液体干燥剂空调系统中膜模块中液体干燥剂的均匀分布的方法和设备与流程

文档序号:21366859发布日期:2020-07-04 04:42阅读:317来源:国知局
液体干燥剂空调系统中膜模块中液体干燥剂的均匀分布的方法和设备与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月1日提交的题为methodsandapparatusfordistributionofliquiddesiccantinmembranemodulesinliquiddesiccantair-conditioningsystems的美国临时专利申请no.62/580,222的优先权,其通过引用合并在本文中。



背景技术:

本申请总体上涉及液体干燥剂空调系统,且更具体地,涉及用于这种空调系统的调节器和再生器中的膜模块。

液体干燥剂空调系统在本领域中是已知的,例如在美国专利no.9,273,877中有公开,该专利通过引用合并在本文中。已经证明这些系统可以显著地节省能量使用和成本。



技术实现要素:

本文公开的各种实施方案涉及液体干燥剂空调系统,其提供均匀的液体干燥剂流量分布并浸湿用于膜模块的膜。该系统将面板中的液体干燥剂压力控制与由间隔开的特征件图案形成的界限分明的非常狭窄的均匀液体干燥剂通道组合。这些特征件(例如可以间隔1-3英寸)可以在面板上热成型或压纹,同时将膜热封在其上。替代性地,特征件可以是在其他平坦面板片材上的热封图案。压力控制装置可以是例如溢流管或弹簧激活的压力控制装置。压力和流量控制与在膜和片材之间的狭窄均匀的干燥剂通道组合可以通过液体干燥剂通道的几何形状确保液体干燥剂对膜的90%+的覆盖,从而使液体干燥剂流保持恒定压力,而不是通过使用芯吸材料或通过表面处理来减少板材料的疏水性,或者通过使用更昂贵的材料。

在一个或多个实施方案中,薄膜在浓度为20%-35%的液体干燥剂中和在0.1至0.2mm的液体干燥剂膜中在0至60c之间的温度下达到约1至15mm/min的流量。较低的温度和较高的浓度需要较宽的通道。较高的温度和较低的浓度将需要较高的流量或较窄的通道。用于形成0.1至0.2mm通道的示例性解决方案包括用于短面板的高度为0.14mm的7000点或高度为0mm的1-200点。使用液体干燥剂的膜拉伸、疏水性、浓度和温度的流模型可用于针对某些应用优化面板。

对于不同温度和浓度的液体干燥剂,流速将取决于驱动流经通道的压力而有所不同。在恒定的压降下,流速将从高温和低浓度的每通道约0.05l/m下降到高温和低浓度的0.01l/min。极低的流速会增加液体干燥剂浓度的变化,且从而降低加湿或除湿的速率。因此,面板的潜在效力降低。调节器中液体干燥剂的高流量会产生热量损失,例如,当热的液体干燥剂从再生器移至调节器时,压缩机蒸发器侧的负荷会增加。这表示效率损失。对于约25%的浓度和约20c的温度,期望保持约0.03升/面板的干燥剂流速。在该速度下,面板可以提供良好的覆盖。

根据一个或多个实施方案的用于干燥剂空调系统中的热交换器包括多个膜覆盖结构,所述膜覆盖结构以大体上平行的布置彼此面对并且间隔开以在它们之间限定空气通道,有待由干燥剂空调系统处理的气流可以流过该空气通道。每个膜覆盖结构包括具有中空内部部分的结构,该中空内部部分限定了传热流体可以流过的传热流体通道。该结构还具有一个或多个疏水性聚合物外表面。每个膜覆盖结构还具有一个或多个疏水性聚合物膜,该一个或多个疏水性聚合物膜覆盖该结构的一个或多个外表面,以在它们之间限定液体干燥剂可以流过的液体干燥剂间隙。每个膜在该结构的外表面上间隔小于50mm的离散位置处热封外表面,以限定液体干燥剂流动通道,其中液体干燥剂流动通道具有从外表面到膜测量的不超过0.5mm的通道高度。热交换器还包括连接至热交换器的液体干燥剂入口的液体干燥剂压力调整器。压力调整器配置为在给定范围的液体干燥剂温度和浓度条件内在足以填充每个液体干燥剂流动通道的流速下,在液体干燥剂流动通道处保持正压不超过给定的预设值。液体干燥剂压力调整器配置为将流到热交换器的液体干燥剂的一部分转移到液体干燥剂罐,以便在液体干燥剂流动通道处保持恒定的液体干燥剂压力。

