一種太陽能驅動的鹽溶液再生裝置的制作方法

本實用新型涉及太陽能熱利用和溶液調濕空調領域，具體涉及一種太陽能驅動的鹽溶液再生裝置。

背景技術：

太陽能作為一種清潔可再生能源，其熱利用技術近年來在我國得到大力發展。根據相關資料，我國太陽能年輻射總量大于5000MJ/m2，占國土面積三分之二的地區年日照小時數在2200小時以上，截止2015年，我國太陽能產業保有量達到4億平方米，年均增長20％以上，應用潛力非常巨大，具有極其廣闊的發展前景。

空氣除濕(或加濕)過程是建筑室內熱濕環境營造過程的重要環節，相應的濕度處理方法是滿足建筑舒適性或工藝性需求的基本條件。在節能減排形勢日益嚴峻的時代背景下，空氣濕度處理過程需要進一步提高能源利用效率，實現高效運行。溶液調濕技術是一種可有效滿足空氣濕度處理需求，綜合利用多種品位能源的高效空氣調濕方式，比傳統的冷凝除濕具有更顯著的優勢，現已成為空氣調節領域的一大研究熱點。溶液調濕是利用空氣和易吸濕的鹽溶液直接接觸進行熱濕交換，從而達到空氣加濕或除濕的目的。溶液再生裝置是溶液除濕系統中的一個重要的組成部分，其運行狀況、效率與初投資直接影響系統的性能與經濟性。溶液再生過程需要消耗大量熱量，所需的熱源溫度水平通常在70℃左右，這就為各種低品位熱源的利用提供了有利條件，如太陽能、工業余熱等。因此，利用太陽能進行溶液再生可以大幅降低溶液調濕空調系統的常規能耗，提高系統的經濟性和節能性。

現有太陽能溶液再生方式主要有兩種：一是利用常規的太陽能真空集熱管生產出熱水，然后熱水通過換熱器間接加熱溶液實現溶液再生過程，這種方法具有系統復雜，再生效率低等缺點；二是將溶液再生器與平板型太陽能集熱器結合在一起，充分利用了平板型太陽能集熱器采光面積大、結構簡單、工作可靠等優點，但也存在空氣對流熱損失大、水蒸氣易凝結在玻璃蓋板內表面上等 缺點，使得換熱效率和溶液再生效率降低。因此有必要開發一種新型溶液再生裝置，以彌補平板型太陽能集熱器溶液再生的缺點，提高太陽能的熱利用效率和溶液的再生效率。

技術實現要素：

針對目前現有技術的不足，本實用新型提供一種太陽能熱利用效率高，溶液再生效果好的太陽能驅動的溶液再生裝置。

為實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種太陽能驅動的鹽溶液再生裝置，鹽溶液再生裝置包括集熱板、透液隔離層和殼體，集熱板設置于殼體內，并與殼體之間形成容納腔，透液隔離層設置在容納腔內，并將容納腔分隔為位于透液隔離層和集熱板之間的稀溶液通道、位于透液隔離層與殼體底部之間的濃溶液-空氣通道。

進一步地，殼體的頂部蓋設有玻璃蓋板，集熱板位于玻璃蓋板與殼體底部之間。

進一步地，殼體包括內殼、外殼和設置在內殼和外殼之間的保溫層。

進一步地，透液隔離層為金屬纖維氈，金屬纖維氈的表面經親水性納米涂層處理。進一步地，金屬纖維氈為多孔性高比表面積的網狀結構。

進一步地，金屬纖維氈與集熱板之間形成多個相互隔離的稀溶液通道，金屬纖維氈的截面為波形結構。

進一步地，金屬纖維氈的截面為三角形波，金屬纖維氈的各側板為直板。

進一步地，鹽溶液再生裝置還包括稀溶液分液槽和濃溶液集液槽，稀溶液分液槽設置在殼體外部的上側，并與稀溶液通道連通，濃溶液集液槽設置在殼體外部的下側，并與濃溶液通道連通，稀溶液分液槽上設置有稀溶液進口，濃溶液集液槽上設置有濃溶液出口。

