膜法空气除湿的研究与进展.doc

1 膜法空气除湿的研究与进展论文联盟。 Progress of membrane-based air dehumidification 提要介绍了膜除湿的优点,压缩法,真空法,膜/ 干燥剂复合法等除湿模式, 高分子聚合物膜、分子筛膜、液膜等的特性、除湿机理及有关的研究进展,并分析了除湿膜的应用前景。关键词:空调工程除湿膜进展 Abstract Presents the advantages of moisture removal by 2 membrane technology over traditional methods, procedures pression, vacuum and membrane/bination, features and dehumidification mechanism of membrane of high polymer, molecular screen and liquid substances, and related advancements in research. Anticipates thEir applications. Keywords : air conditioning engineering , dehumidification , membrane , advancement 近年来随着膜技术研究的发展,利用膜的选择透过性进行除湿使得空气除湿方法有了重大发展, 它与传统方法相比有许多优点,如表 1 所示。表1 空气除湿装置的性能比较 3 操作方法冷冻法吸收法吸附法转轮法膜法分离原理冷凝吸收吸附 4 吸附渗透除湿后露点/℃ 0~ -20 0~ -30 -30 ~ -50 -30 ~ -50 -20 ~ -40 设备占地面积中 5 大大小小操作维修中难中难易 6 生产规模小~大型大型中~大型小~小型小~大型主要设备冷冻机表冷器吸收塔换热器泵 7 吸附塔换热器切换阀转轮除湿器换热器膜分离器换热器耗能大大大大小 8 可见, 用膜法除湿具有很多突出优点: 除湿连续进行, 无腐蚀问题, 无需阀门切换, 无运动部件, 系统可靠性高, 易维护, 能耗小。在空调应用中, 对空气脱湿度的要求并不像其它领域那样高,即并不要求将空气中的湿度降到很低, 因此采用膜法除湿比较合适。膜法除湿过程实际上就是空气中的水蒸气优先通过膜而与空气中的氧气、氮气相分离的过程。 1 膜法空气除湿模式要使水蒸气透过膜, 必须在膜的两端产生一个浓度差, 这种浓度差既可由膜两端压力差造成, 又可由膜两端温度差造成[1] 。因为浓度是由温度和压力共同作用的结果。目前对膜空气除湿基本都是以膜两边的水蒸气分压差作为驱动势, 因此为了强化传湿, 应尽量增大膜两侧的压力差。具体在系统方案上,有压缩法[2] 、真空法[3] 、吹扫气法[4] 及膜/ 除湿剂混合系统[5] 。 压缩法这种系统是靠压缩输入气流来造成传质势差,如图 1 所示。图1 原料气加压空气除湿系统 9 从外界来的新鲜空气经压缩机加压后进入膜组件,由于进气侧总压提高, 其中水蒸气的分压也相应提高, 水蒸气在膜进出侧压力差的作用下优先透过膜而散发到环境中去, 被干燥的空气进入室内。为了将渗透侧的水蒸气及时带走,可以在渗透侧引入吹扫气,如图 2 所示。图2 引入吹扫气的加压空气除湿系统当原料气体中水蒸气会含量较高时,增大压力易使水蒸气在膜的表面凝结而形成的一层水珠, 影响水蒸气向膜内的溶解扩散作用, 降低膜的除湿效果。另外, 提高气体压力, 必然导致对膜强度以及组件设备耐压力性能的要求相应提高,从而对实际应用造成某些局限。 真空法此方法主要是将降低渗透侧压力来传递水蒸气,它从渗透蒸发流程演变而来, 靠一个真空泵降低渗透侧的空气压力,产生一个传湿驱动势。系统如图 3 所示。 10 图3 渗透侧抽真空的空气除湿系统 / 干燥剂复合法此方法主要是将膜空气除湿跟固体吸湿剂结合起来, 新鲜空气首先用膜进行预处理, 然后流经固体吸湿剂, 这样充分利用膜在高湿段的除湿能力和固体吸湿剂在低湿段的吸湿能力, 能将空气除湿到很干燥状态。空气中水蒸气含量较高时,水蒸气透过膜的速率较高,膜除湿的效率较高;当空气中水蒸气含量很少时,水蒸气透过膜的速率急剧下降, 导致膜面积成倍增长,此进采用固体吸湿剂除湿效率最高。系统如图 4 所示。图4 膜/ 干燥剂复合系统 2 除湿膜的种类除湿膜一般是采用亲水性膜, 膜的种类可以是有机膜、无机膜和液膜; 膜的形态可以是平板式, 也可以是具有很高装填密度的中空纤维式。 高分子聚合物膜