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使用介质渗透蒸发技术的空气除湿方法与装置

阅读：264发布：2021-02-25

IPRDB可以提供使用介质渗透蒸发技术的空气除湿方法与装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明是一种使用介质渗透蒸发技术的空气除湿方法与装置，以一种具有亲水性和渗透性特点的固体介质为媒介，通过抽空方式降低所述固体介质一侧空气中水蒸气浓度，使所述固体介质二侧空气中水蒸气浓度和水蒸气分压力产生差异，由于所述固体介质本身的亲水性和渗透性特点，水蒸气将从浓度高的一侧通过所述固体介质析出到浓度低的另一侧并被排除，使浓度高的一侧的水蒸气浓度降低达到除湿的效果。本发明可以作为除湿装置独立使用。其与成熟的空调技术的结合，可以作为空调装置使用，新风机使用；也可以与新风换气机结合使用。广泛适用于：餐饮、医院、学校、商场、宾馆等公共场所。，下面是使用介质渗透蒸发技术的空气除湿方法与装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用固体介质渗透蒸发特性的空气除湿方法，其特征在于：所述的空气除湿方法以一种具有亲水性和渗透性特点的固体介质为媒介，通过抽空方式降低所述固体介质一侧空气中水蒸气浓度，使所述固体介质二侧空气中水蒸气浓度和水蒸气分压力产生差异，由于所述固体介质本身的亲水性和渗透性特点，水蒸气将从浓度高的一侧通过所述固体介质析出到浓度低的另一侧并被排除，使浓度高的一侧的水蒸气浓度降低达到除湿的效果。

2.根据权利要求1所述的空气除湿方法，其特征在于具体包括以下步骤：

1)将所述固体介质做成隔离装置，将空气分隔开，形成除湿侧和排湿侧，将被除湿的空气处于所述除湿侧，带走水蒸气的空气处于所述排湿侧；

2)在所述隔离装置的排湿侧设立抽真空装置，通过抽真空的方式在所述排湿侧形成负压，使所述隔离装置的除湿侧和排湿侧的空气的水蒸气浓度和分压力产生差异；

3)所述固体介质中含有的具有亲水性和渗透性的物质将除湿侧空气中的水蒸气吸入到介质内，水蒸气从所述介质内析出到排湿侧；

4)维持负压使排湿侧空气中水蒸气浓度始终低于除湿侧空气中水蒸气浓度，连续将除湿侧空气有效除湿。

3.根据权利要求1或2所述的空气除湿方法，其特征在于：所述的固体介质由两部分-组成：一部分是骨架层，其为多孔树脂；另一部分为附着在骨架上含有SO3 的无孔化学隔6

膜，所述隔膜为厚度小于0.5mm，强度大于7*10pa的高分子聚合物。

4.使用如权利要求1-3的空气除湿方法的除湿装置，其特征在于所述除湿装置(1)包括：一连通管，所述连通管的两端分别为空气进口(4)和空气出口(5)；

一封闭的水蒸汽汇集箱(2)，设置在所述连通管的一个端面上；

多个由固体介质围成中空管(3)，该中空管(3)设置在所述汇集箱(2)位于所述连通管内的一个端面上，其一端封闭，另一端与汇集箱(2)贯通；

一水蒸汽排出管(6)，设置在所述汇集箱(2)的位于连通管外的一端面上，所述水蒸汽排出管(6)的一端插入所述封闭的水蒸汽汇集箱(2)的腔体内，另一端与一个抽空装置(7)相连。

5.根据权利要求4所述的除湿装置，其特征在于，所述的固体介质由两部分组成：一部-分是骨架层，其为多孔树脂；另一部分为附着在骨架上含有SO3 的无孔化学隔膜，所述隔膜6

为厚度小于0.5mm，强度大于7*10pa的高分子聚合物。

6.根据权利要求4所述的除湿装置，其特征在于，所述的除湿装置(1)采用多级串联组合，上一级除湿装置(1)的空气出口(5)和下一级的空气进口(4)连通。

7.一种使用如权利要求4-6的除湿装置的空调装置，其特征在于，所述的空调装置的表冷器(8)之前依次设置过滤网料(9)和所述的除湿装置(1)，需冷却处理的空气先经过过滤网料(9)，再通过所述的除湿装置(1)，由所述除湿装置(1)的空气出口(5)排出的空气通过所述表冷器(8)。

