專利名稱：工業(yè)用格柵型空氣增濕系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)用格柵型空氣增濕系統(tǒng)，更具體地講，它與具有用于增強表面蒸發(fā)飽和的纖維織物格柵的空氣濾清器有關(guān)。本發(fā)明在本文件的某些段落可以被稱為ATIRA發(fā)明，因為它是在Ahmedabad紡織工業(yè)研究組織(在印度Ahmedabad)(ATIRA)完成的。
1.卡特工業(yè)產(chǎn)品(英國倫敦)的毛細作用空氣濾清器已知技術(shù)工藝格柵尺寸20″×20″(4″深)。
纖維材料隨意填充。真要采用的話，節(jié)能效果甚微。
ATIRA發(fā)明的新穎的性能-普通尺寸48″×24″(36″深)。格柵和材料具有不同的構(gòu)形。將垂直布置的非吸濕性的、非纖維素的和非生物降解材料的纖維織物層均勻隔離開和/或進行適當(dāng)處理，以獲得巨大的、良好的保水能力、吸收能力、分散和濕潤特性。它主要用作蒸發(fā)器，并且還用作附有部分水分離裝置的空氣整流柵?？梢越档蜌饬髯枇Σ⒁虼藢⒐娘L(fēng)機功率減少35%。同現(xiàn)今的噴射型空氣濾清器相比較，由于減少了流量和降低了水壓，從而使泵的功率減少了大約90%。
2.氣體制冷公司(美國紐約)的毛細作用空氣濾清器。
已知的技術(shù)工藝格柵尺寸20″×20″(8″深)
以玻璃纖維絲作為填充材料，隨意填充。
在550FPM(英尺/分)氣流速度下27mmWC的高氣阻。
在氣流速度高于400英尺/分時不能使用。
ATIRA發(fā)明的新穎性能-普通尺寸，48″×24″(36″深)。格柵和材料具有不同的構(gòu)形。將垂直布置的非吸濕性的、非纖維素的和非生物降解的材料的纖維織物層均勻隔開，和/或適當(dāng)加以處理，以獲得巨大的、良好的保水能力、吸收能力、分散和濕潤特性。主要用作蒸發(fā)器，也用作附有部分水分離裝置的空氣整流柵。具有在550FPM的氣流速度下8至10mmWC的低氣流阻力?？梢栽谧罡哌_600英尺/分的氣流速度下使用而不會出現(xiàn)性能變劣。同現(xiàn)今噴射型空氣濾清器的泵相比較，由于減少了流量和降低了水壓，泵功率可以減少大約90%。
3.Buffalo Forge公司(美國紐約)的空氣過濾蒸發(fā)冷卻器已知技術(shù)工藝“空氣過濾”毛細作用透氣介質(zhì)是用纖維素纖維或玻璃纖維制造的。波紋形或波狀氣體交替地按15°和45°角流動。
不節(jié)省鼓風(fēng)機功率。
再循環(huán)水的流量低于噴水蛇管組件以減少泵功率。
ATIRA發(fā)明的新穎的特性-將垂直布置的非吸濕的、非纖維素的和非生物降解材料的纖維織物層均勻隔離開，和/或適當(dāng)進行處理，以獲得巨大的、良好的保水能力、吸收能力、分散和濕潤特性。纖維織物層與氣流平行。具有較低的氣流阻力，所以鼓風(fēng)機功率被降低了大約35%。與現(xiàn)今的噴射型空氣濾清器相比較，由于減少了流量并且降低了水壓而使泵功率減少了大約90%。
4.美國Glitsch公司的多相工藝中的高效質(zhì)量傳遞已知的技術(shù)工藝繞成螺旋狀的金屬填料，具有中等間隔，具有與用不銹鋼絲制的紡織管狀物同軸的雙同軸結(jié)構(gòu)，主要用于蒸餾塔。
低壓降低(沒有指定數(shù)值的范圍)。
不用于蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。
水平安裝，沒有提及垂直安裝，即氣流僅在垂直方向。
ATIRA發(fā)明的新穎的特性-將垂直布置的非吸濕的、非纖維素的和非生物降解材料的纖維織物層均勻隔離開，和/或適當(dāng)加以處理，以獲得巨大的、良好的保水能力、吸收能力、分散和濕潤特性。各纖維織物層是平行的。8至10mm水柱的比較低的壓降。專門用于蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。氣流在水平方向。大約節(jié)省鼓風(fēng)機功率35%。
5.Visco Serck Stafford Road(英國Croydon)的塑料填充蒸發(fā)器已知的技術(shù)工藝用于冷卻塔。未提及空氣的冷卻。塑料填充。
具有低氣阻的移動空氣凈化器。
沒有明顯的節(jié)能效果。
ATIRA發(fā)明的新穎的特性-用于空氣濾清器。將垂直布置的非吸濕的、非纖維素的和非生物降解材料的纖維織物層均勻隔離開，和/或適當(dāng)加以處理，以獲得巨大的、良好的保水能力、吸收能力、分散和濕潤特性。具有低氣阻的水分離裝置。由于對氣流的阻力比較低，所以鼓風(fēng)機功率減少了大約35%。與現(xiàn)今的噴射型空氣濾清器相比較，由于減少了流量并降低了水壓，所以水泵功率減少了大約90%。
6.具有Mihir Engineering(印度孟買)的FRP材料的蒸發(fā)冷卻器應(yīng)用-房屋、寫字樓、飯店中的設(shè)備冷卻。低冷卻效率。非工業(yè)應(yīng)用。
容量3000CFM至20000CFM。
