处于张紧舒展张开的状态，有利于溶液沿着纤维束3表面下滑、汇流和均分。

实施例10

如图1至图11所示，一种自均布规整填料，由填料框体和填料芯体构成，填料框体由填料外框1和导流部件6构成，填料芯体由多层连续叠加的网眼状纤维单元2平行或垂直构成，并且填料芯体与填料框体连接固定，具体连接方式可以采用纤维均流环将填料芯体中的网眼状纤维单元2与填料外框1和导流部件6环扣连接，或者是采用纤维均流球将网眼状纤维单元2与填料外框1和导流部件6环扣连接，或是采用纤维束3将网眼状纤维单元2与填料外框1和导流部件6直接捆绑的方式，本实施例中采用纤维均流环将填料芯体中的网眼状纤维单元2与填料外框1和导流部件6环扣连接。相互平行且相邻的网眼状纤维单元2之间的间距a为5mm～15mm，本实施例中a为15mm，填料芯体的各表面均为网眼状纤维单元2，网眼状纤维单元2之间交接处通过纤维均流环连接。所述的网眼状纤维单元2，包括纤维束3和纤维均流环，纤维束3通过经编的方式针织加工成网眼状，网眼为菱形，菱形的边长b为10mm～20mm，本实施例中b为15mm。所述的纤维均流环，由首尾相接的纤维束3构成，环扣在网眼状纤维单元2上的纤维束交接处4。相邻纤维束3在纤维束交接处4形成的夹角α的大小为30°～120°，本实施例中α为60°。所述的填料框体由填料外框1和导流部件6构成，填料外框1和导流部件6均采用塑料或者有机玻璃制成，具有强度高、耐磨损、耐腐蚀、耐洗涤等基本性能；导流部件6嵌在框架外框的竖直面处，本实施例中导流部件6采用三角柱结构，三角柱结构的导流部件6上设有导流面7，导流面7与竖直的网眼状纤维单元2之间的夹角β大小为60°，壁流液体流经导流部件6上的导流面7时，在自身重力作用下，向填料芯体滑动，进而在填料芯体的纤维束3和纤维均流部件5的作用下反复汇流、均分，这个过程有助于降低壁流效应的影响。

本实施例中连续叠加且相互平行的网眼状纤维单元2竖直设立，与重力方向重合，使得溶液在重力的作用下沿着纤维束3下滑，充分湿润填料。

网眼状纤维单元2的间距和菱形的边长分别在5mm～15mm和10mm～20mm中取值时，填料层的压降低，因而气体通过填料层的阻力小，有利于气体在填料层内的分布与流通；另外，由于液体在网眼孔隙上形成了液膜，填料层中气液接触面积增大，因此传热传质的效率较高。夹角的大小对溶液在纤维束3上流动时间、填料层的阻力和填料层的高度产生影响，夹角α大小为30°～120°时，溶液在纤维束3上流动时间长并且溶液在网眼孔隙上也易形成液膜，进而气液两相接触时间和接触面积增加，有利于提高传热传质效率，同时，填料层的阻力较小、高度较低，有助于降低设备能耗和填料成本。

实施例11

如图1至图11所示，一种自均布规整填料，包括填料框体和填料芯体，填料框体由填料外框1和导流部件6构成，填料框体中装有填料芯体，填料芯体由多层连续叠加的网眼状纤维单元2平行或垂直构成，相邻两层网眼状纤维单元2间留有间隙，填料芯体的各个表面均为网眼状纤维单元2结构。

所述的填料外框1为长方体框架结构或圆柱框架结构，填料外框1主要用于固定填料芯体，固定方式为采用纤维束3将填料框体与填料芯体中的网眼状纤维单元2直接捆绑；所述的导流部件6等距分布在填料外框1的竖直面处，导流部件6为平板结构，平板结构的导流部件6上设有导流面7，导流部件6与填料外框1连接固定且导流面7与竖直的网眼状纤维单元2之间的夹角β大小为90°，与重力方向垂直设置的导流面7阻止了液体沿着边壁流动，导流面7上聚集的溶液只能在导流面7上平铺散开并向填料框体内部的填料芯体流动扩散，因而有助于降低壁流效应的影响；导流部件6用于固定填料芯体，固定方式为采用纤维束3将导流部件6与填料芯体直接捆绑。