8.如权利要求7所述的空调装置，其特征在于，所述过滤网料(9)由塑料网、尼龙网或金属网构成。

9.如权利要求7所述的空调装置，其特征在于，所述表冷器(8)由铜管铝翅片、铜管铜翅片、铝管铝翅片、钢管铝翅片或钢管钢翅片构成。

10.一种使用如权利要求4-6的除湿装置的空调系统，该空调系统为温度湿度独立控制的集中空调系统，其特征在于，所述空调系统的进风口前设置所述的除湿装置(1)，室外新风直接进入所述的除湿装置(1)进行除湿后再进入所述空调系统。

说明书全文

使用介质渗透蒸发技术的空气除湿方法与装置

技术领域

[0001] 本发明属于空调除湿技术领域，尤其是涉及利用一种使用固体介质将被除湿空气与其他空气有效分隔开，改变此介质两侧空气中水蒸气浓度，使固体介质两侧空气水蒸气压力不同，水蒸气向浓度分压力低的一侧析出，达到给空气除湿的目的；用此除湿方法与空调系统常用的表冷器组合，形成的新风空调机和混合风空调机。

背景技术

[0002] 目前全球性能源危机及环境恶化迫使人们高度重视节能减排，空气除湿领域乃至整个空调行业都在积极行动，采用各种新技术、新方法降低空气除湿及空调过程中消耗的能源。由于空调的主要功能之一是夏季为空气除湿，为了能有效去除空气处理过程中空气的湿度，夏季空调致冷器的表面温度均低于15℃，从而使干球温度26℃，湿球温度19.5℃的空气，降温至16℃以下达到冷却除湿的效果。因此传统制冷系统的蒸发温度为5℃。理论与实践告诉我们，提高蒸发温度可以有效提高制冷空调系统的能耗。近年来，我国正在积极推广的温湿度独立控制的空调系统是将空气的湿度与空气的温度分别通过不同的设备进行处理，使占总制冷量约70％的空调降温设备的系统蒸发温度可以提高到12度以上，其能耗可以大幅度降低。因此空气除湿方式的合理应用可以改变整个空调行业的能耗水平。

[0003] 目前常用的空气除湿方式有：冷冻除湿、固体吸附除湿、液体吸附除湿三种。常用空气除湿技术的主要原理如下：

[0004] 1、冷冻除湿：冷冻除湿是一种比较成熟并广泛使用的除湿方式，用机械制冷方式使空气降温到露点温度以下，空气中水蒸气凝结成水排出完成除湿过程。其处理空气最低相对湿度只能控制在40％以上。如想进一步降低其含湿量需将冷冻温度下降，同时消耗较多电能。

[0005] 2、固体吸附除湿：使用固体吸附剂如硅胶、分子筛、氟石等做吸附剂与湿空气充分接触吸收空气中的水蒸气，将空气除湿。固体吸附剂需要定期再生(将吸附剂中水份拖去)，常见的固体吸附剂除湿设备是转轮式除湿机。由于固体吸附剂需要定期再生因此，故其处理空气过程会不连续，若想连续工作其装置体积较大，使一部分吸附剂在吸湿，另一部分吸附剂在再生状态。同时固体吸附剂再生过程需要消耗一定的能量，运行费用昂贵。因此，此类加湿器目前只被使用在制药、电子锂电池制造等对湿度有严格要求的环境。

[0006] 3、液体吸收除湿：使用液体吸收剂如溴化锂、氯化锂等盐溶液，盐溶液通过喷洒方式与湿空气充分接触，水蒸气被吸附剂吸收同时产生一定的凝结热，吸收到水蒸气的溶液需要通过加热再与空气接触，将水溶液中的水蒸气蒸发排出，完成溶液再生过程。空气除湿过程需要经历吸湿、换热、加热再生过程，系统比较复杂同时设备体积庞大，吸湿剂与空气直接接触，因此吸湿剂溶液质量受空气品质影响较大需要定期更换。虽其除湿能耗较低，但体积庞大、造价昂贵、操作复杂等因素影响，目前尚未被市场所接受。

发明内容

[0007] 本发明目的之一是为了有效去除空气中水蒸气，提出一种使用介质渗透蒸发技术的空气除湿方法，使空气湿度可以达到相对湿度40％以下，同时能耗较低、系统简单、运行可靠。

