一种基于太阳能界面蒸发再生的空气除湿装置

1.本发明涉及空气除湿技术领域，尤其涉及一种基于太阳能界面蒸发再生的空气除湿装置。


背景技术：

2.传统的溶液除湿装置采用表冷器/喷水式降温除湿系统，这类系统在除湿的过程中会产生大量冷凝水，甚至可能产生霉菌，威胁人体的健康。而利用溶液除湿干燥空气是一种全新的高效的空气湿度调节方法。其原理主要为：使低水蒸气分压的溶液与待除湿的气体接触，利用水蒸气分压差驱动气体中的水分向溶液中转移，达到降低气体含湿量的目的。吸收了水蒸气之后的溶液需要通过溶液再生装置进行溶液再生，除去溶液中的水分后以供除湿系统循环使用。现有的溶液除湿装置中包含除湿和溶液再生两大模块，其中的除湿模块中溶液流速过大，不易控制，容易导致：1)填料、降膜板等材料表面的溶液薄膜可能破碎并混入气体中，形成液沫携带，影响出口气体品质；2)若除湿溶液具有腐蚀性，气体携带的液体会对空气出口附近设备产生腐蚀。而传统的溶液再生模块则采用如电加热等方式进行溶液的再生，此类溶液再生的方式存在耗能大、材料耗费多、溶液损失、结构复杂等缺点。
3.为了实现节能减排效果、提升装置运行的经济性，在再生溶液的过程中，与传统的溶液再生不同，可以利用太阳能代替电能作为溶液再生装置的主要能量来源，但是现有的利用太阳能的溶液再生装置存在着结构庞大复杂、溶液易损失、再生效率低等问题。