附图说明

图1例示了使用冷却器或者外部加热或冷却源的示例性现有技术三通液体干燥剂空调系统。

图2例示了图1的液体干燥剂系统中的示例性单膜板。

图3a-图3d例示了各种现有技术膜面板构造。

图4例示了水平和竖直流体流过液体干燥剂空调系统。

图5例示了使用虹吸液体干燥剂以在面板组件中抑制膜隆起。

图6示出了现有技术膜面板组件中大致水平的流体流动。

图7例示了示例性现有技术面板组件的构造。

图8例示了具有凸起特征件的现有技术面板组件。

图9示出了具有液体干燥剂通道的面板组件。

图10是示出典型液体干燥剂licl的粘度、温度和浓度之间的关系的图。

图11a例示了根据一个或多个实施方案的液体干燥剂空调单元,其示出了液体干燥剂通过该单元的流动。

图11b示意性地示出了用于单罐系统的同一流动路径,包括单元中的泵。

图11c示出了根据一个或多个实施方案的液体干燥剂空调单元中的液体干燥剂压力控制装置。

图12示出了以l/min为单位的液体干燥剂流速与以英寸h20为单位的压力之间的关系。

图13示出了图11中的面板的典型压力/流速模式。

图14a-图14k例示了根据一个或多个实施方案的用于液体干燥剂空调单元的各种示例性膜结构。

具体实施方式

通过引用合并在本文中的美国专利no.9,243.810公开了一种新型液体干燥剂系统。该系统包括调节器101和再生器102,两者均包括内部中空的一组板结构。在冷热源107和108中生成传热流体,并且该传热流体进入板101、102。在114、115处的液体干燥剂溶液被带到板的外表面上。液体干燥剂在位于气流103、105与板的表面之间的薄膜后面行进。来自板的液体干燥剂在111和112处聚集。热交换器113用于最大程度地减少液体干燥剂从冷板转移到热板102时的热量损失,在冷板处,干燥剂因为吸收湿气而被稀释,在热板处,干燥剂在返回调节器面板101之前被再浓缩。外部热冷源107和108也可以是冷却器系统116,其中蒸发器和再生器可以用于直接冷却和加热液体干燥剂,或者在其他配置中用于加热和冷却传热流体。调节器处理空气103和供应104,而再生器会处理排气与外部空气的混合物105和排气106。压缩机116被示出加热干燥剂114和115,但是也可以作为热源使用制冷剂至水热交换器来操作,如现有技术中所示。

热交换器113从调节器中取出冷的液体干燥剂111,并在其在115处进入再生器之前对其进行加热。热的液体干燥剂112在114处进入调节器之前被冷却。109和110示出了从冷源和热源到调节器和再生器的传热流体的流动。热交换器113的作用至关重要。在冷调节器和热再生器之间交换液体干燥剂会导致大量的热量损失,因为冷热源需要做更多的功。最小化液体干燥剂的流量减少给定大小的热交换器的该热量损失,或允许使用较小的热交换器。相似系统的建模表明,在宽范围的流量和条件内,较低的液体干燥剂流量会降低调节器或再生器的潜在效力,但是较低速率下的该效力损失要小于减少的热量损失所产生的收益。

