專利名稱：空氣調節方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明與空氣調節的方法及設備有關，其中用兩個吸收階段將水分排出空氣，并用吸收液將空氣冷卻。
在本發明中，將空氣與吸水液直接接觸，去除水分。一種易溶鹽類的水溶液，適合用作吸收液。這種鹽類舉例如乙酸鉀，乙酸鈉，碳酸鉀，氯化鈣，氯化鋰，溴化鋰等，或其化合物。這些濃縮鹽液顯現高親水性。因此，溶液上方的水蒸汽壓力相應較低。
假如將某一溫度和某一相對濕度的空氣和這種濃鹽液接觸，只要鹽的濃度使水蒸汽的壓力低于平衡狀態時的水蒸汽壓力，空氣中的水蒸汽便被鹽液吸收。
當空氣通過水蒸汽被吸收而去濕時，吸收液吸收水分連續稀釋。由于吸收液中唯一的揮發成分為水，故可通過蒸發而再生。通常這是將吸收液加熱到某溫度，其水蒸汽壓力高于大氣壓力或周圍壓力，使水蒸發而實現。適于進行吸收的濃縮鹽溶液顯現高的沸點溫度。吸收液通過吸收水蒸汽而稀釋的作用一般相當小。因此，在超過一階段或超過一次作用的蒸發通常是不可行的，所以一般用一級蒸發器蒸發，使已稀釋的吸收液再生。
為將稀釋液在蒸發器中再生，需要使用相當于汽化熱的能量。還需要額外的熱能將液體加熱到沸騰溫度，并補償熱損耗等等。
本發明利用濃縮鹽液上方的低蒸汽壓力，吸收在較高溫度吸收鹽液的飽和水蒸汽。
在本發明中，在空氣調節系統中，將用于有一個或多個吸收階段或吸收區的吸收器中的吸收液，用熱交換的循環水流冷卻。將吸收熱量并將熱帶去的水流在減壓下膨脹，例如用一個閃蒸箱。于是將相對于壓力下降，即絕對壓力的水蒸汽釋放。將在閃蒸箱中膨脹釋放的水蒸汽，引入有連續用吸水鹽液潤濕的表面的冷凝器。冷凝器中使用的鹽液可由任何適當的供應源供給，但最好是在吸收器中用作吸水液的鹽液，在熱交換器中循環并冷卻。只要鹽液上方的水蒸汽壓力低于閃蒸箱膨脹釋放的蒸汽的壓力，水蒸汽便被鹽液吸收，或冷凝。因此便可能將水蒸汽在溫度是20℃上下或高于水蒸汽飽和溫度的鹽液中吸收。
因此，本發明的一個目的，是提供出一種在空氣調節系統中，產生低氣溫和低絕對濕度的方法。
本發明的另一目的，是提高使用吸收技術的空氣調節系統的效率和降低能源消耗。
本發明上述及其他目的及優點，從下面的詳細敘述和附圖便可了解。
圖1為空氣調節系統的概略示意圖，系統使用吸水鹽溶液在兩個吸收階段中將空氣去濕并冷卻;
圖2為圖1中冷凝器105的垂直剖視圖;
圖3為沿圖2中3-3線的冷凝器剖視圖。
如圖1所示，空氣調節系統有吸收器100，其中有兩個吸收區或階段101及102，熱交換器103，閃蒸箱104，第一冷凝器105，第二冷凝器106，蒸發器107，冷卻器108及第二熱交換器134。可理解雖然圖1所示的吸收區101及102為分立元件，但可將兩個吸收區合并在一個裝置中。并可用一個以上的吸收器。
將通過導管109的空氣，和通過導管110向吸收階段101供給的至少一部分的濃縮鹽液直接接觸。將供給吸收階段102的第二部分濃鹽液，首先在熱交換器103中與循環水流間接接觸，進行冷卻，取去其熱量。如圖1所示，可將吸收液通過吸收階段102熱交換器103循環使吸收在恒定相對濕度中進行。將水從導管112引入熱交換器103，從導管113排出。將熱交換器103排出的熱水，通過諸如限流閥155的壓力控制裝置，進入壓力相當低的閃蒸箱，使水蒸汽從里面釋放。水蒸發需要的熱從水中釋放，使水溫下降。于是釋放相對于使水降溫的蒸汽。然后蒸汽從閃蒸箱104中排出，通過導管114，進入第一冷凝器105。其余的水被向熱交換器103再循環，最好用泵115通過導管116。當水在蒸發中連續消耗時，按需要用導管117補充供水。
