基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统，属于溶液除湿系统技术领域，包括相互连接的太阳能光伏/热模块、溶液减压膜蒸馏再生模块、多级露点蒸发冷却除湿模块、潜热回收模块。本发明专利技术还公开了其再生和除湿方法。本发明专利技术利用太阳能光伏/热组件，将太阳辐射能转化成热能和电能均作为溶液再生的驱动能源。需要再生时，加热后的稀溶液送入到减压膜蒸馏再生器中，利用疏水膜的选择通过性对溶液进行再生；在需要空气除湿时，浓溶液被送入到多级露点蒸发冷却除湿器中，对被处理空气进行除湿降温，实现空气的温度、湿度调节。多级露点蒸发冷却技术和除湿技术的有机结合，有效地提高了系统的除湿效率和制冷效率。

【技术实现步骤摘要】
基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统
本专利技术属于溶液除湿系统
，具体涉及基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统及方法。
技术介绍
溶液除湿技术因其高效利用低品位热和除湿效率较高而变得越来越受关注。与常规空调相比，溶液除湿空调具有更好的空气除湿性，能够有效地净化空气，对环境无污染，耗电量低，并且盐溶液还能实现高密度的储能，高达1300-1400MJ/m3的储存能力，其蓄能能力比传统的冰蓄冷高3~4倍，无需保温等措施等优点。太阳能作为一种利用自由、环保洁净的可再生能源，太阳能与溶液除湿相结合是缓解空调能耗和环境问题的重要解决方案，近年来利用太阳能来进行溶液再生已成为一个研究热点。然而，传统的溶液再生方式却严重依赖于周围环境的状况，在高温或高湿的气候条件下，再生效果不能满足除湿的需求。因此，为了保证太阳能溶液再生系统在高温高湿天气下运行的稳定性，有必要寻找一种新的再生流程。另一方面，蒸发冷却作为一种从自然中获取冷量的制冷技术，有着环保节能的优势。传统的直接蒸发冷却技术原理与操作都非常简单，但它不可避免地存在如下的缺点：直接蒸发冷却后空气的湿度升高，使得冷却后的空气很难满足送风条件；间接蒸发冷却可以避免送风空气湿度升高，但其降温效果不大，受空气湿球温度影响；并且在直接蒸发冷却和间接蒸发冷却在高温高湿的地区蒸发冷却效果均较差。因此，将露点蒸发冷却与溶液除湿有效的结合势必将促进蒸发冷却在热湿地区的应用。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统，适合于对热湿地区的空气除湿降温；为了实现对太阳能的综合利用，采用太阳能光伏/热（PV/T）技术驱动有望进一步推动溶液除湿空调系统的发展。本专利技术的另一目的是提供其再生、除湿方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统，包括太阳能PV/T组件，所述的太阳能PV/T组件将产生的电流引入蓄电池中储存，蓄电池分别与循环溶液泵和真空泵相连。所述的太阳能PV/T组件的溶液出口与循环溶液泵的入口连接，太阳能PV/T组件的溶液入口与冷凝器的管程出口相连接；所述的循环溶液泵的出口与减压膜蒸馏再生器管程入口相连接，减压膜蒸馏再生器的管程出口与热交换器壳程入口相连，减压膜蒸馏再生器的壳程出口与冷凝器的壳程入口相连；所述的热交换器壳程出口与浓溶液储液罐的入口相连，浓溶液储液罐的出口连接多级露点蒸发冷却除湿器上方的喷淋装置，所述的多级露点蒸发冷却除湿器的出口与稀溶液泵的入口连接，稀溶液泵的出口连接稀储液罐的入口，稀储液罐的出口与热交换器的管程入口相连，热交换器的管程出口连接冷凝器的管程入口。所述多级露点蒸发冷却除湿器由三级露点蒸发冷却除湿器轴对称周期性排列组成，每一级露点蒸发冷却除湿器中热回收器、干通道、湿通道循环相连，并以送风通道为轴对称分布。所述的冷凝器的壳程出口连接气液分离器的入口，气液分离器的出口分别与真空泵和储水器相连。利用所述的基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统进行除湿的方法，包括下述步骤：1）启动浓溶液泵，溶液除湿模块开启，浓溶液从浓溶液储液罐中流入多级露点蒸发冷却除湿器中的送风通道上方喷淋装置。启动水泵，水泵将自来水送入到多级露点蒸发冷却除湿器中的湿通道上方喷淋装置。