液氮冷却除湿装置的制作方法

本发明涉及一种液氮冷却除湿装置。

背景技术：

空气中存在水蒸气，空气的温度越高，它容纳水蒸气的能力就越高。对于某些特殊的设备，需要在干燥环境下工作，就需要控制其工作环境的湿度。目前，常见的除湿技术主要包括：冷却除湿、吸附除湿、吸收除湿、压缩除湿、膜法除湿等。冷却除湿是将气体与低于其露点温度的液体或者固体介质的壁面接触，使水汽冷凝留在液体内或者固体接触面，从而除去其中的水蒸气。吸附除湿是指用固体吸附剂吸附气体中的水汽来实现除湿效果，转轮除湿是比较常见的一种吸附除湿的设备形式，但是吸附除湿通常具有吸附容量小、吸附剂再生困难或能耗高、易造成二次污染等不足之处。吸收除湿是指将气体与吸湿性溶液接触进行，降低其中的水蒸气含量以达到除湿目的，但目前采用的除湿剂往往存在例如粘度高、易挥发、腐蚀性、再生温度高等不同问题，导致其应用受限。压缩除湿是将气体压缩到一定的压力，使其低于该温度下的饱和蒸气压，从而使水蒸气凝结，通常适用于高湿度条件下的小容量气体除湿。该压缩除湿工艺需要的压力高，能耗大，对设备制造及应用都有不利之处。膜法除湿通常选用亲水性的有机高分子膜，利用膜管两侧的压力差，使水分子被膜表面捕获并透过有机膜到膜的另一侧，从而实现对气体的除湿。但是膜法除湿工艺对有机膜的性能及安装要求较高，同时还往往存在寿命短、强度差等问题。

在工业设备应用中，冷却除湿是最为常见的技术形式。但现有的冷却除湿技术往往是通过压缩机对制冷剂进行循环，低温的制冷剂在蒸发器蒸发吸热，使空气将至露点以下水蒸气产生凝结，再将干燥后的空气送回房间。这种冷却除湿方式的除湿设备结构复杂、体积大、成本高。而且由于常规制冷剂蒸发温度仅仅只能达到-30～0℃左右，更低温的制冷剂需要庞大而复杂的系统，所以这种冷却除湿方式无法满足很高干燥度的要求，大多数都作为普通民用家电来使用。液氮除湿，虽在除湿工艺中已有应用，但往往是利用液氮汽化后的气相氮气进行除湿，而且未将液相氮气充分利用，进行其来置换所需除湿空间内的含水气体，如中国专利申请号zl200920038446.8和zl201420581285.8中的

技术实现要素：
。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中冷却除湿方式的除湿设备结构复杂、体积大、成本高的缺陷，提供一种液氮冷却除湿装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种液氮冷却除湿装置，其特点在于，其包括换热器，所述换热器包括：

多个液氮换热管，相邻两个所述液氮换热管之间设有间隙；

集液室，所述集液室与多个所述液氮换热管均连通，且设于多个所述液氮换热管的底部；

液氮进液管，所述液氮进液管与所述集液室连通。

在本技术方案中，通过设置换热器的简单结构，也就是通过多个液氮换热管中的低温液相氮气对通过其间隙的待干燥的空气进行冷却，使待干燥的空气能够达到极低的露点，从而除去待干燥的空气中的水蒸气，而达到很好的除湿效果。

较佳地，所述液氮冷却除湿装置还包括干燥室，所述干燥室上间隔设有进风口和出风口，所述干燥室内设有容置腔，所述进风口和所述出风口均与所述容置腔连通，所述换热器位于所述容置腔内。

较佳地，所述液氮冷却除湿装置还包括进风通道和出风通道，所述进风通道和所述出风通道均位于所述干燥室外，所述进风通道与所述进风口连通，所述出风通道与所述出风口连通。

较佳地，所述换热器还包括集气室，所述集气室与多个所述液氮换热管均连通，且设于多个所述液氮换热管的顶部，所述集气室设有氮气出口，所述氮气出口通过氮气出口管与所述出风通道连通。

较佳地，所述出风通道内设有气体加热器和第一出风温度传感器，所述气体加热器位于所述出风通道靠近所述出风口的一端，所述第一出风温度传感器位于所述气体加热器远离所述出风口的一侧。

较佳地，所述集气室的一侧设有回路风阀，所述进风通道内设有进风风阀，所述出风通道内还设有出风风阀，所述出风风阀设于所述出风通道与所述氮气出口管连接处中远离所述第一出风温度传感器的一侧，所述出风风阀与所述出风口之间设有风机，所述风机的中心轴线与所述出风通道的中心轴线重合。

在本技术方案中，通过设置回路风阀、进风风阀和出风风阀，可以使液氮冷却除湿装置在除湿工作状态和化霜工作状态之间切换，从而使液氮冷却除湿装置不仅能够具有除湿功能，还可以通过加热化霜的空气流道而完成化除在除湿工作状态时，液氮换热管外壁上及其他位置上产生的结霜。