以PVC作為蒸發(fā)填料。
低飽和度系數(shù)(當(dāng)利用ATIRA評價時)，飽和度系數(shù)大約為65至70%。
冷卻效率高，但不適合工業(yè)應(yīng)用。
低氣/水壓降。
ATIRA發(fā)明的新穎的特性-用于工業(yè)空氣濾清器。5000CFM至150000CFM的大容量。將垂直布置的非吸濕的、非纖維素的和非生物降解材料的纖維織物層均勻隔離開，和/或適當(dāng)加以處理，以獲得巨大的、良好的保水能力、吸收能力、分散和濕潤特性。由于對氣流的阻力比較低，因此鼓風(fēng)機功率減少大約35%。與現(xiàn)今的噴射型空氣濾清器相比較，由于減少了流量并降低了水壓，所以泵功率減少了大約90%。
7.卡特工業(yè)產(chǎn)品有限公司(英國)的毛細作用空氣濾清器。
已知的技術(shù)工藝用于冷卻塔紡織的聚丙烯絲作為格柵材料。
沒有明顯的節(jié)能效果。
ATIRA發(fā)明的新穎的特性-用于空氣濾清器。將垂直布置的非吸濕的、非纖維素的和非生物降解材料的纖維織物層均勻隔離開，和/或適當(dāng)加以處理，以獲得巨大的、良好的保水能力、吸收能力、分散和濕潤特性。對氣流的阻力較低，因此鼓風(fēng)機的功率減少了大約35%。與現(xiàn)今的噴射型空氣濾清器相比較，由于減少了流量并降低了水壓，泵功率減少了大約90%。
8.空氣濾清器，(木-棉)ATIRA已知的技術(shù)工藝格柵尺寸20″×20″(深8″)。
隨意填充木-棉并以椰絲作為格柵材料。
泵功率節(jié)省90%。
ATIRA發(fā)明新穎的特性-格柵尺寸為4′×2′(深3′)。將垂直布置的非吸濕的、非纖維素的和非生物降解材料的纖維織物層均勻隔離開，和/或適當(dāng)加以處理，以獲得巨大的、良好的保水能力、吸收能力、分散和濕潤特性。對氣流的阻力減小并因此使用鼓風(fēng)機功率減少了大約35%。與現(xiàn)今的噴射型空氣濾清器相比較，由于減少了流量和降低了水壓，泵功率減少了大約90%。
在類似的技術(shù)領(lǐng)域中還發(fā)現(xiàn)了以下一些專利，但它們沒有提供任何有關(guān)本發(fā)明的新穎特性的教導(dǎo)。
英國專利2255034A噴砂裝置的磨料回收系統(tǒng)具有主分離器和次分離器，它們包括空氣濾清系統(tǒng)并且由普通的管道鼓入空氣。
巴西專利8902712空氣濾清器和酸蒸氣中和器具有預(yù)沖洗噴射管道、若干聚丙烯球連續(xù)床(中和液在其上逆向流動)。
美國專利4810268帶有幾個導(dǎo)向葉片使氣流產(chǎn)生渦流的空氣濾清器具有若干個毗鄰封裝周邊安裝的噴嘴，以便控制呈渦流運動的水的噴射水流橫穿過所述氣流。
德國專利3546232
空氣凈化設(shè)備具有由兩列平行的垂直安裝的管或棒構(gòu)成的氣流整流柵。
歐洲專利160437用于大型建筑物和作業(yè)區(qū)域的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括在受控的溫度和濕度下產(chǎn)生清潔空氣的空氣凈化和脫除濕氣等部分。
德國專利3017166用于商業(yè)中心的通風(fēng)設(shè)備的空氣凈化裝置，具有由位于水霧之下和兩段水槽之上的導(dǎo)向板引導(dǎo)的氣流。
根據(jù)本發(fā)明的增濕系統(tǒng)，是設(shè)計用于工業(yè)的，它是根據(jù)蒸發(fā)冷卻和絕熱飽和原理工作的，其中空氣的干球溫度(DB)降低，最為理想地是將等于空氣的濕球溫度(WB)。該系統(tǒng)中的水溫將等于濕球溫度。由增濕站送來的空氣的相對濕度(RH)在理想情況下應(yīng)該是100%。然而，就設(shè)計計算而論，如果RH是用空氣的DB溫度與WB溫度之差通常叫做下降華氏2度來表示的92-94%的話，可以認為是令人滿意的。冷卻的和高濕度的空氣被分散在各個車間，在其中將保持為使生產(chǎn)工藝平穩(wěn)地工作所要求的理想的相對濕度(RH)。所供給的空氣吸收各處的熱量，這些熱包括由生產(chǎn)設(shè)備、照明線路、工人所產(chǎn)生的和通過墻壁、窗戶和屋頂傳遞的熱。因此，所述車間中的RH要低于供氣的RH，這是由于車間的熱被吸收了的緣故。就空氣的質(zhì)量流量而言，總的熱負荷和該增濕系統(tǒng)的能力很匹配，使得在所述車間中可以保持為工藝平穩(wěn)工作所要求的理想的RH。