如圖2及3所示，第一冷凝器105最好有若干最好垂直放置的管式換熱器118，各有第一內表面118a及第二內表面118b。熱交換元件由一個殼體119包圍，殼體有待冷凝的蒸汽進口120，吸收液進口121，和已冷凝水蒸汽的冷凝物稀釋的吸收液的出口122。冷凝器105還設空氣進口123，空氣出口124。設出口125，排放未冷凝的氣體或水蒸汽。可將一個泵(未顯示)與出口125連接。
有一個上管端片或管端板126及一個下端片127，在上面固定各熱交換元件的上下端，和殼體垂直壁的相應部分，共同形成封閉空間128。一塊板129放在上管端板下面，從而圍繞熱交換元件外表面118b形成間隙，使通過進口121供給的吸水液，最好以薄液膜形式，沿各熱交換外表面均勻下流。一個葉輪130在殼體119的上端中，將空氣通過熱交換器裝置向上抽吸。
將閃蒸箱104膨脹釋放的水蒸汽通過導管114，供給冷凝器105的進口120，冷凝器105和圍繞熱交換元件118外表面的空間接通，熱交換元件118由上下壁126，127及殼119的垂直壁圍繞。水蒸汽與吸收區102通過導管131排出的吸收液接觸，通過進口121，最好均勻向下沿熱交換元件外表118b流過。
通過進口120供給冷凝器105的水蒸汽，在熱交換外表面上冷凝，最好用適當的泵(未示)將其隨同吸收液，通過出口122排出。只要吸收液的濕度及其濃縮使液體上方的水蒸汽壓力低于水蒸汽壓力，水蒸汽便被吸收液吸收。將稀釋的吸收液，通過導管132及133，和熱交換134輸送到蒸發器107。水蒸汽冷凝時釋放的熱，由通過進口123在冷凝器105的熱交換元件內表面118a上流過的空氣吸收，隨通過出口124排出的空氣排出。
至少從吸收階段101中空氣吸收水分的吸收液的一部分，被通過導管135排出，被引導通過支管136、進入第二冷凝器106。第二冷凝器106最好有若干垂直放置，有間距的熱交換元件137，熱交換元件有兩塊平行板，邊緣連接，形成殼體119中的的若干封閉空間。也可用其他傳統熱交換元件，整體管式熱交換器。在熱交換元件之間形成開口槽。每一熱交換元件內部上端，與水蒸汽進口138連接，下端與冷凝物出口139連接。分配器140在各熱交換元件上方，沿殼的縱向，設置若干開口或噴咀，以形成最好在熱交換元件外表面上基本均勻分布吸收液的裝置。
因此，將待蒸發濃縮的吸收液的一部分，從吸收器101，通過支管136，送入第二冷凝器106，引入放在冷凝器106各熱交換元件137上方的分配裝置，使吸收液最好以均勻薄膜液的形式，沿熱交換元件137的外表面向下流。通過導管141供給的水蒸汽，從進口138引入熱交換元件137，導管141最好和包圍一個或多個熱交換元件143的蒸發器107的殼142的頂部連接。雖然水蒸汽最好從蒸發器107取得，但也可用從其它來源取得的蒸汽。然而使用蒸發器107的蒸汽，造成額外的蒸發效果。因此，假如使用的蒸發器的數目n表示，則本發明理想實施方案，造成n+1蒸發效果或階段。沿熱交換元件137外表面流下的吸收液，與蒸發器107釋出的熱水蒸汽間接接觸而受熱。通過進口123供給，而在殼體119中從第二冷凝器106的熱交換元件外側上通過的空氣，因與吸收液直接接觸，降低吸收液的蒸汽壓力，將其水分蒸發。將水蒸汽隨同冷凝器排出空氣流，通過出口124放出。冷卻吸收液需要的換氣空氣量，因不包括蒸發冷卻，約比上述蒸發冷卻的需要大十倍。對從進口123流過殼體119的換氣空氣作仔細平衡。一般在使空氣與冷凝器105和/或冷凝器106接觸前，引入進口123的空氣，約90%可回收。
