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    关 键 词:
    传热 传质 设备 以及 包括 系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201580008741.7

    申请日:

    2015.02.17

    公开号:

    CN106170660A

    公开日:

    2016.11.30

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):F24F 3/12申请日:20150217|||公开
    IPC分类号: F24F3/12; F28D5/00; B60H3/00 主分类号: F24F3/12
    申请人: BE电力技术股份有限公司
    发明人: 丹尼尔·A·贝茨; 马修·D·格雷姆
    地址: 美国佛罗里达州
    优先权: 2014.02.16 US 61/940,455; 2014.03.07 US 61/949,893; 2014.05.09 US 61/991,198; 2014.10.01 US 62/058,479; 2014.10.01 US 62/058,476
    专利代理机构: 上海申新律师事务所 31272 代理人: 董科
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201580008741.7

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.02.01|||2016.11.30

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种热质换系统。该热质换系统可包括复数个交换组件延伸穿过一热质换管道,其中穿过该热质换管道的流动是相对于所述交换组件的交叉流。该交换组件可包括复数个第一细长中空管道以及复数个第二细长中空管道,其中无论所述第一细长中空管道或第二细长中空管道均有水蒸气可渗透外壁,并且载体气流以及液体干燥剂流流动接触对边的所述水蒸气可渗透外壁。

    权利要求书

    1.一热质换系统,其特征在于,包括:
    多个交换组件,所述多个交换组件横跨一热质换导管,其中,穿过所述热质换导管的流
    动为相对于所述交换组件的交叉流,其中所述交换组件包括复数个第一细长中空管道,以
    及复数个第二细长中空管道,
    其中无论所述第一细长中空管道或第二细长中空管道均有水蒸气可渗透外壁,并且
    其中热质换系统适用于载体气流以及液体干燥剂流以流动接触对边的所述水蒸气可
    渗透外壁。
    2.根据权利要求1所述的热质换系统,其特征在于,所述热质换系统适用于传递液体干
    燥流穿过所述热质换导管中选出的一本体,所述第一细长中空管道或第二细长中空管道;
    并且其中,所述热质换系统适用于传递载体气流穿过所述热质换导管中选出的一不同的本
    体,所述第一细长中空管道或第二细长中空管道。
    3.根据权利要求1所述的热质换系统,其特征在于,所述第一细长中空管道互相隔开,
    并且其中第二细长中空管道互相隔开。
    4.根据前述权利要求中的任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,所述交换组件
    包括管中管交换组件,其中每个管中管组件包括一个第一细长中空管道在一个第二细长中
    空管道中,形成一内流管道在所述第一细长中空管道中以及一外流管道在所述第一细长中
    空管道之外并且临近一所述第二细长中空管道的一壁。
    5.根据权利要求4所述的热质换系统,其特征在于,所述复数个第一细长中空管道和第
    二细长中空管道横向横跨所述热质换导管,并且所述热质换系统进一步包括复数个第三细
    长中空管道横跨所述热质换管道。
    6.根据权利要求5所述的热质换系统,其特征在于,所述第三细长中空管道侧向横跨所
    述热质换导管。
    7.根据权利要求5或6的所述的热质换系统,其特征在于,所述第三细长中空管道横向
    延伸至所述第一以及第二细长中空管道。
    8.根据权利要求5至7中任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,每个所述管中管
    交换组件进一步包括在所述第一细长中空管道中的所述复数个第三细长中空管道中的一
    个,其中每个所述第三细长中空管道限定在所述第三细长中空管道中的一中央内腔,其中
    所述内流管道由所述第三细长中空管道一外表面和所述第一细长中空管道的内表面所限
    定。
    9.根据权利要求4至8中任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,适应以使一冷却
    剂流流过所述内部管道,液体干燥剂流流过所述外部管道,并且载体气流流过所述热质换
    管道。
    10.根据权利要求9所述的热质换系统,其特征在于,所述系统用于使所述冷却剂流和
    所述液体干燥剂流以一逆流设置流动。
    11.根据权利要求4至10中任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,适应以使载体
    气流流过所述内部管道,液体干燥流流过所述外部管道,并且以冷却剂流流过所述热质换
    管道。
    12.根据权利要求11所述的热质换系统,其特征在于,所述系统用于使所述载体气流和
    所述液体干燥剂流以一逆流设置流动。
    13.根据权利要求4至12中任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,适应以使液体
    干燥流过所述内部管道,载体气流流流过所述外部管道,并且冷却剂流流过所述热质换管
    道。
    14.根据权利要求13所述的热质换系统,其特征在于,所述系统用于使所述液体干燥剂
    流和所述载体气流以一逆流设置流动。
    15.根据权利要求4至14中任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,每个所述第一
    细长中空管道比每个所述第二细长中空管道长。
    16.根据权利要求4至14中任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,每个管中管交
    换组件包括第一端盖以及一第二端盖,其中所述第一端盖可密封地啮合所述第一和第二细
    长中空管道的第一端,并且所述第二端盖可密封地啮合所述第一和第二细长中空管道的第
    二端,
    其中所述第一端盖包括至少一个第一端盖内开口延伸至所述内流管道以及至少一个
    第一端外开口延伸至所述外流管道,并且
    其中所述第二端盖包括至少一个第二端盖内开口延伸至所述内流管道以及至少一个
    第二端外开口延伸至所述外流管道。
    17.根据权利要求16所述的热质换系统,其特征在于,进一步包括:
    第一以及第二内部歧管板于对边的所述热质换管道;以及
    第一以及第二外部歧管板于对边的所述热质换管道,其中所述第一以及第二内部歧管
    板在所述第一以及第二外部歧管板之间,
    其中所述第一内部歧管板以及所述第一外部歧管板啮合每个管中管交换组件的所述
    第一端盖,以及
    其中所述第二内部歧管板以及所述第二外部歧管板啮合每个管中管交换组件的所述
    第二第一端盖。
    18.根据权利要求15所述的热质换系统,其特征在于,进一步包括:
    第一以及第二内部歧管板于对边的所述热质换管道;以及
    第一以及第二外部歧管板于对边的所述热质换管道,其中所述第一以及第二内部歧管
    板在所述第一以及第二外部歧管板之间,
    其中所述第一和第二内部歧管板啮合每个所述第二细长中空管道的第一和第二端,并

    其中所述第一和第二外部歧管板啮合每个所述第一细长中空管道的第一和第二端。
    19.根据前述权利要求中的任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,进一步包括复
    数个流动干扰物从所述热质换管道的至少一壁延伸。
    20.根据权利要求19所述的热质换系统,其特征在于,所述流动干扰物横跨所述热质换
    管道。
    21.根据权利要求19或20的所述的热质换系统,其特征在于,所述管中管交换组件中的
    至少一个的外部包括流动干扰物。
    22.根据权利要求19至21中任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,所述流动干扰
    物具有包括机翼型,椭圆形,矩形,三角形的集合中的一个的或者其中的组合的形状。
    23.根据权利要求19至22中任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,所述热质换管
    道包括相互对立的第一和第二纵向壁,以及所述流动干扰物包括至少一个第一翼片从所述
    第一纵向壁延伸部分穿过所述热质换管道,以及至少一个第二翼片从所述第二纵向壁延伸
    部分穿过所述热质换管道。
    24.根据权利要求23所述的热质换系统,其特征在于,所述流动干扰物使流体以S型路
    径经过所述热质换管道。
    25.根据权利要求19至24中任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,所述流动干扰
    物具有包括翼形,突出状,墙壁状,以及翼片的组合中选择的一形状,并且其中所述流动干
    扰物部分或者完全延伸穿过所述热质换管道。
    26.根据前述权利要求中的任意一个的所述的热质换系统,其特征在于,所述水蒸气可
    渗透壁包括一包括多微孔塑料,覆盖多微孔塑料的结构多孔管道,覆盖可渗水聚合物电解
    质膜的结构多孔管道的集合中所选出的其中一个材料或者其中的材料的组合。

    说明书

    传热传质设备以及包括传热传质的系统

    相关引用

    本申请要求以下专利的优先权:于2014年2月16日提交的美国临时专利US61/
    940455;于2014年3月7日提交的美国临时专利US61/949893;于2014年5月9日提交的美国临
    时专利US61/991198;于2014年10月1日提交的美国临时专利US62/058476;和于2014年10月
    1日提交的美国临时专利US62/058479,整体引用并将其内容并入本文。

    技术领域

    本发明涉及结合传热传质设备以及系统,例如液体干燥空调系统,包括之类的系
    统。

    背景技术

    空调是指空气的加热,冷却,清洁,加湿及除湿。最普遍的空调系统使用蒸汽压缩
    循环,其中热量通过制冷剂从一个环境泵送至另一个环境,所述制冷剂在两个不同的压力
    状态工作以使得当热量需要排放至环境中时温度升高,或者当热量被制冷剂吸收时温度降
    低。这些系统的压差依靠机械压缩机来保持。这种压缩机采用电力驱动。在商业用途中的绝
    大多数空调系统均采用蒸汽压缩循环。

    蒸汽压缩循环的主要限制是其用于所有的意图和目的,显热散热设备具有较小的
    能力来解决建筑物的潜热需求。这是因为蒸汽压缩循环仅改变空气的温度。鉴于此,蒸汽压
    缩空调系统中解决建筑物的潜热的常见方式是通过降低空气的温度至低于其露点,并通过
    冷凝除去水。在大多数情况下,空气必须预热以便达到所需的建筑送风温度。这个工艺是高
    能耗的。

    用于空调入口空气的除湿方法已被发明并提出。其中之一是采用液体干燥剂循环
    加上蒸发冷却系统以产生冷却和除湿而不需将空气冷却至露点。这些系统设计使用板式热
    质换设备,其中液体干燥剂在连接至平板的选择性水渗透膜内流动。液体干燥剂流吸收来
    自被除湿的空气中的水分,然后将它变换为单独的空气流,所述空气流吸收来自液体干燥
    剂的水分。被除湿的空气温度下降,冷却被除湿的空气。并联的板层叠在一起形成热质换设
    备。

    板式设备的优点在于其作为单个设备采用液体干燥剂流同时实现空气的冷却和
    除湿。一个上述例子已在美国专利US20100319370A1中被描述,专利名称为“使用含有膜的
    液体干燥剂进行除湿的间接蒸发冷却器”。

    发明内容

    一个热质换系统。所述热质换系统,包括复数个交换组件,所述复数个交换组件横
    跨一热质换导管,其中,穿过所述热质换导管的流动为相对于所述交换组件的交叉流,所述
    交换组件包括复数个第一细长中空管道,以及复数个第二细长中空管道,其中无论所述第
    一细长中空管道或第二细长中空管道有水蒸气可渗透外壁,并且载体气流以及液体干燥剂
    流以流动接触对边的所述水蒸气可渗透外壁。