在許多設(shè)備中，例如冷卻塔、蒸發(fā)空氣冷卻器和冷凝器、空氣濾清器及類似裝置中，都會出現(xiàn)空氣和水之間的可觀數(shù)量的熱和質(zhì)量的傳遞現(xiàn)象?；旧纤羞@些設(shè)備都是蒸發(fā)型的熱交換器，每一個都具有不同的設(shè)計、特性和用途。就空氣濾清器而論，由它們所產(chǎn)生的調(diào)節(jié)空氣被用于許多工業(yè)部門，例如食品、制藥、印刷、紡織器制造等。按照慣例，噴射型空氣濾清器是用于許多在空氣通過的腔中噴射壓縮水的場合。實現(xiàn)蒸發(fā)冷卻是通過噴射大量的高壓水，這種壓縮水通過適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)被霧化，該系統(tǒng)包括噴嘴/水霧化器，水過濾器、空氣凈化器，所有這些部分被組合成為一個整體被稱為空氣濾清器。對于空氣和水之間的熱和質(zhì)量的傳遞來說，大的水的表面積是通過將水破碎成為細小水滴的方式形成的。被噴射的水只有一小部分被蒸發(fā)并被流動的空氣吸收，而其余的一部分落回去，一部分懸浮在空氣中。懸浮在空氣中的這后一部分將在該空氣被輸送到車間里的管道之前被除掉。被噴射的水量與在空氣中被蒸發(fā)的量之比通常是100至200。因此，為了產(chǎn)生熱和質(zhì)量傳遞所需要的表面積必須泵送和噴射大量的水。然而，在現(xiàn)今的設(shè)備中，曾通過霧化形成的表面積在游離的水滴落入水箱中時就被破壞了。為了從空氣中除去大量的水滴還需要一些有效的空氣凈化器。因為在被噴射的水向下落入噴射腔之下的水箱中時表面被破壞，所以需要重復(fù)地和連續(xù)地產(chǎn)生水的表面，有必要連續(xù)地泵送大量的高壓水。
此外，用于除去空氣中的游離水的空氣凈化器具有很高的氣流阻力。這導(dǎo)致消耗大量的能量?，F(xiàn)今的空氣濾清器被稱為噴射型空氣濾清器(以下稱為“STAW”)。
本發(fā)明的申請人研制的另一類型的空氣濾清器是屬于格柵型，在這種類型的空氣濾清器中，通過使以格柵形式填充適當(dāng)?shù)牟牧蠞駶櫟姆椒ㄌ峁┝吮粩U展的界面表面積，被填充的材料一般是被椰絲支撐的木-棉類。在我們的印度專利說明書第169242號中對本發(fā)明作了描述。這種格柵型空氣濾清器(以下稱為CTAW)的性能提供了與噴射型空氣濾清器(STAW)相當(dāng)?shù)男Ч?，但是不需要高壓水，并且水的流量也要少得多，因此使用的泵功率也要小得多?br> 本發(fā)明的目的是提供效率高作用大的工業(yè)用格柵型空氣增濕系統(tǒng)，目的在于形成擴展的表面積以增強空氣和水之間的熱和質(zhì)量的傳遞。
為了實現(xiàn)以上目的，不是采用霧化方式，而是借助于一種水承載填質(zhì)(對這種水承載填質(zhì)來說，發(fā)現(xiàn)纖維織物是最為理想的)產(chǎn)生所需要的用于熱和質(zhì)量傳遞的水的表面面積。這就避免了象在常規(guī)的CTAW中那樣為霧化水以形成熱和質(zhì)量傳遞所需的表面而消耗機械功。僅僅需要在用適合的幾何形狀的纖維織物填充的格柵上噴灑少量的水。要對所述纖維織物加以設(shè)計和選擇，以便能通過將水噴灑在該纖維織物上以形成水的表面面積，為此，一方面要賦予該纖維織物以吸收或吸濕性能，另一方面還要賦予它良好的保水能力。此外，該纖維織物必須具有如下這樣的性能，即在受到所吸收的水的重量的作用時，即使是濕的，它也必須具有足夠的強度，不出現(xiàn)下垂或彎曲或撕裂，從這樣的強度要求的觀點看，適合用于本發(fā)明的紗的材料是尼龍、聚酯、聚丙烯絲/紗/纖維，玻璃纖維。但是，所有這些材料從固有性質(zhì)上講都是非吸濕的和非吸收性的。因此，為了在這樣一些材料中也能獲得吸濕性，相應(yīng)于所述紗的結(jié)構(gòu)采用了兩種辦法(這一內(nèi)容構(gòu)成了本發(fā)明的格柵型空氣濾清器的纖維織物技術(shù)規(guī)格重要部分)，這兩種辦法尤其是(1)選擇多纖維或多絲紗結(jié)構(gòu)，而不是單絲型紗結(jié)構(gòu)，以及(2)專門的工藝處理，例如對紗進行膨松化處理，即通過對表面的微觀水平上進行粗糙化處理賦予纖維一定程度的吸收能力和保水能力。即使所述纖維織物是用非吸收性材料制成的，對纖維織物中的纖維和紗的機械處理使得該纖維織物對水有吸收性能并且有助于水一與該纖維織物接觸就被分散。這種性能的獲取，例如可以通過在織成布之前對用非吸收性材料(例如聚酯)的一些直的絲制成的紗進行膨松化處理。這種布所具有的表面面積可充分地提供足夠的水的表面面積以達到用被輸送的空氣的干濕溫度差為華氏2度所表示的飽和度，如前面所討論的那樣。因此，根據(jù)本發(fā)明不需要連續(xù)地在該系統(tǒng)內(nèi)霧化或噴射大量的水。被噴射的水的量與被蒸發(fā)的水量之比由在STAW中的大約100-200下降至大約10。水也不必象在STAW中那樣加以霧化。這意味著水不需要象在STAW中那樣處于高壓狀態(tài)，并因此在根據(jù)本發(fā)明的改進的裝置中噴射水所需要的功率也減少了，這種減少量最多可達大約90%，對于同樣的工廠生產(chǎn)能力和工作特性，同在STAW中所需的功率相比較，所需的功率要少。工廠的生產(chǎn)能力是根據(jù)空氣的體積/質(zhì)量流速來測定，而工作特性是根據(jù)被輸送的空氣的飽和度來測定。
由于噴射水量減少了大約90%，就不必要象采用STAW那樣使用功率強大的空氣凈化器。這就減少了由于CTAW所產(chǎn)生的總的氣流阻力。通過實驗發(fā)現(xiàn)，由CTAW所產(chǎn)生的阻力由使用STAW時的大約20-25mm水柱下降至大約7-10mm水柱。這也已經(jīng)將供氣鼓風(fēng)機(SAF)的功率消耗降低了大約30-35%。
