【技术实现步骤摘要】
加湿器装置、冷凝器装置和泡罩塔冷凝器本申请是申请日为2014年9月12日(于2016年3月11日进入中国国家阶段)、国家申请号为201480050314.0(国际申请号为PCT/US2014/055525)、专利技术名称为“包括诸如泡罩塔冷凝器的冷凝装置的系统”的申请的分案申请。
本文所述的实施方式大体上涉及冷凝装置(例如泡罩塔冷凝器)及其在各种热质交换系统中的用途。
技术介绍
随着人类消耗、灌溉和/或工业用途对于淡水的需求继续增加,淡水短缺在世界各地正在变成日益严重的问题。多种脱盐方法能够从海水、苦咸水、回流水、从油或气提取过程产生的水、和/或废水来产生淡水。例如,加湿-除湿(HDH)处理涉及在加湿器中使盐溶液与干空气接触,使得空气变热和变湿。然后,使加热和加湿的空气与除湿器(例如冷凝器)中的冷水接触,产生净水和除湿的空气。然而,HDH处理通常包含一些缺点。例如,由于在HDH系统中使用载气,所以大比例的非可冷凝气体(例如空气)常常存在于冷凝流中,这会使除湿器中的传热与传质速率非常低。此外,非可冷凝气体的存在可以增大蒸汽在冷的表面上冷凝的热阻,从而减小表面冷凝器的效率。另外,除湿器有时会需要大量的能量以进行操作。因此,期望具有改善的性能例如降低的功耗和/或在存在非可冷凝气体的情况下的高的传热与传质速率的冷凝器。
技术实现思路
公开了冷凝装置例如泡罩塔冷凝器以及它们在各种热质交换系统中的用途。在一些情况下,本专利技术的主题涉及相关的产品、特定问题的替选解决方案以及/或者一个或更多个系统和/或物品的多个不同用途。某些实施方式涉及脱盐系统。在一些实施方式中,脱盐系统 ...
【技术保护点】
1.一种加湿器装置,包括:容器,所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及与所述液体进口和所述液体出口流体连通的至少一个室,其中,所述至少一个室包括底面,所述底面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔;液层,所述液层被定位为与所述液体出口相接触,其中,所述液层包括一定量包括液相所述可冷凝流体的液体;蒸汽分布区域,所述蒸汽分布区域被定位在所述至少一个室之下,所述蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口;以及蒸汽出口,所述蒸汽出口被布置为与所述至少一个室流体连通,其中,所述加湿器装置被构造成产生与从所述蒸汽进口接收的所述蒸汽混合物相比富含蒸汽相所述可冷凝流体的含蒸汽加湿器出口流。
【技术特征摘要】
2013.09.12 US 61/877,032;2013.11.08 US 61/901,757;1.一种加湿器装置,包括:容器,所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及与所述液体进口和所述液体出口流体连通的至少一个室,其中,所述至少一个室包括底面,所述底面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔;液层,所述液层被定位为与所述液体出口相接触,其中,所述液层包括一定量包括液相所述可冷凝流体的液体;蒸汽分布区域,所述蒸汽分布区域被定位在所述至少一个室之下,所述蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口;以及蒸汽出口,所述蒸汽出口被布置为与所述至少一个室流体连通,其中,所述加湿器装置被构造成产生与从所述蒸汽进口接收的所述蒸汽混合物相比富含蒸汽相所述可冷凝流体的含蒸汽加湿器出口流。2.一种冷凝器装置,包括:容器,所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口以及与所述液体进口和所述液体出口流体连通的至少一个室,其中,所述至少一个室包括底面,所述底面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔;液层,所述液层被定位为与所述液体出口相接触,其中,所述液层包括一定量包括液相所述可冷凝流体的液体;蒸汽分布区域,所述蒸汽分布区域被定位在所述至少一个室之下,所述蒸汽分布区域包括与包括有蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口;以及蒸汽出口,所述蒸汽出口被布置为与所述至少一个室流体连通,其中,所述冷凝器装置被构造成从所述蒸汽混合物中移除所述可冷凝流体的至少一部分以产生包括液相所述可冷凝流体的冷凝器出口流。3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置,其中,所述可冷凝流体包括水。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置,其中,所述蒸汽混合物包括空气。5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,还包括第二蒸汽分布区域,所述第二蒸汽分布区域包括与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通的蒸汽进口。6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述至少一个室具有至少约1.5的纵横比。7.根据权利要求1至6中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述至少一个室具有在约1.5至约10的范围内的纵横比。8.根据权利要求1至7中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述至少一个室具有大体上为矩形的截面。9.根据权利要求1至8中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述装置具有大体上为矩形的截面。10.根据权利要求1至9中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述装置具有大体上为平行六面体的形状。11.根据权利要求1至7中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述至少一个室具有大体上为圆形的截面。12.根据权利要求1至7中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述装置具有大体上为圆形的截面。13.根据权利要求1至7中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述装置具有大体上为圆柱形的形状。14.