一種填料芯體和自均布規整填料及其應用的制作方法

本發明屬于空氣調節領域，更具體地說，涉及一種填料芯體和自均布規整填料及其應用，特別是適用于溶液除濕或溶液再生的傳熱傳質過程。

背景技術：

填料在溶液型新風除濕機中一直被廣泛應用，它能起到改善流體分布、提高傳熱效率、減少流動阻力、增大流體流量的作用，為氣液兩相間熱和質的傳遞提供了有效的相界面，是氣液兩相進行熱質交換的重要場所。

填料的種類很多，主要有拉西環、鞍形、鮑爾環、階梯環、θ網環等散裝填料以及波紋板、波紋網等規整填料。由于規整填料克服了散裝填料混亂堆積的弊端，并且相對于散裝填料，規整填料具有比表面積大、壓降小、結構簡單、加工制造容易等性能優勢，因而得到普遍應用。但傳統的波紋型、柵格型、板片型等規整填料由于自身結構、材料、尺寸等因素的限制，一方面填料層無法合理導流，液體有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁流量增大，發生壁流現象；另一方面液體不能全部潤濕填料表面，液體容易只沿潤濕表面流下，形成溝流現象；此外，存在過量液沫夾帶被空氣帶到上層板，使上板層液層加厚，發生液泛現象。這些因素均能導致填料無法與流體充分接觸、氣液分布不均、填料利用率低、分離效率下降，嚴重影響氣液兩相間的熱質交換效率。

中國實用新型專利，公開號：cn205914166u，公開日：2017年2月1日，公開了一種多網孔式規整填料。它包括多個條狀的填料段；所述填料段包括多個填料單元，所述填料單元包括兩個呈多邊形的翅片和一個翅片脊；兩個所述翅片通過所述翅片脊連接，形成沿所述翅片脊方向視圖為“λ”形結構的所述填料單元；多個所述填料單元依次沿所述翅片脊方向連接，形成條狀的所述填料段；多個所述填料段通過各自的寬度方向上的邊緣相互連接形成多網孔式規整填料；任意相鄰的四個所述翅片之間或者貼合連接，或者形成網孔。該結構使得氣液兩相在網孔內接觸，又在“λ”形結構的翅片上實現再分布，增強了氣液兩相物流的湍流，大大地提升了傳質和傳熱效率。其不足之處是：(1)氣液由于受到重力的作用，在傾斜的“λ”形結構的翅片上進行再分布時均勻性較差，進而造成填料濕潤率較差，影響了填料傳熱傳質效率；(2)翅片和翅片脊的結構孔隙率較低，因而通透性較差，氣液流動阻力大，因而造成規整填料壓降較大；(3)氣液易在“λ”形結構較低處集聚而發生溝流現象，且易在壁面集聚發生壁流現象。

技術實現要素：

1、要解決的問題

針對現有規整填料應用時氣液分布不均的問題，本發明提供一種填料芯體和自均布規整填料及其應用。它具有比表面積大、通量大、壓降小等特點，通過纖維束導流自均分布，避免了現有規整填料應用時存在的壁流、溝流、液泛等現象，解決目前規整填料中存在的氣液分布不均問題，提高了填料熱質交換效率。

2、技術方案

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案。

一種填料芯體，由連續疊加的網眼狀纖維單元平行或垂直構成，所述的網眼狀纖維單元包括纖維束和纖維均流部件，相鄰的纖維束接觸所形成的纖維束交接處設有纖維均流部件。

噴淋的溶液沿纖維束流動，并在纖維束交接處匯流，纖維均流部件對匯流的溶液再次分流，經過反復的匯流、均分實現了溶液的均勻導向分流，使得溶液分布更加均勻，促進了氣液傳熱傳質。本方案中的纖維束為合成纖維材料，具有強度高、耐腐蝕、耐洗滌等性能。

進一步地，所述纖維均流部件為纖維均流環或纖維均流球，纖維均流環或纖維均流球橫截面積較大，為溶液匯流提供了承載介質。

進一步地，相互平行的兩層網眼狀纖維單元的間距為5mm～15mm。

進一步地，所述網眼狀纖維單元上的網眼為菱形，且菱形的邊長為10mm～20mm。

網眼狀纖維單元的間距和菱形的邊長按照以上范圍取值時，填料芯體的孔隙率高，將填料芯體應用到填料層中氣體通過填料層時受到的阻力小，因而氣體通過填料層時所產生的壓降低，這種結構有利于氣體在填料層內的分布與流通；另外，填料的有效比表面積大，因而傳熱傳質效率較高。

進一步地，相鄰纖維束在纖維束交接處形成的夾角大小為30°～120°。

夾角的大小對溶液在纖維束上流動時間、填料層的阻力和填料層的高度產生影響，夾角大小為30°～120°時，溶液在纖維束上流動時間長，進而氣液兩相接觸時間增加，有利于提高傳熱傳質效率，同時，填料層的阻力較小、高度較低。

一種自均布規整填料，包括填料框體和所述的填料芯體，所述填料芯體位于所述填料框體內，所述填料框體包括填料外框和導流部件，導流部件水平設置在填料外框中，且導流部件與填料外框連接，所述網眼狀纖維單元與所述填料外框和所述導流部件連接。填料外框和導流部件的材質為塑料或有機玻璃，具有強度高、耐磨損、耐腐蝕、耐洗滌的性能。