图2示出了单膜板组件的横截面,其中冷却流体(传热流体)204以与气流201逆流地流过板的中心。液体干燥剂203在面板205的外表面上并在膜202的后面流动。在调节器中,热量直接被传热流体208从207中的空气吸收,或者随着空气中的湿气被液体干燥剂206吸收而被间接吸收。然后,吸收产生的热量被传递到传热流体208。

图3d示出了相同结构的三流体热交换器,其中传热流体304在面板303之间流动并且液体干燥剂在面板303与膜301之间流动。替代方案在图3a、图3b、图3c中示出,其中在具有液体干燥剂和空气的二流体热交换器中示出了相似的液体干燥剂薄层,其中液体干燥剂的薄膜在板303和膜301之间或在两个膜301之间流动。

图4以水平和竖直定向示出了面板404的各种集合。空气401和水(或其他传热流体)402/405的逆流使热交换器的性能最大化。干燥剂流403至410可以是平行、交叉或逆流的。图4示出了需要在部分重力驱动的流中使液体干燥剂竖直定向的实施方案。空气和水流都可以是水平的和竖直的。在其他选定的住宅和运输应用中,针对小型单元的形状因数的优化使人们希望能够使所有三个流都保持水平。当前的应用描述了如何做到这一点。

美国专利号9,101,874描述了可以如何使用虹吸来使膜停止隆起。隆起会中断气流。膜后面的负压使其保持平坦。这允许将膜密封到围绕传热流体的双板的点具有较宽的间距。该专利还公开了竖直和水平流、交叉和逆流。该专利还进一步公开了芯吸材料如何可以用作表面之一或用作单独的片材以优化浸湿。

本申请的图5和图6(如美国专利号9,101,874所公开的)例示了液体干燥剂如何在511处进入干燥剂通道并在膜503和面板509之间流动。为了限制膜的隆起,将其在点507处连接,从而在502处离开面板回到罐508。在没有虹吸管514的情况下,膜会在501处隆起并且部分或完全阻塞空气通道。公开了液体干燥剂流506的混合以最大化吸收和解吸并且最小化传热阻力。膜在507处密封片材509。传热流体在片材509的内部流动。503处的压力为正。罐508用于储存干燥剂。

虽然在图5中流被描述为由重力和虹吸驱动,但是在图6中近水平面板示出为在面板的开始处提供有压力611并且在端部处提供有大的虹吸管614,该虹吸管再次试图通过将膜抵靠干燥剂抽吸平坦来最小化601处的隆起。所描述的一个优点是虹吸减少了对膜503和板509之间的点的需要。为了在维护过程中排出大部分液体干燥剂,需要稍微有一点角度。虹吸特征或负泵抽吸可用于最小化连接支撑板509的需要。

一个挑战是,液体干燥剂的显著虹吸作用倾向于将空气吸入干燥剂中,其在被液体热交换器捕获时会降低其效力。能够在没有或几乎没有虹吸的情况下在主要为正的压力下操作液体干燥剂通道消除了该问题并使设计更加稳健。

图7公开了用于构造传热和干燥剂通道的现有技术膜面板组件。它示出了三层。水(或其他传热流体)通道701可以形成有胶合线。由于水通道在负压下操作,因此添加网702,并用胶点705将其固定在适当位置,该胶点在水通道两侧将网连接到板703。板703可以是平坦的或热成型的,以为液体干燥剂形成0.1至0.5mm的通道,其中点705确定通道的高度。膜704在点705处密封热成型面板。干燥剂流经通道706到达歧管710。一个挑战是在液体干燥剂的温度和浓度以及因此粘度发生变化的同时如何保持干燥剂在通道中的最佳分布和覆盖。

