[发明专利]边界层控制配合主流扰动一体式强化换热方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及除湿干燥领域，特别涉及一种边界层控制配合主流扰动一体式强化换热方法与系统。

背景技术

潮湿空气或其它工艺气体的快速除湿及干燥，是涉及到从日常生活到工业应用诸多领域的重要问题。

随着人们对空气、食品和医药等品质要求的不断提高，生产和生活环境中湿度的控制，已经成为一个非常重要的问题。对于工业领域而言，潮湿空气已经冷凝水的存在，将直接导致仪器和部件的腐蚀、失灵，甚至导致相应的工艺系统失效。同时，潮湿还必然导致工艺材料特性的改变，从而对生产造成不良的影响。日常生活中，潮湿是导致霉变根本因素和导致病变的主要因素，病菌和污染物向空气和人体传播的速度，因此而加快。研究表明，人体生活较为合适的湿度范围（与所处地域和季节环境温度的变化相匹配）应控制在40~65%之间。空气湿度的独立控制，已成为一种必然的发展趋势。但是，在能源危机和环境恶化的双重形势下，开发具有高效节能的除湿工艺及系统，显然是除湿技术发展的最终途径。

现有的、比较成熟的除湿技术主要包括：冷却除湿、液体吸收式除湿、固体吸附式除湿、采暖与同分系统（heating, ventilation and air conditioning, HVAC）除湿、以及在固体吸附除湿技术基础上发展起来的转轮吸附式除湿等。另外随着半导体冷热技术从航空航天领域，向民用领域的转化，以及在节能减排大形势下，一种全新的除湿技术——热电冷凝式除湿技术，也逐渐得到越来越广的应用。

冷却除湿的基本原理是使用天然或人工冷源，将潮湿空气冷却到露点温度一下，超过饱和含湿量的水蒸气，以冷凝水的方式脱除。冷却除湿最具代表性的设备，是冷冻除湿机。冷冻除湿机一般由制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀以及风机和风阀组成。该方法是除湿技术中，形成最早发展最成熟的方法，其特点在于初期投资费用较低、COP较高、可靠方便和无需热源等。该技术，目前在日常生活中应用最广。但由于该技术采用卡诺循环的方式，其制冷剂可能会对环境造成恶劣影响，同时尽管COP高，但多机运行的耦合流程工艺系统，必然造成电能的大量消耗。另外这种除湿系统，不宜在环境温度恶劣（过高或过低）的条件下应用，同时该流程维护较为麻烦。由于其对环境的影响和运行能耗的问题，其应用会受到越来越严格的控制。

液体吸收式除湿，是利用液体干燥剂表明水蒸气分压低于湿空气中水蒸气分压的特征，在压力梯度作用下，将湿空气中水蒸气吸附到干燥剂中，直至二者水蒸气分压一致。液体干燥剂需要除去水分，再生后循环利用。典型的液体吸收式除湿装置主要包括除湿器、再生器、蒸发冷却器、热交换器以及泵等设备。液体吸收式除湿设备处理量大，除湿效果好。而且液体干燥剂在吸收水蒸气的同时，也可以吸收空气中的部分病菌、化学污染物等有害物质，对空气有一定的净化作用。液体吸收式过程需要液体干燥剂再生的热量，这些热量可采用太阳能或工业废热等低品位热源就可满足，因此可以具有低能耗的特征。但是，需要补充太阳能设备或者与其它生产工艺相配合，热源的稳定性需要考虑，同时投资和占地面积也会因此发生变化。液体吸收式除湿设备，整体占地面积大于冷冻式除湿装置，需持续保养；系统的COP较低，另外液体干燥剂对设备的腐蚀，以及液体流态控制（防止飞沫的产生）等问题的存在，该方式主要在工业领域中应用。

固体吸附式除湿与液体吸收式除湿，在基本原理上，都是采用干燥剂吸附空气中的水蒸气，差别在于干燥剂的形态为固体。干燥剂在吸附水蒸气过程中，会释放大量的热，为了保持较高的吸附能力，必须在吸附过程中对干燥剂进行降温，会增加流程运行的能耗。固体吸附式设备中，最典型的是转轮吸附式除湿机。主要由干燥转轮、再生加热器、除湿用风机和再生用风机组成。在转轮吸附式除湿设备中，湿空气和再生空气都要通过风机送风，在加上转轮本身的旋转，设备噪音较大，需定期维护。转轮上固体干燥剂的吸附能力越强，再生时脱附所需能耗越大，再生所需温度也因此越高。如果环境有要求，可能还需要配置降温设备。相对于冷却除湿而言，固体吸附式除湿工艺COP低，但除湿量大，特别适用于低温、低湿空气的处理，主要应用于工业生产过程中。