低温热源下不同干燥剂材料转轮的除湿性能研究

发布时间：2019-10-23 05:25

【摘要】：在现如今社会持续发展、生产力不断提高前提下，人们对生活环境的要求逐渐提高。然而在提高生活质量的同时，我们往往忽略了对环境的影响，尤其是对能源消耗的影响。能源是人类发展的重要基础，伴随着全球能源消耗的增加，传统的不可再生能源以及相对应的传统能源消费方式已经不能满足我们如今高节奏的生活以及物质需求。如何增加能源的利用效率，成为我们需要解决的重要问题。本文的实验是在低温热源条件下对转轮进行实验研究，实验的转轮分别为PPS硅胶、PPM分子筛以及50%PPS硅胶/50%PPM分子筛组成的转轮。由于低温热源一般在60℃到90℃之间，所以采用的再生温度为60℃和80℃，再生湿度为5%，其余工况为变量，变量包括转轮处理侧温度(20℃、30℃、40℃)，处理侧湿度(70%、80%、90%)，处理风速(1.5m/s、2.5m/s、3.5m/s)，再生风速(1.5m/s、2m/s、2.5m/s)转轮转速(6r/h、8r/h、10r/h)。通过实验得出结论： (1)对比基本工况下的不同转轮的DCOP以及除湿量D发现，当再生温度从60℃升高到80℃后三种转轮的DCOP均提高1倍左右，当再生温度从60℃提高至80℃时，其他工况的DCOP以及除湿量D均增加，但是受其他因素的影响提升存在不同。 (2)当处理侧温度和湿度发生变化，对比三种转轮的DCOP和除湿量D发现，转轮的DCOP随着处理侧湿度的增加而升高。PPS硅胶转轮的DCOP提升最为明显，从70%相对湿度提升至90%后，DCOP值提高了33%左右。90%相对湿度条件下的PPS转轮的DCOP以及除湿量D最高。处理侧温度20℃，再生60℃和80℃条件时，PPS转轮的除湿量D均比PPM转轮以及PPS/PPM转轮高2倍左右。当处理侧温度从20℃提高至40℃，PPM/PPS各半转轮的DCOP提高了3.5倍，当处理温度40℃时，PPS/PPM各半转轮在60℃和80℃再生温度下的除湿量D最高。对比发现处理侧空气是高湿工况时PPS转轮除湿效果最好，处理侧为高温工况时，PPS/PPM各半转轮的除湿效果最好。 (3)改变处理侧和再生侧风速，对比三种转轮的DCOP以及除湿量D发现，1.5m/s处理风速下PPS/PPM各半转轮的DOP以及除湿量D最优，3.5m/s处理风速下PPM分子筛DCOP以及除湿量D最优；当处理风速在3.5m/s、再生温度80℃时，PPM分子筛转轮的DCOP值最高，较再生温度60℃条件下提高了3倍。当再生风速从1.5m/s升高至2.5m/s，再生温度为60℃和80℃条件下，PPS/PPM转轮的DCOP最高，而且分别提高了60%和40%，而其他转轮DCOP均下降。处理侧风速较低工况下PPS/PPM各半转轮除湿效果最好，PPM转轮在高处理风速条件下除湿效果最好；PPS/PPM各半转轮适合再生风速较高的工况。 (4)通过对比不同转轮的转速发现60℃再生温度6r/h转轮转速工况下PPS硅胶转轮的除湿量D以及DCOP最大，再生温度80℃、10r/h转速，PPS硅胶的DCOP较6r/h时提高了1.3倍。PPS转轮在较高的转轮转速工况下除湿效果最好。 (5)对比实验数据与转轮模拟数据，不同材料的转轮在相同工况条件下的，转轮处理后的模拟的整体趋势还是一致的；模拟的数值真实性，较实验值还有一些距离；考虑到模型建立中，使用的是绝热条件，且在模型的构建中没有设置角速度相关的参数，对实验模拟结果会有一定的影响。
【图文】：

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图 1-1 除湿转轮的工作流程Figure 1-1 Desiccant wheel workflow固体除湿转轮由干燥剂制作，进行旋转除湿的设备。图 1-1 是除湿转轮的工图，一般情况下的除湿转轮系统主要由除湿转轮、加热设备、风机、传送电机送皮带等组成。图中所示的转轮较大的 3/4 区域是空气处理侧，其余的 1/4 为，转轮通常以 6~15r/h 左右的转速运行，转轮运行过程中确保整个除湿过程是；除湿转轮的内部由蜂窝状的流道组成，当湿空气通过蜂窝状流道时，会与含干燥剂流道壁进行热湿交换，进而除去空气中的水分。当处理空气进入转轮处理侧时湿空气的水蒸气分压力高于干燥剂流道上水分压力，此时水分从空气中向转轮转移，使得潮湿空气得到干燥处理，干燥后经过处理风机送出，随着除湿转轮的缓慢旋转，转轮在处理过程中流道的吸湿饱和，吸湿后的干燥剂旋转到再生区时，经过加热的再生空气对干燥剂进行加加热状态下，，固体吸附剂的水蒸气分压力高于再生空气的水蒸气分压力，进而燥剂上的水分，达到再生的目的。.2 转轮除湿空调系统

转轮,分子筛,硅胶

实验过程中通过风阀的开阖以及处理和再生风机的启停控制空气的流通，实验中开启除湿转轮风阀，同时将热回收转轮的风阀关闭，只对系统中的除湿转轮进行实验。转轮除湿性能实验台的转轮是委托厂家订做的转轮。采用的转轮材料是由瑞典ProFlute 公司制作，材料主要分两种，一种是 PPS 硅胶转轮，另一种是 PPM 分子筛转轮。第三个转轮是 PPS、PPM 各半的转轮，由厂家订制将 100mm 厚度的 PPM 分子筛和 100mm 厚度的 PPS 硅胶分子筛加工在同一个除湿转轮上，PPM 分子筛用于再生侧、PPS 硅胶用于处理侧。PPS 硅胶转轮具有高达 82%的活性硅胶上胶率，因而具有出色的吸湿能力，能够满足绝大多数应用领域的除湿要求；PPM 分子筛转轮含有 37%的分子筛、45%的活性硅胶，在低湿、高温或碱性环境下具有极佳的除湿能力，可以用于要求露点温度很低的除湿领域。三种除湿转轮配置的电机都由变频器控制，通过电机驱动，利用皮带传动调节不同的转轮速度，进而测试不同转轮转速下的转轮除湿性能变化情况。三种转轮的的再生角度均为 90°，处理角度 270°。实验中的转轮直径为 500mm，半径为 200mm。三种转轮如下图 2-2 所示
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB4

【参考文献】