進一步地，鹽溶液再生裝置包括稀溶液分液槽和濃溶液集液槽，稀溶液分液槽和濃溶液集液槽位于殼體的同一側，或者位于殼體的相對兩側。

本實用新型利用太陽能作為熱源，充分利用平板型太陽能集熱器采光面積 大、結構簡單、工作可靠的特點，在保證集熱板的換熱面積和換熱效率的同時，通過集熱板與鹽溶液直接接觸傳熱，使稀溶液獲得較高的再生溫度和水蒸氣分壓力。同時，該裝置利用透液隔離層提供的巨大比表面積，使得兩側的空氣與稀溶液之間因溫差和水蒸氣分壓力差發生傳熱傳質過程，從而實現稀溶液濃縮蓄能的再生過程。

附圖說明

圖1：太陽能驅動的鹽溶液再生裝置實施例一結構示意圖；

圖2：沿圖1垂直空氣流動方向的剖面圖；

圖3：沿圖2中A-A線的剖面圖；

圖4：沿圖2中B-B線的剖面圖；

圖5：沿圖2中C-C線的剖面圖；

圖6：太陽能驅動的溶液再生裝置實施例二沿空氣流動方向的剖面圖。

其中，有關附圖標記如下：

1、玻璃蓋板；2、集熱板；3、稀溶液通道；4、金屬纖維氈；5、濃溶液；6、濃溶液-空氣通道；7、保溫層；8、內殼；9、外殼；10、稀溶液分液槽；11、濃溶液集液槽；12、稀溶液進口；13、濃溶液出口。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的技術方案做進一步的說明，在以下的描述中闡述了更多的細節以便于充分理解本實用新型，但是本實用新型顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領域的技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下根據實際應用作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本實用新型的保護范圍。

結合圖1和圖2，該裝置主要包括：玻璃蓋板1、集熱板2、稀溶液通道3、透液隔離層、濃溶-空氣通道6、、稀溶液分液槽10、濃溶液集液槽11、稀溶液進口12和濃溶液出口13。集熱板2設置于所述殼體內，并與所述殼體之間形 成容納腔，所述透液隔離層設置在所述容納腔內，并將所述容納腔分隔為位于所述透液隔離層和所述集熱板之間的稀溶液通道3、位于所述透液隔離層與所述殼體底部之間的濃溶液-空氣通道6。殼體包括保溫層7、內殼8和外殼9，保溫層7位于內殼8和外殼9之間。透液隔離層例如為金屬纖維氈4。由圖1～圖2可知，該裝置中共涉及太陽能與集熱板2之間的輻射換熱過程，集熱板2與稀溶液之間的傳熱過程和空氣與稀溶液之間的傳熱傳質過程。

本實用新型利用太陽能作為熱源，充分利用平板型太陽能集熱器采光面積大、結構簡單、工作可靠的特點，在保證集熱板2的換熱面積和換熱效率的同時，通過集熱板2與鹽溶液直接接觸傳熱，使稀溶液獲得較高的再生溫度和水蒸氣分壓力。同時，該裝置利用透液隔離層提供的巨大比表面積，使得兩側的空氣與稀溶液之間因溫差和水蒸氣分壓力差發生傳熱傳質過程，從而實現稀溶液濃縮蓄能的再生過程。

如圖1所示，該裝置的端部設有稀溶液分液槽10和濃溶液集液槽11，需要再生的稀溶液由稀溶液進口12進入稀溶液分液槽10后，通過稀溶液通道3分布于金屬纖維氈4與集熱板2之間的空間。濃縮后的濃溶液通過濃溶液-空氣通道6流入濃溶液集液槽11，最后從濃溶液出口13流出至使用裝置或存儲裝置。

如圖2所示，該裝置表面為玻璃蓋板1，主要起到對其下部集熱板2的保護作用。該玻璃蓋板1具有高強度、耐腐蝕和抗沖擊的特性，并對太陽輻射有高入射率和低反射率，可透射短波熱射線，阻擋長波熱射線，能有效減少集熱板2表面透過玻璃蓋板1向外輻射散熱損失，有利于提高集熱板2的效率。集熱板2背部的空間被金屬纖維氈4分隔為兩部分，其中金屬纖維氈4與集熱板2之間為需再生的稀溶液通道3，金屬纖維氈4與內殼8之間為濃溶液-空氣通道6。集熱板2具有良好的導熱性能，外側表面覆有太陽能吸收率涂層，其吸收太陽輻射能量后溫度升高，并將熱量傳遞給集熱板內側稀溶液，使溶液溫度和水蒸氣分壓力升高。濃溶液-空氣通道6內的空氣的流動方向與濃溶液的流動方向相反或相同。

