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。其中除濕器結構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)芤喝肟诘臏囟取舛群土髁?,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實驗結果及討論
實驗結果經(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果同模型計算結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
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