因此，根據(jù)本發(fā)明的CTAW將水泵所消耗的電功率減少了大約90%，并將鼓風(fēng)機所消耗的電功率減少了大約30-35%。
因此，本發(fā)明提供了一種工業(yè)用空氣增濕系統(tǒng)，它包括一個增濕倉，向所述增濕倉連續(xù)供水的裝置，以及通過所述增濕倉進行鼓吹/抽吸空氣的裝置，其特征在于所述的增濕倉是由一個或多個格柵構(gòu)成，所述的這個格柵或所述的這些格柵當(dāng)中的每一個具有垂直布置和均勻隔開的若干纖維織物層，被裝在一個矩形框中，所述的纖維織物是非吸濕的、非纖維素的和非生物降解的材料(如本文所述的那樣)，加以選擇和/或按本文所述的那種方式加以適當(dāng)處理，以獲得巨大的、良好的保水能力、吸收能力，分散和濕潤特性，于是，為了在流動的空氣和纖維織物之上的水之間有效地傳遞熱量和質(zhì)量提供了所需要的濕潤面積，在這種情況下空氣被驅(qū)動沿著該纖維織物層的寬度通過所述被濕潤的表面，所述寬度基本上與所述這個格柵或與所述那些格柵的每一個的深度相適應(yīng)。
主要設(shè)計指標是通過濕潤纖維織物提供足夠的蒸發(fā)面積(將在下面加以定義)，以使得在給定的空間里獲得92-94%的RH(相對濕度)，這是由于該格柵的全部空間的97-98%具有很高的敞開放度(這將在下面加以定義)，這樣的設(shè)計指標將使鼓風(fēng)機所消耗的功率保持較低狀態(tài)。被供氣鼓風(fēng)機輸送的空氣具有大量的渦流，這些渦流可以用整流柵將其破壞，如后面將要描述的那樣。任何可能從該格柵中逸出的含氣體的水都要用水分離裝置除去，這將在以下加以說明，用適合的過濾器連續(xù)地過濾循環(huán)水。
該格柵可以用一個矩形框構(gòu)成，該矩形框是由粉末涂覆的中碳鋼(MS)或不銹鋼(SS)或玻璃纖維加強塑料(FRP)制成的，在該格柵中，垂直的纖維織物層用固定在矩形框上的SS桿以繃緊的方式支撐起來。該垂直結(jié)構(gòu)可以使水很好地和迅速地分散開。例如對于MS(中碳鋼)的大部分涂層要格外當(dāng)心，需要防止銹腐，因為它要連續(xù)地浸在水中。纖維織物的支撐桿是用SS制造的。在該格柵中所述纖維織物是繃緊安裝的。
所述纖維織物最好是用尼龍、聚酯、聚丙烯絲/紗/纖維，玻璃纖維及類似物構(gòu)成的，為了提供適合的纖維織物幾何形狀除去加捻結(jié)構(gòu)之外還通過卷曲化進行適當(dāng)處理，以便獲得所述特性。纖維織物以本色形式最為理想并且要進行脫漿處理。另一方面，該纖維織物是用所選擇的多纖維紗或多絲紗制成的，而不是單絲型紗結(jié)構(gòu)，以便提供纖維織物中的所述特性。
由于采用了這樣的方案，盡管該纖維織物是用非纖維素纖維制成的，它仍然具有良好的吸收能力、分散和濕潤特性以及良好的保水能力，并且具有足夠的抗氣體壓力的強度。纖維織物的寬度最好是900mm(36″)，而邊緣是用強度很高的絲(通常是尼龍材料)制成。兩條邊緣的寬度大約為25mm。這是為了防止在前面(即渦流氣體正在進入該格柵之處)該纖維織物擺動，并且是為了使該纖維織物尤其是在兩邊緣上具有高撕裂強度。該框在該纖維織物的端部帶有用于固定那些桿的構(gòu)造，使得面粉廠工人可以將纖維織物繃緊，在面粉廠中該纖維織物出現(xiàn)松弛時不必去請制造廠工人。該格柵的纖維織物起蒸發(fā)器作用。
在一個優(yōu)選的實施例中，用于連續(xù)供水的裝置包括一個噴水設(shè)備，該噴水設(shè)備安裝在所述的那個格柵或所述的那些格柵之中的每一個的一側(cè)，由一系列用來將水與氣流同時噴到纖維織物層上的噴嘴構(gòu)成，并連接到供水管線上、一個安裝在增濕倉底部的集水罐以及一個在所需壓力下將水供給所述供水管線的水泵，如果需要的話，所述水泵就與所述集水罐相連接，以便使所收集的水再循環(huán)，并將所收集的水再噴射到安裝在增濕倉中的格柵上。
用一些特殊的噴嘴噴射水，這些噴嘴是準備用來進行噴射的，而不是用來霧化的，它們是用炮銅(錫鋅青銅)制造的，不銹鋼的噴口直徑為2-5mm。用一適合的泵加壓水，以產(chǎn)生0.75-1.5Kg/cm的壓力。加壓只要實現(xiàn)避免霧化的程度就可以了。由空氣濾清器集水罐返回的水最好首先用設(shè)置在格柵底部附近的集水罐中的兩級過濾器進行過濾。水穿過一種由20G×20M的濾水器(最好是用不銹鋼制成的)構(gòu)成的粗水過濾器。然后讓水通過一個由細篩(例如40G×40M)構(gòu)成的第二過濾器。水進一步用泵后的大口徑罐式濾網(wǎng)過濾。這個罐式濾網(wǎng)是用非常細的金屬絲網(wǎng)(例如40G×40M-60G×60M)制成的。水過濾器的尺寸要比泵的尺寸(根據(jù)輸送管線的直徑而定)大好幾倍。這將在這個非常小的管線系統(tǒng)中提供了很大的過濾面積。水被持續(xù)地噴灑到纖維織物格柵之上，以避免時常會出現(xiàn)的干燥并使環(huán)境保持濕潤，即使是在不必要的時候，例如當(dāng)下雨并且水停止蒸發(fā)時，因此，不需要連續(xù)的噴灑水，在雨季噴灑并不蒸發(fā)的水有助于除去通過空氣增濕倉的氣流帶來的灰塵和污物，否則，本來可以通過由水膜和濕潤的纖維織物上的浸濕除去的空氣中的外來物質(zhì)就將進入生產(chǎn)車間并引起一些有關(guān)清潔問題的麻煩。