從吸收液中蒸發水分需要的熱能，取自熱交換元件137內的水蒸汽，使其中的蒸汽冷凝。水蒸汽和吸收液間接接觸，在熱交換元件137中形成冷凝物，至少將其一部分通過出口139排出，經導管144，進入最好在殼體119下部的冷卻器108，下文再詳述。冷凝物的另一部分由冷凝器106收集，通過支管158供給分配器156，用作冷卻液，以薄膜液形式，最好在冷凝器105的各熱交換元件118的內表面118a上均勻向下流。如有需要可通過進口160向系統補充供冷卻水。
將水分蒸發了的濃縮吸收液，放入最好放在熱交換元件137下端下方的容器或集槽145中。然后將予濃縮吸收液通過導管133供給蒸發器107，最好通過熱交換器134，在進入蒸發器前，與在先從蒸發器回收的濃縮吸收液間接接觸，使溫度增高。
蒸發器最好有若干熱交換元件143，可有諸如煙道氣，熱水或蒸汽等加熱流體進口146及出口147，與冷凝器106有相似的結構。分配裝置148放在熱交換元件143上端的上方，最好均勻向熱交換元件外表面上供給吸收液。將吸收液加熱到沸點，使其水分蒸發，沿熱交換元件外表面向下流。將在殼142底部收集的濃縮吸收液，通過排出導管149從蒸發器中抽出。至少可將一部分濃縮吸收液，通過管150向分配裝置148再循環。將其余濃縮液通過導管151經熱交換器134，支管152，經冷卻器108，送入吸收階段101，而通過支管153，經熱交換器103，送入吸收階段102。
將吸收液在熱交換元件143表面上蒸發，在蒸發器107的殼體142中產生的蒸汽，從蒸發器中抽出，通過管141送入冷凝器106，將在里面冷凝，用作吸收液予濃縮的加熱介質。
將供給冷卻器108的吸收液引入熱交換元件154，熱交換元件可與第二冷凝器106有相似的結構。冷卻器的熱交換元件最好放在第一冷凝器105的熱交換元件下面。將吸收液和熱交換元件154上方的分配裝置155供給的冷卻液接觸，使吸收液以薄膜液形式，最好均勻從熱交換元件154的外表上流下。冷卻液主要為冷凝器106排出的冷凝物。本發明的一個額外優點，是冷凝器106排出的冷凝物，可在冷卻器108及冷凝器105的熱交換元件上，作冷卻液用，用這冷凝物特別有利，因為其中基本為蒸餾水，可避免在冷卻器108熱交換元件154，及冷凝器105的熱交換元件118的熱交換表面上積垢。
冷凝器106、105及冷卻器108的熱交換元件，和殼體119形成冷卻塔，用葉輪130抽吸空氣從里面通過。在殼體119中從冷卻器108的熱交換元件154的外側上通過的空氣流，與冷卻液潤濕的外表直接接觸，使冷卻液蒸發。將蒸發水分用氣流吹散。水分蒸發又使熱交換元件154內的吸收液中吸取的熱散失。然后將冷卻的吸收液經導管110，送入第一吸收階段101。
如已指出，至少可將冷凝器106排出的冷凝物的一部分，供給第一冷凝器105的上管端板126上方的空間，使之以薄膜液形式，在熱交換元件118的內表面上向下流，使蒸發冷卻變為效率較好的冷卻方法，尤其在結合通過進口123進入殼體119的氣流時。此外，導管109中的氣流的濕度及溫度可用噴水在氣流中蒸發，進行控制。