图8示出了凸起在板的表面之上的特征件801,以混合干燥剂、用于将膜结合至板并且在膜和板之间设定均匀稳固的距离以进行均匀的热和水蒸气运输。干燥剂在802处进入面板,并通过通道804分布在板的整个宽度上,并从面板803的中心沿着面板向前方移动,并在805处并经由806排出,以在歧管807处聚集。边界808可用于将两个热成型面板连接在一起,以形成带有出入口810的中央水通道。进入干燥剂通道的特征件的高度通常被公开为0.5mm。而水通道的高度通常为1.5和2mm。

图9示出了具有热成型特征件的另一现有技术面板设计。气流901在被膜(未示出)覆盖的热成型片材900上流动。干燥剂通过902进入并经由906排出。水通过903进入并通过905排出。膜附接到还确定干燥剂通道的高度的凸起特征件908和904。

所有这些设计都面临着类似的挑战:如何在液体干燥剂的温度和浓度发生变化的同时,保持膜后面非常薄的液体干燥剂膜的覆盖和分布。本文公开的各种实施方案解决了这些挑战。

液体干燥剂空调系统的性能主要取决于液体干燥剂在同时被传热流体冷却或加热时对空气进行除湿的能力。美国专利号9,101,874公开了多种膜模块结构,包括中空板和管。耐腐蚀的热交换器使用聚合物来容纳液体干燥剂。大多数金属会被高度浓缩的液体干燥剂迅速腐蚀。这些专利描述了高度多孔的膜如何容纳干燥剂,该膜允许湿气通过而又容纳有液体干燥剂。聚合物和膜两者都是高度疏水的,这种系统的效率是由液体干燥剂的低流量和面板上液体干燥剂的高覆盖的组合决定的。

以重量计,液体干燥剂的流量约为流量或空气和水的1/10至1/20。

已经发现,液体干燥剂对面板的高覆盖要求液体干燥剂的膜非常薄(例如0.1至0.3mm)并且是均匀的。液体干燥剂将膜浸湿是提高面板效率的重要因素。然而,在疏水膜和疏水面板之间,液体干燥剂将倾向于集中在膜后面的干燥剂“小溪”中面板的一部分上。干燥剂与各种塑料之间的接触角超过100度时,干燥剂不会散开。已经公开了通过添加芯吸材料来降低疏水性。尽管这样做改善干燥剂的散开范围,但它往往会导致大多数干燥剂仅沿特定路径流动,从而导致流速分布差异很大。

大量的实验和建模表明,几何形状是驱动膜浸湿的关键因素。通过在压力下将干燥剂推过通道,干燥剂会散开以充满整个通道。液体干燥剂的粘度将决定可以保持完全浸湿的流速和压力。在高动态粘度下,流速在恒定压力下会降低。当液体干燥剂的粘度降低时,流速在恒定压力下会增加,或者需要降低压力以保持流速恒定。通过增加温度和通过降低干燥剂的浓度来降低液体干燥剂的动态粘度。为了保持完全浸湿,面板中的压力将需要保持正压。

在液体干燥剂薄膜中,通道的通道高度是流速的关键决定因素。如果通道太高,则浸湿会下降。决定通道高度的关键因素是膜和面板之间连接点的高度以及连接点之间膜的隆起或挠曲。因此,优化连接点的数量是关键的设计变量。较多的连接点减少隆起。而且,连接点不会使干燥剂暴露于空气中且因此会降低面板的除湿能力。对于300mmx500mm的面板,如果有3000-5000个点,则这些点可以使用总面积的10%以上。这是可以接受的,并带来了良好的实验结果,其中面板的潜在效力高达理论最佳值的90%+。

如现有技术中所述,可以通过热成型来产生给定图案和高度的连接点。注塑成型和压纹是另外的两种选项。也可以使用平坦面板,但是连接点之间的距离需要更大。蠕变发生在膜和面板第一次接触的地方。膜的开放结构与热封相结合使其成为膜的潜在脆弱性。连接点之间的距离越长,连接点处的应力就会增加,且从而增加了损坏膜的风险。连接点的形状和大小也很重要,其中较大的点或较长的线减小应力。