增濕倉最好是安裝有(一些)由垂直設(shè)置的百頁窗構(gòu)成的氣體整流柵，這些百頁窗被安裝在這里和/或適合移動，以便使空氣以直線方式進入增濕倉而不產(chǎn)生任何渦流。
在格柵型空氣濾清器中，鼓風(fēng)機是安裝在該空氣濾清器的前面。于是，大量的空氣渦流就引起了一些由一個格柵到另一個格柵的速度變化的問題。有時這就產(chǎn)生了速度極高的氣流，它朝向某些格柵有破壞纖維織物的作用，并且還產(chǎn)生了一些攜帶水滴的問題。為避免這些問題，氣流整流柵就被安排在噴嘴之前。這些整流柵或者是用PVC，或者是用聚碳酸酯，或者是用粉末涂覆MS，或者是用不銹鋼片/條制成。
增濕倉最好還設(shè)置有水分離裝置，該分離裝置由一層或多層非銹腐材料(例如本文所述的那些)構(gòu)成，所述那一個(些)材料層被設(shè)置在該增濕倉的所述那一個(些)格柵的下游，于是含空氣的水就被除去了。所述構(gòu)成水分離裝置的那個(些)材料層最好呈“V”形，以便使通過該分離裝置的氣流產(chǎn)生銳角轉(zhuǎn)向，于是懸浮在空氣中的游離的水就被從空氣中除去。
因為同在STAW中的情況相比較被噴灑到空氣中的水量是很少的(大約是STAW中的1/10)并且水也沒有被霧化，所以只需要將少量的V形葉片安裝在這些格柵的后面。因此，這些V形葉片之間的間隔是大約50-75mm，而在STAW中的那種情況，空氣凈化器的葉片之間的間隔為25mm。
在一個具體的實施例中，所述的那個(些)格柵的纖維織物材料層借助于一些非銹腐的材料的桿(例如本文所述的那樣)被保持在矩形框內(nèi)，沿水平方向被設(shè)置在該框的頂端和底端，所述桿適合用于支撐所述纖維織物，所述纖維制品連續(xù)地纏繞在這些桿上，并適合在需要時根據(jù)要求用于將所述纖維織物繃緊/放松。
根據(jù)本發(fā)明的裝置使水蒸發(fā)，將所有的溶解固體和使水產(chǎn)生硬度的物質(zhì)都留在纖維上和匯集在增濕倉底部的集水槽中的用過之后的水中。而且，纖維織物上面附著上有害于該纖維織物的壽命的水垢形成物。于是，必須使用不產(chǎn)生堅硬水垢的軟水。因此，如果能得到的話，最好使用雨水。水從增濕倉的集水槽中連續(xù)地溢流出來可以保持該集水槽中總的溶解固體的水平。為了減少纖維織物上的沉積，應(yīng)該始終在纖維織物上噴水，即使在不需要水的時候，例如在雨季，如前面所述那樣，結(jié)果，纖維織物上總保持覆蓋有一層水膜，在水膜上可能會出現(xiàn)任意的鹽的沉積，但都會被噴在纖維織物上的水沖洗掉，而不會沉積在纖維織物上。
噴水裝置的供水管線最好配置有一個(些)過濾器/罐式濾網(wǎng)，用來將經(jīng)過過濾的水送入增濕倉。水的凈化/除垢裝置可以用來將清潔的水通過噴水裝置供給增濕倉。噴水裝置的供水管線，在提供所述噴水裝置的同時最好還提供備用分流裝置，以便在所述噴水裝置出故障時或因為維修而停機時使用它連續(xù)地向增濕倉供水。
對根據(jù)本發(fā)明的空氣濾清系統(tǒng)進行清理的頻率是根據(jù)所適用的工業(yè)的類型來決定的，并且可以根據(jù)該工業(yè)類型決定。例如，在紡織工業(yè)中，利用該系統(tǒng)紡人造纖維比紡粗支棉紗所需要進行清理的頻率要少得多，這是因為前者幾乎不產(chǎn)生絨毛飛塵，而后者則產(chǎn)生大量的絨毛和灰塵。同樣，使用雨水(雨水幾乎就是蒸餾水)的工業(yè)部門與使用高的TDS和硬度很高的水(導(dǎo)致嚴重結(jié)垢)的那些工業(yè)部門相比較，實際上將不需要進行水處理。除垢措施是就地向所述格柵上噴灑5%的HCL或再少一點的水溶液，而不必將所述空氣濾清器拆卸。這種清理也可以通過將這些格柵拆卸下來并浸到一個充滿稀酸的槽中的方式來進行。還可以借助于適合的刷洗系統(tǒng)用弱酸進行刷洗來洗理這些格柵以除去形成的水垢。應(yīng)該用新鮮水進行徹底沖洗，然后需要進行堿洗。在酸洗之后必須使用一種NaOH或KOH濃度大約2%的堿溶液進行洗滌，以便中和微量的酸，防止腐蝕。然而，為了消除清理的問題和避免空氣濾清器的箱體和支撐結(jié)構(gòu)的腐蝕，建議使用軟水。
作為最佳實施例，在格柵中纖維織物層的寬度最小為3英尺(或90cm)，該格柵的濃度也是如此，纖維織物層之間的間隔可以根據(jù)所要求的蒸發(fā)面積以及在這些纖維織物層之間的間隙中的所要求的敞開度百分比來確定。如本發(fā)明所描述的那樣，在增濕倉的那個格柵或所述那些格柵之中的每一個格柵中都保持均勻的敞開度。
在本發(fā)明的說明書中的上下文中，敞開度指的是在通過該格柵的空氣流動的方向上所存在的敞開的間隙，即空氣通過所穿過的總的正面面積，要扣除被所述的總的正面面積分開的纖維織物的厚度。