填料框體對填料芯體進行固定，使得填料芯體具有穩定的形狀和結構，導流部件將壁流溶液導向填料芯體，并在填料芯體中進行匯流均分，從而降低了壁流效應帶來的影響。

進一步地，所述導流部件包括導流面，所述導流部件設置于填料外框的豎直面上，且所述導流面與豎直的網眼狀纖維單元之間的夾角β大小為0＜β≤90°，導流面阻止了液體沿著邊壁流動，降低了壁流效應帶來的影響。

進一步地，所述導流部件等距分布在所述填料外框的豎直面上，相鄰導流部件之間設有網眼狀纖維單元，導流部件之間設置的網眼狀纖維單元有助于將壁流液體匯集，并將壁流液體引向導流部件，進而促進導流部件將壁流液體導向填料芯體以降低壁流效應。

進一步地，所填料外框為圓柱體框架結構且所述導流部件首尾連接成圓環，或者所述填料外框為長方體框架結構且所述導流部件首尾連接成方形。

圓環形的導流部件、方形的導流部件對應的嵌套在圓柱體框架結構的填料外框或長方體框架結構的填料外框上，這種結構有助于提高填料框體整體結構的穩固性。

一種填料的應用，將所述自均布規整填料置于除濕器或再生器中的填料層中，且使所述填料芯體中多個相互平行的網眼狀纖維單元與重力方向平行，溶液經液體分布器噴淋到填料上并沿纖維束自上向下流動，經過纖維均流部件時發生匯流、均分，空氣經氣體分布裝置后，與溶液呈逆流，自下向上連續通過填料空隙的過程中與附著在纖維束上的溶液接觸進行熱質交換。

3、有益效果

相比于現有技術，本發明的有益效果為：

(1)本發明提供的填料芯體，基于纖維的多維孔隙結構，利用纖維與溶液之間的范德華力使溶液附著在纖維表面，工作時溶液由上向下噴淋，液體沿豎直的網眼狀纖維單元上的纖維束分流而下，流經纖維均流部件處時均分到下級兩條纖維束，通過纖維束導流、纖維均流部件均流相結合的方式反復的匯流均分，實現了液體的均勻導向分流，增大填料芯體濕潤率、提高填料芯體比表面積的利用率，使氣液分布更加均勻，從而提高了填料芯體傳熱傳質效率；

(2)本發明提供的填料芯體，網眼狀結構與傳統填料相比孔隙率更大，且纖維材料本身的阻力也很小，因此氣體的壓降小，對風機要求低，有利于降低系統能耗；

(3)本發明提供的填料芯體，基于纖維材料構建的三維網眼狀結構具有比表面積大、通量大的特點，液體附著在纖維束表面并使纖維束表面充分潤濕，氣體流經填料芯體時與纖維束表面的液體能夠充分接觸，進而提高了填料芯體傳熱傳質效率；

(4)本發明提供的填料芯體，纖維材料具有高濕潤性，纖維束定向導流時纖維束表面全部潤濕，從而避免了液體只沿潤濕表面流下，解決了規整填料中存在的溝流效應問題；

(5)本發明提供的填料芯體，纖維材料與液體之間存在的范德華力，有助于減緩液體沿著纖維束表面流動的速度，流速的減緩保證了液體下滑期間始終被吸附在纖維束表面，有助于減少氣體帶液現象；

(6)本發明提供的填料芯體，纖維束的表面張力，有助于減少液沫的存在，從而有助于避免液泛現象，提高了設備的處理能力；

(7)本發明提供的填料芯體，纖維均流環或纖維均流球橫截面積較大，為溶液在纖維束交接處匯流提供了承載介質；

(8)本發明提供的填料芯體，網眼狀纖維單元之間的間距在5mm～15mm時，將填料芯體應用到填料層中氣體通過填料層時的阻力小，因而氣體通過填料層時所產生的壓降低，有利于氣體在填料層內的分布與流通；另外，填料的有效比表面積大，因而傳熱傳質效率較高；

(9)本發明提供的填料芯體，菱形的邊長在10mm～20mm時，填料芯體的孔隙率高，氣體通過填料層的阻力小，因而填料層的壓降低，這種結構有利于氣體在填料層內的分布與流通；另外，溶液易在網眼孔隙上形成液膜，從而進一步增加了氣液接觸面積，氣體通過網眼狀纖維單元之間的間隙時不僅與纖維束表面附著的液體充分接觸進行熱質交換，還與網眼孔隙上的溶液液膜充分接觸進行熱質交換，因而氣液在填料中進行傳熱傳質的效率高；

(10)本發明提供的填料芯體，相鄰纖維束在纖維束交接處形成的夾角大小為30°～120°時，溶液在纖維束上流動時間較長，進而氣液兩相接觸時間增加，有利于提高傳熱傳質效率，同時，填料層的阻力較小、填料層高度較低；

(11)本發明提供的自均布規整填料，采用纖維束定向導流，避免了溶液與壁面直接接觸，填料外框豎直面處設置的導流部件，將壁流溶液導向填料芯體，降低了壁流效應；

(12)本發明提供的自均布規整填料，纖維束交接處均設置的纖維均流部件具有匯流均分作用，從而有助于減少溶液型新風除濕機中或填料塔中液體分布器的使用，降低了設備運行維護成本；

