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超声雾化液体除湿空调系统性能研究

作　者: 边争
导　师: 连之伟
学　校: 上海交通大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 超声雾化液体除湿除湿效率再生器
分类号: TU831
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

基于超声雾化液体除湿的思想,设计出超声雾化液体除湿空调系统,并设计搭建了除湿系统性能测试实验台。采用质量比为1:1的氯化钙、氯化锂混合盐溶液作为除湿剂,实验测定了超声雾化液体除湿空调系统的效率。结果表明,在9种不同实验条件下,该系统的除湿效率约为18.1%~26.9%。实验还分析了盐溶液除湿剂的质量分数、气液反应时间、液气比等关键运行参数对系统性能的影响。结果表明,盐溶液质量分数、气液反应时间、液气比等因素对系统除湿效率有显著的影响。在38%~35%的范围内,随着混合盐溶液质量分数的逐渐减小,超声雾化液体除湿系统的除湿效率逐渐降低。在超声雾化液体除湿空调系统中,延长气液反应时间,可提高除湿效率。在本文实验条件下,系统的液气比仅为0.18~0.84。当液气比由0.18增至0.84时,除湿效率可提高约50%。在本文实验条件下,超声雾化液体除湿空调系统的被处理空气会产生约0.66℃~1.48℃的温升,且除湿效率越高,空气温升越大。采用数学分析的方法分析了各关键运行参数对超声雾化液体除湿空调系统性能的影响,作为系统改进策略的参考。数学分析的结果表明,对本文研究的超声雾化液体除湿系统,当液气比小于1.0时,保持其他运行参数不变,增加液气比值能够显著地提高系统的除湿效率,而当液气比大于1.0时,继续增加液气比对除湿效率的改善不明显。延长气液反应时间能够有效改善超声雾化液体除湿系统的效率,但气液反应时间与液气比会互相影响。经数学计算,当液气比为0.2时完全反应时间为1.6s,而液气比逐渐增大至1.0时,完全反应时间仅为0.3s。增加液气比会增加系统的耗液量,因此在适当的液气比条件下,需通过延长气液反应时间来增加系统效率、降低除湿成本。对于超声雾化液体除湿系统,粒径约50μm的盐溶液雾化颗粒使得除湿过程中的传质系数大大增加,继续减小粒径会增加雾化成本,因此该粒径是超声雾化除湿系统合适的选择。根据以上数学分析的结果,对超声雾化液体除湿空调系统进行了改进,以达到在合理利用建筑空间的同时,有效改善系统性能的目的。此外,在超声雾化液体除湿系统的研究基础上,结合传统的空气式溶液再生器提出了超声雾化液体再生的思想,并对除湿系统和再生系统进行了整合,设计出超声雾化液体除湿/再生系统。该系统能够有效地提高除湿/再生效率,降低系统阻力,减少系统输送能耗,并且合理利用太阳能、工业废热等低品位能源。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-23
  1.1 研究背景  11-15
    1.1.1 建筑节能与空调除湿  11
    1.1.2 空调除湿的方式  11-15
  1.2 液体除湿空调的研究现状  15-21
    1.2.1 液体除湿空调系统的实验研究与模拟  15-16
    1.2.2 液体除湿剂的研究现状  16-18
    1.2.3 除湿器的研究现状  18-21
  1.3 本文研究内容的提出  21-23
第二章超声雾化液体除湿空调系统的实验研究  23-39
  2.1 超声雾化液体除湿系统原理  23-25
    2.1.1 液体除湿机理概述  23-24
    2.1.2 超声雾化液体除湿系统原理  24-25
  2.2 实验设备及测试方法  25-28
    2.2.1 实验设备  25-27
    2.2.2 测试方法  27-28
  2.3 液体除湿剂的选择  28
  2.4 实验方案  28-30
  2.5 实验结果及分析  30-38
    2.5.1 盐溶液质量分数与除湿效率  30-32
    2.5.2 气液反应时间与除湿效率  32-34
    2.5.3 液气比与除湿效率  34-36
    2.5.4 除湿效率与空气温升  36-38
  2.6 本章小结  38-39
第三章超声雾化液体除湿系统中的热质传递分析及系统的改进  39-55
  3.1 除湿系统热质传递过程分析  39-46
    3.1.1 热质交换机理  39-40
    3.1.2 除湿系统模型的建立  40-45
    3.1.3 数学方程的求解分析  45-46
  3.2 除湿系统优化策略的数学分析  46-52
    3.2.1 增大液气比对除湿性能的影响  46-48
    3.2.2 增加反应时间对除湿性能的影响  48-50
    3.2.3 控制传质系数  50-52
  3.3 除湿系统的改进方案  52-54
  3.4 本章小结  54-55
第四章超声雾化溶液再生系统  55-65
  4.1 溶液再生概述  55-56
  4.2 超声雾化再生系统的提出  56-57
  4.3 关键问题分析  57-61
    4.3.1 再生量与再生效率  57-60
    4.3.2 再生热源的选择  60-61
  4.4 超声雾化液体除湿/再生系统  61-64
    4.4.1 除湿/再生系统的设计  61-62
    4.4.2 超声雾化液体除湿/再生系统的评价  62-64
  4.5 本章小结  64-65
第五章总结及展望  65-68
  5.1 主要结论  65-66
  5.2 本文创新点  66-67
  5.3 研究展望  67-68
参考文献  68-73
攻读硕士学位期间取得成果  73-74
致谢  74

超声雾化液体除湿空调系统性能研究

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