一种干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器

1.本发明涉及空气除湿设备技术领域，尤其涉及一种干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器。


背景技术：

2.热驱动的固体吸附除湿技术不仅能够为人们日常生产生活营造舒适的湿度环境，而且可以为深度除湿需求领域如锂电池、胶片及半导体制造等提供空气露点温度低于-40℃的生产条件。现有固体吸附除湿器主要包括转轮式、固定床填充式以及固定床涂层式三种类型。转轮式除湿器是将干燥剂涂覆在陶瓷纤维纸、瓦楞纸等绝热材料上压制成型制备而成，由于转轮连续旋转运行，难以通过引入内部冷却方式实时消除除湿过程产生的吸附热，导致除湿能力降低。固定床填充式除湿器中干燥剂材料以颗粒形式大量填充，颗粒间空隙可以保证良好的传质能力，但容易导致传热能力的恶化。相比之下，固定床涂层式除湿器中干燥剂被涂覆在传统金属换热器壁面，较薄干燥剂涂层与换热器壁面之间的紧密接触有利于取得良好的传热传质能力，同时其能够方便地引入内部冷却方式实时消除吸附热。然而，固定床涂层式除湿器中干燥剂涂覆时需要采用不具备吸湿能力的粘接剂材料，加之较薄厚度的干燥剂涂层，导致单位体积除湿器中有效干燥剂含量不足问题，严重制约除湿能力。
3.为了提高单位体积固体除湿器中有效干燥剂含量以及实时消除吸附除湿过程产生的吸附热，将固定床填充式和涂层式固体除湿器的双方优势结合，建立一种干燥剂填充同时包含内部冷却环节的固体除湿器成为有效解决方案。目前，已报道了几种特殊结构的填充式内冷固体除湿器，它们大多采用空气直接流过填充层的方式进行吸附除湿或脱附再生，其中干燥剂材料的过多填充不仅容易恶化传热能力，而且不可避免地增大了空气流动阻力和压降，导致除湿系统能耗增加。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器。
5.本发明是通过以下技术方案来实现的：一种干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器，所述交叉流固体除湿器为立方体结构，内部设置有一次流空气通道、干燥剂碟式填充层和二次流空气通道；所述一次流空气通道与所述二次流空气通道相邻间隔分布，所述干燥剂碟式填充层设置在所述一次流空气通道内并将其分成上下两部分；所述一次流空气通道的空气流动方向与所述二次流空气通道的空气流动方向相互垂直交叉；所述干燥剂碟式填充层内填充有颗粒状的干燥剂；所述交叉流固体除湿器运行过程分为除湿阶段和再生阶段，除湿阶段与再生阶段交替切换运行；除湿阶段时，一次流空气通道进口通入的处理空气被相邻所述干燥剂碟式填充层中干燥剂吸附除湿，由一次流空气通道出口排出后作为送风，与此同时，二次流空气通道进口中通入冷却空气对所述一次流空气通道进行实时冷却，
及时消除产生的吸附热，形成冷却排气由二次流空气通道出口排出；再生阶段时，一次流空气通道进口直接通入再生空气对所述干燥剂碟式填充层中干燥剂进行脱附再生，形成废气由一次流空气通道出口排出。
6.所述交叉流固体除湿器的基体为板翅式换热器结构，所述一次流空气通道两端设有抽屉式定位开口，所述干燥剂碟式填充层两端插入抽屉式定位开口内并粘结固定。
7.所述一次流空气通道为平板式空腔结构，所述一次流空气通道的上部分分别与所述干燥剂碟式填充层和二次流空气通道相邻，所述一次流空气通道的下部分分别与所述干燥剂碟式填充层和二次流空气通道相邻。
8.所述二次流空气通道为平板式空腔结构。
9.所述二次流空气通道的平板式空腔结构内设置有波纹状翅片结构。
10.所述干燥剂碟式填充层与所述一次流空气通道相邻的上下两个表面均为筛网结构，干燥剂最小粒径大于筛网最大孔径。通过一次流空气通道中空气流对筛网内干燥剂的外掠吹扫作用，以扩散方式实现除湿/再生过程的质量传递，避免空气流直接流过干燥剂填充层时导致的较大压降问题；通过设计控制合适的干燥剂碟式填充层厚度保证传热传质能力。
11.所述交叉流固体除湿器设置有两个，两个所述交叉流固体除湿器交替匹配运行。单个交叉流固体除湿器间歇运行在除湿和再生两种状态下，除湿和再生交替切换，设置两个交叉流固体除湿器匹配运行，可以保证连续除湿。
12.所述交叉流固体除湿器的除湿阶段中，采用间壁冷却的方式向所述二次流空气通道通入内部冷却空气实现对所述一次流空气通道的实时冷却，两股流体流动方向垂直交叉，及时消除产生的吸附热，强化吸附除湿能力；除湿阶段所述一次流空气通道中的处理空气流动方向与再生阶段所述一次流空气通道中的再生空气流动方向设置为相同方向或相反方向；再生阶段中，干燥剂被一次流空气通道通入的再生空气直接脱附再生，可提高再生效率。