    结合附图并通过以下说明书和权利要求的描述,本发明的上述及其他特征、目的
    和优点对本领域技术人员来说会更显而易见。

    附图说明

    图1A是一个一种如本文所述的传热传质装置的透视图,图1B是图1A中传热传质装
    置的一个截面图。

    图2是如本文所述的传热传质装置的一个管中管的透视图。

    图3是一个如本文所述的传质管的截面图。

    图4是在一个更大的圆柱容器中的多根过滤管的一个透视图,所述过滤管用于在
    升高的压力下去除水中的固体。

    图5是一个多孔支架材料的透视图,所述材料可用于形成一个质量支架导管。

    图6是一个装置的一个半透明透视图,该装置使用两个热质换阶段的空气调节过
    程,该装置可以是分离的装置或一个单个组合装置。

    图7是一个装置的一个半透明透视图,该装置使用两个热质换阶段的空气调节过
    程,该装置可以是分离的装置或一个单个组合装置。

    图8是一个装置的一个半透明透视图,该装置使用两个热质换阶段的空气调节过
    程,该装置可以是分离的装置或一个单个组合装置。

    图9是一个装置的一个半透明透视图,该装置使用两个热质换阶段的空气调节过
    程,该装置可以是分离的装置或一个单个组合装置。

    图10是一种如本文所述的液体干燥剂再生和除湿系统的一个示意图。

    图11是一种如本文所述的液体干燥剂再生和除湿系统的一个示意图。

    图12是一种如本文所述的液体干燥剂再生和除湿系统的一个示意图。

    图13是一种如本文所述的液体干燥剂再生和除湿系统的一个示意图。

    图14是一种如本文所述的液体干燥剂再生和除湿系统的一个示意图。

    图15是一个如本文所述的喷雾装置的一个示意图。

    图16是一个如本文所述的液体干燥剂再生系统的一个示意图。

    图17是一个如本文所述的液体干燥剂再生系统的一个示意图。

    图18是一个装置透视图,展示了一个如本文所述的热质换阶段。

    图19是一个装置透视图,展示了一个如本文所述的热质换阶段。

    图20是一个截面图,展示了流体通过一个如本文所述的热质换阶段的流动模式。

    图21是一个如本文所述的管中管配件的一个截面图。

    图22是一个如本文所述的管中管配件的一个截面图。

    图23是一个如本文所述的管中管配件的一个截面图。

    图24A是一个热质换配件的一个侧视或俯视图,所述热质换配件包括流粉碎机,如
    本文所述,图24B是一个相同热质换配件的一个侧视或俯视图。

    图25是一个热质换配件的一个侧视或俯视图,所述热质换配件包括流粉碎机,如
    本文所述。

    图26是一个在传热传质装置中的传热传质管位置的一个截面图,如本文所述。

    图27是一个适用于除湿的传热传质装置的一个透视图,如本文所述。

    图28是图27中的传热传质装置的一个截面图。

    图29是一个装置的透视图,展示了冷却阶段,如本文所述。

    图30是图29的一个截面图,展示了冷却阶段。

    图31是一个传热传质装置的一个截面图,展示了传热传质装置的除湿盒冷却阶
    段,如本文所述。

    图32一个在传热传质装置中的传热传质管位置的一个截面图,如本文所述。

    图33是一个在传热传质装置中的传热传质管的管中管位置的一个横截面图,如本
    文所述。

    图34是一个传热传质管的管中管位置的一个纵截面图,展示了所述管与集管的每
    个管道的关系,如本文所述。

    图35是一个端盖或耦合装置的一个透视图,所述端盖或耦合装置用来构成管中管
    组件,并且将它们密封到集管上,如本文所述。

    图36是一个在传热传质装置中的传热传质管的管中管位置的一个横截面图,如本
    文所述。

    图37是一个管中管位置的一个横截面图,包括一种增强传热的吸水表面(如冷
    却),如本文所述。

    图38是一个端盖或耦合装置的一个透视图,所述端盖或耦合装置用来构成管中管
    组件,并且将它们密封到集管上,如本文所述。

    图39是一个管中管组件的一个分解图,如本文所述。

    图40是一个传热传质管的管中管位置的一个纵截面图,展示了所述管与集管的每
    个管道的关系,如本文所述。

    图41是一个管中管位置的一个透视图,其中外管有一个机翼的形状。

    图42A是一个管中管位置的一个透视图,其中内管和外管有一个机翼的形状。而图
    42B中的内管和外管是一个三角形,图42c中的内管和外管是一个方形或三角形,任何一种
    管中管都能有助于延长流道和诱导流体湍流(比如供应/处理空气4005)穿过它们。

    图43是多个传热传质管的一个侧视图,所述传热传质管有一个机翼的形状。

    图44是一个管中管组件的半透明图,其中内管包括了一个流粉碎机,所述流粉碎
    机用来延长流体流过外管的流道距离。

    图45展示了一个材料板,所述材料板能够以旋转的方式卷成图44中的内管。

    具体实施方式

    如图1-45所示,描述了一个热质换装置。所述热质换装置尤其适用于高效的质换
    过程。例如,一个气流除湿的过程,热换元件能够冷却气流和接收流(例如高浓度液体干燥
    剂流),或二者都为了增强除湿效果。在光谱的另一端,可以加热低浓度的液体干燥剂流,以
    提高低浓度液体干燥剂流的脱水性能。热质换装置的其他用途将在本说明书中被描述。

    这里使用的“管道”和“导管”有其标准的含义,指中空固体,包括管子、管、矩形固
    体和其他流体可以流过的结构。

    这里使用的“接触”有其标准的含义,指不同导管中的物质在热交流和流体交流中
    通过一个共同的壁或膜。例如,两个导管连接,其中它们中的流体流向一个微孔膜对边,或
    其中它们中的流体流向一个导热、防渗壁(例如一个金属壁)。

    这里使用的“流体交流”指被连接作为系统的流体流动的一部分。通常使用时,流
    体交流涉及一个直接流体连接器,其中两点被直接连接在导管,管子或管上。在间接流体交
    流中,两点被一个或多个单元操作分开,包括但不限于,一个热换器、一个燃料电池、一个除
    湿器、一个散热器、一个储存罐等。这里使用的“在流体交流”是指在流体通过系统的流动方
    向。因此除非有一个回路,一个管的出口不能与同一管的入口流体交流

    如图1-45所示,一个热质换系统10被描述。例如图1a,1b,2,6-9,18-25,27-28,31
    和40所示,热质换系统10包括多个交换组件12延伸穿过一根热质换导管14,其中,穿过所述
    热质换导管14的流动为相对于交换组件12的交叉流。交换组件12包括多个第一细长中空管
    道16和多个第二细长中空管道18。无论第一细长中空管道16或第二细长中空管道18均有水
    蒸气可渗透外壁20以方便传质。热质换系统10适用于一个载体气流22和一个液体干燥剂流
    24以流动接触对边的水蒸气可渗透外壁20。

    在一些实施例中,水蒸气可渗透外壁20包括多微孔塑料,覆盖多微孔塑料的结构
    多孔管道,覆盖可渗水聚合物电解质膜的结构多孔管道的集合中所选出的其中一个材料或
    者其中的材料的组合。

    这里使用的短语水蒸气可渗透和多微孔交换使用。其中一个管壁、膜、或材料是水
    蒸气可渗透的或多微孔的,此结构可以由一种疏水的和防流体渗漏的材料组成,但是水蒸
    气可渗透。这种水蒸气可渗透材料适用于传质管或传质材料。固体或单片的例子包括,水蒸
    汽可渗透材料包括磺化含氟共聚物的四氟乙烯(例如杜邦销售的NafionTM)、水的导电聚合
    物、非氟化质子导电聚合物(例如Dais Analytic销售的NanoClearTM)和高密度聚乙烯。

    在一些实施例中,水蒸气可渗透材料由疏水性材料纤维组成。例子包括纺粘或熔
    喷聚合物材料。此水蒸气可渗透材料通常由疏水性材料组成。这里使用的“疏水性”适用于
    一个接触角大于90度的材料(例如至少100度、至少115度、至少120度或至少135度)。

    在一些实施例中,热质换系统10适用于将液体干燥剂流24在热质换导管14中的一
    个管外壁,第一细长中空管道16和第二细长中空管道18中来回传输,而同样适用于将载体
    气流22在热质换导管14中的一个管外壁,第一细长中空管道16和第二细长中空管道18中来
    回传输。在一些实施例中,流22和24是独立地在热质换导管14中的一个管外壁内侧,第一细
    长中空管道16和第二细长中空管道18中传输。

    如图1a,2,6-9等,在一些实施例中,每根第一细长中空管道16彼此隔开,每根第二
    细长中空管道18也彼此隔开。

    在一些实施例中,如图2,7,8,9,19,20等,交换组件12包括管中管交换组件26,其
    中每根管中管组件26包括一个在第二细长中空管道18中的第一细长中空管道16。形成一内
    流管道28在所述第一细长中空管道16中以及一外流管道30在所述第一细长中空管道16之
    外并且临近一所述第二细长中空管道18的一壁。其中一些管道16,18,32中都配备了水蒸气
    可渗透外壁20(即质换管道),那些未配备水蒸气可渗透外壁的管道可能是热换管道。

    如图26,33,和37,热换管道内外可以有一个吸水表面68,例如,它们可以是吸水表
    面、吸水图层或经过处理的。这样的实施例是特别有用的,其中所使用的冷却剂36是一个空
    气流或其他气体流。在这样的实施例中,冷却剂流36也可以包括一种水雾(例如水滴),喷雾
    可以通过喷雾器提供,如图15所示。结合流动的空气和水雾可提供湿空气冷却。通过在吸水
    表面68上分布更多水,吸水图层可以增加湿空气冷却。同样在一些实施例中,喷雾器可以置
    于热质换导管14内或相关的流动室28,30,34内,必须在吸水表面68上加水。同样在一些实
    施例中,喷雾器可以置于合适的流动室28,30,34的上流,这样水雾被夹带在空气或气体流,
    并沉积在亲水性表面68。例如,喷雾器可以置于入口分配室51,53,55,57,61a,61b,分配室
    与合适的流动室28,30,34流体连接。

    在一些实施例中,多个第一细长中空管道16和第二细长中空管道18横向延伸穿过
    热质换导管14,并且热质换系统10还包括多个第三细长中空管道32,该管道延伸穿过热质
    换导管14。在一些实施例中,诸如当图27和29中的结构都连续的包括在单个热质换系统10
    中,第三细长中空管道32,该管道横向延伸穿过热质换导管。在一些实施例中,如图31,第三
    细长中空管道32在第一细长中空管道和第二细长中空管道中横向延伸。

    明显地,导管16,18,32以及流入导管内外的流体可以改变。例如,图26,32,33,36,
    37和43??梢岳斫?,虽然图26,32,33,36和37纸展示了一个交换组件12的一种,个交换组件
    还包括(如管中管,单管,在管中管中的管和它们的组合),热质换系统10的每个步骤将包括
    多个这样的组件(例如图1a,2等)。

    在一些实施例中如图33,34和36,每个管中管交换组件26包括一个在第一细长中
    空管道16内的第三细长中空管道32。在这些实施例中,第三细长中空管道32可以定义一个
    在第三细长中空管道32内的中央内腔34,第三细长中空管道32外侧和第一细长中空管道16
    内侧可以定义内流管道28。端盖38和40用来提供如图34和35中的管中管组件。

    在一些实施例中,如图21和26,热质换系统10适用于一个流过内流管道28的冷却
    剂流36,一个液体干燥剂流24流过外流管道30,一个载体气流22流过热质换导管14。如图
    21,22和23,“+”表示流体流出、流向观察着,“·”表示流体流入、远离观察者。因此,在一些
    实施例中,如图21,在热质换系统10中,冷却剂流36和液体干燥剂流24可以回流。

    这里使用的“冷却剂流”是指一个包含热换流体的流体流,诸如通常用于冷却引
    擎、大气或空气循环、水、一个用于湿空气冷却的组合。在一些实施例中,诸如当液体干燥剂
    再生,冷却剂流36加热状态下将从引擎引入到HMX系统10,冷却剂流36将用于加热液体干燥
    剂流。在其他一些实施例中,冷却剂流将会用于冷却干燥剂以促进载体空气除湿,载体空气
    将被送到空气调节空间。

    在一些实施例中,如图22,在热质换系统10中,一个载体气流22流过内流管道28,
    一个液体干燥剂流24流过外流管道30,以及一个冷却剂流36流过热质换导管14。在一些实
    施例中,在热质换系统10中,使液体干燥剂流24和载流空气流22在逆流装置中流动。

    在一些实施例中,如图23,在热质换系统10中,一个液体干燥剂流2流过内流管道
    28,一个4载体气流22流过外流管道30,以及一个冷却剂流36流过热质换导管14。在一些实
    施例中,在热质换系统10中,使载流空气流22和液体干燥剂流24在逆流装置中流动。

    在一些实施例中,每个第一细长中空管道16都长于每个第二细长中空管道18。如
    图28,在这些实施例中,第一细长中空管道16的一个第一端可以密封地啮合第一外集管板
    54的一个接收部分,而第一细长中空管道16的一个第二端可以密封地啮合第二外集管板56
    的一个接收部分。相似地,第二细长中空管道16的一个第一端可以密封地啮合第一内集管
    板50的一个接收部分,而第二细长中空管道16的一个第二端可以密封地啮合第二内集管板
    50的一个接收部分。

    在一些实施例中,如图39,每个管中管交换组件26包括一个第一端盖38和一个第
    二端盖40。第一端盖38可以密封啮合第一细长中空管道16和第二细长中空管道18的第一
    端,而第二端盖40可以密封啮合第一细长中空管道16和第二细长中空管道18的第二端。第
    一端盖38可以包括至少一个第一端盖内开口42,该内开口延伸到内流管道28,以及至少一
    个第一端盖外开口44,该外开口延伸到外流管道30。第二端盖40可以包括至少一个第二端
    盖内开口46,该内开口延伸到内流管道28,以及至少一个第二端盖外开口48,该外开口延伸
    到外流管道30。

    根据第一端盖38和第二端盖40的设计,第一细长中空管道16和第二细长中空管道
    18的长度可以改变,也能密封集管50,52,54,56。因此在一些实施例中,第一细长中空管道
    16和第二细长中空管道18的长度可以相同,而在其他的实施例中,第一细长中空管道16和
    第二细长中空管道18的长度也可以不同。在一些实施例中,一细长中空管道16可以长于第
    二细长中空管道18,而在其他的实施例中,第一细长中空管道16也可以短于第二细长中空
    管道18。

    在一些实施例中,如图28和40,热质换系统10包括在热质换导管14对边的第一内
    部集管板50和第二内部集管板52,其中第一内部集管板50和第二内部集管板52在第一外部
    集管板54和第二外部集管板56之间。在这些实施例中,如图40,第一内部集管板50和第一外
    部集管板54密封啮合在每个管中管交换组件26的第一端盖38,并且第二内部集管板52和第
    二外部集管板56密封啮合在每个管中管交换组件26的第二端盖40。

    在一些实施例中,如图28,34和40,内部集管板50和52适用于将第一流体输送到管
    中管组件26的一个外流管道30,而外部集管板54和56适用于将第二流体输送到管中管组件
    26的一个内流管道28。在适当的情况下,如图34,第三管道集管59a和59b适用于将第三流体
    输送到管中管组件的一个中央内腔34。