(13)本發明提供的自均布規整填料，纖維均流環由纖維束首尾相連形成，具有橫截面積較大的特點，為溶液在纖維束交接處匯流提供了承載介質；

(14)本發明提供的自均布規整填料，采用纖維材料制成的纖維均流球具有結構對稱的特點，溶液匯集后經纖維均流球向下級兩纖維束分流時的均勻性更好，另外溶液在纖維均流球表面過渡平緩，匯集的溶液能夠沿著纖維均流球表面滑動進行分流，而不易脫離承載面溢出；

(15)本發明提供的自均布規整填料，填料外框和導流部件對填料芯體具有很好的固定作用，保證網眼狀纖維單元舒展張開，有利于溶液沿著纖維束下滑、匯流和均分，采用塑料或者有機玻璃制成的填料外框和導流部件，具有強度高、耐磨損、耐腐蝕、耐洗滌等性能，因而使用壽命較長；

(16)本發明提供的自均布規整填料，導流部件上設置有導流面，導流面與豎直的網眼狀纖維單元之間的夾角β為0＜β＜90°時，導流面向填料芯體傾斜，壁流液體通過傾斜的導流面時在自身重力作用下流向填料芯體，然后在填料芯體中再次進行匯流均分，從而降低了壁流效應帶來的影響；β＝90°時，導流面與豎直的網眼狀纖維單元垂直，導流面上聚集的溶液只能在導流面上平鋪散開并向填料框體內部的填料芯體流動擴散，從而有效的阻止了液體沿著邊壁流動，這在一定程度上降低了壁流效應帶來的影響；

(17)本發明提供的自均布規整填料，填料外框的形狀和結構能夠根據溶液型新風除濕機或填料塔內部空間相應調整，因而適用性較強；首尾連接形成的圓環形結構導流部件，嵌套在圓柱體框架結構的填料外框上有助于提高填料框體整體結構的穩固性，不易因填料框體變形而導致網眼狀纖維單元變形，進而影響溶液沿著纖維束下滑、匯流和均分；方形的導流部件嵌套在對應的長方體框架結構的填料外框上，同樣有助于提高填料框體整體結構的穩固性，避免了網眼狀纖維單元變形，進一步保證網眼狀纖維單元舒展張開，有利于溶液沿著纖維束下滑、匯流和均分；

(18)本發明提供的自均布規整填料的應用，溶液噴淋到填料表面后，在重力作用下，溶液沿著纖維束表面下滑至纖維均流部件處時溶液匯集并均分到下級的纖維束，如此反復的匯流、均分，使得溶液的分布更加均勻，氣體由下而上與溶液呈逆流，通過填料時壓降較小，并且與附著在纖維束上的溶液充分接觸，從而提高了氣液質熱交換效率；

(19)本發明提供的自均布規整填料的應用，導流部件將壁流液體導向填料芯體中進行反復的匯流、均分，從而降低了壁流影響；

(20)本發明提供的自均布規整填料的應用，填料表面全部潤濕，避免液體只沿潤濕表面流下，解決了規整填料中存在的溝流效應問題，另外，液體附著在纖維表面下滑，有利于減少氣體帶液現象和液泛現象。

附圖說明

圖1為自均布規整填料的外觀示意圖；

圖2為圖1所示的填料結構示意圖；

圖3為填料芯體結構示意圖；

圖4為網眼狀纖維單元結構示意圖；

圖5為纖維束均流環結構示意圖；

圖6為纖維束均流球結構示意圖；

圖7為長方體結構的填料框體示意圖；

圖8為導流部件安裝示意圖；

圖9為三角柱結構的導流部件示意圖；

圖10為平板結構的導流部件示意圖；

圖11為圓柱體結構的填料框體示意圖。

圖中：1、填料外框；2、網眼狀纖維單元；3、纖維束；4、纖維束交接處；5、纖維均流部件；6、導流部件；7、導流面。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細描述。

如圖1至圖11所示，一種填料芯體，由連續疊加的網眼狀纖維單元2平行或垂直構成，所述的網眼狀纖維單元2包括纖維束3和纖維均流部件5，相鄰的纖維束3接觸所形成的纖維束交接處4設有纖維均流部件5。噴淋的溶液沿豎直的網眼狀纖維單元2上的纖維束3分流而下，液體流經纖維均流部件5處時均分到下級兩條纖維束3，通過這種反復的匯流均分，實現溶液的自均分布，解決了目前規整填料中存在的氣液分布不均的問題，同時通過增大填料濕潤率、提高填料比表面積的利用率，進而提高了填料傳熱傳質效率。所述纖維束3為合成纖維材料，具有比表面積大、強度高、彈性好、耐磨損、耐腐蝕、耐洗滌等性能。

所述纖維均流部件5為纖維均流環或纖維均流球，纖維均流環由首尾相接的纖維束3構成，結構簡單易于制作。

相鄰兩層網眼狀纖維單元2的間距a為5mm，具體應用時可以取5mm～15mm范圍內的其他值，比如5.1mm、5.5mm、6mm、6.3mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、13mm或15mm等數值。

所述網眼狀纖維單元2上的網眼為菱形，且菱形的邊長b長度為20mm，具體應用時可以取10mm～20mm范圍內的其他值，比如10mm、10.6mm、11mm、13mm、13.8mm、14.7mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或19.8mm等數值。