驱动选择制造方法的重要因素包括面板的平坦度、材料选择和每块面板的成本。在通道高度仅取决于材料隆起的情况下,也可以使用平坦面板。建模和实验表明,根据预期的流速、膜的模量以及液体干燥剂的粘度和压力,点数减少到50-500。

在非常低的流速下改善膜在面板上以及面板之间的分布需要在面板的流动方向上产生正压降,并需要根据液体干燥剂的粘度调节该压力。以mpa.s为单位的动态粘度是由液体干燥剂的浓度和温度引起的。较冷、浓度较高的干燥剂粘度较高。

通常使用面板顶部的溢流管和面板底部或底部下方的空气基准来压力驱动面板中的流。对于大多数相关的浓度和温度,系统会在面板中保持恒定的高压。仅在高温或低浓度下会需要压力来保持流量下降。当面板上的压力变为负值时,覆盖会减少并且面板的潜在效力会下降。

流量和压力控制装置需要在宽范围的液体干燥剂温度和浓度内保持低流量、正压和高覆盖。它们还需要允许调节器和再生器在加热和冷却两种模式下分开运行。设计应确保干燥剂膜流速不超过以lb./min为单位的气流的1/5。溢流管压力调整器允许通过流速和粘度确定一块面板在开始处的压力,直到压降高于管的高度为止。然后,一部分液体干燥剂流将被转移回到罐中,并且通过面板的流会下降,同时在整个通道中保持正压。结果,在高粘度和恒定压力下,通过面板的流量会很低,同时仍保持覆盖,而泵送的大多数干燥剂会溢出并经由溢流管返回到罐。

低流速降低了面板的效力,因为液体干燥剂中的δ浓度增加了。但是系统效率仍然可以提高,因为随着流量的增加,通过液体干燥剂热交换器的热量损失会减少。

随着液体干燥剂浓度降低或温度升高,流量将增加,直到通过面板的流量等于所呈现流量为止。

建模表明,在液体干燥剂的温度和浓度的什么范围内,0.1至0.5mm的有效通道高度可以保持必要的1.5至15mm/s的流速,其中在水平和竖直流两者中,入口压力在0至10英寸水压之间,并且其中虹吸具有在面板下方0至4英寸之间的基准点。浓度范围取决于应用类型,且通常在20%-35%之间。在高温下具有较低目标范围15%-25%的应用将受益于较窄的通道。需要40%-45%的较高浓度的应用可受益于较宽的通道,特别是如果在温度较低的加热模式中然后在冷却循环期间需要这些浓度时。

在液体干燥剂系统中,调节器和再生器之间的浓度差通常小于2%。取决于外部条件和控制,液体干燥剂浓度可以在10%-45%之间变化,而面板中没有结晶或冷凝的风险。更通常地,将浓度保持在20%至35%之间以最小化罐的大小和填充系统所需的液体干燥剂的体积。较窄的范围减小了系统的大小和液体干燥剂的成本。

调节器和再生器之间的温度通常相差30-60f。结果,在较热单元处的液体干燥剂的粘度会低于在较冷单元处的液体干燥剂的粘度。为了在较热单元处保持与较冷单元处相同的流量,需要在很宽的浓度范围内的由温差驱动较热单元处的50%-75%的压降降低。当使用溢流管压力调整器时,这会引起立管下降50%-75%。在冷却模式下,再生器是较热单元。在加热模式下,调节器是较热单元。因此,当系统从冷却变为加热或返回时,将需要调节再生器的压力控制装置。在加热模式下,立管的高度可以比冷却模式下的设定高4至8倍。例如,这可以通过将再生器立管设计用于高压并允许在冷却模式下打开低液位泄放阀来实现。