13.与现有技术对比，本发明的优点在于：本装置利用干燥剂碟式填充的方法提高单位体积固体除湿器中的有效干燥剂含量，控制填充层厚度保证传热传质能力，其中除湿/再生过程中的质量传递由空气流外掠干燥剂填充层时发生的扩散行为实现，避免空气流直接流过填充层时导致的较大压降问题。另外，通过采用间壁冷却的方式通入内部冷却空气对吸附热进行实时冷却，强化除湿能力。
附图说明
14.图1为本发明实施例处于除湿阶段的结构示意图；
15.图2为本发明实施例处于再生阶段的结构示意图；
16.图3为本发明实施例干燥剂碟式填充层处于除湿阶段的结构示意图；
17.图4为本发明实施例干燥剂碟式填充层处于再生阶段的结构示意图。
18.图中附图标记含义：1、交叉流固体除湿器；2、一次流空气通道进口；3、一次流空气通道；4、二次流空气通道出口；5、干燥剂碟式填充层；6、一次流空气通道出口；7、二次流空气通道；8、二次流空气通道进口；9、筛网；10、处理空气；20、送风；30、冷却空气；40、冷却排气；50、再生空气；60、废气。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
20.实施例
21.参阅图1至图4，实心箭头为一次流空气通道3的空气流动方向，空心箭头为二次流空气通道7的空气流动方向。本实施例为一种干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器，交叉流固体除湿器1为立方体结构，内部设置有一次流空气通道3、干燥剂碟式填充层5和二次流空气通道7；一次流空气通道3与二次流空气通道7相邻间隔分布，干燥剂碟式填充层5设置在一次流空气通道3内并将其分成上下两部分；一次流空气通道3的空气流动方向与二次流空气通道7的空气流动方向相互垂直交叉；干燥剂碟式填充层5内填充有颗粒状的干燥剂；交叉流固体除湿器1运行过程分为除湿阶段和再生阶段，除湿阶段与再生阶段交替切换运行；除湿阶段时，一次流空气通道进口2通入的处理空气10被相邻干燥剂碟式填充层5中干燥剂吸附除湿，由一次流空气通道出口6排出后作为送风20，与此同时，二次流空气通道进口8中通入冷却空气30对一次流空气通道3进行实时冷却，及时消除产生的吸附热，形成冷却排气40由二次流空气通道出口4排出；再生阶段时，一次流空气通道进口2直接通入再生空气50对干燥剂碟式填充层5中干燥剂进行脱附再生，形成废气60由一次流空气通道出口6排出。
22.交叉流固体除湿器1的基体为板翅式换热器结构，一次流空气通道3两端设有抽屉式定位开口，干燥剂碟式填充层5两端插入抽屉式定位开口内并粘结固定。本实施例中，板翅式换热器结构为现有技术，板翅式换热器，通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束是板翅式换热器的核心。板翅式换热器已广泛应用于石油、化工、天然气加工等行业。因此，关于板翅式换热器结构无需对其具体结构进行具体分析。
23.一次流空气通道3为平板式空腔结构，一次流空气通道3的上部分分别与干燥剂碟式填充层5和二次流空气通道7相邻，一次流空气通道3的下部分分别与干燥剂碟式填充层5和二次流空气通道7相邻。
24.二次流空气通道7为平板式空腔结构。
25.二次流空气通道7的平板式空腔结构内设置有波纹状翅片结构。波纹状翅片结构，有利于进行充分的热交换。
26.干燥剂碟式填充层5与一次流空气通道3相邻的上下两个表面均为筛网9结构，干燥剂最小粒径大于筛网9最大孔径。通过一次流空气通道3中空气流对筛网9内干燥剂的外掠吹扫作用，以扩散方式实现除湿/再生过程的质量传递，避免空气流直接流过干燥剂填充层时导致的较大压降问题；通过设计控制合适的干燥剂碟式填充层5厚度保证传热传质能力。
27.交叉流固体除湿器1设置有两个，两个交叉流固体除湿器1交替匹配运行。单个交叉流固体除湿器1间歇运行在除湿和再生两种状态下，除湿和再生交替切换，设置两个交叉流固体除湿器1匹配运行，可以保证连续除湿。
28.交叉流固体除湿器1的除湿阶段中，采用间壁冷却的方式向二次流空气通道7通入内部冷却空气30实现对一次流空气通道3的实时冷却，两股流体流动方向垂直交叉，及时消除产生的吸附热，强化吸附除湿能力；除湿阶段一次流空气通道3中的处理空气10流动方向
与再生阶段一次流空气通道3中的再生空气50流动方向设置为相同方向或相反方向；再生阶段中，干燥剂被一次流空气通道3通入的再生空气50直接脱附再生，可提高再生效率。
29.上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

