[发明专利]用于湍流式耐腐蚀的热交换器的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求下列申请的优先权：(1)2012年6月11日提交的名为“用于湍流式耐腐蚀的热交换器的方法和系统”的美国临时专利申请No.61/658,205；(2)2012年11月21日提交的名为“用于湍流式耐腐蚀的热交换器的方法和系统”的美国临时专利申请No.61/729,139；(3)2012年11月29日提交的名为“用于湍流式耐腐蚀的热交换器的方法和系统”的美国临时专利申请No.61/731,227；(4)2012年12月12日提交的名为“用于湍流式耐腐蚀的热交换器的方法和系统”的美国临时专利申请No.61/736,213；(5)2013年1月29日提交的名为“用于湍流式耐腐蚀的热交换器的方法和系统”的美国临时专利申请No.61/758,035；和(6)2013年3月15日提交的名为“用于湍流式耐腐蚀的热交换器的方法和系统”的美国临时专利申请No.61/789,357，由此，上述美国临时专利申请中的每一篇均以参引的形式结合到本文中。

背景技术

本申请主要涉及将液体干燥剂用于除湿和冷却(并且在一些情况下加湿和加热)进入空间的空气流。更具体地，本申请涉及将多微孔膜和其它膜用于从空气流中分离出液体干燥剂，其中，使流体流(空气、传热流体、和液体干燥剂)紊乱地流动，使得可在流体间出现高传热速率和高传湿速率。本申请还涉及两种或三种流体之间的耐腐蚀的热交换器。这种热交换器可将由重力导致的压力(虹吸作用)用于将多微孔膜保持成适当地附接于该热交换器结构。

已经与常规蒸汽压缩采暖、通风和空调(HVAC)设备并行使用液体干燥剂以帮助降低空间中的湿度，特别是降低需要大量的室外空气或在建筑空间自身内具有大湿负荷的空间中的湿度。诸如弗洛里达州的迈阿密之类的潮湿气候需要大量的能量以适当地处理(除湿和冷却)为空间居住者的舒适度所需要的新鲜空气。常规蒸汽压缩系统具有有限的除湿能力并倾向于使空气过度冷却，从而通常需要能量密集的再加热系统，这些再加热系统显著提高了整体能量成本，这是因为再加热将附加的热负荷添加至冷却盘管。液体除湿系统已经使用了多年并且在从空气流中移除湿气的方面通常是非常有效的。然而，液体除湿系统通常使用诸如氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)或氯化钙(CaCl₂)和水的溶液之类的浓盐溶液。这种盐水是强腐蚀性的，甚至在量少的情况下亦是如此，因此，多年来已经作出了多种尝试以防止干燥剂转移至待处理的空气流。一种方法—通常被分类为f封闭式除湿系统—通常用在被称之为吸收式冷冻机的设备中，将盐水放置在真空容器中，该盐水因而含有干燥剂并且由于空气并不直接暴露于该干燥剂；因此，这种系统并不具有将干燥剂颗粒转移至供应空气流的风险。然而，吸收式冷冻机倾向于在最初成本和维护成本方面均是昂贵的。开放式除湿系统通常通过使干燥剂流过与在冷却塔中所使用的填料床相似的填料床而使空气流与干燥剂能够直接接触。这种填料床系统除了仍旧具有转移风险之外还具有其它缺点：填料床的高空气流阻力导致更大的风扇功率以及越过填料床的更大压降，由此需要更多的能量。此外，除湿过程是绝热的，这是因为在将水蒸汽吸收到干燥剂中的该吸收期间释放的冷凝热无处可去。结果，干燥剂和空气流均通过冷凝热的释放而得到加热。这在需要寒冷且干燥的空气流的位置处导致了温暖而干燥的空气流，从而使得对于除湿后冷却盘管的需要成为必需。较温暖的干燥剂在吸收水蒸汽时同样是按照指数规律不太有效的，这迫使该系统将量大得多的干燥剂供应至填料床，这又需要更大的干燥剂泵送功率，这是因为干燥剂具有双重用途，即作为干燥剂及传热流体。较大的干燥剂液泛速度还导致干燥剂转移的风险增大。一般来说，空空气流动速率需要被保持成充分低于该湍流区域(处于小于～2,400的雷诺数下)以防止转移。

膜模块通常具有下列问题，其中，胶合层或粘附层因横过多种部件的温度差异而受压。这在诸如液体干燥剂再生器之类的在高温下运行的部件中是极为困难的。为了防止塑料裂解或粘结剂或粘合剂失效，公开了一种两件式板结构，该两件式板结构具有由硬质塑料(例如，ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯))制成的第一部件和由顺应材料(例如，EPDM(苯乙烯丁二烯)橡胶或聚氨酯)制成的第二部件。该结构的一个优点在于，该顺应材料易于吸收膨胀系数的差异，同时仍旧提供流体通道和诸如用于空气通道的边缘密封件之类的其它特征和用于那些相同的空气通道的湍流特征。

由此，仍然需要下列系统，该系统提供一种具有成本效益的、可制造的且具有热效率的方法以便在同时冷却这种空气流的同时并且在还消除了污染这种空气流的风险的同时从空气流中捕获湿气。