根据一个或多个实施方案,可以存在用于膜结构的各种板和其他结构设计。

在一个实例中,板可具有约500mm×500mm的尺寸。这些板可使用各种材料,包括塑料如聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯等。也可以使用其他金属,包括钛,因为其具有抗腐蚀的特性,还可以使用覆盖有抗腐蚀材料的金属管道,例如用塑料覆盖的管或板。后者允许使用制冷剂作为冷却流体,从而消除了对制冷剂-传热流体热交换器的需要。

对于给定的气流和焓负载,较小的200-300mm面板可以减小热交换器的大小和重量以及通过面板的压降。已经论证了低于2.5mm的气隙,从而消除了通道内部用于搅拌空气的特征件的需要。狭窄的空气隙减少了膜的磨损并提高了可靠性,但对面板的平坦度和干燥剂通道高度的可控性提出了额外的要求。随着面板变窄而在通道中没有支架,通道隆起的问题变得更加突出。

200mm至1000mm的更高和更短的面板也是可能的,从而提供不同的形状因数,这在工业应用中尤其重要。

形成薄膜的重要因素是液体干燥剂通道的深度,该深度应小于0.5mm。已经发现0.1-0.25mm的通道高度是合适的。较薄的通道会降低干燥剂的流速,这已证明提高整体系统效率,只要可以实现均匀的干燥剂流动和膜浸湿即可。

通道高度由膜所附接的凸起特征件(如果有)的高度以及特征件或附接点之间的膜隆起决定。

图10示出了液体干燥剂的粘度、浓度和温度之间的实验关系以及一些理论近似值,1001示出了一组典型的调节器浓度。在1002中示出了例如在高温和干燥条件下的极高浓度,而在1003中示出了热泵模式下系统中的全范围潜在粘度。

图11a例示了根据一个或多个实施方案的示例性液体干燥剂流动系统。干燥剂从罐1101泵送到调节器块1102和再生器块1103。在此,在实施方案中在调节器上方示出了再生器块。也使用具有并联的单元或在再生器上方具有调节器的其他实施方案。它们主要取决于单元所需的形状因数。此处以竖直定向示出该实施方案中的面板,其中水平气流1102a用于空气供应并且1103b用于再生器气流,逆流用于传热流体(1102b/1103b)并且竖直交叉流用于液体干燥剂(1102c/1103c)。还公开了竖直的空气和传热流体以及水平的液体干燥剂流,且它们在形状因数和气流设计方面提供了灵活性。

图11b示出了液体干燥剂从干燥剂罐1101通过调节器块1102和再生器块1103的流动。干燥剂通过块1104被泵送到压力/流量调整器1111。泵1105将液体干燥剂输送到液体干燥剂热交换器1106。然后经由压力/流量调整器1112通过块1103输送稀释的液体干燥剂,立管1111和1112的高度尤其与液体干燥剂的操作条件有关。较冷且较浓缩的液体干燥剂需要较高的立管。

穿过块1115的液体干燥剂可以经由1116转移到罐。这允许调节器独立于再生器进行操作。类似地,1117是单向阀,如果来自调节器的流量低或再生器独立运行,则该单向阀允许向再生器中添加额外的干燥剂。阀1131是用于维护泵的隔离阀,并且在流量的直接调整中不起作用。来自1111的溢流经由1114被导向到罐。来自再生器压力/流量控制器1112的溢流经由1118从再生器被导向回到流1119,并经由热交换器返回到罐。

将热交换器放置在罐和再生器之间的选择适合于供应远低于环境温度的温度并在低温下再生的系统。在高浓度和高再生温度下进行深度除湿可以使罐与调节剂之间的热交换器更具吸引力。

图11c示出了如何将干燥剂供应到顶部的块,如用于再生器的1112所示。压力流量调整器1111允许干燥剂在1115处进入块。干燥剂在1110中的高度反映了保持恒定的干燥剂流量所需的压力。如果保持恒定流量所需的压力超过1110b处立管的高度,则在1114中将过量的液体干燥剂返回到罐。