相鄰纖維束3在纖維束交接處4形成的夾角α大小為30°，具體應用時可以取30°～120°范圍內的其他值，比如35°、43°、48°、59°、65°、85°或115°等數值。

以上提到的b值和夾角α值的取值范圍，保證溶液在網眼狀纖維單元2的網眼孔隙上能夠形成液膜以增大填料中氣液接觸面積，b值或夾角α值過大時液膜由于承受的表面張力過大而易發生破裂，而間距a值的大小，直接影響填料層中氣液有效接觸面積大小和氣體通過相鄰的網眼狀纖維單元2時受到的阻力大小。相鄰兩層網眼狀纖維單元2的間距a為5mm，菱形的邊長b長度為20mm，夾角α大小為30°時，填料芯體壓降小、氣液在填料層中的流通和分布較均勻；另外，溶液易在網眼孔隙上形成液膜，從而進一步增加了氣液接觸面積，氣體通過網眼狀纖維單元2之間的間隙時不僅與纖維束3表面附著的液體充分接觸進行熱質交換，還與網眼孔隙上的溶液液膜充分接觸進行熱質交換，因而填料層中氣液有效接觸面積大，傳熱傳質的效率高。

一種自均布規整填料，包括填料框體和所述的填料芯體，所述填料芯體位于所述填料框體內，所述填料框體包括填料外框1和導流部件6，導流部件6水平設置在填料外框1中，且導流部件6與填料外框1連接，所述網眼狀纖維單元2與所述填料外框1和所述導流部件6連接。導流部件6將部分壁流溶液導向填料芯體，降低了壁流效應；另一方面，填料外框1和導流部件6起到固定填料芯體的作用，本實施例中采用纖維束3將填料外框1和導流部件6與填料芯體直接捆綁連接的方式固定。

所述導流部件6包括導流面7，所述導流部件6設置于填料外框1的豎直面上，且所述導流面7與豎直的網眼狀纖維單元2之間的夾角大小為30°，此時，壁流液體通過傾斜的導流面7時在自身重力作用下流向填料芯體，然后在填料芯體中再次進行匯流均分，從而降低了壁流效應帶來的影響。具體實施時導流面7與豎直的網眼狀纖維單元2之間的夾角大小可以取﹙0，90°]范圍內的其他值，比如取5°、20°、25°、35°、40°、43°、48°、50°、54°、58°、65°、70°、76°、80°、或86°等任何大于0且小于90°的數值，此時導流面7傾斜，壁流液體通過傾斜的導流面7時在自身重力作用下流向填料芯體。而當導流面7與豎直的網眼狀纖維單元2之間的夾角大小為90°時，導流面7與重力方向垂直，導流面7上聚集的溶液只能在導流面7上平鋪散開并向填料框體內部的填料芯體流動擴散，此時導流面7有效的阻止了液體沿著邊壁流動，在一定程度上降低了壁流效應帶來的影響。

所述導流部件6等距分布在所述填料外框1的豎直面上，相鄰導流部件6之間設有網眼狀纖維單元2。導流部件6之間設置的網眼狀纖維單元2有助于將壁流液體匯集，并將壁流液體引向導流部件6，進而促進導流部件6將壁流液體導向填料芯體以降低壁流效應。

所填料外框1為圓柱體框架結構且所述導流部件6首尾連接成圓環，或者所述填料外框1為長方體框架結構且所述導流部件6首尾連接成方形，圓環形的導流部件6或方形的導流部件6對應的嵌套在圓柱體框架結構的填料外框1或長方體框架結構的填料外框1上有助于提高填料框體整體結構的穩固性。本實施例中，填料外框1為圓柱框架結構，所述導流部件6首尾連接成圓環，圓環結構的導流部件6分布在上下兩個填料外框1之間，壁流液體落在圓環形的導流部件6上的導流面7后，先沿著圓環表面均勻散開再流向填料芯體，因而溶液不易在導流部件6上聚集成股而直接滴落，因此，圓環形的導流部件6有助于降低壁流效應。

一種填料的應用，將所述的自均布規整填料置于除濕器或再生器中的填料層中，且使所述的填料芯體中多個相互平行的網眼狀纖維單元2與重力方向平行，除濕器或再生器中設置有液體分布器和氣體分布裝置，液體分布器位于填料層正上方，氣體分布裝置位于填料層正下方，液體分布器將溶液均勻噴淋到填料上，溶液沿纖維束3自上向下流動，經過纖維均流部件5時發生匯流、均分，引入的空氣經氣體分布裝置均勻布置后，與溶液呈逆流，自下向上連續通過填料空隙的過程中與附著在纖維束3上的溶液接觸進行熱質交換。

現有技術中網眼結構常應用在漁網領域和防護網領域，例如高速公路護欄網、體育場護欄網等，以上幾種常見的網眼狀結構應用時在材料、作用和結構形狀方面與本發明均不同：

(1)材料方面：常用的漁網，常用作捕魚等，因此需要具有透水性，常選用對水的親和力較小的材料，并且網孔較大，而本發明中的網眼狀纖維單元2采用對水具有一定親和力的纖維材料，從而使得溶液能夠附著在材料表面滑動，進而使得材料表面潤濕，有助于氣液充分接觸；

