一种太阳能驱动的盐溶液再生装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种太阳能驱动的盐溶液再生装置，包括玻璃盖板、集热板、透液隔离层和壳体，集热板设置于玻璃盖板和壳体底板之间，并与壳体底板之间形成容纳腔，透液隔离层设置在容纳腔内，并将容纳腔分隔为位于透液隔离层和集热板之间的稀溶液通道、位于透液隔离层与壳体底部之间的浓溶液?空气通道。本发明充分利用平板型太阳能集热器采光面积大、结构简单、工作可靠的特点，在保证集热板的换热面积和换热效率的同时，通过集热板与盐溶液直接接触传热，使稀溶液获得较高的再生温度和水蒸气分压力。同时，该装置利用透液隔离层提供的巨大比表面积，使得通过其表面的空气与稀溶液之间因温差和水蒸气分压力差发生传热传质过程，从而实现稀溶液的浓缩蓄能的再生过程。
【专利说明】
一种太阳能驱动的盐溶液再生装置
技术领域
[0001]本发明涉及太阳能热利用和溶液调湿空调领域，具体涉及一种太阳能驱动的盐溶液再生装置。【背景技术】
[0002]太阳能作为一种清洁可再生能源，其热利用技术近年来在我国得到大力发展。根据相关资料，我国太阳能年辐射总量大于5000MJ/m2,占国土面积三分之二的地区年日照小时数在2200小时以上，截止2015年，我国太阳能产业保有量达到4亿平方米，年均增长20 % 以上，应用潜力非常巨大，具有极其广阔的发展前景。
[0003]空气除湿(或加湿)过程是建筑室内热湿环境营造过程的重要环节，相应的湿度处理方法是满足建筑舒适性或工艺性需求的基本条件。在节能减排形势日益严峻的时代背景下，空气湿度处理过程需要进一步提高能源利用效率，实现高效运行。溶液调湿技术是一种可有效满足空气湿度处理需求，综合利用多种品位能源的高效空气调湿方式，比传统的冷凝除湿具有更显著的优势，现已成为空气调节领域的一大研究热点。溶液调湿是利用空气和易吸湿的盐溶液直接接触进行热湿交换，从而达到空气加湿或除湿的目的。溶液再生装置是溶液除湿系统中的一个重要的组成部分，其运行状况、效率与初投资直接影响系统的性能与经济性。溶液再生过程需要消耗大量热量，所需的热源温度水平通常在70°C左右，这就为各种低品位热源的利用提供了有利条件，如太阳能、工业余热等。因此，利用太阳能进行溶液再生可以大幅降低溶液调湿空调系统的常规能耗，提高系统的经济性和节能性。
[0004]现有太阳能溶液再生方式主要有两种:一是利用常规的太阳能真空集热管生产出热水，然后热水通过换热器间接加热溶液实现溶液再生过程，这种方法具有系统复杂，再生效率低等缺点；二是将溶液再生器与平板型太阳能集热器结合在一起，充分利用了平板型太阳能集热器采光面积大、结构简单、工作可靠等优点，但也存在空气对流热损失大、水蒸气易凝结在玻璃盖板内表面上等缺点，使得换热效率和溶液再生效率降低。因此有必要开发一种新型溶液再生装置，以弥补平板型太阳能集热器溶液再生的缺点，提高太阳能的热利用效率和溶液的再生效率。
【发明内容】
[0005]针对目前现有技术的不足，本发明提供一种太阳能热利用效率高，溶液再生效果好的太阳能驱动的溶液再生装置。
[0006]为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能驱动的盐溶液再生装置，盐溶液再生装置包括集热板、透液隔离层和壳体，集热板设置于壳体内，并与壳体之间形成容纳腔，透液隔离层设置在容纳腔内，并将容纳腔分隔为位于透液隔离层和集热板之间的稀溶液通道、位于透液隔离层与壳体底部之间的浓溶液-空气通道。
[0007]进一步地，壳体的顶部盖设有玻璃盖板，集热板位于玻璃盖板与壳体底部之间。
[0008]进一步地，壳体包括内壳、外壳和设置在内壳和外壳之间的保温层。
