[发明专利]使用选择性转移膜的蒸发冷却系统和方法

权利要求书

1.一种用于冷却工艺流体的紧凑型膜蒸发冷却器，包括：

第一选择性转移膜；

热交换器，其邻近第一选择性转移膜的第一侧，热交换器构造成提供进入热交换器的未冷却的工艺流体的流入和离开热交换器的冷却的工艺流体的流出；

工作流体隔室，其在第一选择性转移膜和热交换器之间，工作流体隔室被配置为将工作流体与工艺流体物理隔离，其中所述工作流体隔室与第一选择性转移膜和热交换器直接物理接触，从而所述工作流体隔室提供与第一选择性转移膜的第一侧和热交换器的第一侧同时接触的至少一层工作流体，工作流体隔室包括能够填充工作流体的网状物或多孔泡沫；和

蒸气室，其邻近第一选择性转移膜的第二侧，蒸气室构造成保持室中的工作流体的分压小于工作流体隔室中的相同流体的分压，并且收集通过第一选择性转移膜转移并蒸发到蒸气室中的工作流体的蒸气，其中紧凑型膜蒸发冷却器被配置用于将热量从热交换器传递到工作流体隔室中的工作流体。

2.根据权利要求1所述的冷却器，其中蒸气室中的工作流体保持在小于大气压的绝对压力下。

3.根据权利要求1所述的冷却器，其中热交换器包括具有高比表面积的金属、塑料、陶瓷或复合表面。

4.根据权利要求1所述的冷却器，其中网状物或多孔泡沫包括金属、塑料、陶瓷、复合物或其组合。

5.根据权利要求1所述的冷却器，还包括压缩机，用于压缩通过第一选择性转移膜转移并且蒸发到蒸气室中的工作流体的蒸气，使得加压蒸气通过冷凝器中的第二工作流体流冷却，所述冷凝器提供液态的冷凝的工作流体。

6.根据权利要求5所述的冷却器，其中冷却器还包括构造成将冷凝的工作流体返回到工作流体隔室的通道。

7.根据权利要求5所述的冷却器，其中压缩机是机械蒸气压缩机或电化学蒸气压缩机。

8.根据权利要求5所述的冷却器，其中冷凝器是显热冷凝器。

9.根据权利要求8所述的冷却器，其中显热冷凝器选自由流体冷却冷凝器、辐射冷却冷凝器、传导冷却冷凝器、热电冷却冷凝器及其组合组成的组。

10.根据权利要求8所述的冷却器，其中显热冷凝器是空气冷却或水冷却显热冷凝器。

11.根据权利要求5所述的冷却器，还包括计量泵，计量泵构造成可选地将冷凝的工作流体的一部分从返回通道转移到降温喷嘴，降温喷嘴被配置成将雾化冷凝的工作流体喷射到压缩机和冷凝器之间的蒸气流中，以创造额外的蒸发冷却。

12.根据权利要求5所述的冷却器，还包括粗抽泵，粗抽泵通过隔离阀连接到冷凝器并且被配置为可选地去除不可凝气体。

13.根据权利要求5所述的冷却器，其中将冷凝的工作流体返回到工作流体隔室的通道被配置为将工作流体室保持在小于或等于冷凝器内压力的压力，其允许冷凝物在重力和/或压差的影响下返回工作流体隔室。

14.根据权利要求5所述的冷却器，其中压缩机是电化学压缩机，并且系统还包括压力调节装置，压力调节装置构造成在第一压力下接收工作流体蒸气和来自返回冷凝的工作流体通道的电化学载气的混合物，并且被配置成将该压力减小到第二较低的压力，所述第二较低的压力足以将冷凝的工作流体返回到冷却器的工作流体隔室，而不损害蒸气室中的工作流体的分压。

15.根据权利要求5所述的冷却器，其中冷凝器包括第二选择性转移膜，并且压缩蒸气被提供给第二选择性转移膜的第一表面，并且排放流体被提供给第二选择性转移膜的第二表面，其中排放流体中的工作流体的分压低于第二选择性转移膜的第一表面处的工作流体的分压，从而引起工作流体通过第二选择性转移膜输送。