在本發(fā)明的說明書的上下文中，蒸發(fā)面積指的是被限定在每一對纖維織物層之內(nèi)的面積，如果使所述纖維織物層保持持續(xù)的濕潤并且因此在使空氣沿所述被濕潤的纖維表面通過時使空氣/水相互接觸，該面積被認為是該纖維織物的平整光滑的表面，而不是在形成該纖維織物的膨松紗的表面上由單獨的纖維所形成的擴大了的表面積。


參考這些附圖，從以下的描述之中將會使本發(fā)明的特點和范圍得到更好的理解，當(dāng)然，這種描述目的在于對本發(fā)明進行說明，而不是加以限制。在這些附圖中圖1從正面顯示了根據(jù)本發(fā)明的格柵型空氣增濕系統(tǒng)的一個具體的實施例;
圖2是沿圖1的“A-A”取的同一實施例的端視圖;
圖3是沿圖1的“B-B”取的同一實施例的平面圖;
圖4是用于根據(jù)本發(fā)明的如圖1至3所示的系統(tǒng)的實施例中的格柵的平面圖;
圖5從正面顯示出圖4的格柵;以及圖6以放大圖的方式顯示出在圖5中標為“D”的一個具體部分中在該格柵中纖維織物分布的詳細情況。
如附圖中所示那樣，根據(jù)本發(fā)明的格柵型空氣增濕系統(tǒng)包括一個一般用“H”標記的增濕倉，而所述增濕倉是由若干標記為“C”的格柵構(gòu)成。在該系統(tǒng)中還提供了用于向所述增濕倉連續(xù)供水的裝置，如下面將要敘述的那樣。除此之外，還提供了用于通過所述增濕倉鼓吹/抽吸空氣的裝置(將要在以下描述)。
如從圖3、4、5和6可以看到的那樣，每一個格柵都具有若干垂直設(shè)置并均勻隔開、封裝在一個矩形框內(nèi)的纖維織物層9，該矩形框被標記為7，是用M.S角鋼6制成的。這些格柵借助于支撐角鋼8排列并裝配在該系統(tǒng)中，如圖1和3中所示那樣。如前面所描述的那樣，纖維織物是非吸濕性、非纖維素的、非生物降解材料的，該材料按照本發(fā)明所述的一種方式(即借助于使該纖維織物的多絲紗膨松化)作了適當(dāng)?shù)奶幚?，結(jié)果，用這種材料制出的纖維織物具有極大的、良好的保水能力、吸收能力、分散和濕潤特性。
增濕倉配置有由噴射器3代表的連續(xù)供水裝置(噴射器3與用10表示)的主供水管線和用11表示的分支管線上)，還配備有備用的管線和噴射器18，所述的供水管線被連接到泵1上。配置在管線上的閥用2表示，而壓力表和罐式濾網(wǎng)分別用4和5表示。如在圖1和2中所具體顯示的那樣，集水槽T被設(shè)置在該系統(tǒng)的增濕倉之下，用于收集噴在以適當(dāng)方式固定在該增濕倉中的那些格柵的纖維織物上的水。如圖所示那樣，泵1通過一循環(huán)管線13被連接在槽T上，結(jié)果，這樣被收集在槽T中的水就可以再循環(huán)使用并再通過該噴水裝置噴灑到格柵的纖維織物上。
如所示那樣，該纖維織物層被均勻隔開，并且借助于焊接到格柵的框上的方式設(shè)置一些桿12，用于支撐如圖6中詳細顯示出的纖維織物層。提供纖維織物繃緊桿(在圖5中用17標記)是為了在需要時使該纖維織物層繃緊。
還提供了空氣整流柵16(如本文前面詳細敘述過的那樣)和水分離裝置14(如本文前面詳細敘述過的那樣)，如在圖3中所清楚看到的那樣。集水槽T(蓄水槽)設(shè)置在增濕倉的底部，配置有溢流管15。氣流用箭頭X來表示。
通過對根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)所進行的實驗，業(yè)已發(fā)明了以下一些有益的結(jié)果和成績a)借助于由被濕潤的纖維織物提供的用于空氣和水之間有效的熱和質(zhì)量的傳遞的足夠的蒸發(fā)面積，被輸送的空氣達到了92-94%這樣高水平的相對濕度(%H)。這是由于在給定的間隙中達到了97-98%的很高的敞開度，由于這種高敞開度，空氣流過該間隙時靜壓力的最小下降值為7至10毫米水柱，而在STAW的情況則為20-25mm水柱。遍及該格柵深度的均勻敞開度將絨頭阻塞格柵的現(xiàn)象減少到最低限度。
b)提供用作蒸發(fā)區(qū)域的纖維織物是用專門的材料制成的，例如具有很高的韌性的經(jīng)過膨松化處理的聚酯長絲，這種材料就基本性講是非吸濕性的，但由于對它進行了專門的膨松化處理而變得可以將水保留在它的纖維之間的間隙空間之內(nèi)。因此，這就提供了良好的保水能力、吸收能力，分散和濕潤特性，實際上得到了相對濕度(%H)很高的輸送空氣。該纖維織物保持了它的本色形式并進行了脫漿處理，此外，由于它是非纖維素質(zhì)的，所以它在水中是不能生物降解的。從而，它可以始終保持良好的強度，因此具有很長的壽命。同其他在技術(shù)上可以接受的材料相比較，它還是比較便宜的。
c)該纖維織物材料具有抗酸性能，即任何水垢、污物、絨毛等沉積都可以用稀鹽酸(1-5%)和新鮮水除去。經(jīng)過這種簡單的化學(xué)處理之后，纖維織物就恢復(fù)如初。
d)設(shè)置垂直的纖維織物層有助于更好更快地使水的微滴分散開。這還有助于除去污物顆粒/黑色的切絲/絨毛團等，這是由于垂直的材料層被水濕潤的緣故。稍稍傾斜有助于更好地使用，即用該纖維制品吸收(水)而不是讓水直接落入水槽中。該纖維織物層不僅被用作蒸發(fā)器，而且它自身還被用作空氣整流柵和水分離器。
