[发明专利]双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统及其方法

说明书

一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统及方法，属于能源与动力工程及蒸发领域。本蒸发系统包括溶液泵，余热回收器，加湿器，浓溶液泵，风机，除湿器，太阳能集热器，水泵及水罐。本发明依据空气‑水系统的传热传质机理，通过加湿，脱湿及热量回收过程，利用太阳能空气集热器的捕集能量，提升蒸发系统的能量利用效率。本发明有效降低了脱湿过程中常规表面式冷凝器的换热面积，减少了耐腐蚀贵金属运用带来的成本问题，充分利用系统内部的能量回收机理，提升蒸发系统的能量利用效率，同时采用太阳能集热器捕集太阳辐射，大大减少了化石燃料燃烧带来的环境问题，符合国家节能减排及可持续发展战略的目标。

技术领域

本发明涉及一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统及方法，属于能源与动力工程及蒸发领域。

背景技术

在常规的加湿工艺中，湿空气加湿后直接排入大气，不涉及湿空气中水蒸气的回收及相应显热潜热回收。而常规的除湿器采用表面式换热器对湿空气进行冷却冷凝，传热系数较低导致庞大的换热面积，同时基于蒸发系统中溶液及污水等工质的强腐蚀性特点，必须采用耐腐蚀贵金属保证设备的寿命，最终导致投资成本的大幅度提升。同时通常采用化石燃料的燃烧来驱动加湿过程，将不可避免的带来严重的环境污染，而对于缺少化石燃料的地区甚至无法应用。对于将加湿脱湿过程引入蒸发系统，且将相应蒸发系统设计优化成节能高效型的热力系统的研究并未引起重视。

发明内容

本发明的目的在于提出一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统及方法。

一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统,其特征在于包括溶液泵，余热回收器，加湿器，浓溶液泵，风机，除湿器，太阳能集热器，水泵及水罐；其中溶液泵出口与余热回收器冷侧进口相连，余热回收器冷侧出口与加湿器顶端溶液进口相连；加湿器底端溶液出口分成第一出口支路和第二出口支路，第一支路排出一部分浓溶液，第二支路与浓溶液泵进口相连；浓溶液泵出口与加湿器顶端溶液进口相连；加湿器上端空气出口与风机进口相连，风机出口与除湿器下端空气进口相连，除湿器上端空气出口与太阳能集热器进口相连，太阳能集热器出口与加湿器下端空气进口相连；除湿器底端淡水出口与水泵进口相连，水泵的出口与余热回收器的热侧进口相连；余热回收器的热侧出口分成第一出口支路和第二出口支路，第一出口支路与除湿器顶端淡水进口相连，第二出口支路与水罐进口相连。

所述的一种双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：盐溶液经过溶液泵吸入后通过余热回收器预热，经过预热后的溶液与浓溶液泵泵出的浓溶液进行混合之后通过加湿器顶端溶液进口进入加湿器中，对加湿器下端空气进口进入的空气进行加湿变成湿空气，而剩余的浓溶液通过加湿器底端溶液出口排出；加湿过后的湿空气通过风机进入除湿器下端空气进口，与除湿器顶端淡水进口进入的水进行热质交换，被除湿后的湿空气通过除湿器上端空气出口排出，进入太阳能集热器中进行加热，变成不饱和湿空气，然后通过加湿器下端空气进口，在加湿器中进行加湿后从加湿器上端空气出口排出，重新开始空气循环；湿空气经除湿后的水在除湿器底端淡水出口排出，通过水泵进入余热回收器中对溶液进行预热，水进一步被冷却，其中一部分水通过第二出口支路进入水罐，而另一部分水通过第一出口支路从除湿器顶端进入，对湿空气进行冷却除湿。

上述双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统中的加湿器、除湿器内部采用基于耐腐蚀材料的规整填料。

上述双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统中的加湿器、除湿器内部采用喷嘴结构对溶液及水进行雾化，并安装有流量调节装置。

上述双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统中的余热回收器采用板式换热器。

上述双热质耦合太阳能热空气型蒸发系统中的太阳能集热器为非聚焦型太阳能集热器。