较佳地，所述出风通道内还设有第二出风温度传感器，所述第二出风温度传感器设于所述出风风阀远离所述出风口的一侧。

较佳地，所述出风通道内还设有渐缩管，所述渐缩管的一端与所述出风通道的内壁密封连接，所述渐缩管的另一端沿所述出风通道的径向向所述出风通道的中心轴线方向延伸，且位于所述出风通道与所述氮气出口管连接处。

在本技术方案中，通过设置渐缩管的结构产生文丘里效应，也就是在渐缩管所述出风通道的内壁密封连接的末端会产生低压，集气室内排出的氮气在低压区与干燥空气充分混合，进一步稀释空气中的水蒸气含量，最后通过出风通道送回房间。

较佳地，所述换热器还包括液位传感器，所述液位传感器设于其中一个所述液氮换热管靠近所述集气室的一端。

在本技术方案中，通过设置液氮液位传感器，能够检测液氮液位的高度，以便及时通过液氮进液管补充液氮换热管中的液氮。

较佳地，所述液氮冷却除湿装置还包括排水管，所述排水管一端与所述容置腔的底部连通，另一端位于所述干燥室外，且所述排水管上设有排水电磁阀。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明的布局紧凑，结构简单，无复杂部件；

2、本发明的换热温度低，能使空气达到极低的露点，除湿效果好；

3、本发明通过液氮蒸发后产生的氮气进一步对干燥空气中的水蒸气稀释，更加降低了水蒸气混合比；

4、本发明能够对送回房间的干燥空气进行控温，以满足不同条件需求。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的液氮冷却除湿装置的内部结构示意图。

图2为本发明一较佳实施例的液氮冷却除湿装置的换热器的结构示意图。

图3为本发明一较佳实施例的液氮冷却除湿装置处于除湿工作状态时，空气流向的示意图。

图4为本发明一较佳实施例的液氮冷却除湿装置处于化霜工作状态时，空气流向的示意图。

附图标记说明

干燥室10

进风口11

出风口12

侧壁13

容置腔14

保温层15

导向板16

接水盘17

换热器20

液氮换热管21

间隙211

液位传感器212

集液室22

液氮温度传感器221

液氮进液管23

液氮电磁阀231

集气室24

氮气出口241

氮气出口管242

回路风阀243

进风通道30

进风风阀31

出风通道40

气体加热器41

第一出风温度传感器42

风机43

渐缩管44

出风风阀45

第二出风温度传感器46

排水管50

排水电磁阀51

竖直方向h

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1和图2所示，本实施例提供一种液氮冷却除湿装置，其包括干燥室10、换热器20、进风通道30和出风通道40。干燥室10上间隔设有进风口11和出风口12，干燥室10内设有容置腔14，进风口11和出风口12均与容置腔14连通，换热器20位于容置腔14内。在本实施例中，干燥室10的外壁面覆有保温层15，进风口11和出风口12分别设于干燥室10相对设置的两侧壁13上，且进风口11沿竖直方向h的位置高于出风口12沿竖直方向h的位置。

换热器20包括：多个液氮换热管21、集液室22、液氮进液管23和集气室24。相邻两个液氮换热管21之间设有间隙211。多个液氮换热管21均相互平行，且沿竖直方向h设于干燥室10内。液氮进液管23远离集液室22的一端设有液氮电磁阀231，液氮电磁阀231位于干燥室10外。集液室22与多个液氮换热管21均连通，且设于多个液氮换热管21的底部。液氮进液管23与集液室22连通。集气室24与多个液氮换热管21均连通，且设于多个液氮换热管21的顶部，集气室24设有氮气出口241，氮气出口241通过氮气出口管242与出风通道40连通。这样，通过设置换热器20的简单结构，也就是通过多个液氮换热管21中的低温液相氮气对通过其间隙211的待干燥的空气进行冷却，使待干燥的空气能够达到极低的露点，从而除去待干燥的空气中的水蒸气，而达到很好的除湿效果。

在本实施例中，换热器20还包括液氮温度传感器221、液位传感器212和液氮溢流管(图中未标示)。液氮温度传感器221设于集液室22的底部。这样，通过设置液氮温度传感器221，能够检测液氮是否已经消耗完。液位传感器212设于其中一个液氮换热管21靠近集气室24的一端。这样，通过设置液氮液位传感器212，能够检测液氮液位的高度，以便及时通过打开液氮进液管23上的液氮电磁阀231补充液氮换热管21中的液氮。液氮溢流管设置在其中一个液氮换热管21上，且沿竖直方向h位于液氮液位传感器212与集气室24之间，以当液氮换热管21中的液氮超过目标液位的高度时，将过多的液氮导出液氮换热管21。

