用于控制流体内的水含量的系统和方法技术方案

一种用于控制流体内的水含量的系统和方法，该系统包括收集室和再 生室，收集室用于用干燥剂从流体中收集水，再生室用于从干燥剂中收集 水，并将水转移至第二流体。蒸发器冷却进入收集室的干燥剂，且冷凝器 加热进入再生室的干燥剂。以有效地控制收集室和再生室之间传送质量和 热量的方式使来自收集室的稀释的干燥剂与来自再生室的浓缩的干燥剂 进行交换。在一个实施方案中，直到室内的其中一个或两个干燥剂的高度 都超过预定高度，才进行质量的交换。当在两个室之间传送干燥剂流时， 在两个干燥剂流之间传送热量。这提高了效率，并减小了蒸发器和冷凝器 所需的能量输入。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请的交叉引用此申请要求享有2006年8月25日提交的美国临时申请系列号 60/840,312的权益，该申请在此以引用方式全文并入。
技术介绍
1. 专利
本专利技术涉及。2. 背景才支术通常而言，使用冷凝系统从空气或其他气态流体中收集水。示例性的 冷凝系统提供了 一个被冷却至引入空气(incoming air )的露点或低于空气 露点的温度的表面。正如现有技术中众所周知的，在空气的露点下或低于 其露点对空气进行冷却会造成来自空气的水蒸气冷凝，并降低空气的绝对 湿度。 一定量空气的湿度基本上决定了可以被引入到该空气量中的水量或 从其中除去的水量。然而，空气的湿度和温度从一个地区到一个地区变化，热带地区和亚 热带地区是热而湿的空气，而在世界的其余部分是较冷的、湿度小的空气。 在一年当中，各地区的空气的温度和水蒸气含量随着季节性的天气变化也 会大范围地变化。因此，根据世界各地区的不同，以及根据一年中的时令 的不同，可能会期望加湿或除湿，如为了使环境更舒适。除了提高舒适度外，控制空气中的水量对工业应用来说是重要的。而 且，可能期望从空气中除去水，使得水可以用于，如用于饮用，或用在期 望淡水的其他应用中。不考虑控制空气中的水量的原因，常规的水管理系 统有时也常会存在不期望的局限。例如，当空气的露点是低的，尤其是当6其低于水的凝固点时，使用冷凝系统可能难以或不可能除去水。 一种即使 在露点低时也能从空气中除去水的方法是使用利用干燥剂来从空气中提 耳又水的系统。在干燥剂系统中，既有热量又有质量被传送至空气，而且也既有热量 又有质量被从空气中传送出来。此类型的常规系统在至少两种类型的传送 -即，热量传送或质量传送中的至少一个方面通常是低效的-这是因为在 传送一个时可能会固有地传送另一个，而这是不期望有的。例如，干燥剂轮(desiccant wheel)可以用于从空气流中除去水蒸气，由此将质量传送出 空气并降低空气的焓。然而，同时，由于从空气中冷凝出水时发生的相变 而会增加大量的热；这造成空气的焓的增大。常规的基于干燥剂的除湿器通常要求干燥剂从吸收湿气的第 一 区域 -即收集或除湿站移动到排出湿气的第二区域-即，再生站。在 固体干燥剂的情形中，通过将干燥剂从除湿站物理地移动到再生站，如通过将干燥剂放置到旋转轮、带或类似物上实现了此种传送。在液体干燥剂 系统中，通常设置两个泵 一个用于将液体泵送至再生站，而另一个用于 将液体从再生站泵送至除湿站。在某些实施方案中，使用单个泵从一个站 泵送至另一个站，而回流是重力供给。一种这样的系统通过用液体干燥剂喷射第一空气流而从第 一空气流 中除去空气。干燥剂可以在被喷射之前冷却。从空气中除去的水由干燥剂 收集，干燥剂逐渐变稀。冷的、稀的干燥剂被收集在收集室的底部。在系 统的另一侧，稀释的干燥剂被加热并与第二空气流接触，第二空气流从干 燥剂中除去水，由此使干燥剂的浓度更高。温暖的、浓缩的干燥剂 (concentrated desiccant) ^皮收集在再生室的底部。两个室可以通过如孔连接，以使稀释的和浓缩的干燥剂池进行混合。 由于在稀释的和浓缩的千燥剂之间将存在浓度梯度，所以在两个室之间自 然会发生扩散。虽然孔可能是传送质量-即，水离子的有效装置，但是当 温暖的、浓缩的干燥剂与冷的、稀释的千燥剂混合时，孔也促进了热量传 送。