[0009]进一步地，透液隔离层为金属纤维毡，金属纤维毡的表面经亲水性纳米涂层处理。 进一步地，金属纤维毡为多孔性高比表面积的网状结构。
[0010]进一步地，金属纤维毡与集热板之间形成多个相互隔离的稀溶液通道，金属纤维毡的截面为波形结构。
[0011]进一步地，金属纤维毡的截面为三角形波，金属纤维毡的各侧板为直板。
[0012]进一步地，盐溶液再生装置还包括稀溶液分液槽和浓溶液集液槽，稀溶液分液槽设置在壳体外部的上侧，并与稀溶液通道连通，浓溶液集液槽设置在壳体外部的下侧，并与浓溶液通道连通，稀溶液分液槽上设置有稀溶液进口，浓溶液集液槽上设置有浓溶液出口。
[0013]进一步地，盐溶液再生装置包括稀溶液分液槽和浓溶液集液槽，稀溶液分液槽和浓溶液集液槽位于壳体的同一侧，或者位于壳体的相对两侧。
[0014]本发明利用太阳能作为热源，充分利用平板型太阳能集热器采光面积大、结构简单、工作可靠的特点，在保证集热板的换热面积和换热效率的同时，通过集热板与盐溶液直接接触传热，使稀溶液获得较高的再生温度和水蒸气分压力。同时，该装置利用透液隔离层提供的巨大比表面积，使得两侧的空气与稀溶液之间因温差和水蒸气分压力差发生传热传质过程，从而实现稀溶液浓缩蓄能的再生过程。【附图说明】
[0015]图1:太阳能驱动的盐溶液再生装置实施例一结构示意图；[〇〇16]图2:沿图1垂直空气流动方向的剖面图；
[0017]图3:沿图2中A-A线的剖面图；
[0018]图4:沿图2中B-B线的剖面图；
[0019]图5:沿图2中C-C线的剖面图；
[0020]图6:太阳能驱动的溶液再生装置实施例二沿空气流动方向的剖面图。
[0021]其中，有关附图标记如下:
[0022]1、玻璃盖板;2、集热板;3、稀溶液通道;4、金属纤维毡;5、浓溶液;6、浓溶液-空气通道;7、保温层;8、内壳;9、外壳；10、稀溶液分液槽;11、浓溶液集液槽;12、稀溶液进口； 13、 浓溶液出口。【具体实施方式】[〇〇23]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域的技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用作类似推广、演绎， 因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
[0024]结合图1和图2,该装置主要包括:玻璃盖板1、集热板2、稀溶液通道3、透液隔离层、 浓溶-空气通道6、、稀溶液分液槽10、浓溶液集液槽11、稀溶液进口 12和浓溶液出口 13。集热板2设置于所述壳体内，并与所述壳体之间形成容纳腔，所述透液隔离层设置在所述容纳腔内，并将所述容纳腔分隔为位于所述透液隔离层和所述集热板之间的稀溶液通道3、位于所述透液隔离层与所述壳体底部之间的浓溶液-空气通道6。壳体包括保温层7、内壳8和外壳 9,保温层7位于内壳8和外壳9之间。透液隔离层例如为金属纤维毡4。由图1?图2可知，该装置中共涉及太阳能与集热板2之间的辐射换热过程，集热板2与稀溶液之间的传热过程和空气与稀溶液之间的传热传质过程。
[0025]本发明利用太阳能作为热源，充分利用平板型太阳能集热器采光面积大、结构简单、工作可靠的特点，在保证集热板2的换热面积和换热效率的同时，通过集热板2与盐溶液直接接触传热，使稀溶液获得较高的再生温度和水蒸气分压力。同时，该装置利用透液隔离层提供的巨大比表面积，使得两侧的空气与稀溶液之间因温差和水蒸气分压力差发生传热传质过程，从而实现稀溶液浓缩蓄能的再生过程。