根据权利要求1至13中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述至少一个室包括沿所述室的底面定位的第一坝和第二坝,其中,所述第一坝和所述第二坝各自的高度小于所述室的高度,所述第一坝和所述第二坝被布置成使得液相所述可冷凝流体的流从所述第一坝流经所述室至所述第二坝。15.根据权利要求14所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.1m或更小的高度。16.根据权利要求1至15中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.08m或更小的高度。17.根据权利要求1至16中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.04m或更小的高度。18.根据权利要求1至17中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.02m或更小的高度。19.根据权利要求1至18中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述第一坝和所述第二坝中的至少一者具有约0.01m或更小的高度。20.根据权利要求1至19中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少一个纵向挡板。21.根据权利要求1至20中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少两个纵向挡板。22.根据权利要求1至21中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述至少一个室包括沿所述室的底面定位的至少三个纵向挡板。23.根据权利要求1至22中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,还包括按照彼此竖直的方式进行布置并且与所述液体进口和所述液体出口流体连通的第一室和第二室,其中,所述第一室和所述第二室被布置成使得包括液相可冷凝流体的液体的流沿第一方向流经所述第一室的长度并且沿相反的第二方向流经所述第二室的长度。24.一种泡罩塔冷凝器,包括:第一级,所述第一级包括第一级出口以及与包括有蒸汽相可冷凝流体的气体的供给源流体连通的第一级进口;其中:所述第一级包含有包括一定量所述可冷凝流体的液层,以及在基本连续的操作期间,所述第一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约1.0或更低。25.根据权利要求24所述的泡罩塔冷凝器,还包括第二级,所述第二级包括与所述第一级出口流体连通的第二级进口;其中,所述第一级和所述第二级各自包含有包括一定量所述可冷凝流体的液层;并且其中,在基本连续的操作期间,每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约1.0或更低。26.根据权利要求24至25中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.8或更低。27.根据权利要求24至26中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.6或更低。28.根据权利要求24至27中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.4或更低。29.根据权利要求24至28中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.2或更低。30.根据权利要求24至29中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.1或更低。31.根据权利要求24至30中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,至少一个级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.05或更低。32.根据权利要求24至31中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,每个级包括泡生成器,所述泡生成器包括分布器板,所述分布器板包括多个孔。33.一种泡罩塔冷凝器,包括:第一级,所述第一级包括第一级出口以及与包括蒸汽相可冷凝流体的气体的供给源流体连通的第一级进口;其中,所述第一级包含有包括一定量所述可冷凝流体的液层,在基本连续的操作期间,所述液层具有小于约0.1m的高度。34.根据权利要求33所述的泡罩塔冷凝器,还包括第二级,所述第二级包括与所述第一级出口流体连通的第二级进口;其中,所述第一级和所述第二级各自包含有包括一定量所述可冷凝流体的液层,在基本连续的操作期间,所述液层具有小于约0.1m的高度。35.根据权利要求34所述的泡罩塔冷凝器,还包括第三级,所述第三级包括:与所述第一级出口和/或所述第二级出口流体连通的第三级进口;第三级出口;以及包括一定量所述可冷凝流体的液层。36.根据权利要求35所述的泡罩塔冷凝器,还包括第四级,所述第四级包括:与所述第一级出口、所述第二级出口和/或所述第三级出口流体连通的第四级进口;第四级出口;以及包括一定量所述可冷凝流体的液层。37.根据权利要求36所述的泡罩塔冷凝器,还包括第五级,所述第五级包括:与所述第一级出口、所述第二级出口、所述第三级出口和/或所述第四级出口流体连通的第五级进口;第五级出口;以及包括一定量所述可冷凝流体的液层。38.根据权利要求24至37中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,这些级被竖直布置在泡罩塔冷凝器内。39.根据权利要求24至38中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,所述液层具有小于约0.08m的高度。40.根据权利要求24至39中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,所述液层具有小于约0.04m的高度。41.根据权利要求24至40中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,所述液层具有小于约0.02m的高度。42.根据权利要求24至41中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,所述液层具有小于约0.01m的高度。43.根据权利要求24至42中任一项所述的泡罩塔冷凝器,还包括连接至至少一个级的进口的至少一个泡生成器。44.根据权利要求43所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述至少一个泡生成器包括分布器板,所述分布器板包括多个孔。