    如图20,内部集管板50和52可以形成一个第一和第二内部分配室的一个壁,而外
    部集管板形成一个第一和第二外部分配室的一个壁。因此,流入第一内部分配室51的流体
    被分配到多个管中管交换组件26的内部流管28,然后在流出热交换系统10前流入第二内部
    分配室53。相似地,流入第一外部分配室55的流体被分配到多个管中管交换组件26的外流
    管道30,然后在流出热质换系统10前流入第二内部分配室57。当然,两中流动方式的一种或
    两种可以回流,这取决于所需的流动模式。

    如图34,在管中管中的管的结构被使用,热质换系统10也可以包括第一和第二的
    第三管道集管59a和59b,在这些实施例中,第一和第二的第三管道集管可以形成第一和第
    二内腔分配室61a和61b。在这些实施例中,流过第一内腔分配室61a的流体被分配到多个在
    管中管中的管的交换组件的内部中央内腔34,然后在流出热质换系统10前流入第二内腔分
    配室61b。

    在一些实施例中,如图2,7和28,热质换系统10包括在热质换导管14对边的第一和
    第二内部集管板50和52,以及在热质换导管14对边的第一和第二外部集管板54和56。在这
    些实施例中,第一和第二内部集管板在第一个第二外部集管板54和56之间,第一和第二内
    部集管板50和52连接每个第二细长中空管道18的第一和第二端,并且,第一和第二外部集
    管板54和56连接每个第一细长中空管道16的第一和第二端。

    在一些实施例中,热质换系统10包括多个流动干扰物58,所述流动干扰物从至少
    一个热质换导管14的一个壁60延伸。在这些实施例中,流动干扰物58延伸穿过热质换导管
    14。在这些实施例中,至少一个流动干扰物58可以横向延伸穿过热质换导管14。

    在一些实施例中,至少一个管中管交换组件26的外部62可以包括一个流动干扰物
    58。例如图41,42和43的管中管组件26,其中外部有一个机翼的形状。在一些实施例中,流动
    干扰物58具有包括翼形,突出状,墙壁状,以及翼片的形状。

    在一些实施例中,如图25,热质换导管14包括相互对立的第一和第二纵向壁,以及
    流动干扰物58包括至少一个第一翼片58a,所述第一翼片从第一纵向壁64延伸部分穿过热
    质换导管14,还包括至少一个第二翼片58b,所述第二翼片从第二纵向壁66延伸部分穿过热
    质换导管14。在一些实施例中,如图25,每个翼片58a和58b在管中管交换组件26不同的部分
    延伸。如图25,在一些实施例中,流动干扰物58使流体通过热质换导管14,路径以S型路径或
    者其他路径,所述其他路径延长流体通过热质换系统10的路径长度。(例如,通过热质换导
    管,内流管道,外流管道,内部内腔,或其他流体通道)。相似地,在这些实施例中,流动干扰
    物增加了流体通过热质换系统10的波动。

    在一些实施例中,如图24,流动干扰物58在一个方向(例如横向)部分延伸穿过热
    质换导管14,以及在第二个方向(例如纵向)完全穿过热质换导管14。如图24,流动干扰物可
    以是杆或棒,截面可以相同也可以变化。

    在一些实施例中,流动干扰物58可以延伸从在管中管组件26的第一管道16的一个
    外部。在这些实施例中,如图44,流动干扰物58可以从第一管道10到第二管道18部分或完全
    延伸穿过,比起流体未流入流动干扰物,这样流过外流管道30的流体会以一个更长或更曲
    折的路径通过外流管道30。例如图44,流过外流管道30的流体可以被迫采取螺旋路径。

    在一些实施例中,流动干扰物58部分延伸穿过纵向方向,延伸小于80%,或小于
    70%,或不到60%,或小于50%,或小于40%。在这些实施例中,翼片58a和58b部分延伸穿过
    纵向方向,延伸至少10%,或至少20%,或至少30%,或至少40%,或至少50%。

    显而易见,上述热质换装置10可用于干燥剂再生系统。液体干燥剂再生系统的更
    多详细信息可以在美国专利申请号:14/462881中找到,题为“液体干燥剂再生系统,系统包
    括液体干燥剂再生和液体干燥剂再生的操作方法”Daniel A.Betts和John Kaufman在2015
    年2月17日申请此专利,本文引用此专利内容。

    下文关于传热传质装置和系统的实施例在此被描述。虽然实施例在不同的分组中
    被讨论,但根据公开的一致性,不同装置的操作可以在不同的实施例中交换使用。

    第一次讨论

    图1展示了一个传热传质装置(2100),所述传热传质装置具有不同的和独立的传
    热管(2001)和传质管(2002),而图1b是图1a的截面图。传质管(2002)被两个传质集管板
    (2012)维持和密封。更长的传热管(2001)被两个传热集管板(2011)和两个传质集管板
    (2012)维持和密封。如图1-15,在一些实施例中,冷却剂被放入传热管(2001)中,传热管平
    行并且分布于携带液体干燥剂(2004)传质管(2002)中,液体干燥剂被放在传热集管板
    (2011)和传质集管板(2012)之间??掌怀?2005)垂直通过传质管(2002)和换热管
    (2001)的轴。在被除湿(2005)的空气穿过多个传热管(2001)和传质管(2002)后,流出装置。
    当空气中的水蒸气被除湿(2005)是由在传热管(2002)液体干燥剂(2004)吸收,热量被传到
    被除湿(2005)的空气中,然后热量又从被除湿(2005)的空气中传到在传热管(2001)中的冷
    却剂(2003)中。在这种方式中,被除湿(2005)的空气作为在液体干燥剂(2004)和冷却剂
    (2003)之间的传热介质,被除湿(2005)的空气保持恒定温度或接近恒定温度。

    图2展示了一个传质传热装置的第二实施例,所述传热传质装置具有不同的和同
    轴的传热管(2001)和传质管(2002),在此实施例中,传热管(2001)是与传质管(2002)同轴
    的并在其内部,传质管(2002)的直径大于传热管(2001)。更长的传热管(2001)被两个传热
    集管板(2011)维持和密封。这种结构在传质管(2002)的外径和传热管(2001)内径留有空
    间。当液体干燥剂被放入传热集管板(2011)和传质集管板(2012)之间,液体干燥剂在传热
    管(2001)内流动??掌怀?2005)垂直通过传质管(2002)的轴。在被除湿(2005)的空气
    穿过多个传质管(2002)后,流出装置。当在空气(2005)的水蒸气被液体干燥剂(2004)吸收,
    在传质管(2002)中的液体干燥剂(2004)的温度趋于上升。冷却剂(2003)被放入更小的传热
    管(2001)内部,传热管(2001)减小液体干燥剂(2004)温升的幅度,液体干燥剂与传热管
    (2001)热接触。传热管(2001)可以完全由兼容材料制成,不受液体干燥剂(2004)的腐蚀?;?br />它们可能是由铝或另一种具有高的热导率的材料制成。然后涂上合适的图层,图层包括PP,
    PPS,PVC,PTFE和PVDF等。在任何一种情况下,薄壁管是可以提高从液体干燥剂(2004)到冷
    却剂(2003)的热传递。其他提高热传递的方法诸如增加翼片、壁波纹和增加流体的波动和
    传热面积。

    如图10-13,在一些实施例中,除湿换热系统包括一个液体干燥剂泵(2015),所述
    液体干燥剂泵置于除湿换热器下游。相比于空气除湿,这种结构确保了一个更低的液体干
    燥剂气压。使用这种方法降低了液体干燥剂泄漏的可能性,即使在磨损或小孔的情况,或多
    微孔或传质管的固体电解质膜的不完整。

    这部分及整个说明书中的传质管可使用各种材料和方法生产,所述传质管实现从
    湿空气到液体干燥剂所需的水-汽传输,并提供与液体干燥剂的化学兼容性。图3为一实施
    例中传质管2002的剖面图。为了在传质管2002中包含液体干燥剂,采用疏水性的具有多孔
    的多微孔膜2021,所述多微孔膜的孔隙度包括但不限于0.05μm~0.5μm。多微孔和疏水性材
    料的组合防止水在正常操作条件下(如在20psi的压力下)通过多微孔膜的毛细作用带走。
    然而,当管内的压力升高至高于突破压力时,液态水可通过孔隙结构渗出。

    如本文所述,“突破压力”是指液态水将穿过疏水多微孔膜的最小压力,所述最小
    压力仅是在较低压力下的水-汽渗透。例如,具有0.1μm孔隙的疏水性烧结材料的突破压力
    约为60psi。

    当在突破压力下操作时,水将通过至疏水性多微孔材料的表面,以在表面周围产
    生水的薄片。用于在管道表面上产生水的薄片的替代技术是利用较低的压力下的亲水性多
    微孔材料。除雾器喷雾头可被用来引入水滴用于蒸发冷却本文所述的任何地方,所述任何
    地方为使用疏水性多微孔材料(在突破压力下)或亲水性多微孔材料。图15为一除雾器结构
    的示意图。

    为了促进水-汽输送,在一些实施例中,多微孔膜2021的厚度包括但不限于10μm~
    50μm,并且其开口面积超过50%。在一些实施例中,开口面积大于70%。为了机械支撑上述
    薄的多微孔膜,以及为了在液体干燥剂的压力低于周围环境压力的情况下禁止膜管的崩
    塌,一结构内部支撑管2020被提供。上述设计方法,将具有多微孔膜2021覆盖该结构支撑管
    2020的外表面,允许液体干燥剂最接近通过的空气以进行除湿,并促进穿过膜2021的水蒸
    汽输送。结构管2020和膜2021可由适当的材料制造,如聚偏氟乙烯,聚丙烯,聚醚砜,聚苯硫
    醚,聚氯乙烯,聚四氟乙烯和其它合适的材料。传质管的实例包括微过滤和超过滤管,包括
    由Berghof从聚醚砜和聚偏氟乙烯膜生产的应用于单、双层支撑管。

    另一实例为图4所示的Porex产品,其为具有多重过滤管装在大的圆柱形容器内的
    组件,并在高压下用于去除水。上述商业过滤管是由聚偏氟乙烯,聚乙烯和聚醚砜制造的,
    并采用具有孔隙度在0.05μm~0.5μm之间的多微孔膜,所述过滤管应用于孔隙率在10μm~
    100μm之间的多孔基板。管状基板的壁厚包括但不限于0.005"~0.050"。多孔膜的位置可为
    管状基板的外表面上。

    传质管2002的第二实施例,一结构多孔管2020再次被用作基板,在其上施加固体
    电解质膜2021。多孔基板2020包括烧结材料,如聚四氟乙烯,聚偏氟乙烯,聚丙烯或其它合
    适的材料,所述多孔基板的孔隙率包括但不限于10μm~500μm。电解质膜2021,其选择性地
    输送水而非气体,通过喷涂、浸涂或其他沉积方法被施加到基板管2020的外表面。在一些实
    施例中,电解质膜2021的厚度范围包括但不限于10μm~100μm。结构多孔基板管2020的壁厚
    包括但不限于0.005"~0.050"。在一些实施例中,多孔基板管2020由亲水性材料制成,以便
    促进水穿过烧结材料并到达多微孔膜表面的水的传输。

    传质管2002的第三实施例,结构多孔或穿孔管2020被用作机械支撑,在其上连接
    多微孔膜2021或前述的固体电解质膜2021。多孔管2020可通过烧结聚偏氟乙烯,聚丙烯或
    其它合适的材料制造,所述多孔管的孔隙率包括但不限于10μm~500μm。穿孔管2020/4020
    可通过注射或压缩聚丙烯,聚偏氟乙烯或其它合适的材料来成型制造,所述穿孔管的孔隙
    率包括但不限于0.005"~0.050"。结构管2020/4020可具有圆形横截面,或者使用箔状或圆
    形和角状的其它组合,所述组合导致增加直接垂直于其轴线(图5)的空气流。特定的横截
    面,例如箔状,可组装片状材料的多孔和穿孔结构2020和膜2021,采用热铆接,化学粘合剂
    和本领域已知的其它方法将使上述材料在后缘接合。

    除湿热交换器的一种应用是从空气流中除去上述的潜热。本发明的第二应用是从
    空气流除去显热,即第二阶段中为建筑空调系统和制冷生产干燥,冷却的空气。图6、7、8和9
    描述上述两级空调工艺,以使用两个连续的热质换设备2100分别生产干燥、冷却的空气。如
    图6~9所示,除湿空气流2006的冷却可通过与二级空气流2009热交换实现,而不增加其湿
    度,其温度通过水的蒸发冷却降低。在图1a、1b或图2中所示的热质换设备2100的设计可被
    用于此目的,采用液体干燥剂2004来取代水2008。在该第二应用中,除湿工艺空气流2006被
    引入仅用于传热(不传递水)的传热管2001?;肪晨掌?,例如,建筑物的回风2009,直接穿过
    传质管2002,在传质管2002中获得水蒸汽并经受由蒸发冷却引起的温度降低。然后当使用
    图1a和1b的设计时,此冷却空气2009与传热管2001中的空气直接进行热交换,或当使用图2
    的设计时,与随后的传质管2002,进而与内部的同心传热管2001进行热交换。潮湿的、热空
    气2005连续通过两台热质换设备2100因而生成了干燥、冷却的空气2007;一台配置为湿空
    气2005的除湿,另一台配置为二级空气流2009的加湿和冷却。