(2)作用方面：漁網等僅僅起隔離、過濾作用，捕魚時使得魚水分離，而本發明的網眼狀纖維單元2，為溶液提供附著介質，使溶液在網眼狀纖維單元2上均勻分布，為氣液進行質熱交換提供重要場所；

(3)具體結構方面：本發明的纖維束交接處4設有纖維均流部件5，其作用是對纖維束3上的流動的溶液進行匯集均分，而常見的漁網中并沒有這種結構。而在生活中常見的高速公路護欄網、體育場護欄網等雖然相鄰網眼間設有連接結構，但這種結構僅僅起到連接固定的作用，并不能給出對液體進行匯流、均分的任何啟示。

另外，本發明的網眼狀結構與現有技術中的網眼狀結構所解決的問題不同，例如漁網中的網眼狀結構起到過濾的作用，解決了捕魚打撈時魚和水不能分離的問題，高速公路護欄網、體育場護欄網是為了將特定空間與外部隔離開進行防護，而本發明的網眼狀纖維單元2解決了目前規整填料中存在的氣液分布不均問題。

下面結合具體實施例對本發明進一步進行描述。

實施例1

如圖3至圖4所示，一種填料芯體，由連續疊加的網眼狀纖維單元2平行或垂直構成，所述的網眼狀纖維單元2包括纖維束3和纖維均流部件5，相鄰的纖維束3接觸所形成的纖維束交接處4設有纖維均流部件5。

應用本實施例的填料芯體時，所述纖維束3采用合成纖維材料制成，該材料具有強度高、耐腐蝕、耐洗滌等優良性能，噴淋的溶液沿纖維束3流動，并在纖維束交接處4匯流，纖維均流部件5對匯流的溶液再次分流，匯集的溶液均分到下級兩條纖維束3，通過纖維束3導流、均流部件5均流結合的方式反復的匯流均分，實現了液體的均勻導向分流，增大填料芯體濕潤率、提高填料芯體比表面積的利用率，使氣液分布更加均勻，從而提高了填料芯體傳熱傳質效率。

本實施例的填料芯體具有以下特點：(1)填料芯體中的網眼狀結構與傳統填料相比孔隙率更大，且纖維材料本身的阻力也很小，因此填料的壓降小，對風機要求低，有利于降低系統能耗；(2)纖維材料具有高濕潤性，因而填料的表面全部潤濕，避免了液體只沿潤濕表面流下而產生溝流效應的問題；(3)纖維材料與液體之間存在范德華力的作用，因而流體流速較慢，溶液附著在纖維表面滑動，一方面減少了氣體帶液現象，另一方面減少液沫的存在，避免了液泛現象，進而提高了設備處理能力。

實施例2

如圖5和圖6所示，一種填料芯體，其結構與實施例1相比，所不同的是：所述纖維均流部件5為纖維均流環或纖維均流球。纖維均流環橫截面積較大，為溶液匯流提供了承載介質，促進了溶液的匯集。纖維均流球為對稱結構，溶液匯集后再分布時均勻性更好，另外纖維均流球表面過渡平緩，匯集的溶液能夠沿著纖維均流球表面進行分流，而不易脫離溢出。

實施例3

如圖2所示，一種填料芯體，其結構與實施例1相比，所不同的是：相鄰兩層網眼狀纖維單元2的間距為a，a的取值為5mm～15mm中的任意值，比如5.1mm、5.5mm、6mm、6.3mm、7mm、8mm、9mm、11mm、12mm、13mm或15mm等數值。本實施例中相鄰兩層網眼狀纖維單元2的間距為10mm。

在其他因素保持不變情況下，a值增大，一方面有利于氣體在填料層內的分布與流通，填料的有效比表面積隨之增大，進而有利于氣液傳熱傳質效率的提高，并且氣體通過填料層時的阻力隨之減小，從而填料層壓降降低；另一方面a值越大，填料的總比表面積越小，導致填料傳熱傳質效率下降。

網眼狀纖維單元之間的間距在5mm～15mm時，以上性能得到了較好的平衡，將填料芯體應用到填料層中氣體通過填料層時受到的阻力小、所產生的壓降低、氣體在填料層內的分布與流通均勻；另外，氣液在填料中的進行傳熱傳質的效率較高。

實施例4

如圖5所示，一種填料芯體，其結構與實施例1相比，所不同的是：所述網眼狀纖維單元2上的網眼為菱形，且菱形的邊長為b，b的取值為10mm～20mm中的任意值，比如10mm、10.6mm、11mm、13mm、13.8mm、14.7mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或19.8mm等數值，本實施例中菱形的邊長b為15mm。

在其他因素保持不變情況下，隨著b值的增大，網眼孔隙變大，促進了氣體在填料層內的分布與流通，填料的有效比表面積隨之增大，進而有利于傳熱傳質效率的提高，并且氣體通過填料層的阻力隨之減小，填料層壓降降低；另一方面b值越大，填料的總比表面積越小，導致填料傳熱傳質效率下降；此外，b值的增加使得填料自均流次數減少，進而降低氣液均流分布的程度，影響了傳熱傳質效率。

再者，實驗表明：網眼孔隙越小，溶液在網眼孔隙上越易形成液膜，而網眼孔隙越大，所形成的液膜面積越大，但隨著b值的增大，液膜所承受的表面張力也隨之增加，因此b值超過一定程度后，所形成的液膜容易發生破裂。

