液體除濕空調(diào)除濕器性能的實驗研究

　　摘要：本文以實際液體除濕空調(diào)系統(tǒng)為對象，進行實驗研究，改變系統(tǒng)中除濕器入口空氣及溶液的參數(shù)，得出空氣出口溫、濕度隨之變化的狀況。并與理論模擬計算值比較，獲得實驗值和理論值有相同的變化趨勢的試驗數(shù)據(jù)。由此得出在諸多的入口參數(shù)中，溶液的溫度和流量的變化對空氣出口溫、濕度影響較大，空氣的出口溫度實驗值偏小于理論值，空氣的出口濕度實驗值偏大于理論值。這將對液體除濕空調(diào)系統(tǒng)的性能分析和設計提供幫助。

　　關鍵詞：液體除濕空調(diào)系統(tǒng)除濕器實驗性能分析

　　液體除濕空調(diào)系統(tǒng)對驅(qū)動熱源的要求較低，一般的工業(yè)余熱、廢熱以及地熱、太陽能能可再生的低品位能源均可利用，應用研究具有廣闊的前景。

　　除濕器是液體除濕空調(diào)系統(tǒng)的核心裝置，常用的有“絕熱型除濕器”和“內(nèi)冷式除濕器”兩種。對除濕器的數(shù)學分析，R.E.Treybalt用“微元控制體模型”方法，將絕熱型除濕器沿高度方向劃分為微元控制體，在穩(wěn)定除濕狀態(tài)下，推導出傳熱傳質(zhì)的控制微分方程[1]，H.M.Factor、G.Grossman、P.Gandhidasan等人在數(shù)值算法上作了一些改進，使其能夠較好地求解發(fā)生在絕熱型除濕器中的傳熱傳質(zhì)過程[2][3][4]。由于除濕過程是放熱過程，為了提高除濕效率，除濕過程需進行冷卻，使除濕溶液保持較低的蒸氣壓力，即采用內(nèi)冷式除濕器，該技術也有眾多學者進行了研究，認為除濕器內(nèi)除濕溶液以降膜的形式與被處理空氣接觸，進行傳熱傳質(zhì)[5][6][7]。實際上，除濕器內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過程是一個很復雜的過程，除濕的性能受多因素的影響，而在數(shù)值的模擬過程中，往往忽略了這些影響的因素。因此，除濕器的實際效果和理論模擬會有一定的差異。隨著液體除濕空調(diào)趨于實用，分析實際運行和理論計算間工作參數(shù)的差異，對今后的系統(tǒng)設計和運行調(diào)整會有幫助。本文就除濕空調(diào)系統(tǒng)中的除濕器的性能進行實驗，并將測定的數(shù)據(jù)與理論計算值進行比較。

　　1除濕器的數(shù)學模型

　　除濕器的數(shù)學模型，通常采用雙膜理論進行分析。本系統(tǒng)采用的裝置為絕熱型填料塔除濕器，溶液從填料上方噴淋，空氣從填料下方進入，兩者在填料間進行逆向流動的傳熱傳質(zhì).

　　2液體除濕空調(diào)實驗系統(tǒng)及除濕器試驗方法

　　空氣除濕空調(diào)實驗系統(tǒng)由除濕器、再生器、加濕器和溶液冷卻器等主體部件構(gòu)成。各設備按溶液與空氣流程依次布置，如圖2所示。其中除濕器結(jié)構(gòu)形式為無冷卻逆流式填料塔。填料塔直徑為0.3m，填料的比表面積350m2/m3；填料的平均當量直徑為0.01m；填料高度1.0m。液體除濕劑采用LiCl溶液。

　　除濕器的實驗研究主要是在空氣與溶液的流量穩(wěn)定時，調(diào)節(jié)空氣與溶液的入口工況，研究其出口參數(shù)——空氣的出口溫度與濕度和理論模擬值的接近程度和變化趨勢。本實驗為了實驗結(jié)果具有可比性，各工況參數(shù)設有參照值，具體各值為：