例在下列狀態下，將待處理的空氣8，100公斤/小時，通過導管109，供給吸收器101及102;t＝30/27℃;x＝0.021;i＝83千焦耳/公斤。在吸收階段101及102中約提出水140公斤/小時。在冷卻器108中，約用50，000公斤/小時的空氣冷卻的吸收液37，300公斤/小時循環，保持階段101中的溫度(等溫吸收)。在冷卻器108的冷卻步驟中，換氣空氣的狀態變化如下進入第一冷凝器105前t＝30/29℃;x＝0.026變為t＝31.5/30.5℃;x＝0.031。
在冷凝器105中，將15℃0.017巴水蒸汽，吸入與該水蒸汽壓力相當的約41℃的吸收液。這吸收水分給吸水液增水約70公斤。然后用換氣空氣使稀的液冷卻，將空氣溫度從31.5°變為約38℃。當空氣從熱交換表面的另一側，而不從吸水液上通過時，則空氣含水量不發生變化。
第二冷凝器106的狀態可如下蒸發器107釋放的蒸汽的過熱狀態為1巴和145℃。在冷凝器106中，冷凝在1巴及100℃下發生。蒸發冷卻的取得是通過分配器140，將吸收液在熱交換元件137的外表面上供給。通過熱交換(圖中未顯示)將吸收液予熱到約83℃，熱交換表面上的液膜，溫度達到約88℃。吸收液薄膜上方的實際水蒸汽壓力約為水銀柱150mm。從冷凝器105上通過的換氣空氣的50，000公斤/小時中的13，700公斤/小時將從冷凝器106上通過，使約90公斤/小時的水，作蒸汽蒸發或釋放。其余的換氣空氣在達到冷凝器106(圖未示)前被分流或回收。剩余的水約120公斤/小時被在蒸發器107中蒸發，供給冷凝器106。因此在本發明中，可能將約210公斤/小時的水蒸發，而需要的是蒸發120公斤/小時的水的能量。
應該理解上面的最佳方案及上述舉例僅為作說明而已，不應視為對發明范圍的限制，發明范圍以后附權利要求書正確界定。雖然對發明已就其可能考慮的最實際的最佳方案作說明和敘述，但顯然對本領域有一般了解的人可能在發明的范圍內，作許多修改。
權利要求
1.一種空氣調節方法中包括下列各項將有第一及第二吸收區的吸收器中的空氣，和通過該第一及第二區循環的吸收液接觸，該吸收液為一種鹽類水溶液；將通過該第二吸收區循環的該吸收液，和在熱交換器中循環的冷卻水間接接觸，將吸收液冷卻；將冷卻水從該熱交換器中排出；將該熱交換器排出的該冷卻水在減壓中膨脹，至少將該冷卻水的一部分轉變為冷卻水蒸汽，而將其余的冷卻水向該熱交換器再循環；將該冷卻水蒸汽冷凝，用該吸收液吸收該冷卻水蒸汽，使該吸收液稀釋，該吸收液的水蒸汽壓力低于該冷卻水蒸汽的壓力；將該稀釋吸收液放在蒸發器中蒸發，進行濃縮；將該濃縮吸收液向該吸收器再循環。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征為將該冷卻水蒸汽，吸收到一個熱交換元件的一個第一冷卻表面上的該吸收液中，通過將空氣流沿第二表面流過，使該第二表面在與該第一表面的熱交換關系中被冷卻。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征為另有步驟如下至少將該第一吸收區排出的該吸收液的一部分和蒸發器中的加熱液間接接觸，加熱到沸點，形成水蒸汽;用一個冷凝器中的冷卻液將該水蒸汽冷凝;用在該蒸發器中濃縮的吸收液，在該冷凝器中作冷卻液;將空氣通過該冷凝器循環，與該吸收液接觸，降低其蒸汽壓力;將該濃縮吸收液從該蒸發器向該吸收器循環。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征為將該吸收液在該冷凝器中作冷卻液使用前，先將其在該蒸發器中濃縮。