菱形的邊長在10mm～20mm時，填料芯體孔隙率高，將填料芯體應用到填料層中氣體通過填料層時受到的阻力小，因而填料層的壓降低，有利于氣體在填料層內的分布與流通，氣液在填料中分布均勻；另外，溶液易在網眼孔隙上形成液膜，從而填料中氣液接觸面積增大，氣體通過網眼狀纖維單元2之間的間隙時不僅與纖維束3表面附著的液體充分接觸進行熱質交換，還與網眼孔隙上的溶液液膜充分接觸進行熱質交換，因而氣液在填料中進行傳熱傳質的效率高。

實施例5

如圖5所示，一種填料芯體，其結構與實施例1相比，所不同的是：相鄰纖維束3在纖維束交接處4形成的夾角α的大小為30°～120°中的任意值，比如35°、43°、48°、59°、65°、85°或115°等數值，本實施例中α的大小為90°。

在其他因素保持不變情況下，隨著α值的增加，一方面延長了溶液在纖維束3上流動時間，因而氣液兩相接觸時間增加，有利于提高傳熱傳質效率；另一方面氣體通過填料層的阻力增大，導致填料層壓降升高；另外，隨著α值的增加還有助于降低填料層高度；再者，實驗表明，當而α值超過一定范圍時，溶液在網眼孔隙上所形成的液膜容易發生破裂。

夾角α大小為30°～120°時，溶液在纖維束3上流動時間較長，在一定程度上增加了氣液兩相接觸時間，網眼孔隙上形成的液膜則增加了氣液接觸面積，因而傳熱傳質效率得到顯著提高，同時，填料層的阻力較小、填料層高度較低。

實施例6

如圖1至圖4所示，一種自均布規整填料，包括填料框體和實施例1至實施例5任一方案中的填料芯體，所述填料芯體位于所述填料框體內，所述填料框體包括填料外框1和導流部件6，導流部件6水平設置在填料外框1中，且導流部件6與填料外框1連接，所述網眼狀纖維單元2與所述填料外框1和所述導流部件6連接。

本實施例中，填料外框1主要對填料芯體進行固定，使得填料芯體具有穩定的形狀和結構，具體應用時還可以根據設備內部空間調整填料外框1的形狀和大小，例如，將填料外框1設計成圓柱框架結構；導流部件6用于將壁流液體導向填料芯體，以降低壁流效應；導流部件6還起到固定填料芯體的作用。本實施例中采用纖維束3將填料芯體中的網眼狀纖維單元2與導流部件6和填料外框1直接捆綁的方式固定。

應用本實施例的自均布規整填料時，溶液由上向下噴淋，液體沿豎直的網眼狀纖維單元2上的纖維束3分流而下，流經纖維均流部件5處時均分到下級兩條纖維束3，通過纖維束3導流、均流部件5均流結合的方式反復的匯流均分，實現了液體的均勻導向分流。

本實施例采用纖維束3定向均勻導流，避免溶液與壁面直接接觸而形成壁流效應；填料框體對填料芯體進行固定，使得填料芯體具有穩定的形狀和結構，并且保證纖維束3處于張緊狀態以利于溶液在纖維束3的表面滑動；填料外框1的豎直面處設置的導流部件6，將壁流溶液導向填料芯體，并在填料芯體中進行匯流均分，從而降低了壁流效應帶來的影響。

相鄰的纖維束3接觸所形成的纖維束交接處4均設有均流部件5，均流部件5可以采用纖維均流球或者是由首尾相連的纖維均流環等，均流部件5對沿著纖維束3表面流動的液體起著匯流均分作用，使氣液分布更加均勻，從而提高了填料傳熱傳質效率，因而減少了溶液型新風除濕機中或填料塔中液體分布器的使用，降低了設備成本。

實施例7

如圖8至圖10所示，一種自均布規整填料，其結構與實施例6相比，所不同的是：所述導流部件6包括導流面7，所述導流部件6鑲嵌于填料外框1的豎直面上，且所述導流面7與豎直的網眼狀纖維單元2之間的夾角大小為45°，壁流液體通過傾斜的導流面7時在自身重力作用下流向填料芯體，然后在填料芯體中再次進行匯流均分，從而降低了壁流效應帶來的影響。具體實施時，導流部件6可以采用三角柱結構、平板結構或其他帶有傾斜面的結構，此處的傾斜面結構即前述的導流面7，無論導流部件6為上述的哪種結構，導流部件6與填料外框連接時均需保證傾斜面(即導流面7)與豎直的網眼狀纖維單元2之間的夾角β大小為﹙0，90°]，以阻止液體沿著邊壁流動，當0＜β＜90°時，壁流液體流經傾斜的導流面7時，在自身重力作用下，向填料芯體滑動，而當β＝90°時，導流面7與重力方向垂直，導流面7可以有效阻止液體沿邊壁流動，這在一定程度上也降低了壁流效應帶來的影響。本實施例中填料外框1的豎直面上設置的導流部件6采用平板結構，平板結構的導流部件6上設有導流面7，導流面7與豎直的網眼狀纖維單元2之間的夾角大小為45°，壁流液體流經導流部件6上傾斜的導流面7時，在自身重力作用下，向填料芯體滑動，進而在填料芯體的纖維束3和纖維均流部件5的作用下反復匯流、均分，這個過程有助于降低壁流效應的影響。