技术实现要素：

4.本发明目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种基于太阳能界面蒸发再生的空气除湿装置，该装置利用湿润材料的浸润作用和多孔顶板对除湿溶液进行均匀布液，并通过与太阳能界面蒸发模块的有机组合达到溶液不断循环再生的效果，一方面避免了使用溶液自循环时的固有缺陷，另一方面利用太阳能驱动溶液再生，环境友好、节能减排且不影响性能，通过液面高度和蒸发界面弯曲度实现毛细作用流量调节，运行可控；再生模块一体化成型，防止溶液泄露，操作简便，具有巨大的应用潜力。
5.为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
6.一种基于太阳能界面蒸发再生的空气除湿装置，包括除湿模块和溶液再生模块，除湿溶液在所述除湿模块和溶液再生模块内循环，其特征在于：所述除湿模块包括除湿箱、盖板和布液板，所述除湿箱内分隔为上下两部分，上部为填料空腔，下部为储液槽，所述填料空腔内盛放有浸润性良好的波纹状除湿填料，所述除湿箱的侧面设置有空气进口和空气出口连通所述填料空腔，所述除湿箱的底部设置有第一出液口连通所述储液槽，所述布液板设置在除湿箱的顶部，其上设置有若干小孔，所述盖板设置在布液板上，其上设置有进液口连通所述布液板；所述溶液再生模块包括蒸发前储液槽、蒸发后储液桶和界面蒸发材料，所述蒸发前储液槽沿着所述蒸发后储液桶上端外侧边缘设置，蒸发后储液桶的底部设置有第二出液口，所述界面蒸发材料覆盖在蒸发后储液桶的顶部，界面蒸发材料的四周边缘浸
没在蒸发前储液槽内的溶液中，界面蒸发材料的中部自然下垂在蒸发后储液桶中，且界面蒸发材料的中部低于四周的高度，所述第二出液口与所述进液口相连通，所述第一出液口与所述蒸发前储液槽相连通。
7.进一步的，所述蒸发前储液槽和蒸发后储液桶采用一体化的同心变截面圆筒结构，蒸发前储液槽的直径大于蒸发后储液桶的直径。
8.进一步的，所述布液板的表面设置有一层用于浸润除湿溶液促进布液均匀的润湿层。
9.进一步的，所述空气进口的形状采用开口面积逐渐增大的梯形结构，所述空气出口采用百叶扇结构。
10.进一步的，所述界面蒸发材料选用亲水性强、能自发毛细布液的黑色材料制成。
11.进一步的，所述除湿溶液为具有吸湿性的盐溶液或有机溶液或混合溶液。
12.进一步的，所述除湿溶液为licl溶液或libr溶液或cacl2溶液。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明利用湿润材料组成润湿层，铺设在布液板上，解决了泵出溶液带初速，不方便均匀布液的问题；(2)波纹状的除湿填料能够显著增大气液接触面积，提升装置的除湿性能；(3)空气左右穿过填料并有向上趋势，与除湿溶液形成有逆流趋势的叉流，显著增加接触时间、面积，提升装置的除湿性能；(4)在设备除湿模块过程停止或减弱时，不会影响溶液再生模块的运行，只要有太阳光照，蒸发阶段就可以持续进行，不断升高溶液整体浓度实现蓄能效果；(5)使用新型高效的界面蒸发材料，使太阳能转化的热能限制在空气/液体界面中，减少热量损失，实现优异的蒸发性能和高效的光热转换效率；(6)溶液再生模块利用界面蒸发材料的毛细作用吸收蒸发前储液槽的溶液，实现蒸发阶段的自发布液，省去了布液泵，且可以通过蒸发前储液槽液面高度和界面蒸发材料的弯曲度控制毛细作用的流量，节能且易操控；(7)溶液再生模块一体化设置，克服了室外湿度过大蒸发后浓溶液不好存储的问题，也大大减少了蒸发过程受室外条件影响的盐损耗量，利用同心变截面圆筒结构简化蒸发界面，只需一层界面蒸发材料，易于操作和修复更换；(8)对于除湿过程，可通过风机水泵变频等方式控制风速和匹配水量从而调节除湿能力，能够适应不同的运行需求，具有广阔的性能优化空间。
附图说明
14.图1为本发明实施例整体结构示意图；
15.图2为本发明实施例除湿模块结构爆炸图一；
16.图3为本发明实施例除湿模块结构爆炸图二；
17.图4为本发明实施例除湿箱剖视图；
18.图5为本发明实施例未覆盖界面蒸发材料的溶液再生模块结构示意图；
19.图6为本发明实施例工作流程示意图；
20.图7为本发明实施例溶液再生模块原理图。
21.其中：1-除湿箱，2-盖板，3-布液板，4-蒸发前储液槽，5-蒸发后储液桶，6-界面蒸发材料，7-浓溶液，8-稀溶液，11-填料空腔，12-储液槽，13-空气进口，14-空气出口，15-第一出液口，21-进液口，51-第二出液口。
具体实施方式
22.为了加深本发明的理解，下面我们将结合附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
