[发明专利]包括诸如泡罩塔冷凝器的冷凝装置的系统

说明书

相关申请

本申请根据美国法典第35卷第119(e)节要求于2013年9月12日提交的题为“Systems Including a Bubble Column Condenser(包括泡罩塔冷凝器的系统)”的美国临时专利申请No.61/877,032、于2013年11月8日提交的题为“Systems including a Bubble Column Condenser(包括泡罩塔冷凝器的系统)”的美国临时专利申请No.61/901,757以及于2013年11月22日提交的题为“Systems Including a Bubble Column Condenser(包括泡罩塔冷凝器的系统)”的美国临时专利申请No.61/907,629的优先权，每个所述申请通过引用被通用地全部合并到本文中。

技术领域

本文所述的实施方式大体上涉及冷凝装置(例如泡罩塔冷凝器)及其在各种热质交换系统中的用途。

背景技术

随着人类消耗、灌溉和/或工业用途对于淡水的需求继续增加，淡水短缺在世界各地正在变成日益严重的问题。多种脱盐方法能够从海水、苦咸水、回流水、从油或气提取过程产生的水、和/或废水来产生淡水。例如，加湿-除湿(HDH)处理涉及在加湿器中使盐溶液与干空气接触，使得空气变热和变湿。然后，使加热和加湿的空气与除湿器(例如冷凝器)中的冷水接触，产生净水和除湿的空气。

然而，HDH处理通常包含一些缺点。例如，由于在HDH系统中使用载气，所以大比例的非可冷凝气体(例如空气)常常存在于冷凝流中，这会使除湿器中的传热与传质速率非常低。此外，非可冷凝气体的存在可以增大蒸汽在冷的表面上冷凝的热阻，从而减小表面冷凝器的效率。另外，除湿器有时会需要大量的能量以进行操作。因此，期望具有改善的性能例如降低的功耗和/或在存在非可冷凝气体的情况下的高的传热与传质速率的冷凝器。

发明内容

公开了冷凝装置例如泡罩塔冷凝器以及它们在各种热质交换系统中的用途。在一些情况下，本发明的主题涉及相关的产品、特定问题的替选解决方案以及/或者一个或更多个系统和/或物品的多个不同用途。

某些实施方式涉及脱盐系统。在一些实施方式中，脱盐系统包括加湿器，该加湿器包括：流体连接至含盐水的供给源的加湿器液体进口；流体连接至载气的供给源的加湿器气体进口；以及加湿器出口。在某些情况下，加湿器被构造成产生与从气体进口接收的气体相比富含水蒸汽的含蒸汽加湿器出口流。在一些实施方式中，脱盐系统包括泡罩塔冷凝器，该泡罩塔冷凝器包括：流体连接至加湿器出口的冷凝器进口；冷凝器气体出口；以及冷凝器水出口。在某些实施方式中，泡罩塔冷凝器被构造成从加湿器出口流移除水蒸汽的至少一部分以产生与加湿器出口流相比贫水的冷凝器气体出口流、以及冷凝器水出口流。在一些实施方式中，脱盐系统包括热交换器，该热交换器与泡罩塔冷凝器相分离并且流体连接至冷凝器水出口并且被构造成从冷凝器水出口流移除热。

在一些实施方式中，脱盐系统包括加湿器，该加湿器包括流体连接至含盐水的供给源的加湿器液体进口、流体连接至气体的供给源的加湿器气体进口、以及加湿器出口，其中，加湿器被构造成产生与从气体进口接收的气体相比富含水蒸汽的含蒸汽加湿器出口流。在某些实施方式中，脱盐系统包括泡罩塔冷凝器，该泡罩塔冷凝器包括流体连接至加湿器出口的冷凝器进口、冷凝器气体出口以及冷凝器水出口，其中，泡罩塔冷凝器被构造成从加湿器出口流中移除水蒸汽中的至少一部分以产生与加湿器出口流相比贫水的冷凝器气体出口流、以及冷凝器水出口流。在一些实施方式中，脱盐系统包括流体连接至冷凝器水出口并且被构造成从冷凝器水出口流移除热的热交换器。在某些情况下，气流的一部分从加湿器中的至少一个中间位置被提取并且从所述至少一个中间位置中的每一个被给送至泡罩塔冷凝器中的对应的中间位置。

某些实施方式涉及包括泡罩塔冷凝器的冷凝器系统，所述泡罩塔冷凝器包括容器，容器包括出口以及与包括蒸汽相可冷凝流体的气体的供给源流体连通的进口，其中，容器包含有包括一定量可冷凝流体的液层，并且泡罩塔冷凝器被构造成从气体中移除可冷凝流体的至少一部分以产生包括液相可冷凝流体的泡罩塔冷凝器出口流。在一些实施方式中，冷凝器系统还包括热交换器，该热交换器被定位在容器的外部并且流体连接至容器以接收泡罩塔冷凝器出口流并且从泡罩塔冷凝器出口流移除热。