这在某些应用中可能是可接受的，但是在其他的应用中，可能期望具 有既能控制热量传送又能控制质量传送的系统。7另 一种调节空气的干燥剂系统描述在1990年7月17日授权给Peterson 等人的美国专利US 4,941,324中。Peterson等人描述了一种在冷凝器池 (condenser sump )和蒸发器池之间传送液体千燥剂的装置。来自蒸发器池 的稀释的干燥剂纟皮传送至冷凝器池中，而来自冷凝器池的浓缩的干燥剂被 传送回到蒸发器池。传送装置包括一对泵和一系列的球阀，其控制在池之 间传送的干燥剂的量和输送至干燥剂分配器的干燥剂的量。Peterson等人的系统存在的一个局限性是限制了对池之间传送的干燥 剂的量的控制。具体地说，这种系统可能会导致在两个池之间泵送不期望 的大量千燥剂以便使千燥剂连续再生。由于冷凝器池内的干燥剂的温度可 能明显比蒸发器池内的干燥剂的温度高，所以当大量的液体在池之间传送 时，可能发生不期望量的热量传送。这可能是非常低效的。为了有助于緩 解这种低效率，当在两个池之间泵送两个干燥剂流时，Peterson等人的系 统利用换热器来在两个干燥剂流之间传送热。虽然，这可以緩解一些低效 率，但是由于此过程传送大量的液体，所以仍可能是不期望的低效率。在许多不同的领域中-如，调节空气、从空气中收集水以及使用内燃 机或气体涡轮机发电-控制 一种或多种材料的热量和质量的传送对过程 的总效率来说是重要的。因此，需要一种用于控制流体内的水含量的系统 和方法，其可以在各种环境条件下，利用至少部分是液体的干燥剂从流体中提取水，并且可以有效地控制从水到干燥剂和从干燥剂到水的质量传送 和热传送。专利技术概述本专利技术的各实施方案提供了一种用于使用至少部分是液体的千燥剂 来控制流体内的水含量的系统和方法，且其中，从水到干燥剂和从干燥剂 到水的质量传送和热量传送能得到控制。这种系统和方法可以用在空气调 节、水制造、环境控制和能量产生的领域中。本专利技术的各实施方案还提供了 一种用于控制流体内的水含量的系统 和方法，其中冷却的干燥剂在其从空气流中除去水时被稀释，且被收集在收集室的池内。稀释的千燥剂被传送到再生室，千燥剂在再生室中被加热 并与别的空气流接触。这实现从干燥剂中除去水，且现在浓缩的千燥剂被 收集在再生室的池内。以有效控制干燥剂池内的水的热量传送和质量传送 的方式混合池内的干燥剂。在一个实施方案中，两个池由诸如孔的开口连接。当液体干燥剂在收 集室内被喷射时，其质量和体积随着其从空气中除去水而增大。当干燥剂 持续从空气流中收集更多的水时，其在收集室内的高度升高。当此高度超 过孔的高度时， 一些稀释的干燥剂进入再生室，并与再生池内的更浓缩的千燥剂混合；这造成再生池内的干燥剂的高度升高。当再生室内的干燥剂 的高度到达预定高度时，浮动物致动的阀(float-actuated valve )开启，以 允许一些干燥剂被泵送回到收集室中。这样，在收集室内的干燥剂的高度到达孔之前，不会将质量从收集室传送至再生室。类似地，在收集室内的 千燥剂的高度移动浮动物以致动阀之前，质量将不会从再生室传送至收集 室。孔和浮动物开关可以按照期望的来设置，使得质量流^皮有效地控制。因为两个池内的干燥剂的温度可能是不同的-收集池内的干燥剂比 再生池内的干燥剂更冷些-所以本专利技术还对两个干燥剂室之间的热量传 送进行控制。在一个实施方案中，来自再生池的较温暖的、浓缩的干燥剂 在进入收集室之前，通过换热器-如，致冷系统的蒸发器。这冷却了浓缩 的千燥剂，且可以减少进入系统所需的能量输入，这是因为收集室内的干 燥剂在其被喷射到收集室内的空气流上之前，将不会需要同样多的冷却。