[发明专利]用于空气湿度控制的中空纤维膜接触器、空气除湿系统和空气增湿系统

说明书

技术领域

本发明涉及空气湿度控制技术领域，特别涉及用于空气湿度控制的中空纤维膜接触器、以及采用该空纤维膜接触器的空气除湿系统和空气增湿系统。

背景技术

空气湿度对人们日常的方方面面都有极其重要的影响。空气湿度太高或是太低都不利于生产生活的开展和运行。在潮湿的空气中，食品容易变质，书籍等纸制品也极易受到影响而变形；霉菌会滋生在一些建筑物表面上，若长期积累的话对室内空气品质是有相当大影响的，并且会对室内人员的健康产生危害。同时干燥的环境下，极易产生静电，这对工业生产和一些电脑设备等电子产品安全运行中是非常不利的；木质家具在这种环境下也容易失水而变形。由此可见，拥有一个空气湿度适宜的环境对人们的生活和企业生产来说，其意义是不言而喻的，因此，提供能够有效控制空气湿度的设备是尤为必要。

近年来，随着膜接触器技术的发展，基于膜接触器的空气湿度控制技术得到较快的发展，膜接触器技术的原理是令气液两种流体分别在膜两侧流动，在蒸汽压差的作用下，驱动水蒸气的跨膜运动而实现对空气湿度的控制。由于膜在此过程中充当了筛分的作用，它只允许某一物质从膜的一侧透过到另一侧，而拒绝了其它物质的通过；另一方面，气液流体分别在膜的两侧流动，只通过间接的方式进行水蒸气的热质交换，避免了液滴漂移现象，从而提高了空气的品质。

然而，目前利用膜接触器技术进行除湿/增湿面临的一个重要问题就是膜接触器的处理能力比较低，导致在整体的除湿/增湿系统效率较低。在一些空间比较大、空气处理量大的场合难以胜任。例如公告号为CN101975421A中国发明专利申请公开说明书提到了一种热泵和液体除湿装置相结合的联合系统，它采用四边形板翅式膜组件作为除湿的主要部件，在平板膜流道内增加翅片，虽然可起到一定的支撑作用，但往往会引起不必要的压损。为此，业界提出采用中空纤维膜接触器来以降低流道阻力，如公告号为CN203123788U中国发明专利申请公开说明书公开了一种采用中空纤维丝膜对空气除湿的装置，可实现温度较高的冷源对空气的处理，提高了制冷机的效率。但是其效率仍然较低，必须加以改进才能提高效率。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够在膜面积一定的条件下大幅提高水蒸气的传递效率，从而提高了除湿/增湿系统的效率的中空纤维膜接触器和对应的除湿系统和增湿系统。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种用于空气湿度控制的中空纤维膜接触器，包括壳体和设置于壳体内的膜纤维管，所述壳体内流动有第一流体，所述膜纤维管内流动有第二流体，所述膜纤维管横截面为椭圆形，所述第一流体的流向平行于所述椭圆形的短轴。

优选的，所述壳体内设置有至少两列膜纤维管列，每列膜纤维列至少包括两个膜纤维管，每一列膜纤维管中相邻纤维管之间距离相等，相邻的两列膜纤维管在与列方向垂直的方向上错开设置。

另一优选的，所述壳体内设置的膜纤维管呈矩阵分布。

优选的，所述椭圆形的半轴比大于/等于0.5且小于1，所述半轴比是指椭圆形的短轴长与长轴长的比值。

更加优选的，所述椭圆形的半轴比等于0.5。

提供一种空气除湿系统，包括第一引风机、第一膜接触器、加热器、第二引风机，第二膜接触器、冷却器、储液罐和溶液泵，所述溶液泵将储液罐中的除湿溶液泵浦至第一膜接触器，使得除湿溶液移出流经第一膜接触器、加热器、第二膜接触器和冷却器后回流至储液罐中；所述第一引风机使待除湿的空气流经第一膜接触器以进行除湿，所述第二引风机使外界空气流经第二膜接触器以除去除湿溶液中的水蒸气，所述第一膜接触器和第二膜接触器均是上述中任意一种中空纤维膜接触器。

提供一种空气增湿系统，包括引风机、膜接触器、储液罐、溶液泵和加热器，所述溶液泵将储液罐中的蒸馏水泵浦至所述的加热器中，以使所述蒸馏水经过加热器和膜接触器后回流至储液罐，其特征在于：所述膜接触器是上述任意一种中空纤维膜接触器。

本发明的有益效果：本发明提供了一种中空纤维膜接触器以及采用该膜接触器的增湿/除湿系统，与现有技术相比，本发明的膜接触器的膜纤维管是横截面为椭圆形，同时壳体中流动的第一流体的流向平行于所述椭圆形的短轴，通过数学计算以及数据模拟后发现，采用该种设计能够使得膜接触器中空气横掠膜纤维管时的努塞尔数值大幅增加，虽然平均阻力系数也有一定程度的增加，但是综合传热因子有较大的提高，能够使得在相同的膜接触面积的条件下大幅的提高膜接触器的换热能力，在增湿/除湿系统中即能够在等面积膜的条件下大幅的提高水蒸气的传递效率，从而提高了除湿/增湿系统的效率。