實施例8

如圖1、圖2、圖8所示，一種自均布規整填料，其結構與實施例6相比，所不同的是：所述導流部件6等距分布在所述填料外框1的豎直面處，相鄰導流部件6之間設有網眼狀纖維單元2，所述的網眼狀纖維單元2與導流部件6通過纖維均流部件5連接。

導流部件6之間設置的網眼狀纖維單元2有助于將壁流液體匯集，并將壁流液體引向導流部件6，進而促進導流部件6將壁流液體導向填料芯體以降低壁流效應。

實施例9

如圖7所示，一種自均布規整填料，其結構與實施例7相比，所不同的是：所述填料外框1為長方體框架結構，所述導流部件6首尾連接成方形，方形的導流部件6嵌套在長方體框架結構的填料外框1上，并且分布在上下兩個填料外框1之間，這種一體式方形結構的導流部件6的尺寸和形狀與填料外框1組成的長方體框架的尺寸和形狀相配合，因而有助于提高填料框體整體結構的穩固性，進而避免了網眼狀纖維單元2發生變形，保證填料芯體中的網眼狀纖維單元2始終處于張緊舒展張開的狀態，有利于溶液沿著纖維束3表面下滑、匯流和均分。

實施例10

如圖1至圖11所示，一種自均布規整填料，由填料框體和填料芯體構成，填料框體由填料外框1和導流部件6構成，填料芯體由多層連續疊加的網眼狀纖維單元2平行或垂直構成，并且填料芯體與填料框體連接固定，具體連接方式可以采用纖維均流環將填料芯體中的網眼狀纖維單元2與填料外框1和導流部件6環扣連接，或者是采用纖維均流球將網眼狀纖維單元2與填料外框1和導流部件6環扣連接，或是采用纖維束3將網眼狀纖維單元2與填料外框1和導流部件6直接捆綁的方式，本實施例中采用纖維均流環將填料芯體中的網眼狀纖維單元2與填料外框1和導流部件6環扣連接。相互平行且相鄰的網眼狀纖維單元2之間的間距a為5mm～15mm，本實施例中a為15mm，填料芯體的各表面均為網眼狀纖維單元2，網眼狀纖維單元2之間交接處通過纖維均流環連接。所述的網眼狀纖維單元2，包括纖維束3和纖維均流環，纖維束3通過經編的方式針織加工成網眼狀，網眼為菱形，菱形的邊長b為10mm～20mm，本實施例中b為15mm。所述的纖維均流環，由首尾相接的纖維束3構成，環扣在網眼狀纖維單元2上的纖維束交接處4。相鄰纖維束3在纖維束交接處4形成的夾角α的大小為30°～120°，本實施例中α為60°。所述的填料框體由填料外框1和導流部件6構成，填料外框1和導流部件6均采用塑料或者有機玻璃制成，具有強度高、耐磨損、耐腐蝕、耐洗滌等基本性能；導流部件6嵌在框架外框的豎直面處，本實施例中導流部件6采用三角柱結構，三角柱結構的導流部件6上設有導流面7，導流面7與豎直的網眼狀纖維單元2之間的夾角β大小為60°，壁流液體流經導流部件6上的導流面7時，在自身重力作用下，向填料芯體滑動，進而在填料芯體的纖維束3和纖維均流部件5的作用下反復匯流、均分，這個過程有助于降低壁流效應的影響。

本實施例中連續疊加且相互平行的網眼狀纖維單元2豎直設立，與重力方向重合，使得溶液在重力的作用下沿著纖維束3下滑，充分濕潤填料。

網眼狀纖維單元2的間距和菱形的邊長分別在5mm～15mm和10mm～20mm中取值時，填料層的壓降低，因而氣體通過填料層的阻力小，有利于氣體在填料層內的分布與流通；另外，由于液體在網眼孔隙上形成了液膜，填料層中氣液接觸面積增大，因此傳熱傳質的效率較高。夾角的大小對溶液在纖維束3上流動時間、填料層的阻力和填料層的高度產生影響，夾角α大小為30°～120°時，溶液在纖維束3上流動時間長并且溶液在網眼孔隙上也易形成液膜，進而氣液兩相接觸時間和接觸面積增加，有利于提高傳熱傳質效率，同時，填料層的阻力較小、高度較低，有助于降低設備能耗和填料成本。

實施例11

如圖1至圖11所示，一種自均布規整填料，包括填料框體和填料芯體，填料框體由填料外框1和導流部件6構成，填料框體中裝有填料芯體，填料芯體由多層連續疊加的網眼狀纖維單元2平行或垂直構成，相鄰兩層網眼狀纖維單元2間留有間隙，填料芯體的各個表面均為網眼狀纖維單元2結構。

所述的填料外框1為長方體框架結構或圓柱框架結構，填料外框1主要用于固定填料芯體，固定方式為采用纖維束3將填料框體與填料芯體中的網眼狀纖維單元2直接捆綁；所述的導流部件6等距分布在填料外框1的豎直面處，導流部件6為平板結構，平板結構的導流部件6上設有導流面7，導流部件6與填料外框1連接固定且導流面7與豎直的網眼狀纖維單元2之間的夾角β大小為90°，與重力方向垂直設置的導流面7阻止了液體沿著邊壁流動，導流面7上聚集的溶液只能在導流面7上平鋪散開并向填料框體內部的填料芯體流動擴散，因而有助于降低壁流效應的影響；導流部件6用于固定填料芯體，固定方式為采用纖維束3將導流部件6與填料芯體直接捆綁。