所述的网眼状纤维单元2包括纤维束3和纤维均流部件5，纤维束3通过经编的方式针织加工成网眼状；所述的纤维均流部件5是纤维均流环或纤维球体构件，纤维均流部件5扣在网眼状纤维单元2上的纤维束交接处4。这种网眼状结构竖直设立，与重力方向重合，可使液体沿着纤维束3由上至下流动，至均纤维流部件5时汇集并均分到两下级纤维束3，通过这种反复的汇流均分，实现溶液的自均分布。

所述的纤维束3为合成合成纤维材料，要求具有强度高、耐腐蚀、耐洗涤等性能，如聚苯硫醚纤维、聚丙烯纤维等，聚苯硫醚纤维具有优异的热稳定性和阻燃性，聚丙烯纤维具有强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀的特点。所述的填料外框1和导流部件6均采用塑料或者有机玻璃制成，要求具有强度高、耐腐蚀等性能。

实施例12

如图1至图11所示，一种自均布规整填料，包括：填料框体中装有由连续叠加的网眼状纤维单元2平行或垂直构成的填料芯体，填料框体由填料外框1和导流部件6构成；填料芯体的各个表面均为网眼状纤维单元2结构，为规整的三维网眼状结构。

填料外框1主要用于固定填料芯体，固定方式采用纤维均流环将填料芯体中的网眼状纤维单元2与填料外框1连接固定；所述的导流部件6等距分布在填料外框1的竖直面处，导流部件6为三角柱结构，导流部件6上设有导流面7，导流面7与竖直的网眼状纤维单元2之间的夹角β大小为20°，导流部件6起到固定填料芯体的作用，固定方式为采用纤维均流环将导流部件6与填料芯体中的网眼状纤维单元2固定连接。壁流溶液经过倾斜的导流面7时，在自身重力作用下，向填料芯体处滑动，因而导流面7有助于降低壁流效应。

所述的网眼状纤维单元2由交错的纤维束3和纤维均流环构成；纤维束3通过经编的方式针织加工成网眼状结构；所述的纤维均流环是首尾相接的椭圆形纤维束3，环扣在网眼状纤维单元2上的纤维束交接处4。采用这种竖直的网眼状结构，可使液体沿着上级纤维束3由上至下流动，流经纤维均流环处时汇集并均分到下级两条纤维束3，通过这种反复的汇流均分，实现溶液的自均分布。

所述的纤维为合成纤维材料，具有比表面积大、强度高、弹性好、耐磨损、耐腐蚀、耐洗涤等基本性能。所述的填料外框1和导流部件6均采用塑料或者有机玻璃制成，具有强度高、耐腐蚀等基本性能。

实施例13

本实施例的一种自均布规整填料可采用实施例6至实施例12中任一种方案，本实施例的一种自均布规整填料的应用，将所述的自均布规整填料置于除湿器或再生器中的填料层中，且使所述的填料芯体中多个相互平行的网眼状纤维单元2与重力方向平行，除湿器或再生器中设置有液体分布器和气体分布装置，液体分布器位于填料层正上方，气体分布装置位于填料层正下方，液体分布器将溶液均匀喷淋到填料上，溶液沿纤维束3自上向下流动，经过纤维均流部件5时发生汇流、均分，引入的空气经气体分布装置均匀布置后，与溶液呈逆流，自下向上连续通过填料空隙的过程中与附着在纤维束3上的溶液接触进行热质交换。

实施例14

本实施例的一种自均布规整填料可采用实施例6至实施例12中任一种方案，本实施例的一种自均布规整填料的应用：

除湿器、再生器是溶液除湿空调系统中的两个核心部件，其中除湿器是除湿溶液对空气进行除湿的装置，再生器是恢复除湿溶液除湿性能的装置；而填料是除湿器和再生器的重要组成部分，是溶液除湿系统中热质交换的重要场所。

在溶液除湿器处，空气自下而上，溶液自上而下，高温湿空气与温度比较低的溶液在填料中进行直接接触，溶液表面的水蒸气分压力低于空气中的水蒸气分压力，因此在水蒸气分应力差的作用下空气中的水分向溶液中迁移，湿空气被除湿因而含湿量降低；溶液温度低于空气温度，因此在温差的作用下空气中的热量向溶液传递，热空气散失热量而温度降低。

在溶液再生器处，空气自下而上，溶液自上而下，低温干空气与温度比较高的溶液在填料中进行直接接触，溶液表面的水蒸气分压力高于空气中的水蒸气分压力，因而在水蒸气分应力差的作用下溶液中的水分开始向空气中迁移；由于溶液温度高于空气温度，因此在温差的作用下溶液中的热量向空气传递；整个再生过程中，除湿溶液浓度不断升高、温度不断降低，重新获得除湿能力。