e)為了使空氣達到較高的飽和度，例如相對濕度(RH)達到92-94%，如果水濕降至濕球溫度(WB)以下，就必須使水槽水進行再循環(huán)，而此時就不能使用一次性系統(tǒng)，在一次性系統(tǒng)中新鮮水被噴灑出去，而離開格柵的用過的水就被連續(xù)地排放掉。
f)該纖維材料層被繃緊得足以使這些纖維織物層彼此不粘在一起，結(jié)果形成了有效的蒸發(fā)面積。而且，由于它們被繃緊，它們就不會由于空氣流動而拍動，結(jié)果，纖維織物的強度就不會由于頻繁的膨脹和收縮而降低。此外，纖維織物的兩側(cè)邊使得它不被撕破。纖維織物層的繃緊還防止該纖維織物在支撐這些纖維織物的SS桿上沿著氣流的方向滑動。繃緊力大約為1/2至1Kg/cm寬度(寬度為在桿上測定的織物寬度)。
g)該纖維織物格柵可以用于通過空氣增濕系統(tǒng)抽吸或鼓吹空氣，即鼓風(fēng)機位于該空氣濾清器之前，將空氣在格柵之后吹過，反之亦然。
h)該纖維織物格柵給出了充足的時間使空氣飽和，空氣流速為2.5-2.75米/秒，這是由空氣流量除以增濕倉的凈面積(減去了格柵框所占據(jù)的面積)得出來的。
i)旁路系統(tǒng)有助于根據(jù)季節(jié)控制水的流量，例如在濕度大的季節(jié)減少蒸發(fā)量。所以只需少量水進行循環(huán)，并且通過打開更多的旁路閥可以使水的循環(huán)量減少并且由于過量的水被旁路分流而不會夾帶水滴。
j)當(dāng)通常的噴嘴不能正常發(fā)揮作用時，備用的噴水裝置是有幫助的，結(jié)果，可以由位于最上面那個格柵頂部的備用噴水系統(tǒng)噴灑另外的水。
k)最好連續(xù)地將水噴灑在纖維織物格柵上，以避免干燥并且可以使纖維織物保持濕潤，否則會導(dǎo)致鹽/水垢在纖維織物層上沉積。
l)水連續(xù)地溢流有助于保持水箱水中的低TDS(總?cè)芙夤腆w濃度)。在工廠開工之前，水箱應(yīng)該用新鮮水徹底清洗。
m)由于與現(xiàn)今的STAW相比水的循環(huán)量大約降至原來的1/10，并且泵送功率減少為原來的1/10。所以泵送功率的消耗與STAW所使用的泵送功率相比較減少了80-90%。
n)由于減少了對空氣氣流的阻力，與使用的STAW相比較，鼓風(fēng)機功率最多可節(jié)省大約35%。
o)格柵設(shè)計提供了最優(yōu)化的表面積，結(jié)果獲得了所需要的絕熱性能。
p)該空氣濾清器的設(shè)計選擇得使它能夠根據(jù)現(xiàn)今的空氣濾清器進行改進并且可以安裝在新的工廠中。該空氣濾清器設(shè)計得使得它可以在大多數(shù)通用車間里制造，這種車間不需要價格昂貴和復(fù)雜的設(shè)備。
應(yīng)該了解的是對根據(jù)本發(fā)明的格柵型空氣增濕系統(tǒng)作出各種各樣的改進是可能的，但這些改進都被包括在業(yè)已在前面描述過的范圍之內(nèi)并且將在本文后面的權(quán)利要求書中對它們的提出權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)用格柵型空氣增濕系統(tǒng)，包括一個增濕倉，用于連續(xù)地向所述增濕倉供水的裝置，以及用于通過所述增濕倉鼓吹/抽吸空氣的裝置，其特征在于所述的增濕倉由一個或多個格柵構(gòu)成，所述的這個格柵或所述的這些格柵之中的每一個具有垂直布置和均勻隔開的纖維織物層，并封裝在一個矩形框內(nèi)，所述纖維織物是非吸濕性的、非纖維素的和非生物降解材料的(例如本發(fā)明所描述的那種材料)，按照這樣一種方式(例如本發(fā)明所描述的那種方式)加以選擇和/或適當(dāng)處理、以獲得巨大的、良好的保水能力、吸收能力、分散和濕潤特性，因此，當(dāng)使空氣沿著纖維織物層的寬度通過該被濕潤的表面移動時，所要求的高度敞開的濕潤的面積被提供用于在該纖維織物之上移動的空氣和水之間的有效的熱和質(zhì)量的傳遞，所述的纖維織物層的寬度基本上與所述的這個格柵或所述的那些格柵之中的每一個格柵的深度相匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述纖維織物是用尼龍、聚酯、聚丙烯的絲/紗/纖維，玻璃纖維以及其他類似的材料制造的，通過在捻合的同時進行膨松化處理的方式加以適當(dāng)處理，用于提供適當(dāng)幾何形狀的纖維織物，以獲得所述的特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述纖維織物是用所選擇的多纖維紗或多絲紗制成的，而不是用單絲形紗制成的，以便使該纖維織具有所述的那些特性。
4.根據(jù)前面所述的那些權(quán)利要求中的任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述纖維織物是本色形式的并進行了退漿處理。