本實用新型中，金屬纖維氈優選用防腐金屬材料制成，例如含鉬的不銹鋼、 鈦、鈦合金、鎳銅合金等。當然，本實用新型不限于此。金屬纖維氈的具體制作過程為，通過將防腐金屬拉成絲，然后編織成網狀結構，多層網狀纖維疊加在一起，再高溫燒結、壓成板狀，之后泡制化學試劑中進行表面納米涂層技術處理，制成金屬纖維氈。

金屬纖維氈的截面為波形結構，在本實施例中，金屬纖維氈4為三角形波，并布置成多個首尾相連的W型的方式，將集熱板2和金屬纖維氈4之間的空間分為相互隔斷的三角柱體形通道，該布置方式可完全充分利用集熱板2的換熱面積，并使得空氣與金屬纖維氈4的接觸面積得到有效提高，從而增加了溶液的再生效率。而且，該種布置方式又使得空氣經過時的擾動增強，提高了空氣與金屬纖維氈4表面液膜的傳熱傳質系數，使得換熱效率和傳質效率得以提高。

此外，所述金屬纖維氈4具有防鹽溶液腐蝕性能且表面進行親水性納米涂層處理，并具有多孔性高比表面積的網狀結構，其結構特點決定了可利用溶液的表面張力作用，擴大溶液在金屬纖維氈4上的布液面積，由此可獲得高性能的氣液有效接觸面積和空氣與溶液之間的傳熱傳質系數。經集熱板2加熱后的稀溶液透過金屬纖維氈4在濃溶液-空氣通道6的一側形成液膜，依靠水蒸氣分壓力差的不同實現溶液與空氣之間的水分傳遞過程，從而使稀溶液變為濃溶液，并通過壓力和重力作用進入金屬纖維氈4下部的空間，再生后的濃溶液流向濃溶液集液槽11。

圖3～圖5為太陽能驅動的鹽溶液再生裝置的實施例一為沿空氣流動方向的剖面圖，在該實施例中，金屬纖維氈4為三角形波，且三角形波的波峰與集熱板2接觸，三角形波的波谷與內殼8的底板接觸，從而與集熱板2之間形成多個相互隔離的稀溶液通道3。結合圖1和圖2可知，在不同的橫截面上，稀溶液、空氣和濃溶液的分布是不同的。該種布置方式主要是為了充分利用集熱板2面積的同時增大金屬纖維氈4的表面積，從而形成較大的氣液接觸面積，提高溶液的再生效率。因此，在保證一定的溶液再生效率的同時，可適當調整金屬纖維氈4的結構形式，例如對于截面為波形的金屬纖維氈4來講，金屬纖維氈的各個側板可以設置為平板直板，也可以設置為其他類型的波形板，優選地，該側板設計為平板直板，從而可以通過側板的波形結構提高金屬纖維氈4與濃 溶液-空氣通道6內的空氣的接觸面積，形成較大的氣液接觸面積，進一步提高溶液的再生效率。又例如圖6所示的實施例二，該實施例為鹽溶液再生裝置沿空氣流動方向的剖面圖的布置方式，在該實施例中，金屬纖維氈4為三角形波，且三角形波的波峰與集熱板2不接觸，但是三角形波的波谷與內殼8的底板之間是間隔設置的，三角形波的波谷與濃溶液5之間也并未接觸。雖然實施例一的金屬纖維氈4的設置方式與實施例二中的金屬纖維氈4的設置方式略有不同，但金屬纖維氈4在實施例一和實施例二所起的作用應是相同的，即分隔集熱板2背部的空間，提供空氣與溶液的獨立流通通道。

鹽溶液再生裝置的最佳安裝方式是垂直或傾斜安裝，采用這兩種安裝方式時，稀溶液分液槽和濃溶液集液槽的最佳布置方式是：稀溶液分液槽位于所述裝置的頂端，濃溶液集液槽位于所述裝置的底端，空氣沿空氣通道自底端進入、自頂端流出，與稀溶液的流動方向形成逆流。空氣通道可以與風機相連，從而保證空氣在濃溶液-空氣通道6內的流動速度和流動方向，提高空氣與稀溶液的傳熱傳質效率。

需要注意的是圖1～圖5中所述金屬纖維氈4及其結構布置形式僅是較優的溶液再生方法，不應該以此作為對本實用新型實際要求的保護范圍限制。因此，只要采用透液型纖維類材料，在集熱板2的背部起到隔離空間，分別提供空氣與溶液的流通通道的作用，就應當視為本實用新型實際要求的保護范圍。

以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。