　　1環(huán)境溫度35℃，大氣壓力1.01×105Pa；

　　2溶液的入口濃度40%，溶液的入口溫度30℃，溶液的入口流量920L/h；

　　3空氣的入口溫度35℃，空氣的入口濕度20g/kgDA，空氣的入口流量390m3/h；

　　實驗的主要實驗內(nèi)容是，分別改變?nèi)芤喝肟诘臏囟?、濃度和流量，以及被處理空氣的入口溫度和濕度條件下，觀察除濕器出口空氣的溫、濕度變化，并和理論值進行比較。

　　3實驗結(jié)果及討論

　　實驗結(jié)果經(jīng)過整理，填料塔除濕器當某一參數(shù)改變時，被處理空氣的溫、濕度的變化趨勢與實際結(jié)果同模型計算結(jié)果有著相同的變化趨勢，實驗值和理論值吻合較好。

　　a．空氣除濕后的出口溫度在各工況下都同溶液的入口溫度非常接近，除濕后空氣的濕度也與溶液的溫度成正比例關系，這說明在實際運行中被除濕處理空氣的出口狀態(tài)受溶液入口溫度的影響具有決定性，保持在除濕過程中溶液的溫度將有利于空氣的除濕效果；

　　b．在溶液流量比較小時，空氣出口溫度與濕度明顯升高，一是因為溶液流量過小，不能保證填料充分潤濕，傳熱傳質(zhì)面積減小，除濕性能下降；二是溶液流量過小，溶液熱容量減小，溶液吸濕時產(chǎn)生的潛熱使溶液的溫度上升，降低了除濕劑的吸濕能力。在本文所研究的實驗條件下，如圖5所示，溶液流量為700L/h時，是除濕性能顯著改變的轉(zhuǎn)折點。由此可見，除濕器要有良好的吸濕性能，一定要有合適的溶液流量，或者說要有合適的空氣溶液流量比；

　　c．溶液的入口濃度對空氣溫度變化不大，而影響著空氣出口的濕度，空氣的出口濕度影響著把空氣絕熱加濕后可達的空氣狀態(tài)。當空調(diào)送風溫度為25℃時，溶液的濃度可以在32%，當送風溫度要求為20℃時，溶液的濃度必須提高到40%。

　　d．進口空氣所處的熱力狀態(tài)對空氣出口參數(shù)的影響較小。

　　4結(jié)論

　　a．實驗值和理論值有相同的變化趨勢，雙膜理論用于除濕塔熱力分析可行。

　　b．在除濕過程中，，溶液的入口參數(shù)對處理后空氣溫、濕度的影響大于空氣的入口參數(shù)。

　　c．實驗值和理論值之間存在偏差，空氣的出口溫度實驗值偏小于理論值，空氣的出口濕度實驗值偏大于理論值。

　　參考文獻

　　1.R.E.Treybal.Adiabaticgasabsorptionandstrippinginpackedtowers.IndustrialandEngineeringChemistry.1969:61～68.

　　2.H.M.FactorandGershonGrossman.Apackedbeddehumidifier/regeneratorforsolarairconditioningwithliquiddesiccants.SolarEnergy,1980:541-550.

　　3.P.Oandhidasan,C.F.KettleboroughandM.RifatUllah.Calculationofheatandmasstransfercoefficientsinapackedtoweroperatingwithadesiccant-aircontactsystem.SolarEnergyEngineering,ASME,1986:123-127.

　　4.P.Gandhidasan,U.RifatUllahandC.F.Kettleborough.Analysisofheatandmasstransferbetweenadesiccant-airsysteminapackettower.JournalofSolarEnergyEngineering,1978:89-93.

　　5.H.L.Goff,A.Ramadance.Modelingthecoupledheatandmasstransferinafallingfilm.HeatTransfer.1986:1971-1976.

　　6.A.I.Zografos,C.Petroff.Aliquiddesiccantdehumidifierperformancemodel.TransactionsofASHRAE.1991:650-656.

　　7.G.Gmssman.Analysisofdiffusion-thermoeffectsinfilmabsorption.HeatTransfer.1986:1977-1982.