2）启动风机，风机将室外新风送入到多级露点蒸发冷却除湿器入口，室外新风分别进入热回收器和送风通道中。热回收器中预冷后的一次空气送入到干通道内，一次空气在干通道内被低温壁面冷却。冷却后的空气由干通道末端间隙进入湿通道成为二次空气。二次空气在湿通道内进行蒸发冷却带走通道表面的热量，蒸发冷后的二次空气进入热回收器对一次空气进行预冷。二次空气送入到回风通道中并排出除湿器。湿通道同时与干通道和送风通道相邻，在湿通道内的二次空气蒸发冷却后，可同时对通道两侧壁面进行降温，既对一次空气进行冷却，又带走了溶液除湿过程散发的热量，提高除湿效率；3）室外新风进入到送风通道中，新风空气由下往上流动。另外，浓溶液泵将浓溶液送露点蒸发冷却除湿器上方喷淋装置，浓溶液沿壁面从上往下流入送风通道，空气与溶液进行热质交换，除湿过程产生的热量被湿通道壁面带走，空气被除湿和降温后流入下一级露点蒸发冷却除湿。浓溶液吸收水分后变成稀溶液被稀溶液泵送入到稀溶液储液罐中储存；第二级露点蒸发冷却除湿器中干通道内的一次空气是来自上一级送风通道内除湿降温后的空气，更低温度和湿度的一次空气使得第二级露点蒸发冷却除湿器除湿降温效果更佳。多级露点蒸发冷却除湿器使得蒸发冷却处理新风提供了有力条件，蒸发冷却过程受室外气候条件的影响较小，并且多级提高了系统的制冷效率，送风通道送出的空气湿度和温度更低。利用所述的基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统进行再生的方法，包括下述步骤：1）太阳能PV/T模块开启，太阳能PV/T组件将太阳能辐射能分别转换为电能和热能，产生的电能被储存在蓄电池中，用于驱动循环溶液泵和真空泵。启动循环溶液泵，稀溶液流入太阳能PV/T组件溶液通道中；启动真空泵，溶液减压膜蒸馏再生模块开启，太阳能PV/T组件加热后的温度较高的稀溶液流入减压膜蒸馏再生器的管程中，真空泵在减压膜蒸馏再生器壳程中营造负压环境，增加了膜组件两侧水蒸气分压力差，稀溶液中的水分在膜的内侧汽化，产生的水蒸气通过膜孔扩散到真空侧，溶液经过减压膜蒸馏再生器后浓缩溶液浓度升高，高浓度溶液经过热交换器降温后流入浓溶液储液罐储存；2）循环溶液泵和真空泵时，潜热回收模块也开启，稀溶液从稀溶液储液罐中流出，经过热交换器进行预热，预热后的稀溶液流入冷凝器的管程中，真空泵使减压膜蒸馏再生器中产生的水蒸气流入到冷凝器的壳程中，水蒸气在冷凝器壳程中冷凝，冷凝水和空气均流入气液分离器中分离，空气被真空泵排出，冷凝水流入储水箱中收集，冷凝释放的潜能加热稀溶液，温度升高后的稀溶液流入太阳能PV/T组件中进一步加热升温，形成溶液循环的过程。专利技术原理：本专利技术装置包括相互连接的太阳能PV/T模块、溶液膜蒸馏再生模块、潜热回收模块、多级露点蒸发冷却除湿模块；太阳能PV/T模块包括与冷凝器相连的太阳能PV/T组件、蓄电池和与其相连的溶液循环泵；溶液减压膜蒸馏再生模块包括与溶液循环泵相连的减压膜蒸馏再生器和与其相连的热交换器，以及与热交换器相连的浓溶液储液罐；多级露点蒸发冷却除湿模块包括与浓溶液储液罐相连的浓溶液泵，与浓溶液泵相连的多级露点蒸发冷却除湿器和与其相连的稀溶液泵，以及与稀溶液泵相连的稀溶液储液罐、热交换器；所述多级露点蒸发冷却除湿器是由三级露点蒸发冷却除湿器轴对称周期性排列组成，每一级露点蒸发冷却除湿器中热回收器、干通道、湿通道循环相连，并以送风通道为轴对称分布。潜热回收模块包括与热交换器相连的冷凝器和与其相连的气液分离器，以及与气液分离器连接的真空泵、储水箱。本专利技术采用PV/T组件综合利用太阳能光热和光伏，将太阳辐射能分别转化成热能和电能作为溶液再生的驱动能源。所述的太阳能PV/T组件将产生的电流引入蓄电池中储存，电能用于驱动循环溶液泵和真空泵。