液体干燥剂的最终压力流量特性在图12中示出。在低液体干燥剂粘度下,即在低浓度和/或高温下,当面板开始处的压力1201增加时,流量恒定。随着浓度升高和/或温度降低,液体干燥剂的粘度增加。当维持恒定流量1202a所需的压力超过立管的高度1201b时,通过面板的流量将开始减少1202b。

在非常低的粘度下,可能需要增加流量1203,以保持面板上的正压降1204。

图13示出了基于实际面板设计的模拟所得到的面板中的流速和压降。面板开始处的压力示出为1301,以水的cm或英寸计。面板顶部的压力示出为1302,该压力反映了歧管中的阻力。1303示出了在膜后面的干燥剂膜顶部的所得压力。在膜的底部,当使用虹吸1305时,压降为负,或在空气基准与面板底部处于相同高度的情况下,压降为零。随着面板压力的逐渐降低,实现良好的覆盖和分布。如果面板没有通过干燥剂通道的正压,则面板未完全充满,并且覆盖和分布将受到影响1306。图13示出了在20%licl和25c处压降为10英寸的情况下,要获得良好的覆盖,最低流速要求为60ml/min,而在1313处液体干燥剂浓度为38%的情况下,仅为20ml/min的流速将保持相同的压降以及因此良好的覆盖。

同样,挑战在于如何在整个温度和浓度范围内保持膜的均匀分布和覆盖。

图14a是示出根据一个或多个实施方案的示例性均匀液体干燥剂通道的形成的简化截面图,其使用了在板结构上的压纹或热成型凸起特征件1401和膜1402的柔性/鼓胀的组合。通常,使用约0.1至0.3mm的热成型高度1403来将总高度1404保持在0.2至0.5mm之间。在该示例性实施方案中,通道的宽度建模为300mm。热封点1406之间的距离1405对于高点在1至3cm之间变化,而对于平坦面板而言在2至6cm之间变化。这对于浓度在20%至35%之间的液体干燥剂而言使干燥剂的流速在4至12mm/s之间,其中面板上的压降为3至6英寸。

图14b示出了如何可以在没有凸起的热成型特征件但具有热封特征件的图案的情况下实现相同的有效高度尺寸,其中热封可以是成形为点、椭圆形或线,以最小化膜1402的剪切力。

图14c和图14d示出了平坦结构中的通道高度限制如何在外部具有外部空气1413以及在面板1411内部具有传热流体1412。液体干燥剂在面板和膜之间流动。片材1401可以由多层构成,例如防止腐蚀的非常薄的聚合物层1401和高强度金属层1410。在后一种情况下,假设由片材1410形成的通道被设计为承受制冷剂的高压,则传热流体可以是制冷剂。

图14e以横截面示出了管状通道,其中片材1401弯曲以形成具有传热流体的管,并且膜1402以间隔1406密封围绕传热流体1412的片材。空气1413流过膜1402并被液体干燥剂1411除湿。管尺寸1420和1421的比例可根据热交换器的需要在1:1至1:10之间变化。

面板的形状取决于成本、强度、形状因数和系统要求。然而,通过特征图案产生的细通道几何形状的组合(该特征图案利用下述压力控制机构将膜热密封围绕传热通道的片材)可以确保干燥剂的均匀分布和膜的浸湿。

根据一个或多个实施方案的各种替代性面板结构的实例在图14f至图14k中示出。图14f是挤出的聚合物管的横截面,其中膜将其热封。挤出通道中的一个或多个可用作液体干燥剂的歧管。通道可以是水平或竖直的,以确保传热流体与气流1403逆流。

在图14g中示出了不同的替代性设计,其中非常薄的聚合物片材1401密封相似的柔性片材1409,其已经被真空成形为用于传热流体1412的通道,并且密封膜1402,其形成用于液体干燥剂1411的通道。这种柔性结构可以包括外部框架以在膜之间形成一致的空气通道,但是如果聚合物片材1401足够薄,则可以是成本高效的解决方案。