    在一个变型中,来自蒸汽压缩循环的冷却水或制冷剂被引入除湿热质换设备的传
    热管2001。冷却水或制冷剂作为冷却剂2003,在前述实施例中与液体干燥剂2004进行热交
    换。根据冷却剂2003的温度和流速,所述液体干燥剂2004可保持在或低于其入口温度,进一
    步促进工艺空气2005的除湿并可在不使用第二间接冷却设备的情况下获得所需的建筑工
    艺空气温度。

    图10为空调系统2200中热质换设备2100的实施例,其以天然气为燃料,提供干燥、
    冷却的空气,并产生电力作为副产物。来自燃料电池的热量用于再生液体干燥剂2004,通过
    释放在除湿热质换设备2100中所吸收的水分。此干燥空气2006随后被引入到第二热质换设
    备2100的传热管2001中,在传热管2001中其被二级空气流2009间接冷却,二级空气流2009
    经受蒸发冷却。

    在一些实施例中,对热质换设备2100进行说明。热质换设备包括传热管道系统
    2102、传质管道系统2104以及空气输送管2016。如图1a、1b、2和6~9所示作为最佳示意图,
    部分传热管道系统2102和传质管道系统2104贯穿空气输送管2106。如图6~9所示的操作显
    而易见的是,其可为单独的单元操作或组合成单个热质换(HMX)系统。传质管道系统2104包
    括水蒸汽可渗透壁2108。如本文所用,“水蒸汽可渗透”是指可渗透水蒸汽的材料,但不允许
    在标准压力下将水从所述材料的一侧(壁,膜等)输送到另一侧。例如,“水蒸汽可渗透”膜包
    括多微孔疏水性材料。

    在一些实施例中,传热管道系统2102包括多个传热管道2110,其一端与传热流体
    的头腔室2112流体连通,另一端与传热流体排气室2114流体连通。在一些实施例中,传热管
    道2110可为具有圆柱形横截面的传热管2001。在一些实施例中,单个传热管道2110可互相
    平行。在一些实施例中,通过空气输送管2106的流动可垂直于通过传热流管道2110的流动。
    虽然被称为“传热流体”,但是应当理解的是,在封闭循环中,传热流体在系统的一些部分相
    对是冷的(例如在空调机中冷却环境空气之前),而在系统的其他部分相对是热的(如在空
    调机中的冷却环境空气之后)。如本文所述,“热的”被用于指温度等于或高于室温温度,例
    如,至少25℃或至少30℃,同时“冷的”被用于指温度低于室温,例如,低于20℃或低于15℃。

    在一些实施例中,传质管道系统2104包括多个传质管道2116,其一端与干燥剂头
    腔室2120流体连通,另一端与干燥剂排气室2120流体连通。在一些实施例中,传质管道2116
    可为具有圆形截面的传质管2002。在一些实施例中,单个传质管道2116可互相平行。在一些
    实施例中,通过空气输送管2106的流动可垂直于通过传质管道2116的流动。

    在一些实施例中,如图1a和1b所示,多个传质管道2116与多个传热管道2110间隔
    分布,并穿插于多个传热管道2110。本文所使用的“穿插”是一种排列方式,在所述排列方式
    中管道单独放置并分隔开,但位于同一区域,如图1a和1b所示。短语“穿插”是为了区分图2
    中所述的一个管布置在另一个管内的排列方式。

    如图2所示,在一些实施例中,每一传热管道2110位于传质管道2116内部。在一些
    实施例中,传质管道2116互相隔开。在一些实施例中,一传热管道2110与每一传质管道2116
    同轴放置。

    在一些实施例中,该传热管道2110的壁包含选自以下群组的材料,所述群组包括
    聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚四氟乙
    烯(PTFE)及其组合。

    在一些实施例中,传热管道2110的壁不含金属。这在实施例中是有利的,传热管道
    2110位于传质管道2116内部,因为此类实施例可将传热管道2110的外壁暴露在传质管道
    2116内部流动的液体干燥剂中。在一些实施例中,该传热管道的壁可由金属形成,所述金属
    涂覆非腐蚀性的涂料,如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、
    聚醚砜(PES)、聚四氟乙烯(PTFE)及其组合。

    如图1~15所示,在一些实施例中,每一传热管道2110比每一传质管道2116长。在
    一些实施例中,传热管道2110是相同的长度。在一些实施例中,传质管道2116是相同的长
    度。

    如图1b所示,在一些实施例中,每一换热管道2110的一端安装至传热头板2124的
    开口2122上,每一换热管道2110的另一端安装在传热排气板2128的开口2126。在一些实施
    例中,每一传质管道2116的一端安装在传质头板2132的开口2130上,每一传质管道2116的
    另一端安装在传质排气板2136的开口2134上。

    如图1b所示,在实施例中,传质管道2116内的流动与传热管道2110内的流动是相
    反的,至少一部分干燥剂头腔室2118位于传热排气板2128和传质头板2132之间。在此实施
    例中,至少一部分干燥剂排气室2120位于传热头板2124和传质排气板2136之间。

    虽然未示出,但很容易理解的是,在实施例中,传质管道2116内的流动与传热管道
    2110内的流动是相同方向的,至少一部分干燥剂头腔室2118位于传热头板2124和传质头板
    2132之间。在此实施例中,至少一部分干燥剂排气室2120位于传热排气板2128和传质排气
    板2136之间。

    在一些实施例中,在传热管道系统2102和传质管道系统2104之间没有发生质量交
    换。在一些实施例中,管道2110,2116可分别以某种方式连接到各自的头板2124、2132和/或
    排气板2128、2136,所述方式可防止从板2124、2128、2132、2136的一侧至的另一侧的泄漏。
    可用来生产这种密封的技术实例包括但不限于:(a)通过橡胶O型环转移压力;(b)焊接;(c)
    螺栓固定;(d)化学键结和(e)及其组合。从图1a和1b显而易见的是,在一些实施例中,传热
    管道2110必须与传质板2132、2136开口相互作用,以形成液体密封来防止传热流体和液体
    干燥剂流之间的污染。

    在一些实施例中,每一传质管道2116比每一传热管道2110长。此类实施例与图1a、
    1b和2所示相同,除了传热流体被送入传质管道2116和液体干燥剂被送入传热管道2110。

    在一些实施例中,传质管道系统2104包括由水蒸汽可渗透材料形成的壁2019。在
    一些实施例中,壁2019包括多孔支撑材料2020/4020(例如,脚手架,如图3和5中所示)和水
    蒸汽可渗透材料2021。壁2019材料的实例选自以下群组,所述群组包括多微孔塑料、覆盖多
    微孔塑料2021的结构多孔管道2020/4020、覆盖可渗水多微孔聚合物电解质膜2021的结构
    多孔管道2020/4020或其组合。如本文所述,“覆盖”包括但不限于一种涂覆于一种基板上的
    例子和一种材料(如膜)被层叠在或热缩于基板上的例子。多孔支撑材料2020的实例如图5
    所示。

    在某些实施例中,传热管道系统2102的流体与空气输送管2106的流体通过壁2103
    进行热传递。壁2103包含选自以下群组的材料,所述群组包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯
    (PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、金属及其组合。在
    一些实施例中,该传热管道的壁可由金属形成,所述金属涂覆聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯
    (PP)、聚四氟乙烯(PTFE)及其组合。有用的金属的实例包括但不限于,钛、不锈钢和其他耐
    腐蚀的金属或合金。

    在一些实施例中,传热流体流2003被送入传热管道系统2102的入口2102IN。在一
    些实施例中,传热流体流包含选自以下群组的传热流体,所述群组包括但不限于,空气、乙
    二醇、水、氨、碳氟化合物、氯氟化碳、二氧化硫、卤盐、碳氢化合物及其混合物。如本文所述
    “卤盐”有其标准意义,包括卤代烷烃。

    在一些实施例中,液体干燥剂流2004被送入传质管道系统2104的入口2104IN。在
    一些实施例中,液体干燥剂流2004中在传质管道系统2104的出口2104OUT处的干燥剂(如
    盐)浓度低于传质管道系统2104的入口2104IN处的浓度。

    在系统的一些实施例中,如图6~14所示,空调系统2200包括第一热质换设备
    2100A和第二热质换设备2100B及其所描述的任何变换。在一些实施例中,在空调系统2200
    中,第一空气输送管道的排气2106A,OUT与第二传热管道系统的入口2102B,IN流体连接。为
    了更清楚,下标A是指第一传热传质设备2100A的特征,而下标B是指第二传热传质设备
    2100B的特征,以及下标C指第三传热传质设备2100C的特征。

    在一些实施例中,流经第二空气输送管道2106B的空气2009被第二传质管道2102B
    中的液体流2008加湿。

    在一些空调系统的实施例中:

    -第一传热流体被送入第一传热管道系统2102A,2112A;

    -高浓度的液体干燥剂流被送入第一传质管道系统2104A,2118A;

    -被调节的空气被送入第一空气输送管道2106A;

    -从第一空气输送管道2106A离开的除湿空气被送入第二传热管道系统2102B,
    2112B;

    -水被送入第二传质管道系统2104B,2118B;和

    -二级空气2009被送入第二空气输送管道2106B。

    在此类实施例中,第二传质管道系统2104B包括壁(例如,传质管道2116B的壁),所
    述壁包括水蒸汽选择性渗透的传质膜。在此类实施例中,二级空气2009由通过传质管道
    2116B传质膜的水加湿以生成加湿工艺空气2010。在此类实施例中,传质管道2116B由水蒸
    汽可渗透膜形成,并在高于水蒸汽可渗透膜的突破压力的压力下操作,或传质管道2116B由
    水渗透的多微孔材料形成。在任一情况下,水的薄膜可生成于传质管道2116B的外部以促进
    二级空气2009的加湿。

    在一些实施例中,第一传热流体流2003包括空气,第二传热流体流包括经受水
    2008蒸发冷却的空气,水2008在传质管道2116B的表面上形成片状。在一些实施例中,传质
    管道2116B具有水可渗透多微孔壁。在其它实施例中,传质管道2116B具有由水蒸汽可渗透
    壁形成的壁,水的压力可等于或超过突破压力。在一些实施例中,第二传热管道系统2102B、
    2114B的排气流包括除湿、冷却的空气2007,其为空气调节提供空间。所述实施例的实例如
    图10~14。

    在一些实施例中,离开第一传质管道系统2104A,OUT,2120A的低浓度液体干燥剂
    流被再生以产生高浓度液体干燥剂流进入第一传质管道系统的入口2104A,IN,2118A。

    在一些实施例中,空调系统2200包括燃料电池2138。在一些实施例中,由燃料电池
    2138产生的热(例如,从燃料电池中使用的冷却剂)通过将水从液体干燥剂流中赶出以再生
    液体干燥剂流,并产生高浓度的液体干燥剂流。所述实施例的实例如图10~14所示。

    在一些实施例中,如图10~14所示,空调系统2200包括再生系统2140。在一些实施
    例中,如图10所示,再生系统取决于逆流换热器2145。在一些实施例中,来自燃料电池2138
    的热传热流体(例如,热水)被送入换热器2145的传热入口线2152,并且从传热出口线2154
    离开的传热流体返回到燃料电池2138。来自干燥剂排气室2120A的低浓度液体干燥剂流被
    送入换热器2145的换热器干燥剂入口2156。低浓度液体干燥剂在通过换热器2145时被加
    热,然后从换热器干燥剂出口2158离开的低浓度液体干燥剂继续进入传质单元2150。

    来自换热器干燥剂出口2158的低浓度液体干燥剂通过传质干燥剂入口2160进入
    传质单元2150,然后在离开传质干燥剂出口2162前流经传质干燥剂管道2161。燃料电池排
    气2163被送入传质加热入口2164,经过传质加热管道2165,并通过传质传热加热出口2166
    离开。在换热器2145中先前被加热的液体干燥剂流中的水,以水蒸汽的形式从传质干燥剂
    管道2161中被赶出。在一些实施例中,传质干燥剂管道2161具有水蒸汽可渗透多微孔壁以
    将水从低浓度液体干燥剂中赶出,并生成高浓度的液体干燥剂流,其从传质干燥剂出口
    2162离开。

    然后从传质干燥剂出口2162离开的高浓度液体干燥剂流被送入散热器2168冷却。
    然后高浓度液体干燥剂流被送入第一热质换设备2100A的干燥剂头腔室2118A。

    在其他实施例中,如图11~14中所示,再生系统2140包括除湿管道2106C,和贯穿
    除湿管道2106C的干燥剂再生管道2116C,其中在干燥剂再生管道2116C中,来自液体干燥剂
    流的水蒸汽选择性地通过干燥剂再生管道膜形成管道2116C的管壁并进入夹带加湿空气的
    除湿管道2106C。在一些实施例中,如图11~13所示,来自燃料电池2138的温暖的冷却液加
    热液体干燥剂流从而将水从传质管道2116C中的液体干燥剂流中赶出并通过除湿管道
    2106C进入去除流。高湿度的水回收流2011被送入散热器以沉淀和捕获的水回收流2011中
    的水分。