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征為將該吸收液在該冷凝器中作冷卻液使用后，將其在該蒸發器中濃縮。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征為另有下列各項將該吸收液和冷卻表面上的冷卻液間接熱交換，將該吸收液的至少一部分冷卻;將該蒸發器的該水蒸汽冷凝形成的冷凝物，在該冷卻表面上作為冷卻液用;將該冷凝物的水蒸汽向一空氣流蒸發;將該冷卻吸收液向該吸收器再循環。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征為該吸收液為一種水溶液，包括有乙酸鉀、乙酸鈉，碳酸鉀、氯化鈣、氯化鋰或溴化鋰或其混合物。
8.一種空氣調節的設備中有下列各項一個有兩個吸收區的吸收器，將空氣流與循環吸收液接觸;一個熱交換器與該吸收器連接，將熱量從在該第二吸收器中循環的該吸收液，向冷卻水的循環流傳遞;一個閃蒸箱將該冷卻水流的水蒸汽釋放;和該第二吸收區及冷凝該冷卻水釋放的該水蒸汽的該閃蒸箱連接的第一裝置，有第一熱交換元件有表面將該水蒸汽冷凝，并且該水蒸汽被該吸收液吸收;在該閃蒸箱中和該第一冷凝裝置該冷卻表面上保持減低壓力的裝置;將水通過該熱交換器和在該閃蒸箱循環的裝置;第一通道裝置將吸收液及冷凝物，從該第一冷凝裝置向蒸發器輸送，使該吸收液濃縮。
9.根據權利要求8所述的設備，其特征為另有下列各項將該吸收液蒸發的裝置有第二熱交換元件，通過將該第一冷凝裝置排出的該吸收液蒸發，產生水蒸汽;該第二熱交換元件有第一及第二表面，通過在該第二熱交換元件的該第二表面上加熱，使該第一表面上的該吸收液濃縮;冷凝吸收液的第二裝置有第三熱交換元件，其中有第一及第二表面，通過將熱量向該第一吸收階段排出的該吸收液傳遞，在該第三熱交換元件的該第二表面上予濃縮，通過將該第三熱交換元件該第一表面上的蒸汽冷凝，產生冷凝物;和該第二冷凝裝置連接的裝置，將空氣引入，同時降低該第三熱交換元件該第二表面上的水蒸汽壓力，使該吸收液蒸發;將該予濃縮吸收液從該第二冷凝裝置向該蒸發裝置輸送的第二通道裝置;將該水蒸汽從該蒸發裝置向該第二冷凝裝置輸送的第三通道裝置;將該濃縮吸收液從該蒸發裝置向該吸收器輸送的第四通道裝置。
10.根據權利要求9所述的設備，其特征為另有吸收液冷卻裝置，其中有第四熱交換元件，其中有第一及第二表面，當將熱從第四換熱元件的該第二表面上的該冷凝物傳遞時，將該第四換熱元件的該第一表面上的該液體冷卻;和該冷卻裝置連接的裝置，將空氣流引入，同時降低該冷凝物的水蒸汽壓力;將該冷凝物從該第二冷凝裝置向該冷卻裝置輸送的第五通道裝置;將冷卻吸收液從該冷卻裝置向該第一吸收區輸送的第六通道裝置。
11.根據權利要求10所述的設備，其特征為將該第一冷凝裝置的該第一熱交換元件，放在該冷卻裝置該第四熱交換元件的上方，該第二冷凝裝置的該第三熱交換元件，放在該第一熱交換元件的上方，全部上述各熱交換元件放在同一殼體內。
全文摘要
將含鹽類水溶液的循環吸收液的水蒸汽吸收的空氣調節方法及設備。將向吸收器供給的吸收液，與熱交換器中的循環水流間接接觸，進行冷卻。將循環水在減壓下膨脹，釋放水蒸汽，并降低水的溫度。然后使吸收器排出的吸收液吸收水蒸汽。
文檔編號F24F3/14GK1039297SQ89103998
公開日1990年1月31日 申請日期1989年6月13日 優先權日1988年6月13日
發明者羅爾夫·賴漢姆 申請人:阿爾斯特羅姆弗列塔根瑞典公司