[0026]如图1所示，该装置的端部设有稀溶液分液槽10和浓溶液集液槽11，需要再生的稀溶液由稀溶液进口 12进入稀溶液分液槽10后，通过稀溶液通道3分布于金属纤维毡4与集热板2之间的空间。浓缩后的浓溶液通过浓溶液-空气通道6流入浓溶液集液槽11，最后从浓溶液出口 13流出至使用装置或存储装置。
[0027]如图2所示，该装置表面为玻璃盖板1，主要起到对其下部集热板2的保护作用。该玻璃盖板1具有高强度、耐腐蚀和抗冲击的特性，并对太阳辐射有高入射率和低反射率，可透射短波热射线，阻挡长波热射线，能有效减少集热板2表面透过玻璃盖板1向外辐射散热损失，有利于提高集热板2的效率。集热板2背部的空间被金属纤维毡4分隔为两部分，其中金属纤维毡4与集热板2之间为需再生的稀溶液通道3，金属纤维毡4与内壳8之间为浓溶液-空气通道6。集热板2具有良好的导热性能，外侧表面覆有太阳能吸收率涂层，其吸收太阳辐射能量后温度升高，并将热量传递给集热板内侧稀溶液，使溶液温度和水蒸气分压力升高。 浓溶液-空气通道6内的空气的流动方向与浓溶液的流动方向相反或相同。
[0028]本发明中，金属纤维毡优选用防腐金属材料制成，例如含钼的不锈钢、钛、钛合金、 镍铜合金等。当然，本发明不限于此。金属纤维毡的具体制作过程为，通过将防腐金属拉成丝，然后编织成网状结构，多层网状纤维叠加在一起，再高温烧结、压成板状，之后泡制化学试剂中进行表面纳米涂层技术处理，制成金属纤维毡。
[0029]金属纤维毡的截面为波形结构，在本实施例中，金属纤维毡4为三角形波，并布置成多个首尾相连的W型的方式，将集热板2和金属纤维毡4之间的空间分为相互隔断的三角柱体形通道，该布置方式可完全充分利用集热板2的换热面积，并使得空气与金属纤维毡4 的接触面积得到有效提高，从而增加了溶液的再生效率。而且，该种布置方式又使得空气经过时的扰动增强，提高了空气与金属纤维毡4表面液膜的传热传质系数，使得换热效率和传质效率得以提尚。
[0030]此外，所述金属纤维毡4具有防盐溶液腐蚀性能且表面进行亲水性纳米涂层处理， 并具有多孔性高比表面积的网状结构，其结构特点决定了可利用溶液的表面张力作用，扩大溶液在金属纤维毡4上的布液面积，由此可获得高性能的气液有效接触面积和空气与溶液之间的传热传质系数。经集热板2加热后的稀溶液透过金属纤维毡4在浓溶液-空气通道6 的一侧形成液膜，依靠水蒸气分压力差的不同实现溶液与空气之间的水分传递过程，从而使稀溶液变为浓溶液，并通过压力和重力作用进入金属纤维毡4下部的空间，再生后的浓溶液流向浓溶液集液槽11。
[0031]图3?图5为太阳能驱动的盐溶液再生装置的实施例一为沿空气流动方向的剖面图，在该实施例中，金属纤维毡4为三角形波，且三角形波的波峰与集热板2接触，三角形波的波谷与内壳8的底板接触，从而与集热板2之间形成多个相互隔离的稀溶液通道3。结合图1和图2可知，在不同的横截面上，稀溶液、空气和浓溶液的分布是不同的。该种布置方式主要是为了充分利用集热板2面积的同时增大金属纤维毡4的表面积，从而形成较大的气液接触面积，提高溶液的再生效率。因此，在保证一定的溶液再生效率的同时，可适当调整金属纤维毡4的结构形式，例如对于截面为波形的金属纤维毡4来讲，金属纤维毡的各个侧板可以设置为平板直板，也可以设置为其他类型的波形板，优选地，该侧板设计为平板直板，从而可以通过侧板的波形结构提高金属纤维毡4与浓溶液-空气通道6内的空气的接触面积， 形成较大的气液接触面积，进一步提高溶液的再生效率。又例如图6所示的实施例二，该实施例为盐溶液再生装置沿空气流动方向的剖面图的布置方式，在该实施例中，金属纤维毡4 为三角形波，且三角形波的波峰与集热板2不接触，但是三角形波的波谷与内壳8的底板之间是间隔设置的，三角形波的波谷与浓溶液5之间也并未接触。虽然实施例一的金属纤维毡 4的设置方式与实施例二中的金属纤维毡4的设置方式略有不同，但金属纤维毡4在实施例一和实施例二所起的作用应是相同的，即分隔集热板2背部的空间，提供空气与溶液的独立流通通道。