    在一些实施例中,再生系统2140包括此处所述的第三传热传质设备2100C。在此类
    实施例中,第一传质管道系统2104A的出口2120A与第三传质管道系统2104C的入口2118C流
    体连通,且第三传质管道系统2104C的出口2120C与第一传质管道系统2104A的入口2118A流
    体连通。在一些实施例中,来自燃料电池2138的热排气被送入第三空气输送管道2106C的入
    口,以及来自燃料电池2138的热传热流体(如热水)被送入第三传热管道系统2102C的入口
    2112C。所述实施例的实例如示图11~14所示。

    如图11~14所示,从第三干燥器排气室2120C离开的高浓度液体干燥剂然后被送
    入换热器以冷却高浓度液体干燥剂,在高浓度液体干燥剂被送入第一干燥剂头腔室2118A
    之前。在图11~13中,换热器为一种散热器,其使用风扇和环境空气来冷却需冷却加湿的燃
    料电池排气流和高浓度液体干燥剂,所述燃料电池排气流从第三空气输送管道2106C离开,
    所述高浓度液体干燥剂从第三干燥剂排气室2120C离开。在图14中,换热器是第四热质换单
    元2100D,其已被改为使用不渗透传质管道2116D,所以没有物质交换。相反,流经空气输送
    管道2106D的空气被用于同时冷却流经传热管道2110D的湿燃料电池排气流和传质管道
    2116D(已被修改,因此并不是传质管道)中的高浓度液体干燥剂流。

    特定的第一热质换设备包括传热管道系统、传质管道系统和空气输送管道,其中
    所述传热管道系统的一部分和所述传质管道系统贯穿所述空气输送管,其中所述传质管道
    系统包括水蒸汽可渗透壁。

    第二热质换设备包括第一热质换设备,其中所述传热管道系统包括多个一端与传
    热流体头腔室流体连通、另一端与传热流体排气室流体连通的传热管道。

    第三热质换设备包括任何上述的热质换设备,其中传质管道系统包括多个一端与
    干燥剂头腔室流体连通、另一端与干燥剂排气室流体连通的传质管道。

    第四热质换设备包括第三热质换设备,其中所述传热管道系统包括多个一端与传
    热流体头腔室流体连通、另一端与传热流体排气室流体连通的传热管道。

    第五热质换设备包括第四热质换设备,其中所述多个传质管道与多个传热管道间
    隔分布,并穿插于多个传热管道。

    第六热质换设备包括第四热质换设备,其中每一传热管道放置在一传质管道内
    部,其中所述传质管道互相隔开放置。

    第七热质换设备包括第六热质换设备,其中一传热管道与每一传质管道同轴放
    置。

    第八热质换设备包括第六热质换设备,其中所述传热管道2110的壁包含选自以下
    群组的材料,所述群组包括聚偏氟乙烯(PVDF),聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚
    (PPS)、聚醚砜(PES)、聚四氟乙烯(PTFE)以及其组合。

    第九热质换设备包括第四热质换设备,其中每一传热管道比每一传质管道长。

    第十热质换设备包括第九热质换设备,其中每一换热管道的一端安装至传热头板
    的开口上,每一换热管道的另一端安装在传热排气板的开口上;其中每一传质管道的一端
    安装在传质头板的开口上,每一传质管道的另一端安装在传质排气板的开口上;其中所述
    干燥剂头腔室的至少一部分位于所述传热头板和所述传质头板之间;并且其中所述干燥剂
    排气室的至少一部分位于传热排气板和传质排气板之间。

    第十一热质换设备包括第四热质换设备,其中每一传质管道比每一传热管道长。

    第十二热质换设备包括任何上述的热质换设备,其中在所述传热管道系统和所述
    传质管道系统之间不发生质量交换。

    第十三热质换设备包括任何上述的热质换设备,其中所述传质管道系统包括由选
    自以下群组的材料形成的壁,所述群组包括多微孔塑料、覆盖多微孔塑料的结构多孔管道、
    覆盖可渗水聚合物电解质膜的结构多孔管道或其组合。

    第十四热质换设备包括任何上述的热质换设备,其中所述传热管道系统的流体与
    空气输送管的流体通过壁进行热传递;其中所述壁包含选自以下群组的材料,所述群组包
    括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、金
    属以及其组合。

    第十五热质换设备包括任何上述的热质换设备,其中所述传热管道的入口与传热
    流体流流体连通。

    第十六热质换设备包括第十五热质换设备,其中传热流体流包含选自以下群组的
    传热流体,所述群组包括空气、乙二醇、丙二醇、丙三醇、水、氨、碳氟化合物、氯氟化碳、二氧
    化硫、卤盐、碳氢化合物及其混合物。

    第十七热质换设备包括任何上述的热质换设备,其中液体干燥剂流被送入所述传
    质管道系统的入口。

    第十八热质换设备包括第十七热质换设备,其中在液体干燥剂流中,在传质管道
    系统出口的干燥剂浓度低于传质管道系统的入口干燥剂浓度。

    第一空调系统包括根据任何上述的热质换设备的第一和第二热质换设备,其中第
    一空气输送管道与第二传热管道系统的入口流体连通。

    第二空调系统包括第一空调系统,其中流经第二空气输送管道的空气经受在传质
    管道内流动的包含水的液体流的蒸发冷却。

    第三空调系统包括任何前述的空调系统,其中:

    -第一传热流体被送入第一传热管道系统;

    -高浓度的液体干燥剂流被送入第一传质管道系统;

    -被调节的空气被送入第一空气输送管道;

    -从第一空气输送管道离开的除湿空气被送入第二传热管道系统;

    -包含水的物流被送入第二传质管道系统;和

    -二级空气被送入第二空气输送管道。

    其中,第二传质管道系统包括壁,所述壁包括允许液体水通过的传质膜;并且其中
    二级空气经受通过传质膜的水的蒸发冷却。

    第四空调系统包括第三空调系统,其中第一传热流体流包括空气。

    第五空调系统包括任何前述的空调系统,其中来自第二传热管道系统的排气流包
    括除湿、冷却的空气,其为空气调节提供空间

    第六空调系统包括任何前述的空调系统,其中离开所述第一传质管道系统的低浓
    度液体干燥剂流被再生以产生高浓度液体干燥剂流进入第一传质管道系统的入口。

    第七空调系统包括任何前述的空调系统,进一步包括燃料电池,其中来自燃料电
    池的热传热流体被用于再生液体干燥剂流,通过将水从液体干燥剂流中赶出。

    第八空调系统包括第六空调系统,进一步包括再生系统,包括:除湿管道和贯穿除
    湿管道的干燥剂再生管道,其中在所述干燥剂再生管道中,来自液体干燥剂流的水蒸汽选
    择性地通过干燥剂再生管道膜并进入除湿管道。

    第九空调系统包括第六空调系统,其中来自燃料电池的热传热流体加热液体干燥
    剂流从而将水从液体干燥剂流中赶出并通过除湿管道进入燃料电池排气流。

    第十空调系统包括第九空调系统,其中再生系统包括根据任何前述的特定的热质
    换设备的第三热质换设备,其中第一传质管道系统的出口与第三传质管道系统的入口流体
    连通,且第三传质管道系统的出口与第一传质管道系统的入口流体连通。

    第十一空调系统包括第十空调系统,其中来自燃料电池的热排气被送入第三空气
    输送管道的入口,以及来自燃料电池的热传热流体被送入第三传热管道系统的入口。

    第二次讨论

    本文所述的是一种系统的方法及设计,在所述系统中发动机排放的热量被用于加
    热液体干燥剂和/或气流,后者为本文所述的载体空气。载体空气被加热使得包含在载体空
    气中的水蒸汽的分压低于将要再生的液体干燥剂流中的水的浓度。液体干燥剂和载体空气
    之间的相互作用通过膜实现,所述膜可渗透水蒸汽但不能传递液体,如液体干燥剂或液态
    水?;谠靥蹇掌鸵禾甯稍锛林涞乃ǘ鹊牟畋?,水以水蒸汽的形式从液体干燥剂流
    至载体空气。

    液体干燥剂的再生是被来自发动机的热的冷却剂流连续加热,所述热的冷却剂流
    运载由发动机产生的部分或者全部热量。热的冷却剂可为气体或液体的形式。在一些实施
    例中,冷却剂可为一种相变流体以提高热传递。

    干燥剂再生发生在热质换(HMX)系统内,使液体干燥剂、冷却剂和载体气发生热传
    递。其也可使液体干燥剂和载体空气之间发生水蒸汽交换。热质换系统由多个管子组成,在
    所述管子上载体气以逆流或交叉流的方式流动。特定的一组管子内流液体干燥剂,另一组
    管子内流冷却剂。

    本文所述的任何包含液体干燥剂的管子的外壁可由疏水性不渗透液体的和可渗
    透水蒸汽的材料制成。上述材料可为基于含氟聚合物-共聚物的磺化四氟乙烯(NafionTM,
    由杜邦销售),水导电含氟聚合物,非氟类质子传导聚合物(如NanoClearTM,可向Dais
    Analytic购买),高密度聚乙烯,纺粘烯烃等。管子,在其中冷却剂流连续加热空气,保持相
    对低的湿度。这些管子如此分布使得管子携带冷却剂的较高浓度发生于更靠近载体空气入
    口的热质换系统区域。

    另一种热质换系统设计是位于一大直径管子内部的一个管子或多个管子的管组
    件。在这种情况下,冷却剂在管组件中直径较小的管内流动,而液体干燥剂在直径较大的管
    内流动,但未流入直径较小的管中。内部直径较小的管子的管壁由一种材料制造,所述材料
    允许冷却剂和液体干燥剂之间的热传递,但不允许混合冷却剂和液体干燥剂。这些管子是
    由能与液体干燥剂化学兼容的材料制造。管组件的外壁是由可渗透水蒸汽但不渗透液体的
    材料制成。热质换系统将由多个上述管组件组成。载体气流以交叉流环绕所述管组件流动,
    液体干燥剂和冷却剂流相对于彼此逆流。

    有可能出现如下情况,其中冷却剂流量远高于载体气流量,或其中由于考虑设计
    或压降,热质换系统管子或管组件外侧的冷却剂便于流动。在这些情况中,热质换系统将由
    具有多个管组件的腔室组成。这些管组件将包括一外管及位于外管内部的一个或多个直径
    较小的管子。这些直径较小的管子内流载体气。外层直径较大的管子内流液体干燥剂。直径
    较小的管子的管壁是由可渗透水蒸汽但不渗透液体的材料制成。外层的直径较大的管子的
    管壁是由与液体干燥剂化学兼容但不渗透气体或液体的材料制成。以这种方式,液体干燥
    剂和冷却剂仅具有热传递的相互作用,但不发生混合。上述设计主要是与冷却剂为气体的
    情况相关。

    还可发生另一种情况,其中冷却剂可为过热的并流至液体干燥剂的旁侧。在这种
    情况下,如前所述的热质换管组件由一直径较大的管子组成,所述直径较大的管子内部具
    有至少一个单一直径较小的管子。载体气流在直径较大的管子内流动,但不流经直径较小
    的管子。液体干燥剂在直径较小的管子内流动。直径较小的管子的管壁由可渗透水蒸汽和
    不渗透液体的材料制成。外径较大的管子的管壁由防止热冷却剂与载体空气混合的材料制
    成,但所述材料允许载体空气和热冷却剂之间发生热传递。通过载体空气的直接加热,液体
    干燥剂的间接加热,所述液体干燥剂流可免受冷却剂的温度升高,所述冷却剂的温度升高
    会导致该液体干燥剂的化学变质。

    为了保持管子内部之间的流动分离,热质换系统组件采用封头。热质换系统的管
    子有两个不同的长度。不同的长度使得液体干燥剂被引入到管子中的一定长度,或者冷却
    剂或载体空气(取决于上述讨论的设计)被引入到管子中的不同长度。热质换系统的封头具
    有两个腔室,一个紧邻另一个。最接近热质换系统内部的头腔室与长度较短的管子的内部
    流体连接,但不与长度较长的管子的内部流体连接。最远离热质换系统内部的头腔室与长
    度较长的管子的内部流体连接。两个头腔室不与彼此流体连接。

    在一替代的热质换系统设计中,其中不采用管中管组件,头腔室相邻但不与彼此
    流体连接。

    热质交换的增强可用于热质换系统。在这种情况下,载体气流流经热质换系统管
    子或管组件的外侧,通过在热质换系统中放置壁来强化空气和液体干燥剂之间的传质,以
    使得载体空气不得不以弯曲的路径流动。在这种方式中,在HMX中空气的空间速度可变化强
    化传质。

    提高HMX中的传质和传热的另一种方法是通过增加垂直部件来限制部分载体空气
    流经HMX。在这种方式中,可实现涡流和湍流。上述部件可为杆,其中的载体空气必须通过
    杆。杆具有粗糙度或其他特征以增强涡流或湍流的发生。上述部件也可作为直接流过的翼
    片被用来引起载体空气的螺旋体流动通过HMX。

    发动机的排气中含有燃料的氧化产物,其中包括水。在此工况下,发动机排气的温
    度高于进入系统的载体空气的温度,气-气换热器用于将热量从发动机排气传递给载体空
    气。然后载体的空气进入HMX。气-气换热器可由具有三角形或波纹状的板材制成,形成结构
    元件以及流道。波纹板形成垂直于相邻板中通道的通道。波纹的方向也可阻碍空气流动到
    特定的板。这保证了在气-气换热器中发动机排气不与载体空气混合。也可采用本领域公知
    的气-气换热器的其他方法。