技术特征：
1.一种干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器，其特征在于：所述交叉流固体除湿器为立方体结构，内部设置有一次流空气通道、干燥剂碟式填充层和二次流空气通道；所述一次流空气通道与所述二次流空气通道相邻间隔分布，所述干燥剂碟式填充层设置在所述一次流空气通道内并将其分成上下两部分；所述一次流空气通道的空气流动方向与所述二次流空气通道的空气流动方向相互垂直交叉；所述干燥剂碟式填充层内填充有颗粒状的干燥剂；所述交叉流固体除湿器运行过程分为除湿阶段和再生阶段，除湿阶段与再生阶段交替切换运行；除湿阶段时，一次流空气通道进口通入的处理空气被相邻所述干燥剂碟式填充层中干燥剂吸附除湿，由一次流空气通道出口排出后作为送风，与此同时，二次流空气通道进口中通入冷却空气对所述一次流空气通道进行实时冷却，及时消除产生的吸附热，形成冷却排气由二次流空气通道出口排出；再生阶段时，一次流空气通道进口直接通入再生空气对所述干燥剂碟式填充层中干燥剂进行脱附再生，形成废气由一次流空气通道出口排出。2.根据权利要求1所述的干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器，其特征在于：所述交叉流固体除湿器的基体为板翅式换热器结构，所述一次流空气通道两端设有抽屉式定位开口，所述干燥剂碟式填充层两端插入抽屉式定位开口内并粘结固定。3.根据权利要求1所述的干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器，其特征在于：所述一次流空气通道为平板式空腔结构，所述一次流空气通道的上部分分别与所述干燥剂碟式填充层和二次流空气通道相邻，所述一次流空气通道的下部分分别与所述干燥剂碟式填充层和二次流空气通道相邻。4.根据权利要求1所述的干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器，其特征在于：所述二次流空气通道为平板式空腔结构。5.根据权利要求1所述的干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器，其特征在于：所述二次流空气通道的平板式空腔结构内设置有波纹状翅片结构。6.根据权利要求1所述的干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器，其特征在于：所述干燥剂碟式填充层与所述一次流空气通道相邻的上下两个表面均为筛网结构，干燥剂最小粒径大于筛网最大孔径。7.根据权利要求1所述的干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器，其特征在于：所述交叉流固体除湿器设置有两个，两个所述交叉流固体除湿器交替匹配运行。8.根据权利要求1所述的干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器，其特征在于：所述交叉流固体除湿器的除湿阶段中，采用间壁冷却的方式向所述二次流空气通道通入内部冷却空气实现对所述一次流空气通道的实时冷却；除湿阶段所述一次流空气通道中的处理空气流动方向与再生阶段所述一次流空气通道中的再生空气流动方向设置为相同方向或相反方向；再生阶段所述干燥剂碟式填充层中的干燥剂被一次流空气通道中的再生空气直接脱附再生。

技术总结
本发明公开了一种干燥剂碟式填充的交叉流固体除湿器，交叉流固体除湿器为立方体结构，内部设置有一次流空气通道、干燥剂碟式填充层和二次流空气通道；一次流空气通道与二次流空气通道相邻间隔分布，干燥剂碟式填充层设置在一次流空气通道内并将其分成上下两部分；一次流空气通道的空气流动方向与二次流空气通道的空气流动方向相互垂直交叉；干燥剂碟式填充层内填充有颗粒状的干燥剂；交叉流固体除湿器运行过程分为除湿阶段和再生阶段，除湿阶段与再生阶段交替切换运行。本装置可以利用干燥剂直接填充的方式提高单位体积固体除湿器的有效干燥剂含量，同时利用除湿阶段二次流空气通道中引入的冷却空气及时消除吸附热影响，强化吸附除湿能力。强化吸附除湿能力。强化吸附除湿能力。


技术研发人员：刘林 黄宏宇 李军 邓立生 何兆红
受保护的技术使用者：中国科学院广州能源研究所
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/10/19