[发明专利]高效的用于质量传递的系统和设备

说明书

本发明涉及一种方法、装置和设备，通过该方法、装置和设备系统，可以通过被润湿的固体表面以及供给的空气流控制液体的温度，并且通过与水源接触获取湿气，所述水源以及所述固体表面具有冷却的趋势，通过这种方式，避免因湿度调节过程中引入的液体的温度的降低而导致该设备或基于相同规律和/或现象影响的任意设备损失效率。

技术领域

本发明涉及一种用于将蒸气分子从液体转移到气流的系统、方法和设备。特别地，它涉及一种用于增强空气和水污染物的加湿和过滤效果以及增加溶解在水中的溶质的系统和设备。具体地，描述了一种用于将水的质量传递到特定空气流的、具有固体表面和/水膜的系统和设备。本发明描述了一种增强质量传递的系统，其中液体(水)分子在接触液体和所述固体表面时通过质量传递的方式转移到气流(空气)中。

背景技术

液体具有一种叫做蒸气压力的物理化学性质。这种性质决定了液体的液相和气相之间的平衡。通过这种性质，液体总是倾向于在液相和气相之间建立平衡。

蒸发现象发生在由于液相和气相之间达到平衡而产生蒸气之时。如果与液相平衡的蒸气被气流吸收，则会产生新的蒸气以重新建立液相和气相之间的平衡。

质量传递是一种现象，它有许多应用，如应用在脱盐设备或环境控制系统中，这里仅仅列举了几个示例。

脱盐设备用于将盐分从海水中分离并去除以获得饮用水。海水含有溶解在其中的矿物盐，不适合人类饮用。饮用大量海水甚至会导致死亡。地球上大约有97.5％的水是含盐的，只有不足1％的水适合人类饮用，因此使海水可饮用是解决饮用水短缺的多种可行方案之一。一段时间以来，尤其是在中东国家，用于生产饮用水的脱盐设备已经被实现，然而，这种工艺成本昂贵，相对来说较少使用。目前全世界每天脱盐水的产量超过2400万立方米。现有的脱盐设备的主要缺点是，在从水中提取盐分的过程中，产生了危害植物和动物的盐类残留物和污染物。然而，这种脱盐工艺的主要问题是通过反渗透、蒸馏、冷冻、闪蒸、水合物形成或电渗析中的任一种工艺都会产生高能耗成本。众所周知，采用最有效的脱盐工艺生产出每立方米饮用水的平均成本约为5至5美元。

在这方面，有许多与脱盐工艺和设备相关的专利。例如，一个中国专利申请描述了一种采用电磁分离法的电渗析海水脱盐装置，该脱盐装置具有与磁极连接的上下电极和允许水流过管道的垂直出口连接管。

另一方面，中国实用新型CN203922783U涉及一种除盐电磁装置，包括设置有罐体的蒸发罐和连接到罐体上的控制器，罐体上设置有蒸气出口端，其中蒸气出口端连接到两个管道单元。这个文献的缺点在于没有在蒸发过程中对为此目标而采用的质量传递的势能进行利用。

在质量传递过程中，空气流遇到与液相平衡的蒸气，平衡被打破，并产生新的蒸气以恢复所述平衡，这里产生的空气是潮湿的空气。

所述质量传递过程应用于一些蒸发式湿度调节器中。

然而，一些湿度调节器应用了使用潮湿的材料的其他工艺，缺点是所述材料会成为真菌、藻类和需氧菌的产生源头。

美国专利号为US5,945,038涉及了一种包含吸收性材料的蒸发式湿度调节器，其中吸收性材料的一部分被淹没，而位于上面的部分暴露在空气中，这个专利还描述了采用浮球阀对水的供应进行控制。

沸腾式湿度调节器将空气流与沸水中获得的蒸气流混合。

所述蒸发器具有能够消除各种微生物的优点，但是这种蒸发器会产生一种“白色粉末”，该白色粉末由来自蒸气流夹带的水中的不溶性盐和矿物质组成。另一方面，蒸发式湿度调节器的缺点是需要消耗大量的能量以将水煮沸。此外，所述湿度调节器没有提供用于消除包含在空气流中的污染物的方法。

暖雾式湿度调节器对处在露点附近的蒸气进行操作。蒸气在快要与空气流接触时被冷却，从而获得蒸气、小水滴和空气的气体混合物。因此，这种设备具有保留空气中污染物的缺点。这种喷雾式湿度调节器同样没有提供用于去除存在于空气流中的污染物的方法。