图14h示出了膜覆盖片材1401,该膜覆盖片材再次通过针对通道高度和膜剪切力而优化的热封1406的图案来热封膜1402。片材可以成形为形成用于传热流体1412的通道。

图14i示出了图14e的管状通道如何可以用于形成热交换器,其中管的宽度和高度之比可以变化。1430以横截面示出了片材材料如何又可以是聚合物或聚合物覆盖的金属。

图14j和图14k示出了处于水平位置的面板,其中面板可以被弯曲成波浪结构以增加强度。复合金属/聚合物片材的使用可以增加强度并改善传热。如果复合通道与制冷剂一起使用,则其可以消除对制冷剂-传热流体热交换器的需要,从而提高系统效率。

在一个或多个实施方案中,恒速液体干燥剂泵与流量调整器一起使用,以通过膜模块输送液体干燥剂。替代性地,使用变速泵使液体干燥剂移动通过膜模块。

非限制性实例:

各种示例性液体干燥剂空调系统实施方案可包括以下操作特征:

1.对于20-50cm和50cm宽的面板,设计气流在10至20cfm之间的情况下,1中的干燥剂的流速为每块面板0.01至0.1l/min之间

2.流速随总气流和总功而增加

3.总气流与面板高度成正比

4.在这些流速下,1的通道的高度由连接点的高度、膜的模量以及膜连接点之间的距离确定

5.对于没有支撑的20微米膜,特征件之间的距离对于平坦面板而言为2至5cm,而对于0.1至0.15mm的连接点而言为0.5至1cm。连接点之间的相关距离(最大距离)随着连接点高度降低而增加。

6.连接点的总表面积不超过面板的15%。

7.连接特征件的高度可以通过热成型或压纹挤出片材或通过注塑成型来形成

8.特征件可以是点或线。

9.干燥剂的冷却物可以是传热流体或制冷剂。

10.当通过通常由铜制成的焊接金属结构用制冷剂进行冷却时,该焊接金属结构可承受高压,从而将热量传递至与膜连接的耐腐蚀片材/从与膜连接的耐腐蚀片材传递热量。连接点之间的高度和距离可以通过金属结构来设定,然后涂覆与膜结合的耐腐蚀片材,例如薄的pe层。

11.平坦的涂层金属片材在连接点之间有2至5cm的距离

12.连接点可以是点或线。

13.通过在片材上或通道中使用亲水材料、芯吸层或涂层,可以增加通道高度,从而获得成本较高但可以更好地控制干燥剂流的面板

14.面板上方和下方的空气基准可用于设定进入和离开面板的干燥剂的压力,该压力等于最高和最低基准点之间的距离。面板中的压力梯度应为正,即面板中的压力越来越高。

15.平坦面板中的通道高度比竖直面板中的通道高度高高达100%。

16.面板中的流量受压力驱动,以允许流速随温度和浓度而变化。固定的流速引起在高浓度和低温下对连接点施加过大的压力,而在低浓度和高温下引起低覆盖的重力驱动流。

17.在冷却模式下,再生器面板侧上的压力是调节器上压力的2-4倍,而在加热模式下则相反。

18.当系统从冷却模式切换到加热模式时,压力基准点的高度会发生变化。

因此,已经描述了若干例示性实施方案,应当理解,本领域技术人员会容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在形成本公开的一部分,并且旨在落入本公开的精神和范围内。尽管本文提出的一些实例涉及功能或结构元件的特定组合,但是应当理解,根据本公开,那些功能和元件可以以其他方式组合以实现相同或不同的目的。特别地,结合一个实施方案讨论的动作、元件和特征不旨在从其他实施方案中的相似或其他角色中排除。另外,本文描述的元件和部件可以进一步划分为附加部件或结合在一起以形成用于执行相同功能的较少的部件。因此,前面的描述和附图仅作为实例而不旨在进行限制。

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