45.根据权利要求44所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述多个孔具有在约0.1mm至约50mm的范围内的直径。46.根据权利要求44至45中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述多个孔具有在约1mm至约15mm的范围内的直径。47.根据权利要求44至46中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述多个孔具有约3.2mm的直径。48.根据权利要求44至47中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述气体还包括非可冷凝气体。49.根据权利要求44至48中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述气体还包括空气。50.根据权利要求44至49中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述可冷凝流体包括水。51.根据权利要求44至50中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述泡罩塔冷凝器被构造成使液体流沿第一方向流动并且使气体流沿相反的第二方向流动。52.根据权利要求44至51中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述泡罩塔冷凝器被构造成使得所述气体具有在约10cfm/ft2至约200cfm/ft2的范围内的速度。53.根据权利要求44至52中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述泡罩塔冷凝器由不锈钢形成。54.根据权利要求44至53中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述泡罩塔冷凝器具有大体上为圆形的截面。55.根据权利要求44至54中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,所述泡罩塔冷凝器具有大体上为矩形的截面。56.根据权利要求44至55中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,所述泡罩塔冷凝器的每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约1.0或更低。57.根据权利要求44至56中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.8或更低。58.根据权利要求44至57中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.6或更低。59.根据权利要求44至58中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.4或更低。60.根据权利要求44至59中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.2或更低。61.根据权利要求44至60中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.1或更低。62.根据权利要求44至61中任一项所述的泡罩塔冷凝器,其中,在基本连续的操作期间,每一级内的液层的高度与所述冷凝器的长度的比率为约0.05或更低。63.一种冷凝器装置,包括:容器,所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口、以及与所述液体进口和所述液体出口流体连通的至少一个室,所述至少一个室具有至少1.5的纵横比;蒸汽进口,所述蒸汽进口被布置为与所述至少一个室流体连通并且与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通;以及蒸汽出口,所述蒸汽出口被布置为与所述至少一个室流体连通,其中,所述至少一个室包括:面,所述面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔;以及第一坝和第二坝,所述第一坝和所述第二坝各自沿所述至少一个室的底面被定位并且所述第一坝和所述第二坝各自的高度小于所述至少一个室的高度,所述第一坝和所述第二坝被布置成使得液相所述可冷凝流体的流从所述第一坝流经所述至少一个室至所述第二坝,以及其中,所述冷凝器装置被构造成从所述蒸汽混合物中移除所述可冷凝流体的至少一部分以产生包括液相所述可冷凝流体的冷凝器出口流。64.一种加湿器装置,包括:容器,所述容器包括用于接收包括液相可冷凝流体的液体的流的液体进口、液体出口、以及与所述液体进口和所述液体出口流体连通的至少一个室,所述至少一个室具有至少1.5的纵横比;蒸汽进口,所述蒸汽进口被布置为与所述至少一个室流体连通并且与包括蒸汽相所述可冷凝流体和/或非可冷凝气体的蒸汽混合物的供给源流体连通;以及蒸汽出口,所述蒸汽出口被布置为与所述至少一个室流体连通,其中,所述至少一个室包括:面,所述面包括蒸汽能够穿过的多个穿孔;以及第一坝和第二坝,所述第一坝和所述第二坝各自沿所述至少一个室的底面被定位并且所述第一坝和所述第二坝各自的高度小于所述至少一个室的高度,所述第一坝和所述第二坝被布置成使得液相所述可冷凝流体的流从所述第一坝流经所述至少一个室至所述第二坝;以及其中,所述加湿器装置被构造成产生与从所述蒸汽进口接收的所述蒸汽混合物相比富含蒸汽相所述可冷凝流体的含蒸汽加湿器出口流。65.根据权利要求63至64中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述可冷凝流体包括水。66.根据权利要求63至65中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,其中,所述蒸汽混合物包括空气。67.根据权利要求63至66中任一项所述的冷凝器装置或加湿器装置,还包括:被定位为与所述液体出口相接触的液层,其中,所述液层包括一定量包括所述可冷凝流体的液体;以及蒸汽分布区域,所述蒸汽分布区域被定位在所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:普拉卡什·纳拉扬·戈文丹,史蒂文·拉姆,马克西莫斯·G·圣约翰,
申请(专利权)人:格雷迪安特公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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