23.图1-5示出了一种基于太阳能界面蒸发再生的空气除湿装置的具体实施例的结构，包括除湿模块和溶液再生模块，除湿模块包括装有除湿填料的除湿箱1、盖板2、布液板3、风机等，溶液再生模块包括蒸发前储液槽4、蒸发后储液桶5和界面蒸发材料6；以及连接两模块的若干硅胶管和泵。
24.如图1所示，除湿箱1内分隔为上下两部分，上部为填料空腔11，下部为储液槽12，空气进口13设置于填料空腔11的后端壁面中上部区域，空气出口14设置于填料空腔11的前端，空气进口13的形状采用开口面积逐渐增大的梯形结构，空气出口14采用百叶扇结构，气体经空气进口13进入填料空腔11内部，通过在填料空腔11内部放置的除湿填料，与除湿溶液直接接触，从空气出口14流出实现气体除湿。
25.空气进口13、空气出口14都会与除湿填料保持适当的间隔，以供气体流动，这样既可以减小空气流动的阻力，合理气流组织，也能有效地防止填料上流下的溶液从风口流出；空气进口13设置在中上部保证风机不会被溢出溶液腐蚀或进水。
26.除湿模块的布液板3上设置有一层湿润层，其亲水性较强，不会被除湿溶液腐蚀，表面粗糙度不大，便于溶液浸透后均匀地从布液板3上的小孔滴落。
27.除湿溶液从上滴落浸润在除湿填料上，依靠重力在填料表面下流到储液槽12中，在此过程中完成除湿。除湿溶液流线与空气动线形成逆流趋势的交叉流来增加空气与溶液的接触时间和面积，强化传质。填料选择波纹形状增加溶液空气接触面积，强化传质除湿效；除湿溶液为具有吸湿性的盐溶液、有机溶液或多种溶液组成的混合溶液，如licl溶液、libr溶液、cacl2溶液等。
28.除湿箱1与再生模块的蒸发前储液槽4设置高差，且除湿箱1底部的第一出液口15是除湿箱1最低处，除湿溶液可以在重力作用下自发的从储液槽12中流入蒸发前储液槽4中。
29.界面蒸发材料6四周需要伸入蒸发前储液槽4的除湿溶液中，界面蒸发材料6需放置在太阳直射的地方，界面蒸发材料材料6面积大于蒸发后储液桶5的开口面积，中间自然下垂在蒸发后储液桶5中，且可以人工或自动调节材料位置来控制界面弯曲度达到流量控制效果。
30.蒸发后储液桶5设置在界面蒸发材料6下方，用来收集水分蒸发后的浓溶液7。
31.该装置在持续运行过程中，泵应该连接蒸发后储液桶5的第二出液口51和盖板2上的进液口21，从蒸发后储液桶5吸取浓溶液后克服重力高差做功，将浓溶液泵到盖板2的进液口21处，进而输送到布液板3上布液。
32.图6、7示出了上述实施例的具体工作流程及原理：
33.使用时，待除湿气体由空气进口13被风机鼓入除湿箱1内部，在空气进口13的梯形区域扩散，从多处进入除湿填料，提高了空气与溶液的接触程度，待除湿空气从除湿填料的空隙区域流过，与填料上浸润或未浸润的除湿溶液直接接触，进行热湿交换，空气中水分转移到溶液中，气体的含湿量降低，溶液变稀，干燥空气从空气出口14流回室内。
34.一开始，除湿浓溶液被泵泵至布液板3的上方盖板2进液口21，浓溶液带有初速度，
并不会让其直接从布液板3的孔中滴下，而是先让溶液浸润布液板3表层的润湿层，实现缓冲浸润后溶液在浸润层上已经分布较均匀，此时浓溶液浸透润湿层，从布液板3的各个孔滴下；
35.除湿溶液从布液板3滴落以后，即接触除湿填料，一部分溶液浸润填料后缓慢向下流，另一部分溶液沿着填料的表面下流，在除湿浓溶液的下流过程中其在填料表面与空气直接接触，实现热湿传递，吸收空气中的水分，溶液浓度逐渐变稀，温度升高，温度升高的溶液也更利于界面蒸发，最后滴落到除湿箱1的储液槽12中，至此溶液浓度降低的除湿过程结束。
36.在储液槽12内完成除湿的稀溶液8从除湿箱1底部的第一出液口15流出，通过重力作用由硅胶管引入溶液再生模块的蒸发前储液槽4中，此时可以调整蒸发前储液槽4中的溶液来实现蒸发界面毛细作用流量的控制，蒸发前储液槽4中的溶液液面越高，毛细作用就越大。
37.界面蒸发材料6的四周需要伸入蒸发前储液槽4的稀溶液液面以下，稀溶液8被亲水的界面蒸发材料6吸收，通过毛细作用，稀溶液8自发地浸润分布到整个界面蒸发材料6表面，在界面蒸发材料6上接受太阳的直射，吸收太阳辐射能量，稀溶液8薄层的水分快速蒸发，溶液变浓，顺着下垂的材料，从最低处滴落到蒸发后储液桶5中被收集，由此溶液重新变浓，实现再生。
38.当溶液流量过大时，蒸发前储液槽4液面升高，界面蒸发材料6毛细作用增强，实现自发流量匹配，反之亦然；同时也可以调整界面蒸发材料6的弯曲度来控制毛细作用的增强、减弱和溶液滴落的速度，达到对整个装置流量调整调节的效果。
39.蒸发后储液桶5内的浓溶液7被泵从第二出液口51吸出，泵到盖板2上的进液口21后滴下在布液板3上重新布液，准备进行下一轮除湿再生循环。
40.上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。