    离开HMX的载体空气与离开气-气混热气的发动机排气混合??墒褂没旌掀饕约跎?br />与两个流股整合相关的压降。离开混合器的混合气被冷却以便将空气中的空气冷凝。冷凝
    器可使用环境空气作为冷却流体。冷凝水收集于储水器中。离开冷凝器的冷却气被排放。

    可能存在以下实例,其中由于流速不同、压降的考虑或者化学兼容性,载体空气和
    发动机排气的混合是不实际的。在这种情况下,载体气通过一单独的冷凝器被单独冷凝。离
    开HMX的载体气通过一单独的冷凝器。来自载体气流和发动机排气的冷凝水集于储水器中。

    离开HMX的高浓度液体干燥剂储存于容器中。

    相比于现有技术,本发明提供了许多优点。本发明不仅再生了液体干燥剂,还收集
    了由发动机产生的水和液体干燥剂再生过程中除去的水。水的回收和积聚是非常有价值
    的。如果发动机排气流和载体空气流不含有毒物质,那么收集的水可用于人类,农业或牲
    畜。水也可用来支持空调运行。水也可用来支持发动机工艺,如燃料处理或冷却。

    本发明还可防止液体干燥剂与其他物流的混合。液体干燥剂通常是腐蚀性的。保
    持液体干燥剂和其他流股的分离可降低阀门、罐、管道等的腐蚀。

    本发明更详细地描述参照所附图纸,其中:

    图16为如前所述的一实施例中的液体干燥剂再生系统的工艺流程图。如图所示,
    低浓度液体干燥剂3002从容器3001流至HMX3015。HMX3015也接收离开发动机3005的热的冷
    却剂流3006。载体空气3008被引入系统中并通过空气-空气换热器3021被加热。热载体空气
    3009被引入HMX。载体空气3008通过与离开发动机3005的发动机排气3013的热交换被加热。
    在HMX3015内,冷却剂提供热量以支持将水蒸汽从液体干燥剂中转移至3002热载体空气
    3009。离开HMX3015的物流为加湿的载体空气3010、高浓度液体干燥剂3003以及冷却剂
    3007。冷却剂3007返回至发动机。高浓度液体干燥剂3003储存在容器3004中。离开HMX3015
    的载体空气与发动机排气3014在混合器3016中混合以减少与两物流结合相关的压降?;旌?br />流3011在冷凝器3017中冷却,所述冷凝器是以温度低于离开混合器的混合流3011的外部空
    气3018或任何其他流体冷却的热交换器?;旌狭?011的冷却使流体中的一部分水冷凝。该
    冷凝水3019储存在储水器3020中。离开冷凝器的混合流3012被排放。

    图17为图16所述的同一工艺,但是在这种情况下,离开HMX3015的载体空气3010在
    冷凝器3017中单独的热交换器中进行冷凝。离开空气-空气换热器3021的发动机排气3014
    也在冷凝器3017中单独的热交换器中进行冷凝。离开冷凝器3017的每一气流都有其自身的
    排气3012和3013。

    图18为一实施例中HMX3015设计的示意图。图中显示了HMX的内部部分3150及其内
    壁以表示其一般的几何结构。载体空气3009进入HMX3015,并环绕着携带冷却剂3027的管子
    和携带液体干燥剂3028的管子流动。携带液体干燥剂3028的管子的管壁是由疏水性可渗透
    水蒸汽但不可渗透液体的材料制成。携带冷却剂3027的管子比携带液体干燥剂的管子3028
    长。液体干燥剂管的两端部被密封并各自连接至板3032a和3032b。携带冷却剂管子3027的
    两端部被密封和连接至板3031a和3031b。不同的管长度形成相对独立的空间3022a,3022b,
    3023a和3023b,其中液体干燥剂3003和冷却剂3006可被引入HMX3015。

    图19为HMX3015设计使用管组件3024的示意图。如图18所示,载体空气3009流过管
    组件3024。管组件3024由两个不同直径的管子组成,直径较小的管子位于直径较大的管子
    的内部。直径较小的管子比直径较大的管子长。长度较长的管子以其两端部连接并密封到
    管壁及至两板3031a和3031b。管子内的流入和流出不受板3031a/3031b的限制。在管组件
    3024中,上述板3031a和3031b在进入和离开长度较长的管子之间形成流体屏障。板3032a和
    3032b连接至管组件中长度较短的管子的两端部,以此种方式使得管壁与板3032a和3032b
    之间密封但不限制管外的流动。

    图20为HMX中管组件构造的详细剖视图。热的冷却剂3006进入HMX3015的腔室
    3022a,所述腔室3022a由外部封头壁3033a和板3031a构成,板3031a连接管组件3024中长度
    较长的管子的管壁3030。热的冷却剂可流入管组件3024中长度较长的管子并离开进入腔室
    3022b,所述腔室3022b由外部封头壁3033b和板3031b之间的空间形成,板3031b连接管组件
    3024中长度较长的管子的管壁3030的另一端。冷却剂3007通过腔室3022b离开HMX3015。图
    19显示了热的冷却剂3006的上下流动,但这是任意的。冷却剂3006的流动可在HMX3015中自
    下而上。同时,对HMX3015的取向可为更适合本发明特定应用的任何方式。

    如图20所示,低浓度液体干燥剂3002通过腔室3023b进入HMX3015,所述腔室3023b
    与热的冷却剂3006的入口腔室3022b对面设置。低浓度液体干燥剂3002的入口腔室3023b由
    板3031b及其连接至板3032b所界定,所述板3031b连接管组件3024中长度较长的管子的管
    壁3030,所述板3032b连接管组件3024中长度较短的管子的管壁3029。液体干燥剂3002可环
    绕着管组件3024中长度较长的管子的外壁3030流动,但液体干燥剂流3002和3003以及冷却
    剂流3006和3007之间没有流体连接。液体干燥剂3002能够在管组件3024中长度较长的管子
    和长度较短的管子之间的环形空间中流动。管组件3024中长度较短的管子的外壁3029可完
    全或部分由可渗透水蒸汽而不渗透液体的疏水性材料组成。进入HMX3015的载体空气3009
    从液体干燥剂3002中提取水蒸汽,当其流经HMX的管组件3024时。液体干燥剂通过腔室
    3023a离开HMX3015,所述腔室3023a保持液体干燥剂流3003和冷却剂流3006分离。HMX3015
    中可存在上述多个管组件3024。

    图21为一管组件3024横截面的俯视图。载体空气3009环绕着管组件3024流动。管
    组件的最外层壁3029由可渗透水蒸汽但不可渗透液体的疏水性材料制成。液体干燥剂3003
    流出页面(用周期来表示),并在由管组件3024的最内层壁3030和管组件的最外层壁3029组
    成的环形空间中流动。热的冷却剂3006进入页面(用加号表示),因此液体干燥剂3003及热
    的冷却剂3006是逆流的。管组件3024的最内层壁3030由一种材料制成,该材料能完全密封
    液体干燥剂(3003)中的冷却剂(3006),但允许两种流体之间的热传递。

    图22为管组件3024另一种结构的示意图,其中热的冷却剂3006在管组件3024的外
    部流过。在这种情况下,管组件3024的最外层壁3030是由允许冷却剂3006和液体干燥剂
    3003之间热传递的材料制成。液体干燥剂在由管组件3024的最外层壁3030和最内层壁3029
    界定的环形空间中流动。载体空气3009在管组件3024中的最内层管内流动。管组件的最内
    层壁3029由可渗透水蒸汽但不可渗透液体的疏水性材料制成。

    图23为另一种替代的管组件3024结构的示意图,其中热的冷却剂3006在管组件
    3024的外部流过。在这种情况下,管组件3024的最外层壁3030是由允许载体空气3009和冷
    却剂3006之间热传递的材料制成。载体空气在由管组件3024的最外层壁3030和最内层壁
    3029界定的环形空间中流动。液体干燥剂3003在管组件3024中的最内层管内流动。管组件
    的最内层壁3029由可渗透水蒸汽但不可渗透液体的疏水性材料制成。

    图24A和图24B为在载体空气3009与管组件3024之间具有增强的传质传热的
    HMX3015的示意图。流动干扰物3034的放置遍及HMX以引起湍流和顺流。流动干扰物3034在
    本实施例中为所示的圆柱形杆,其放置以使流体流动垂直于管组件3024的方向。

    图25为具有结构元件的HMX3015的示意图,所述结构元件引起载体空气3009以正
    弦曲线贯穿HMX3015。这增加了反应器的有效长度。

    第一液体干燥剂再生系统包括热质换热器,所述热质换热器包括多个交换组件,
    所述多个交换组件横跨热质换管道,其中,穿过所述热质换管道的流动为相对于所述交换
    组件的交叉流,其中所述交换组件包括多个第一细长中空管道以及多个第二细长中空管
    道;且发动机产生排气流和冷却剂流,其中所述排气流与载体气流进行热传递,所述载体气
    流随后进入热质换热器,其中所述热质换热器接收液体干燥剂流、冷却剂流和载体气流,其
    中所述第一细长中空管道或第二细长中空管道包括水蒸汽可渗透壁,并且其中所述液体干
    燥剂流和载体气流与所述水蒸汽可渗透壁接触。

    第二干燥剂再生系统根据第一干燥剂再生系统,其中所述第一细长中空管道互相
    隔开,并且其中所述第二细长中空管道互相隔开。

    第三干燥剂再生系统根据第二干燥剂再生系统,其中所述第一细长中空管道横向
    横跨所述热质换管道,并且所述第二细长中空管道横向横跨所述热质换管道。

    第四干燥剂再生系统根据第二干燥剂再生系统,其中所述第一细长中空管道为一
    管中管交换组件的外部管道,每一所述管中管交换组件进一步包括内部管道,其中内流管
    道由所述内部管道所限定,并且外流管道与所述内部管道不相关并连接至所述第二细长中
    空管道的管壁。

    第五干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统,其中所述交换组件包括管
    中管交换组件,其中每一管中管交换组件包括在一第二细长中空管道中的一第一细长中空
    管道,在所述第一细长中空管道内部形成内流管道,和在所述第一细长中空管道外部形成
    外流管道,并连接至所述第二细长中空管道的管壁。

    第六干燥剂再生系统根据第五干燥剂再生系统,其中所述冷却剂流流过所述中央
    内腔,所述液体干燥剂流流过所述外壳及所述载体气流流过所述热质换管道。

    第七干燥剂再生系统根据第六干燥剂再生系统,其中所述冷却剂流和液体干燥剂
    流以一逆流设置流动。

    第八干燥剂再生系统根据第五干燥剂再生系统,其中所述载体气流流过所述中央
    内腔,所述液体干燥剂流流过所述外壳及所述冷却剂流流过所述热质换管道。

    第九干燥剂再生系统根据第八干燥剂再生系统,其中所述载体气流和液体干燥剂
    流以一逆流设置流动。

    第十干燥剂再生系统根据第五干燥剂再生系统,其中所述液体干燥剂流流过所述
    中央内腔,所述载体气流流过所述外壳及所述冷却剂流流过所述热质换管道。

    第十一干燥剂再生系统根据第十干燥剂再生系统,其中所述液体干燥剂流和载体
    气流以一逆流设置流动。

    第十二干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统,其中离开热质换热器的
    载体气流通过冷凝器,其中所述冷凝器的集水器与容器流体连通。

    第十三干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统,其中在热接触载体气流
    后,排气流通过冷凝器,其中所述冷凝器的集水器与容器流体连通。

    第十四干燥剂再生系统根据第十三干燥剂再生系统,其中离开热质换热器的载体
    气流与排气流混合以形成混合气流,所述混合气流通过冷凝器。

    第十五干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统,其中低浓度液体干燥剂
    容器与低浓度液体干燥剂容器通过液体干燥剂流流体连通。

    第十六干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统,其中在通过热质换热器
    后,冷却剂流被重新引入发动机。

    第十七干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统,进一步包括多个流动干
    扰物,其从所述热质换管道的至少一个壁面伸出。

    第十八干燥剂再生系统根据第十七干燥剂再生系统,其中流动干扰物横跨所述热
    质换管道。

    第十九干燥剂再生系统根据第十七干燥剂再生系统,其中所述流动干扰物的横截
    面选自以下群组,所述群组包括机翼型,三角型,矩形或者其他形式。

    第二十干燥剂再生系统根据第十七干燥剂再生系统,其中所述热质交换管道包括
    相互对立的第一和第二纵向壁,以及所述流动干扰物包括至少一个第一翼片从所述第一纵
    向壁延伸部分穿过所述热质交换管道,以及至少一个第二翼片从所述第二纵向壁延伸部分
    穿过所述热质交换管道。

    第二十一干燥剂再生系统根据第二十干燥剂再生系统,其中所述流动干扰物使流
    体以S型路径经过所述热质交换管道。

    第二十一干燥剂再生系统根据任何前述的第五至第二十干燥剂再生系统,其中所
    述管中管交换组件中的至少一个包括流动干扰物。

    第二十三干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统,其中所述排气流与所
    述载体气流通过换热器接触。