[0032]盐溶液再生装置的最佳安装方式是垂直或倾斜安装，采用这两种安装方式时，稀溶液分液槽和浓溶液集液槽的最佳布置方式是:稀溶液分液槽位于所述装置的顶端，浓溶液集液槽位于所述装置的底端，空气沿空气通道自底端进入、自顶端流出，与稀溶液的流动方向形成逆流。空气通道可以与风机相连，从而保证空气在浓溶液-空气通道6内的流动速度和流动方向，提高空气与稀溶液的传热传质效率。
[0033]需要注意的是图1?图5中所述金属纤维毡4及其结构布置形式仅是较优的溶液再生方法，不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围限制。因此，只要采用透液型纤维类材料，在集热板2的背部起到隔离空间，分别提供空气与溶液的流通通道的作用，就应当视为本发明实际要求的保护范围。[〇〇34]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处， 综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种太阳能驱动的盐溶液再生装置，其特征在于，所述盐溶液再生装置包括集热板 (2)、透液隔离层(4)和壳体，所述集热板(2)设置于所述壳体内，并与所述壳体之间形成容 纳腔，所述透液隔离层(4)设置在所述容纳腔内，并将所述容纳腔分隔为位于所述透液隔离 层(4)和所述集热板(2)之间的稀溶液通道(3)、位于所述透液隔离层(4)与所述壳体底部之 间的浓溶液-空气通道(6)。2.根据权利要求1所述的盐溶液再生装置，其特征在于，所述壳体的顶部盖设有玻璃盖 板(1 )，所述集热板(2)位于所述玻璃盖板(1)与所述壳体底部之间。3.根据权利要求1所述的盐溶液再生装置，其特征在于，所述壳体包括内壳(8)、外壳 (9)和设置在所述内壳和所述外壳之间的保温层(7)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的盐溶液再生装置，其特征在于，所述透液隔离层 为金属纤维毡(4)，所述金属纤维毡(4)的表面经亲水性纳米涂层处理。5.根据权利要求1至3中任一项所述的盐溶液再生装置，其特征在于，所述浓溶液-空气 通道(6)内空气的流动方向与所述浓溶液的流动方向相反或相同。6.根据权利要求4所述的盐溶液再生装置，其特征在于，所述金属纤维毡(4)与所述集 热板(2)之间形成多个相互隔离的所述稀溶液通道(3)，所述金属纤维毡(4)被折叠为波形 结构。7.根据权利要求6所述的盐溶液再生装置，其特征在于，所述金属纤维毡(4)的截面为 三角形波，所述金属纤维毡的各侧板为直板。8.根据权利要求1至3中任一项所述的盐溶液再生装置，其特征在于，所述盐溶液再生 装置还包括稀溶液分液槽(10)和浓溶液集液槽(11 )，所述稀溶液分液槽(10)设置在所述壳 体外部的上侧，并与所述稀溶液通道(3)连通，所述浓溶液集液槽(11)设置在所述壳体外部 的下侧，并与所述浓溶液-空气通道(6)连通，所述稀溶液分液槽(10)上设置有稀溶液进口 (12)，所述浓溶液集液槽(11)上设置有浓溶液出口( 13)。9.根据权利要求8所述的盐溶液再生装置，其特征在于，所述稀溶液分液槽(10)和浓溶 液集液槽(11)位于所述壳体的同一侧，或者位于所述壳体的相对两侧。
【文档编号】B01D1/00GK105964001SQ201610490388
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】敖顺荣, 马黎军
【申请人】北京康孚科技股份有限公司