在本专利技术的另 一个实施方案中，在收集池内的干燥剂与空气流接触之 前，使用蒸发式换热器来冷却该干燥剂，该蒸发式换热器是致冷蒸气压缩 循环的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制流体内的水含量的系统，其包括：　第一室，其包括促进第一流体流入所述第一室和流出所述第一室的入口和出口；　干燥剂，其能够被引入到所述第一室中以从移动通过所述第一室的第一流体中除去水；　第二室，其包括促进第二流体流 入所述第二室和流出所述第二室的入口和出口，由此促进水从所述第二室内的干燥剂中蒸发入所述第二流体中，所述第一室和所述第二室中的一个室包括底部和其上具有孔的壁，所述孔设置在离所述底部预定高度处，使得当所述一个室内的干燥剂到达至少与所述孔一样高的高度时，干燥剂通过所述孔离开所述一个室，所述第一室和所述第二室中的另一个室被构建成接纳通过所述孔离开所述一个室的干燥剂；　阀，其被构建成接纳来自所述另一个室的干燥剂，且具有开启位置和关闭位置，所述开启位置用于促进干燥剂从所述另一个室流 入所述一个室，而所述关闭位置用于抑制干燥剂从所述另一个室流入所述一个室；　高度传感器，其至少部分地设置在所述另一个室内，并被构建成当所述另一个室内的干燥剂的高度到达至少第一预定高度时，开启所述阀，而当所述另一个室内的干燥剂的高度降至第 二预定高度之下时，关闭所述阀；以及　泵，其被构建成当所述阀开启时，将干燥剂从所述另一个室泵送入所述一个室。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.8.25 US 60/840,3121. 一种用于控制流体内的水含量的系统，其包括第一室，其包括促进第一流体流入所述第一室和流出所述第一室的入口和出口；干燥剂，其能够被引入到所述第一室中以从移动通过所述第一室的第一流体中除去水；第二室，其包括促进第二流体流入所述第二室和流出所述第二室的入口和出口，由此促进水从所述第二室内的干燥剂中蒸发入所述第二流体中，所述第一室和所述第二室中的一个室包括底部和其上具有孔的壁，所述孔设置在离所述底部预定高度处，使得当所述一个室内的干燥剂到达至少与所述孔一样高的高度时，干燥剂通过所述孔离开所述一个室，所述第一室和所述第二室中的另一个室被构建成接纳通过所述孔离开所述一个室的干燥剂；阀，其被构建成接纳来自所述另一个室的干燥剂，且具有开启位置和关闭位置，所述开启位置用于促进干燥剂从所述另一个室流入所述一个室，而所述关闭位置用于抑制干燥剂从所述另一个室流入所述一个室；高度传感器，其至少部分地设置在所述另一个室内，并被构建成当所述另一个室内的干燥剂的高度到达至少第一预定高度时，开启所述阀，而当所述另一个室内的干燥剂的高度降至第二预定高度之下时，关闭所述阀；以及泵，其被构建成当所述阀开启时，将干燥剂从所述另一个室泵送入所述一个室。2. 如权利要求1所述的用于控制水的系统，其中所述千燥剂包括液 体干燥剂。3. 如权利要求1所述的用于控制水的系统，其中所述一个室是所述 第一室，而所述另一个室是所述第二室。4. 如权利要求3所述的用于控制水的系统，其还包括换热器，所述换热器被构建成接纳从所述第二室泵送至所述第一室的千燥剂，并在干燥 剂进入所述第一室中之前，从干燥剂中除去热量。5. 如权利要求4所述的用于控制水的系统，其中所述换热器被设置 成在所述第 一 室和所述第二室之间形成流体通路，且纟皮进一步构建成当干燥剂通过所述孔离开所述第一室时，接纳来自所述第一室的干燥 剂，并促进从所述第一室离开的干燥剂流向所述第二室，以及促进热量从由所述第二室泵送的干燥剂传送至通过所述孔离开所述 第一室的干燥剂。6. 如权利要求4所述的用于控制水的系统，其中所述换热器连接至 外部的冷却源，以在干燥剂进入所述第一室之前，从干燥剂中除去热量。7. 如权利要求4所述的用于控制水的系统，其中所述换热器设置在 所述阀的下游，使得在干燥剂流过所述阀之前，所述换热器接纳从所述第 二室泵送的干燥剂。8. 如权利要求7所述的用于控制水的系统，其中所述换热器连接至 外部的冷却源，以在干燥剂进入所述第一室之前，从干燥剂中除去热量。9. 如权利要求1所述的用于控制水的系统，其中所述高度传感器包 括具有浮动物和致动器的浮动物系统，所述致动...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹·福克斯，
申请(专利权)人：阿迪尔西格尔有限公司，
类型：发明
国别省市：IL