    第二十四干燥剂再生系统根据任何前述的第五至第二十三干燥剂再生系统,其中
    每一所述管中管交换组件进一步包括中间细长中空管道,其中外流管道由所述中间细长中
    空管道的外壁及所述第二细长中空管道所限定,中间流管道由所述第一细长中空管道和所
    述中间细长中空管道所限定。

    第三次讨论

    此处描述的干燥系统使用吸湿性液体,包括但是不限制于盐溶液(例如,氯化锂,
    氯化钠,氯化钙),酒精(例如,丙三醇,甲醇,乙醇),化学药剂(例如,硫酸钙)或者这些的结
    合,以为了空调的目的干燥进入的气流。干燥器的设计以使热能持续的被从全部的干燥步
    骤中移除,通过但是不限于环境中的气流,经受蒸发冷却的空气,或入水的冷却液的方法。
    该热的移除,特别是从液体干燥剂中的移除,对于促进持续空气干燥是有利的,因液体干燥
    剂浓度由于水蒸气的吸收而减少。

    此处所描述的方法以及设计是用于气体的干燥以及冷却,使用水蒸气可渗透管以
    使气流中分离液体干燥剂,以及水蒸气不可渗透管以使气流从冷却剂中分离,并且以使液
    体干燥剂从冷却剂中分离。其中的一些实施例中,周围环境的,湿润的空气因为通过垂直于
    复数个平行水蒸气可渗透管的轴线进入液体干燥剂进入处而被干燥??裳〉姆椒ㄌ峁┯诓?br />同的方法,其中冷却剂(如环境空气)或者其他的冷却剂例如水,乙二醇或者其他合适的流
    体(如气体或者液体)被用以冷却剂,因为其吸收水。

    相对于目前工艺水平,此处描述的设备使得水蒸气可渗透材料的使用更有效,为
    了防止液体干燥剂至干燥气体的残留物。特别是,该设备以及系统使用膜管,与结构支承管
    以及结构支承歧管库互相协调,以提供密封以及传递,或者循环液体干燥剂。所描述的设备
    设计使能够用于固定以及密封所述管道至歧管库,包括O型环,塑料焊接,化学粘合,压力接
    头以及其他的安装组建的方法或者其他的已知于本技术领域的方法。对于管道,歧管库,水
    蒸气可渗透管以及其他湿润组件的合适的材料包括,但不限制于PVDF,PP,HDPE,PVC,PPS,
    PES,PTFE和其他聚合物。固体电解质膜还适合选择性的在仪器中传递水。这些膜包括基于
    含氟聚合物-共聚物(fluoropolymer-copolymer)的磺化四氟乙烯(sulfonated
    tetrafluoroethylene)(NafionTM,由DuPont所销售),水导含氟聚合物(water conducting
    fluoropolymers),和非氯化质子导聚合物(non-fluorinated proton conducting
    polymers)例如NanoClearTM,从“Dais Analytic”可得。

    此处描述的设备以及系统提供设计的灵活以及可扩展性,因为重复管原件的使用
    以及结构的简便。其提供了可控的优势,因为结构的气体以及液体干燥剂流比例可改变由
    于需要满足操作者对于湿度以及温度的偏好,或者基于改变的环境的调节,而不关心空气
    中的液体干燥剂的环境以及易受损的下游部件的腐蚀。该设备提供功能的多样性,其中其
    可被用以提供间接的气流的冷却,通过暴露于水的而非液体干燥剂的第二气流的蒸发冷
    却。该设计还提供多种传质和/或传热流的使用,通过简单的增加歧管库连接表面以及直径
    以及管长度的数量。

    该设备将经一步特别的描述,通过举例,和附图,其中:

    图26显示了传热传质设备4100的一个实施例中的传热传质管的设置的剖视图。显
    示的为用于干燥供应的气流4005,和接着冷却干燥气流4006以制造冷却的干燥的气体4007
    的两个阶段。在干燥不走4200,气流的供应通过水蒸气可渗透传质管4202的表面,水蒸气可
    渗透传质管4202包括液体干燥剂4204流,水蒸气由液体干燥剂4204所吸收,其趋向于增加
    温度,由于水蒸气冷凝的热量。液体干燥剂4204的温度的增加不利地影响其吸收水蒸气的
    能力,所以冷却剂4203,例如水,被引入传热管4201,传热管位于传质管4202的同中心。排气
    4209,例如从空调的建筑中一区的空气,也被引入传热管,从而降低液体干燥剂4204的温
    度,通过间接蒸气冷却的过程。传热管4201可包含亲水材料4211层,从而产生一个更加统一
    的水薄膜于传热管4201的内部表面,因此增加表面面积并且提供更大的蒸气冷却效果。在
    冷却步骤4300,干燥气流4006穿过水蒸气不可渗透传热管道4301的表面进入冷却剂例如水
    的进入处。当在干燥步骤4200,排气4309也被引入热传导管道4301为了冷却干燥提供气体
    4006通过非直接蒸气冷却。冷却步骤4300的传热管4301还可包含一亲水材料4301的表面,
    从而增加表面面积以及提供更大的蒸气冷却效果。没有显示的为三个图26的额外的变形,
    其中:

    a.供应气体4005被引入传质管道4202,同中心的位于干燥步骤中的干燥传热管道
    4201之中。排气流4209以及冷却剂4203可包含亲水材料4211层,从而产生更同意的水薄膜
    于传热管道4201的外表面,从而增加表面面积并且提供更大的蒸气冷却效果。液体干燥剂
    4204被包含于传热管4201以及传质管4202,如图26并且对于冷却步骤4300没有流体设置的
    改变。

    b.干燥供应气体4006被引入冷却步骤4300的传热管4301。排气流4309以及冷却剂
    4303穿过传热管4301的表面。传热管道4301可包含亲水材料4311层以使产生更统一的水薄
    膜于传热管4301的外表面,从而从而增加表面面积并且提供更大的蒸气冷却效果。对于g干
    燥步骤4200没有流体设置的改变。

    c.在a)和b)中的干燥步骤4200的和冷却步骤4300的流体设置改变被应用。

    图27显示了图26所描述的传热传质设备4100的干燥步骤4200的带有明显的以及
    同轴的传热管4201以及传质管4202的实施例模型。图28显示了图27的截面图。在本实施例
    中,传热管4201同轴并且在具有更大直径的传质管4202的内部。传质管4202被保留并且密
    封两个入口歧管库4221以及出口歧管库4222的第一表面。更长的传热管道4201被保留并且
    密封两个入口歧管库4221以及出口歧管库4222的第二表面。该设置使得一个沟被留于更小
    的传热管4201的外直径以及更大传质管4202的内直径之间,其中液体干燥剂4204当被引入
    在入口连接4223的入口歧管库4221处流动。被干燥4005的气体垂直通过传质管4202的轴
    线。干燥气体4006退出设备,在其被多个传质管4202所穿过之后。当在输入气体4005中的水
    蒸气被液体干燥剂4204所吸收,传质管道4202中的液体干燥剂4204的温度趋向升高。冷却
    剂4203被引入更小的内部传热管道4201,其将液体干燥剂4204温度升高的成都,其为热接
    触。传热管道4201可完全为兼容材料所制作,不受液体赶走啊急4204所腐蚀,或者他们可为
    铝或者其他的高温导电材料所制,然后被包括PP,HDPE,PPS,PVC,PTFE,和PVDF还有其他的
    类似的材料所覆盖。在任何的情况下,薄壁管对于增加从液体干燥剂4204到冷却剂4203的
    传热性。其他的增加传热的方法可能也被使用,例如散热片,起皱壁和增加湍流和传热面积
    的特征的方法。

    图28的界面限定对于传热传质设备4100的干燥步骤4200的实施例的三个管道系
    统或者管道:

    1)传热管道系统被限定于传热管4201的壁以及互相不朝向的入口和出口歧管库
    4221和4222的外表面,并且定位以及密封传热管道4201.

    2)传质管道系统被限定于传质管道4202的壁,传热管道4201的壁,以及入口和出
    口歧管库4221和4222的壁,从入口连接4223引导至出口连接4224。

    3)气体管道被限定于互相不朝向的入口和出口歧管库4221和4222的表面并且定
    位和密封传质管4202。

    图29和30为冷却步骤4300的界面图以及模型。在这个传热传质设备4100的步骤
    中,孔被提供于歧管库4321和4322,只是用于连接和密封传热管道4301,传质管道没有被用
    于这个实施例。如图26所示,干燥供应气体4006穿过传热管道4301的表面并且退出如干燥
    并且冷却气体4007。在实施例中,冷却剂4303以及排气流4309被引入靠近整个入口歧管库
    4321的第二表面区域的开口。降低的压力会额外被联系于晓得入口以及出口连接并且提升
    在复数个传热管4301的流体一致性。传热管4301可包含亲水材料4311层从而产生一个更加
    统一的水薄膜于传热管道4301的内表面,从而增加表面积并且提供更大的蒸气冷却效果。

    图31显示了两个步骤的传热传质设备4100的实施例,其中干燥步骤4200以及冷却
    步骤4300被包装于它们自己的向着互相垂直的管道组件并且横向于自己的管道,其中供应
    气体4005被引入。错列管道布置以及交替传质管道4202以及传热管道4301的使用提供了好
    处,包括为了提升传质转热的增加的供应气体4005的湍流,以及壁其他的使用一系列明显
    干燥步骤4200以及冷却步骤4300的设置的更紧凑的设计。在干燥步骤4200中,液体干燥流
    4204以及冷却流4203被示于交叉流设置。在冷却步骤4300,冷却流4303以及排气流4309也
    示于交叉流设置,其允许增加冷却剂4303对于排气流4309的暴露程度并且导致更大的间接
    的增加干燥气体4006的蒸气冷却从每个连续组的传质管道4202。

    图32显示了两个步骤的传热传质设备4100的实施例,其中例如冷水的液体为冷却
    剂4203和4303,并且没有排气体4209或者4309被使用于传热传质设备4100。反而,水可由冷
    却塔被冷却,或者其可另外的能被泵送入传热传质传输设备4100。在该方法中,在干燥步骤
    4200中冷却剂4203减低了液体干燥剂4204的温度并且冷却剂4303冷却干燥气流4006于冷
    却步骤4300,从而制造干燥以及冷却气体4007。液体冷却剂的使用提供了优势,包括但是不
    限于增加了设计的相对于管道直径长度的灵活性,其可使得有更加紧凑的设计。

    图33和图34显示了一步骤的传热传质设备4100的实施例的图和模型。液体干燥剂
    流4404包含并且由水蒸气可渗透传质管道4402从供应气流4005中所分离。第一传热管4401
    同轴的位于液体干燥剂流4404和供应气流4005之中;第二传热管道4501同轴地位于液体干
    燥流4404的外部以及供应气流4005。冷却剂4403,例如水,被引入第一热传递管4401以及冷
    却剂4503被应用以彭撒或者其他方式至第二传热管道4501的外部。第一传热管道4401和第
    二传热管道4501可包含亲水材料4411和4511层以产出一更同意的水薄膜于第一传热管道
    4401的内表面,和第二传热管道4501的外表面,从而增加表面面积并且提供更大的蒸气冷
    却效果。在传热传质设备4100的此和其他步骤的实施例中,供应气流4005可示出不理想的
    压降以及在入口和出口歧管库4201和4422和在附属个传热管道4201和4301和传质管道
    4202之间产生的沟的流体非统一性。本技术领域的技术人员可降低这些不理想的效果,通
    过为了供应气流4005使用更大的输入输出连接,更深的歧管库4421和4422,其中供应气流
    4005可被组织,并且湍流降低特性和充足的液压支架的平衡。没有被示出的是图33和图34
    的另一实施例,其中供应气流4005的位置和液体干燥剂流4404被点到,例如液体干燥剂流
    4404邻近于外传热管道4501和邻近于内传热管道4401的供应气流4405。

    图36显示了一步骤的传热传质设备4100的另一实施例,其使用了例如冷水的液体
    为冷却剂4403和4503,并且没有排除气流被局部地适用于传热传质设备4100。替代地,冷水
    可被由带有排除气流的蒸气冷去的冷却塔远程制造,或者其可能够被泵入传热传质设备
    4100.液体冷却剂提供了包括但是不限于增加相对于为了更加紧凑设计的管道直径和长度
    的灵活性的好处。

    图37显示了一步骤传热传质设备4100的实施例,其仅使用了一个传热管4501。供
    应气流5被通过间接的由冷却剂4503和排除气流4509,或者仅仅例如水的液体冷却剂4503,
    的蒸气冷却而冷却。传热管4501可包含亲水材料4511层以制造一更加统一的水薄膜于传热
    管4501的外表面,从而增加表面面积并且提供更大的蒸气冷却效果,一些例子,例如当液体
    冷却剂4404流量和湍流足够的高,使得热量从在传热管道4501的表面的界面膜所移除。这
    可以提供消除冷却剂流的机会,而被用于冷却冷却剂流4404,通过同轴地位于传质管道
    4402的传热管道,使得传热传质设备4100的结构简便。