[0008] 本发明目的之二是提出一种利用上述方法的除湿装置，该装置应用于温湿独立控制的中央空调系统，作为新风机独立除湿机，使空调系统总能耗有较大幅降低。

[0009] 本发明目的之三是将上述除湿装置与空调表冷器结合，组成新风空调机或新、回混合风空调机，提供一种高效节能的绿色空调设备。

[0010] 本发明目的由下述方法和装置实现：本发明提出一种利用固体介质渗透蒸发特性的空气除湿方法，该空气除湿方法以一种具有亲水性和渗透性特点的固体介质为媒介，通过抽空方式降低所述固体介质一侧空气中水蒸气浓度，使所述固体介质二侧空气中水蒸气浓度和水蒸气分压力产生差异，由于所述固体介质本身的亲水性和渗透性特点，水蒸气将从浓度高的一侧通过所述固体介质析出到浓度低的另一侧并被排除，使浓度高的一侧的水蒸气浓度降低达到除湿的效果。在应用该方法时，具体包括以下步骤：

[0011] 1)将所述固体介质做成隔离装置，将空气分隔开，形成除湿侧和排湿侧，将被除湿的空气处于所述除湿侧，带走水蒸气的空气处于所述排湿侧；

[0012] 2)在所述隔离装置的排湿侧设立抽真空装置，通过抽真空的方式在所述排湿侧形成负压，使所述隔离装置的除湿侧和排湿侧的空气的水蒸气浓度和分压力产生差异；

[0013] 3)所述固体介质中含有的具有亲水性和渗透性的物质将除湿侧空气中的水蒸气吸入到介质内，水蒸气从所述介质内析出到排湿侧。

[0014] 4)维持负压使排湿侧空气中水蒸气浓度始终低于除湿侧空气中水蒸气浓度，连续将除湿侧空气有效除湿。

[0015] 本方法所使用的固体介质由两部分组成：一部分是骨架层，其为多孔树脂；另一-部分为附着在骨架上含有SO3 的无孔化学隔膜，所述隔膜为厚度小于0.5mm，强度大于
6
7*10pa的高分子聚合物。

[0016] 本发明还提出一种应用该空气除湿方法的除湿装置，包括：

[0017] 一连通管，所述连通管的两端分别为空气进口(4)和空气出口5。

[0018] 一封闭的水蒸汽汇集箱2，设置在所述连通管的一个端面上；

[0019] 多个由固体介质围成中空管3，该中空管3设置在所述汇集箱2位于所述连通管内的一个端面上，其一端封闭，另一端与汇集箱2贯通；

[0020] 一水蒸汽排出管6，设置在所述汇集箱2的位于连通管外的一端面上，所述水蒸汽排出管6的一端插入所述封闭的水蒸汽汇集箱2的腔体内，另一端与一个抽空装置7相连。

[0021] 所述的固体介质由两部分组成：一部分是骨架层，其为多孔树脂；另一部分为附- 6着在骨架上含有SO3 的无孔化学隔膜，所述隔膜为厚度小于0.5mm，强度大于7*10pa的高分子聚合物。

[0022] 所述的除湿装置1可以采用多级串联组合，上一级除湿装置1的空气出口5和下一级的空气进口4连通。

[0023] 本发明还提出一种使用所述除湿装置1的空调装置，结构特点是在该空调装置的表冷器8之前依次设置过一个滤网料9和所述的除湿装置1，需冷却处理的空气先经过过滤网料9，再通过所述的除湿装置1，由所述除湿装置1的空气出口5排出的除湿后的空气再通过所述表冷器8。

[0024] 所述过滤网料9由塑料网、尼龙网或金属网构成。所述的表冷器8由铜管铝翅片、铜管铜翅片、铝管铝翅片、钢管铝翅片或钢管钢翅片构成。

[0025] 本发明还提出一种使用所述除湿装置1的空调系统，该空调系统为温度湿度独立控制的集中空调系统，特点是该空调系统的进风口前设置所述的除湿装置1，室外新风直接进入所述的除湿装置1进行除湿后再进入所述空调系统。

[0026] 本发明是全新的空气除湿技术与成熟的空调技术的结合，可以作为空调机独立使用、新风机独立使用，也可以与新风换气机结合使用，广泛适用于：餐饮、医院、学校、商场、宾馆等公共场所。特别适合于目前积极推广的温室度独立控制的集中空调系统，节能效果更加显著。