进风通道30和出风通道40均位于干燥室10外，进风通道30与进风口11连通，出风通道40与出风口12连通。出风通道40内设有气体加热器41和第一出风温度传感器42，气体加热器41位于出风通道40靠近出风口12的一端，第一出风温度传感器42位于气体加热器41远离出风口12的一侧。

集气室24的一侧设有回路风阀243，进风通道30内设有进风风阀31，出风通道40内还设有出风风阀45，出风风阀45设于出风通道40与氮气出口管242连接处中远离第一出风温度传感器42的一侧，出风风阀45与出风口12之间设有风机43，风机43的中心轴线与出风通道40的中心轴线重合。这样，通过设置回路风阀243、进风风阀31和出风风阀45，可以使液氮冷却除湿装置在除湿工作状态和化霜工作状态之间切换，从而使液氮冷却除湿装置不仅能够具有除湿功能，还可以通过加热化霜的空气流道而完成化除在除湿工作状态时，液氮换热管21外壁上及其他位置上产生的结霜。出风通道40内还设有第二出风温度传感器46，第二出风温度传感器46设于出风风阀45远离出风口12的一侧。

在本实施例中，出风通道40内还设有渐缩管44，渐缩管44的一端与出风通道40的内壁密封连接，渐缩管44的另一端沿出风通道40的径向向出风通道40的中心轴线方向延伸，且位于出风通道40与氮气出口管242连接处。这样，通过设置渐缩管44的结构产生文丘里效应，也就是在渐缩管44出风通道40的内壁密封连接的末端会产生低压，集气室24内排出的氮气在低压区与干燥空气充分混合，进一步稀释空气中的水蒸气含量，最后通过出风通道40送回房间。

在本实施例中，干燥室10包括导向板16，导向板16位于容置腔14内，且位于进风口11和出风口12之间，导向板16的一部分外周缘抵靠于干燥室10的内壁，导向板16的另一部分外周缘与干燥室10的内壁之间形成有开口，液氮换热管21穿设于导向板16。这样，通过设置导向板16，可以对待干燥的空气进行导向，使空气流经换热管的路程加长，达到更好的除湿效果。

在本实施例中，液氮冷却除湿装置还包括排水管50，排水管50一端与容置腔14的底部连通，另一端位于干燥室10外，且排水管50上设有排水电磁阀51。更进一步，在容置腔14的底部可以设置有接水盘17，接水盘17与排水管50连接，接水盘17的底板向排水管50方向倾斜，以便能够更好的将水从容置腔14排出。

液氮冷却除湿装置包括两种工作状态，分别为除湿工作状态和化霜工作状态。

液氮冷却除湿装置在除湿工作状态时，如图3所示，将进风风阀31和出风风阀45打开，而回路风阀243和排水电磁阀51关闭，待干燥的空气流道如图中箭头所示。液氮电磁阀231打开向换热器20中灌入液氮，直到液氮液位传感器212检测到液氮液位到达目标液位后，关闭液氮电磁阀231。启动风机43和气体加热器41，并通过第二出风温度传感器46来反馈以调节气体加热器41的功率，中央控制器可以设置一个目标出风温度，当第二出风温度传感器46测量到的出风温度小于设置的目标出风温度时，则启动气体加热器41，差值越大，则气体加热器41输出功率越大。在风机43的抽力作用下，房间内待干燥的空气从进风通道30进入密闭的干燥室10内，通过导向板16的导向，横向冲刷温度极低的液氮换热管21，将水蒸汽凝结在液氮换热管21上。同时，液氮换热管21内的液氮吸收空气中的热量蒸发，氮气汇集在集气室24内。干燥后的空气流经气体加热器41进行加热控温，再流经风机43和渐缩管44，在渐缩管44末端由于文丘里效应，产生低压，集气室24内的氮气被在低压区与干燥空气充分混合，进一步稀释空气中的水蒸气含量，最后通过出风通道40送回房间。

当液氮温度传感器221检测到液氮换热管21内的液氮消耗完后，液氮换热管21外壁上的霜也凝结到一定程度，此时则需要化霜。液氮冷却除湿装置在化霜工作状态时，如图4所示，进风风阀31和出风风阀45都关闭，回路风阀243和排水电磁阀51打开，化霜的空气流道如图中箭头所示。满功率启动风机43和气体加热器41，在风机43抽力作用下，密闭干燥室10内的空气进过气体加热器41加热，流经风机43和渐缩管44，通过氮气出口管242流入集气室24，并流经回路风阀243回到密闭的干燥室10内，形成一个闭环循环。加热后的空气在密闭的干燥室10内对液氮换热管21进行加热，从而对液氮换热管21外壁和其它位置进行化霜，融化后产生的水掉入接水盘17，通过排水管50排出密闭的干燥室10。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。