    图38显示了耦合设备4050用于定位和密封两个同轴管道并且图39显示了传热传
    质管道组建4060的模型。在一个实施例中,耦合设备4050和4051被热焊或者其他的方法至
    传热管4201和传质管4202密封,从而创造管道组建4060和传热传质设备4100的促进组建。
    耦合设备4050和4051的内部和外部直径的特性提供对于可能连接的歧管库4221和4222和
    传热管4201和传质管4202密封。复数个通路位于在耦合设备4051表面之间的圆形列阵,连
    接传热管4201的外直径和传质管4202的内直接。这些通路允许液体干燥剂4204传递至传热
    传到4201和传质管道4202之间的沟。增加的在液体干燥剂4204和冷却剂4203的,和液体干
    燥剂4204和供应气流4005之间的传热可被由导向通孔的角度,例如从平行于耦合设备4050
    和4051的轴平行的轴呈45度,以完成。这些带角度的通孔特征和其他诱转的特征增加液体
    干燥剂4204的流体通路长度并且增加液体干燥剂接触供应气流4005的时间,从而增加液体
    干燥剂4204所吸收的水蒸气的量。耦合设备4050和4051可被例如PP,HDPE,PVC或者其他的
    可适用于暴露于腐蚀性液体干燥剂4204的材料所制成。连接传热管4201和传质管4202至耦
    合设备4050和4051的方法包括但是不限制于热焊,但是其他的包括化学焊接和粘连也可被
    使用。

    图40显示了密封于耦合设备4050至歧管库4221和4222的管组件4060的实施例的
    细节图。其可通过热板塑料焊接,O形环,或者其他技术的方法完成。当与歧管库4221和4222
    连接在一起,管道组件完成密封冷却管系统以及液体干燥剂管系统,并且从供应气流5隔离
    液体干燥剂204。

    图35显示了耦合设备4053,其对于制造可被用于描述与图33,34和36的实施例中
    的传热传质管组件非常有效。耦合设备5053提供了用于传输液体干燥剂4404,冷却剂4403,
    排气4409以及供应气体4005,如图34,的管道。其还提供了用于连接传热管道4401和4501,
    传质管4402以及供应气体4005,如图34所示,的密封表面。其提供了用于连接传热管道4401
    和4501,传质管道4402,并且至歧管库4421,如图34,所示的密封表面。

    图5显示了结构,多孔支撑件4020,其可被水蒸气可渗透材料所热结合,或者要么
    被粘合以产生传质管。在相同的方式中,水蒸气不可渗透材料可被用于结合结构多孔支撑
    件4020以产生传热管。挤压出的塑料管,或者塑料板材料制造出的管道,可为大量的横截面
    形状,其增加表面面积,增加湍流,或者要么促进提升传热传质。如图5所示的结构的横截面
    形状,其可被用于传热管或者传质管,为薄片的,但是应该被理解,其他的能够增加增加表
    面面积,增加湍流,或者要么促进提升传热传质的形状也能被使用。图41和42显示了两个实
    施例,其中薄片形传质管4202被利用于干燥步骤4200,例如图26,27和28所示。

    在一实施例中,如图43,复数个薄片形传质管4202包含液体干燥剂,其被使用以增
    加船体供应气体4005的管道中的供应气体4005的流体通路长度。该增加的长度允许更多的
    供应气体4005的暴露时间,以增加水蒸气可渗透传质管4202的表面面积,产生冷少的在干
    燥气流46中的水蒸气含量。图43的下游组件示出了一个实施例,其中干燥气体4006被暴露
    于复数个薄皮形传热管道4301。流过通路的长度以此方式被增加,暴露干燥气体4006至更
    大的传热管表面面积于增加持续时间,从而提供了更大的干燥以及冷却气流4007的温度降
    低。

    冷却步骤4300的一些实施例可被喷洒或者应用例如水的冷却剂4303至薄片或者
    其他形状的传输干燥供应气体4006的传热管4301的表面。排气4309可穿过潮湿传热管道
    4301的表面。传热管道4301可包含亲水材料4311层,从而产生一更统一的水薄膜与传热管
    道4301的外表面,从而增加表面面积以及更大的蒸发冷却效果。该方法提供了排除气体
    4309的更大量的接触增加量水的时间,允许其与水达到平衡,从而增大水的温度的降低,并
    且增加干燥气流4006冷却的温度。如图42和42的例子所示,薄片或者其他形状的传热管道
    4201可被用于传热传质设备4100的实施例的干燥步骤4200,以提升供应气流4005以及液体
    干燥剂流4204的冷却。

    如图31显示的环形横截面传热管道4201以及4301以及传质管4202,薄膜或者其他
    横截面形状可被以增加气体管道中的湍流或者产生旋涡的方式应用,从而增加传热传质的
    量并且提供更紧凑的传热传质设备设计。

    另一个增加传热传质的方法是利用螺旋形特征以增加液流于管壁的对立边必须
    达到温度或者水含量的均衡的温度的时间。图44显示了传热管4201的实施例,其包括了旋
    涡屏障壁4251,其引起了液体干燥剂的4204的旋涡流通路。该结果增加的流通长度提升了
    冷却剂以及从液体干燥剂至倍引入传热管4201内部的排气4209的传热。图44显示了挤压
    4250的简况,其可制造平行工件并且成型加工一圆管。挤压的接近边缘接着被热焊接或者
    其他形式被连接在了一起,产生如图44中的水蒸气不可渗透传热管4201。

    传质管道可被由可达到从潮湿气体至液体干燥剂的理想水蒸气传输以及提升与
    液体干燥剂的化学兼容性的多种材料以及方法所制作。为了包含在传质管中的液体干燥
    剂,斥水编织塑料或者斥水非编织材料包括但是不限于熔喷无纺布(Meltblown)以及纺粘
    的烯烃(spunbonded olefins)或者带有包括但是不限于0.05微米至0.5微米范围的孔隙度
    (porosity)的微孔薄膜可被使用。小七孔以及的斥水材料的结合通过前述材料于正常操作
    条件(例如低于20psi的压力)防止水迁移。然而,当在管道中的压力被增加至高于突破压
    强,液体水可渗过水孔结构。

    如此处所使用,“突破压强”涉及最小压强,其中液体水将穿过斥水编织(woven)或
    者非编织(non-woven)材料或者仅于低压下水蒸气可渗透的斥水微孔薄膜。例如,孔隙度
    0.1微米的斥水烧结(sintered)材料可大约为60psi。

    当操作于突破压力,水将穿过斥水材料的表面以产生一水薄壁于表面。用于产生
    水薄壁于管道表面的可替换技术为利用斥水材料于低压下。Mister喷头可被用以引入水液
    滴用于蒸汽冷却此处的任何地方,其中斥水材料于突破压力或者斥水材料被使用。潮湿媒
    介例如Munters也可被使用以结合水滴或者mister喷头以产生排除气流4209,
    4309,4409,和4509的蒸汽冷却,其这届可被用为冷却剂于任何的此实施例所述的传热传质
    设备4100。

    为了提升水蒸汽传输,在一些实施例中,微孔薄膜的厚度,包括但不限于,10微米
    到50微米的范围,并且其打开区域应该超过50%。在一些实施例中,打开区域大于70%。为
    了机械的支持该薄多孔薄膜的目的,并且以防止薄膜比在液体干燥剂比周围环境空气与一
    个更低的压力的情况下的薄膜的崩坏,一个结构的内部支持管道4020可以被提供。这个设
    计的使用,随着微孔薄膜覆盖结构支持管道4020的外部表面,许可液体干燥剂最接近将被
    干燥的穿过的气体,并且促进水蒸气通过薄膜的传输。结构管道4020以及薄膜均可为合适
    的材料例如PVDF,PP,HDPE,PES,PPS,PVC,PTFE或者其他的合适的材料所制成。

    在传质管道4202以及4402的第二结构中,一个结构多孔管道4020再一次被用为基
    片(substrate),于硬质电解质膜所应用出。多孔基片4020可包括烧结材料,例如PTFE,
    PVDF,PP或者其他的合适的材料,其孔隙度为但是不限于10微米至500微米的范围。电解质
    薄膜,其可选的传递水而非气体,被通过喷洒,滴漏或者其他的沉积方法应用于基片管道
    4020的外表面。在一些实施例中,电解质膜的厚度范围包括但不限于10微米至100微米。结
    构多孔基片管4020的壁厚度范围包括但不限于0.005”至0.050”。在一些实施例中,多孔基
    片管4020由亲水材料所制,为了促进水穿过烧结材料并且至微孔薄膜表面的传输。

    在传质管4202以及4402的第三结构中,结构多孔以及穿孔管4020倍用为机械制
    成,于附加斥水编制塑料或包括但是不限于熔喷无纺布(Meltblown),纺粘的烯烃
    (spunbonded olefins),或微孔薄膜或固体电解质薄膜的斥水处。多孔管4020可被以烧结
    的PVDF,PP或者其他的合适的材料所制作,其孔隙度范围包括但不限于10微米至500微米。
    带有孔隙度范围为但不限于0.05”至0.5”的穿孔管4020可被制造以通过注射或者压制模塑
    PP,HDPE,PVDF或者其他适合的材料。结构管道4020可具有圆形截面,或者其可使用薄膜形
    或者其他圆形或者角部分的其他结构,其可产生增加的垂直导入至其轴线(图5)的气流。某
    些截面,例如薄片形,将使多孔穿孔结构4020以及片材薄膜的安装,连接于后缘,使用热熔,
    化学粘合和其他的技术人员所致的方法。

    如图26-45,一些实施例中,每个传热管道4201壁每个传质管道4202更长。在一些
    实施例中,每个传热管道4401比每个传质管道4402更长。在一些实施例中,每个传质管道
    4402比每个传热管道更长。在一些实施例中,传热管道4201,4302,4401和4501以及传质管
    道4202和4402大约同长度,并且可能使用如图35和38的耦合设备4050和4053用于连接至歧
    管库4221,4222和4421。

    在一些实施例中,每个传质管道4202比每个传热管道4201长,并且传质管道4202
    被同轴地位于更大直径传热管道4201之中。这样的实施例相同于示于图27和28的,除去供
    应气体4005被传送至传质管道4202并且液体干燥剂被传质传热管道4201。

    在一些实施例中,传质管4202以及4402了可部分的或者完整的从水蒸气可渗透材
    料中形成。在一些实施例中,传质管4202和4402可包括多孔支承材料(如脚手架材料)以及
    水蒸气可渗透材料。传质管材料的例子为从包括塑料编织,如纺粘型烯烃的非塑料编织,微
    孔材料,由水渗透,微孔聚合物电解质膜覆盖的结构多孔管,或结构多孔管道的集合中所选
    出的的材料所制的。整体或者单片式的(monolithic)的水可渗透材料的例子包括基于含氟
    聚合物-共聚物(fluoropolymer-copolymer)的磺化四氟乙烯(sulfonated
    tetrafluoroethylene)(NafionTM,由DuPont所销售),水导含氟聚合物(water conducting
    fluoropolymers),和非氯化质子导聚合物(non-fluorinated proton conducting
    polymers)例如NanoClearTM,从“Dais Analytic”可得。此时所用的“亲水”所指的是接触角
    度大于90度的材料(至少100度,115度,120度,或者少135度)。此处所制的“覆盖”包括但是
    不限于,材料被涂于基片上的例子以及材料(例如薄膜)被包覆于或者收缩包覆于基片上的
    例子。形成与薄片形4020内的多孔支撑材料的例子示于图5。

    在一些实施例中,传热管4201,4301,4401和4501,传质管4202和4402,耦合设备
    4050,4051和4053,歧管库4221,4222和4421,以及其他的相关联的管道系统的部分可包括
    从聚偏氟乙烯(polyvinylidene difluoride(PVDF)),聚丙烯(polypropylene(PP)),高密
    度聚乙烯(high-density polyethylene(HDPE)),聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene
    (PTFE)),聚氯乙烯(polyvinyl chloride(PVC)),聚苯硫醚(polyphenylene sulfide
    (PPS)),聚醚砜(polyethersulfone(PES)),金属(metal)的集合中选出的一个或者其中的
    组合。在一些实施例中,该壁可由聚偏氟乙烯(polyvinylidene difluoride(PVDF)),聚丙
    烯(polypropylene(PP)),高密度聚乙烯(high-density polyethylene(HDPE)),聚四氟乙
    烯(polytetrafluoroethylene(PTFE))或者其组合物所覆盖金属的壁所形成。在其他的实
    施例中,该壁可由聚偏氟乙烯(polyvinylidene difluoride(PVDF)),聚丙烯
    (polypropylene(PP)),高密度聚乙烯(high-density polyethylene(HDPE)),聚四氟乙烯
    (polytetrafluoroethylene(PTFE)),聚氯乙烯(polyvinyl chloride(PVC)),聚苯硫醚
    (polyphenylene sulfide(PPS)),聚醚砜(polyethersulfone(PES))或者其组合物所构成。
    金属的例子可被有效的包括,但是不限制于钛,不锈钢,以及其他的抗腐蚀金属或者合金。

    以上的内容是为了举例,解释,以及描述本发明的实施例的目的。这些实施例的修
    改以及适应对于此技术领域的技术人员而言在不脱离本发明的范围以及精神的情况下是
    显而易见的。

    关于本文
    本文标题:传热传质设备以及包括传热传质的系统.pdf
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