利用太阳能PV/T组件中溶液通道用于加热待再生的稀溶液，采用减压膜蒸馏再生器对稀溶液进行浓缩再生，再生后的浓溶液与稀溶液换热降温后流入浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统，其特征在于：包括太阳能PV/T组件（1），所述的太阳能PV/T组件将产生的电流引入蓄电池（2）中储存，蓄电池（2）分别与循环溶液泵（3）和真空泵（14）相连；所述的太阳能PV/T组件（1）的溶液出口与循环溶液泵（3）的入口连接，太阳能PV/T组件（1）的溶液入口与冷凝器（11）的管程出口相连接；所述的循环溶液泵（3）的出口与减压膜蒸馏再生器（4）管程入口相连接，减压膜蒸馏再生器（4）的管程出口与热交换器（5）壳程入口相连，减压膜蒸馏再生器（4）的壳程出口与冷凝器（11）的壳程入口相连；所述的热交换器（5）壳程出口与浓溶液储液罐（6）的入口相连，浓溶液储液罐（6）的出口连接多级露点蒸发冷却除湿器（8）上方的喷淋装置；所述的多级露点蒸发冷却除湿器（8）的空气入口与风机（16）相连，水泵（15）连接多级露点蒸发冷却除湿器（8）中的水喷淋装置；所述的多级露点蒸发冷却除湿器（8）下方托盘的出口与稀溶液泵（9）的入口连接，稀溶液泵（9）的出口连接稀储液罐（10）的入口，稀储液罐（10）的出口与热交换器（5）的管程入口相连，热交换器（5）的管程出口连接冷凝器（11）的管程入口，所述的冷凝器（11）的壳程出口连接气液分离器（12）的入口，并且气液分离器（12）的出口分别与真空泵（14）和储水器（13）相连。...

【技术特征摘要】
1.基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统，其特征在于：包括太阳能PV/T组件（1），所述的太阳能PV/T组件将产生的电流引入蓄电池（2）中储存，蓄电池（2）分别与循环溶液泵（3）和真空泵（14）相连；所述的太阳能PV/T组件（1）的溶液出口与循环溶液泵（3）的入口连接，太阳能PV/T组件（1）的溶液入口与冷凝器（11）的管程出口相连接；所述的循环溶液泵（3）的出口与减压膜蒸馏再生器（4）管程入口相连接，减压膜蒸馏再生器（4）的管程出口与热交换器（5）壳程入口相连，减压膜蒸馏再生器（4）的壳程出口与冷凝器（11）的壳程入口相连；所述的热交换器（5）壳程出口与浓溶液储液罐（6）的入口相连，浓溶液储液罐（6）的出口连接多级露点蒸发冷却除湿器（8）上方的喷淋装置；所述的多级露点蒸发冷却除湿器（8）的空气入口与风机（16）相连，水泵（15）连接多级露点蒸发冷却除湿器（8）中的水喷淋装置；所述的多级露点蒸发冷却除湿器（8）下方托盘的出口与稀溶液泵（9）的入口连接，稀溶液泵（9）的出口连接稀储液罐（10）的入口，稀储液罐（10）的出口与热交换器（5）的管程入口相连，热交换器（5）的管程出口连接冷凝器（11）的管程入口，所述的冷凝器（11）的壳程出口连接气液分离器（12）的入口，并且气液分离器（12）的出口分别与真空泵（14）和储水器（13）相连。2.根据权利要求1所述的基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统，其特征在于：所述的多级露点蒸发冷却除湿器（8）是由三级露点蒸发冷却除湿器组成，每一级露点蒸发冷却除湿器是由2个热回收器（17）、2个干通道（18）、2个湿通道（19）、一个送风通道（20）、2个回风通道（21）组成，并以送风通道（20）为轴对称分布。3.根据权利要求2所述的基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统，其特征在于：所述的多级露点蒸发冷却除湿器（8）的工作方式是：新风分别进入热回收器（17）和送风通道（20），热回收器（17）中预冷后的一次空气送入到干通道内（18）被低温壁面冷却，冷却后的空气由干通道（18）末端间隙进入湿通道（19），二次空气在湿通道（19）内进行蒸发冷却带走通道表面的热量，蒸发冷后的二次空气进入热回收器（17）对一次空气进行预冷，二次空气排入到回风通道（21）中，并带走上一级干通道壁面的温度，所述的送风通道（20）中，溶液沿壁面从上往下流入送风通道（20），新风空气由下往上流动，空气与壁面溶液进行热质交换，空气被除湿和降温后流入下一级露点蒸发冷却除湿。4.利用权利要求1所述的基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿系统进行除湿的方法，其特征在于：1）启动浓溶液泵，溶液除湿模块开启，浓溶液从浓溶液储液罐中流入多级露点蒸发冷却除湿器中的送风通道上方喷淋装置，启动水泵，水泵将自来水送入到多级露点蒸发冷却除湿器中的湿...

【专利技术属性】
技术研发人员：周君明，张小松，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32