热泵预热型溶液除湿空调系统研究

发布时间：2020-10-30 21:14

　　 传统空调系统联合处理空调房内热湿负荷,采用冷却去湿的方法实现对空气的降温与除湿处理,存在再热损耗、热湿比适应性差、冬季室外机结霜、系统能效普遍不高等诸多缺陷。针对以上缺陷,本文提出了一种热泵预热型溶液除湿空调系统,该系统耦合传统热泵系统和溶液系统,解耦处理热湿负荷。夏季利用溶液除湿技术承担房间湿负荷,热泵高温冷源承担房间冷负荷;冬季通过溶液除湿降低蒸发器入口空气含湿量避免蒸发器结霜,通过溶液再生加湿送风避免加湿高品位能耗。同时该系统利用热泵系统冷凝热提供溶液再生热源补偿,夏季利用冷凝热预热再生空气和再生溶液,冬季部分冷凝热预热再生溶液,提高能源利用率。本文针对提出的热泵预热型溶液除湿空调系统开展了理论与实验研究,主要研究内容如下:首先,基于蒸汽压缩式热泵系统和溶液除湿/再生系统相耦合,构建一种热泵预热型溶液除湿空调系统,以解决溶液再生过程热能有效综合利用的问题;其次,利用搭建的热泵预热型溶液除湿空调系统实验平台对该系统在冬季工况下的实际运行性能进行实验研究,分析了环境参数和溶液循环参数对系统性能的影响。结果表明,室外空气温湿度的提高均导致系统性能提升,室内空气温湿度的提高均导致系统性能下降;溶液循环气液比增大,系统性能系数先增大后减小,气液比为1.13时,系统性能最佳;再生溶液预热量增大,系统性能系数先增大后减小,溶液预热量占比30%左右时,系统性能最佳;除湿剂流量在一定范围内增大,系统的抑霜效果更明显;在不同新风比模式下,热泵预热型溶液除湿空调系统性能均优于纯热泵系统,具有较大的节能潜力。最后,提出了一种带预热的内热逆流填料再生装置,基于NTU-Le模型建立带预热的内热型逆流填料再生器传热传质过程过程的数学模型,研究了空气、溶液、内热源的状态及流量等循环关键运行参数对再生性能的影响规律,比较了相同热量下预热再生模式和内热再生模式的性能,得到热量用于溶液预热和再生器内热源部分的最佳热量分配比。搭建了带预热的内热型逆流填料再生器性能试验台,开展了预热型内热逆流填料再生器再生性能的实验研究,分析进口空气温度、流量,溶液进口温度、流量,内热源的温度等参数对再生性能的影响,得到了循环关键运行参数对再生过程再生量和再生热效率等性能的影响曲线。结果表明,在投入相同热量的情况下,内热型再生器再生性能均高于预热型,且热量越大,内热型再生器与预热型再生器再生性能之间的差距会越来越大,内热型再生器具有明显的性能优势;当投入热量较少时,热量全部用来加热内热源热水的再生方式性能较好,能量利用率较高,投入热量增加时,存在最佳内热分配比使得再生量和再生热效率出现最大值,且最佳内热分配比随着投入热量增大而逐渐减小,按照最佳内热分配比分别预热溶液和加热内热源热水的再生方式更节能。预热溶液再生效果优于预热空气再生,溶液质量流量对再生影响不大,可适当减少溶液质量流量以减少空气的携液量,适当增加空气流量有利于提升再生性能。本文研究结果将为溶液除湿空调系统的优化设计及推广应用提供一定的理论支撑。
【学位单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TB657.2
【部分图文】：

?＊ｉｉ?◎￣４￣￣??图２－２系统夏季工况运行原理图??本系统夏季运行原理图如图２－２所示。系统通过四通阀切换调整至夏季工况下运行，??室内换热器为热泵系统蒸发器，室外换热器为热泵系统冷凝器，溶液处理器Ａ?（９）为溶??液再生器，溶液处理器Ｂ?（１４）为溶液除湿器。??制冷剂循环过程：制冷剂在蒸发器６中吸收室外空气热量汽化为低温低压制冷剂蒸??气Ｒ１，低温低压的制冷剂蒸气Ｒ１进入压缩机５，经压缩成为高温高压制冷剂蒸气Ｒ２，高??温高压的制冷剂蒸气Ｒ２进入制冷剂－溶液热交换器３中预热除湿后的稀溶液Ｓ９进入冷凝??器２，在冷凝器２中将热量释放给空气，用于再生。冷凝过后的制冷剂液体Ｒ４进入节流装??置７，经节流成为低温低压制冷剂气液混合物Ｒ５，低温低压制冷剂气液混合物Ｒ５重新进??入蒸发器６完成制冷剂循环。??溶液循环过程：稀溶液Ｓ９在制冷剂－溶液热交换器中被高温高压制冷剂蒸气预热成??高温稀溶液Ｓ１，喷淋进入溶液再生器９中，与加热后的空气Ａ５热质交换进行再生过程，??９??

??２．１．２．２冬季运行模式??系统冬季运行模式如图２－３所示：??Ｓ６?［４?１?Ｒ２?Ａ??Ｒｉｒ＾ｙＯ?，?￣￣ｌ??＇?２?ｉｐ?６＾＿＾ｉ??Ｔ７??Ｓ４ｙ?Ｉ?Ｓ５?１６?‘?Ｓ８??图２－３系统冬季工况运行原理图??本系统冬季运行原理图如图２－３所示。系统通过切换四通阀调整至冬季工况下运行，??室内换热器为热泵系统冷凝器，室外换热器为热泵系统蒸发器，溶液处理器Ａ?（９）为溶??液除湿器，溶液处理器Ｂ?（１４）为溶液再生器。??制冷剂循环过程：制冷剂在蒸发器２中吸收室外空气热量汽化为低温低压制冷剂蒸??气Ｒ１，低温制冷剂蒸气Ｒ１进入压缩机５，经压缩成为高温高压制冷剂蒸气Ｒ２，高温高压??的制冷剂蒸气Ｒ３在制冷剂－溶液热交换器４中放出部分热量预热再生稀溶液Ｓ５变成Ｒ３，温??度降低后的制冷剂蒸气Ｒ３进入冷凝器６。制冷剂蒸气Ｒ３在冷凝器６中放出热量加热室内??１０??

分析冬季室外环境参数、溶液循环参数对系统性能的影响。??２．２．１实验台介绍??实验台整体布置和测点图如图２－４所示。??室外机的主要装置有除湿器７、蒸发器１、压缩机２、节流装置５、轴流风机６、溶??液－溶液热交换器１０、制冷剂－溶液热交换器３、溶液泵９、溶液储液箱８和１１。空气经??过除湿器７除湿过后，含湿量降低，夏季无再需通过冷却除湿，蒸发温度得以提高；冬??季露点温度降低，低于蒸发器表面温度，实现室外侧换热器表面不结霜，整个系统能够??连续无霜运行。室外机的空气进口、除湿前后的空气通道及室外机的出口侧均布置了温??湿度传感器，可实时监测空气温度与湿度。蒸发器的翅片上布置热电偶可测得蒸发器表??面的温度，当蒸发器表面温度低于经过其表面的空气的露点温度并低于〇°Ｃ时，蒸发器??１１??
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本文编号：2863004