内热型再生器空气与溶液三种流动方式传热传质的研究

发布时间：2017-08-29 23:10

  本文关键词：内热型再生器空气与溶液三种流动方式传热传质的研究

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【摘要】：在我国各项取得巨大发展的二十一世纪,随着人们对物质生活的满足,对生活品质地追求使得空调从商用逐渐成为居民住宅的必需品。在国家大力提倡“节能减排”的背景下,需要空调系统进一步地降低能耗,同时提供舒适的工作及生活环境。空调主要功能之一就是降温除湿,但是在某些情况下除湿消耗的冷量却会达到空调总消耗冷量的50%。相较于固体吸湿剂,液体吸湿剂利用溶液的流动性,实现了连续的除湿与再生过程,并且可以使用低品位能源再生,还具有较大的蓄能潜力,因此近些年来受到专家学者的广泛关注。再生器的性能与系统能否达到技术要求并且满足用户需求有着直接联系,也因此成为了整个溶液除湿系统中最关键的设备之一。绝热型填料塔再生器是目前被广泛使用的再生器类型,其最大优点是具有较大的传热传质面积,而缺点是与外界绝热,导致了随着热湿交换的进行吸湿剂温度的逐渐降低,从而影响到再生量和再生效率。内热型再生器作为现今研究热点,与绝热型再生器相比较,其使用稳定热源不断为再生器提供热量,可使吸湿剂在整个传热传质过程保持在一定温度,这样能够同时提高再生量和再生效率。目前对于内热型再生器的研究较为欠缺,由此提出了本课题研究的目的、内容以及方法。根据对溶液除湿系统的简介和内热型再生器传热传质的理论分析,可以得出影响热湿传递的因素,重点研究流动方式对热质传递的影响,为使研究与实际更为接近,选择常用流型中的顺流、逆流和叉流,从传热传质理论分析和模拟研究两方面进行。选择哈尔滨、兰州、广州、昆明作为严寒、寒冷、夏热冬暖、温和地区的代表城市,利用其夏季平均温度和通风相对湿度作为室外空气参数,提出一种新的二维模型以及与新模型相对应的假设条件、控制方程和边界条件,得到了三种流动方式的数值模拟结果图。利用再生量、再生效率、全热效率以及?效率四个方面,计算分析所得到的模拟结果,并且从经济性、室外空气温度和含湿量三个影响因素对内热型再生器工程上的应用给出了具体建议。主要结论如下:(1)通过对网格独立性的研究以及与实验数据进行比较分析,提出内热型再生器的传热传质新模型;(2)根据四组城市室外参数建立的数值模型所得到的结果,利用公式计算可得三种流动方式的再生量、再生效率、全热效率和?效率。结果表明逆流流动方式所得到的再生量、再生效率、全热效率以及?效率均为最优、叉流其次、顺流最差;(3)根据对内热型再生器传热传质的理论分析,可以得出影响热湿传递的因素包括空气的温度、含湿量、流速,吸湿剂的浓度、温度、流速以及两项流体的流动方式。从室外空气温度和含湿量方面对得到的模拟结果进行对比分析,得出随着室外空气温度的增加,再生量和再生效率均增加,以及随着室外空气含湿量的增加,再生量和再生效率均减小;在两者同时作用中,含湿量起较大影响作用。由于叉流流型比逆流流行占地小、可进行串联的优势,则可根据使用地区的建筑气候类型,在高温高湿气候条件下,使用室内排风代替室外空气;在不需要再生量和再生效率较高时,选择使用叉流装置代替逆流。
【关键词】：内热型再生器 三种流型 数值模拟 传热传质 结果分析
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU834.9
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 课题来源11
• 1.2 课题研究背景11-12
• 1.3 国内外研究进展12-15
• 1.3.1 国内研究进展12-14
• 1.3.2 国外研究进展14-15
• 1.4 课题研究目的、意义和存在问题15-16
• 1.4.1 课题研究目的15
• 1.4.2 课题研究意义15-16
• 1.4.3 目前存在问题16
• 1.5 课题研究内容和方法16-18
• 1.5.1 课题研究内容16-17
• 1.5.2 课题研究方法17-18
• 2 溶液除湿系统18-28
• 2.1 溶液除湿系统简介18-22
• 2.1.1 吸湿剂19
• 2.1.2 除湿系统19-22
• 2.2 再生系统22-26
• 2.2.1 绝热型再生器22-23
• 2.2.2 开式和闭式内热型再生器23-24
• 2.2.3 封闭式内热型再生器24-26
• 2.3 小结26-28
• 3 内热型再生器传热传质理论28-37
• 3.1 内热型再生器传质理论分析29-30
• 3.2 内热型再生器传热理论分析30-32
• 3.3 三种流动方式传热理论分析32-36
• 3.3.1 加热段32-35
• 3.3.2 蒸发段35-36
• 3.4 小结36-37
• 4 内热型再生器模拟研究37-54
• 4.1 内热型再生器数学模型的建立37-40
• 4.1.1 假设条件38
• 4.1.2 控制方程38-39
• 4.1.3 边界条件39-40
• 4.2 内热型再生器数值模拟过程40-44
• 4.2.1 模拟分析系统的选择40-41
• 4.2.2 网格的划分41-42
• 4.2.3 网格独立性讨论42
• 4.2.4 模型的选择42-43
• 4.2.5 后处理43-44
• 4.3 三种流动方式数值模拟的结果44-53
• 4.3.1 顺流型45-48
• 4.3.2 逆流型48-50
• 4.3.3 叉流型50-53
• 4.4 小结53-54
• 5 内热型再生器模拟结果分析54-65
• 5.1 数值模拟结果的验证54-56
• 5.1.1 模拟结果与实验数据的对比54-56
• 5.2 数值模拟结果的分析56-59
• 5.2.1 三种流动方式对传质的影响56-57
• 5.2.2 三种流动方式对传热的影响57-59
• 5.3 三种流动方式的应用分析59-64
• 5.3.1 经济性的影响59-60
• 5.3.2 含湿量的影响60-61
• 5.3.3 室外空气温度的影响61-63
• 5.3.4 室外空气含湿量与温度的综合影响63-64
• 5.4 小结64-65
• 6 结论与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 攻读学位期间的研究成果71

【参考文献】

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本文编号：755934