5.根據(jù)前面所述的那些權(quán)利要求中的任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的用于連續(xù)供水的裝置包括一個設(shè)置在所述增濕倉的那一個格柵或那些格柵之中的每一個格柵的一側(cè)的噴水裝置(所述噴水裝置由一系列用于將水在空氣流動的同時噴在所述纖維織物層上的噴嘴構(gòu)成并連接在一條供水管線上)，一個設(shè)置在所述增濕倉底部的集水槽以及一個用于在所需壓力下向所述供水管線供水的水泵，如果需要的話，所述水泵就與所述集水槽連接，以便使被匯集的水循環(huán)并將水噴灑到所述增濕倉中。
6.根據(jù)前面所述的那些權(quán)利要求之中的任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述增濕倉配備有一個(些)由垂直設(shè)置的百頁窗構(gòu)成的整流柵，這些整流柵被加以排列和/或適合于活動，例如使空氣按直線方式進入增濕倉而不產(chǎn)生任何渦流。
7.根據(jù)前面所述的那些權(quán)利要求之中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述增濕倉配置有水分離裝置，該水分離裝置由被設(shè)置在該增濕倉的那一個格柵或所述那些格柵中的每一個格柵的下游的所述那些材料層的一層或多層構(gòu)成，于是，含空氣的水就被除掉了。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于構(gòu)成水分離裝置的所述材料層具有V形形狀，以便使通過分離裝置的氣流產(chǎn)生銳角轉(zhuǎn)向，于是懸浮在空氣中的游離水就被從空氣中除去。
9.根據(jù)前面所述的權(quán)利要求之中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述那個格柵或所述那些格柵之中的每一個格柵的纖維織物層利用一些非銹腐材料桿保持在一個矩形框之中，如本發(fā)明所述的那樣，沿水平方向設(shè)置在該框的頂部和底部，所述桿適合用于支撐按連續(xù)方式纏繞在該桿上的纖維織物，并且還用于在如果需要和需要的時候根據(jù)要求使該纖維織物繃緊或松馳。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9之中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述噴水裝置的供水管線配置有一個(些)過濾器/罐式濾網(wǎng)，用于將經(jīng)過過濾的水供給增濕倉。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置水凈化/除垢裝置用于通過供水裝置將清潔的水供給增濕倉。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述噴水裝置的供水管線配置有用于按要求控制水流的旁路裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12之中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于與所述噴水裝置一起提供一套備用噴水裝置，以便在所述噴水裝置出故障時或由于纖維而停機時使用它向增濕倉連續(xù)供水。
14.根據(jù)前面所述權(quán)利要求之中的任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述纖維織物層的寬度最小為3英尺(或90cm)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于所述纖維織物層之間的間隔是根據(jù)所要求的蒸發(fā)面積以及在所述纖維織物層之間的空隙中所要求的敞開度百分比來確定的。
16.根據(jù)前面所述的權(quán)利要求之中的任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于在增濕倉的所述那個格柵或所述那些格柵之中任一個格柵中提供均勻的敞開度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工業(yè)用格柵型空氣增濕系統(tǒng)，尤其是帶有用于增強表面蒸發(fā)飽和度的纖維織物格柵的空氣濾清器，在其中不采用霧化方式，形成用于熱和質(zhì)量傳遞的所需要的水的表面積是借助于由一個或多個格柵構(gòu)成的水的支撐基質(zhì)，所述的這個格柵或所述的那些格柵之中的每一個都具有垂直設(shè)置和均勻隔開的纖維織物層，裝在一個矩形框內(nèi)，所述的纖維織物是非吸濕性的，非纖維素的和非生物降解材料的，對它們加以選擇和/或作適當(dāng)處理，以獲得巨大的、良好的保水能力、吸收能力、分散和濕潤特性。
文檔編號F24F6/00GK1107564SQ94103289
公開日1995年8月30日 申請日期1994年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月26日
發(fā)明者N·J·沙, S·P·帕特爾 申請人:印度國家研究發(fā)展公司