[0027] 本发明的除湿方法除湿后的空气含湿量可以达到7克/立方米干空气以下，同时节能。特别适合于热负荷低、湿负荷大的生产工艺环境(如制药厂房、电子厂房)，节能效果更加显著。

[0028] 采用此方法可以将空气除湿到相对湿度40％以下，这是冷冻除湿不能做到的；同时比冷冻除湿及固体吸附除湿节能50％以上，与液体吸附除湿相比本发明装置体积小，成本低。

附图说明

[0029] 图1是本发明空气除湿装置结构示意图；

[0030] 图2是使用本发明除湿装置的空调机示意图。

[0031] 图中

[0032] 1除湿装置 6水蒸汽排出管

[0033] 2汇集箱 7抽空装置

[0034] 3固体介质中空管 8表冷器

[0035] 4连通空气管进口 9空气过滤网料

[0036] 5连通空气管出口

具体实施方式

[0037] 本发明可以作为独立的除湿器使用，图1是本发明空气除湿装置结构示意图；该空气除湿装置1为一个两端具有通道口的连通管，连通管的一个端面构成一个封闭腔体的水蒸汽汇集箱2。汇集箱2中间设置多个由固体介质围成中空管3，该中空管3位于连通管内，其一端封闭，另一端与汇集箱2贯通。所述连通管的两个通道口分别为空气进口4和空气出口5。汇集箱2位于连通管外的一面壁上设置水蒸汽排出管6，水蒸汽排出管6的一段插入汇集箱2的腔体内，另一端与抽空装置7相连。

[0038] 所述的组成中空管3的固体介质有两个部分：一个部分为骨架层，其为多孔树脂，允许含有水蒸气的空气透过，主要作用是使此固体介质具有足够的强度；另一部分为附着-在骨架上含有SO3 的化学隔膜，隔膜无孔，不允许任何物质直接通过。

[0039] 在除湿过程中，SO3-为负电荷，可以吸引H2O中带正电荷的H+1，这样水就会以分子状态被吸收到隔膜内，这种正负电荷的吸引是在隔膜中双向进行，当隔膜吸收水分子后将按照菲克定律扩散水，扩散的基本动因是浓度差，这样水蒸气将从浓度高的一侧扩散到浓度低的一侧，其浓度可以用水蒸气分压力表示。

[0040] 当需要除湿的空气从连通管的空气进口4进入，必然与连通管内的多个固体介质中空管3四壁接触，由于四壁为含有亲水性物质的固体介质板，湿空气中水蒸气将被吸入介质内，同时通过启动抽空装置7，水蒸汽排出管6利用抽真空方式将汇集箱2内腔的水蒸气浓度降低。介质吸水后，由于介质另一侧汇集箱2内腔的空气的水蒸气浓度低于连通管中的空气的水蒸气浓度，连通管中的空气的水蒸气可以通固体介质壁不断渗透蒸发到汇集箱2内腔，通过水蒸汽排出管6，水蒸气从空气中抽取出来。维持抽空装置7的连续工作，可以不断将水蒸气排出，持续除湿。

[0041] 本发明可以作为现有空调机配套使用，进入室内机的空气先经过上述空气除湿装置除湿以后，再进入空调室内机降温，可以达到同时降温和除湿的功能。

[0042] 本发明还可以作为独立的空调机使用，既可以处理新风，也可以处理空调回风，还可以处理新回混合空气。图2是使用本发明除湿装置的空调装置示意图。如图所示，该空调装置包括空气冷却部分及除湿部分。其中，空气冷却及除湿部分按照空气流动方向依次排列为：过滤网料9、除湿装置1和表冷器8。

[0043] 空气进入本装置，先经过过滤网料9，将空气中的灰尘过滤，再经过除湿装置1，空气中的大部分水蒸气通过固体介质被排到本装置外。最后通过表冷器8，表冷器8种可以是冷水也可以是其他冷媒，空气得以降温，完成降温除湿的夏季空调任务。

标题	发布/更新时间	阅读量
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一种燃气蒸发器-专利编号CN108413399A	2020-05-13	161
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蒸发气再冷凝器-专利编号CN106861222B	2020-05-13	670
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