所述的網眼狀纖維單元2包括纖維束3和纖維均流部件5，纖維束3通過經編的方式針織加工成網眼狀；所述的纖維均流部件5是纖維均流環或纖維球體構件，纖維均流部件5扣在網眼狀纖維單元2上的纖維束交接處4。這種網眼狀結構豎直設立，與重力方向重合，可使液體沿著纖維束3由上至下流動，至均纖維流部件5時匯集并均分到兩下級纖維束3，通過這種反復的匯流均分，實現溶液的自均分布。

所述的纖維束3為合成合成纖維材料，要求具有強度高、耐腐蝕、耐洗滌等性能，如聚苯硫醚纖維、聚丙烯纖維等，聚苯硫醚纖維具有優異的熱穩定性和阻燃性，聚丙烯纖維具有強度高、彈性好、耐磨、耐腐蝕的特點。所述的填料外框1和導流部件6均采用塑料或者有機玻璃制成，要求具有強度高、耐腐蝕等性能。

實施例12

如圖1至圖11所示，一種自均布規整填料，包括：填料框體中裝有由連續疊加的網眼狀纖維單元2平行或垂直構成的填料芯體，填料框體由填料外框1和導流部件6構成；填料芯體的各個表面均為網眼狀纖維單元2結構，為規整的三維網眼狀結構。

填料外框1主要用于固定填料芯體，固定方式采用纖維均流環將填料芯體中的網眼狀纖維單元2與填料外框1連接固定；所述的導流部件6等距分布在填料外框1的豎直面處，導流部件6為三角柱結構，導流部件6上設有導流面7，導流面7與豎直的網眼狀纖維單元2之間的夾角β大小為20°，導流部件6起到固定填料芯體的作用，固定方式為采用纖維均流環將導流部件6與填料芯體中的網眼狀纖維單元2固定連接。壁流溶液經過傾斜的導流面7時，在自身重力作用下，向填料芯體處滑動，因而導流面7有助于降低壁流效應。

所述的網眼狀纖維單元2由交錯的纖維束3和纖維均流環構成；纖維束3通過經編的方式針織加工成網眼狀結構；所述的纖維均流環是首尾相接的橢圓形纖維束3，環扣在網眼狀纖維單元2上的纖維束交接處4。采用這種豎直的網眼狀結構，可使液體沿著上級纖維束3由上至下流動，流經纖維均流環處時匯集并均分到下級兩條纖維束3，通過這種反復的匯流均分，實現溶液的自均分布。

所述的纖維為合成纖維材料，具有比表面積大、強度高、彈性好、耐磨損、耐腐蝕、耐洗滌等基本性能。所述的填料外框1和導流部件6均采用塑料或者有機玻璃制成，具有強度高、耐腐蝕等基本性能。

實施例13

本實施例的一種自均布規整填料可采用實施例6至實施例12中任一種方案，本實施例的一種自均布規整填料的應用，將所述的自均布規整填料置于除濕器或再生器中的填料層中，且使所述的填料芯體中多個相互平行的網眼狀纖維單元2與重力方向平行，除濕器或再生器中設置有液體分布器和氣體分布裝置，液體分布器位于填料層正上方，氣體分布裝置位于填料層正下方，液體分布器將溶液均勻噴淋到填料上，溶液沿纖維束3自上向下流動，經過纖維均流部件5時發生匯流、均分，引入的空氣經氣體分布裝置均勻布置后，與溶液呈逆流，自下向上連續通過填料空隙的過程中與附著在纖維束3上的溶液接觸進行熱質交換。

實施例14

本實施例的一種自均布規整填料可采用實施例6至實施例12中任一種方案，本實施例的一種自均布規整填料的應用：

除濕器、再生器是溶液除濕空調系統中的兩個核心部件，其中除濕器是除濕溶液對空氣進行除濕的裝置，再生器是恢復除濕溶液除濕性能的裝置；而填料是除濕器和再生器的重要組成部分，是溶液除濕系統中熱質交換的重要場所。

在溶液除濕器處，空氣自下而上，溶液自上而下，高溫濕空氣與溫度比較低的溶液在填料中進行直接接觸，溶液表面的水蒸氣分壓力低于空氣中的水蒸氣分壓力，因此在水蒸氣分應力差的作用下空氣中的水分向溶液中遷移，濕空氣被除濕因而含濕量降低；溶液溫度低于空氣溫度，因此在溫差的作用下空氣中的熱量向溶液傳遞，熱空氣散失熱量而溫度降低。

在溶液再生器處，空氣自下而上，溶液自上而下，低溫干空氣與溫度比較高的溶液在填料中進行直接接觸，溶液表面的水蒸氣分壓力高于空氣中的水蒸氣分壓力，因而在水蒸氣分應力差的作用下溶液中的水分開始向空氣中遷移；由于溶液溫度高于空氣溫度，因此在溫差的作用下溶液中的熱量向空氣傳遞；整個再生過程中，除濕溶液濃度不斷升高、溫度不斷降低，重新獲得除濕能力。