膜式除湿空气制冷系统仿真及实验研究

发布时间：2017-05-20 18:06

  本文关键词：膜式除湿空气制冷系统仿真及实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：空气制冷系统以天然工质空气作为制冷剂,具有不可替代的独特优势,然而由于其COP偏低,所以并未得到广泛应用。另外,空气制冷系统水蒸气在涡轮中冷凝结冰对涡轮乃至整个系统危害极大。因此,为进一步改善空气制冷系统的性能,本文应用膜除湿器对低温空气制冷速冻系统进行集中除湿,在保障良好除湿性能的同时降低整个系统能耗,提高系统的COP。采用集总参数法建立膜除湿空气制冷系统的稳态数学模型,在相同工况条件下分别对三种不同回热流程的系统性能进行仿真,分析膜除湿器和不同回热流程对系统性能的影响。在仿真的基础上,对三种不同回热流程的膜除湿空气制冷系统的性能进行了实验测试,以验证仿真结果;同时,将膜除湿空气制冷系统的系统性能与采用分子筛除湿的空气制冷系统性能进行了对比,得出如下结论:(1)与分子筛除湿的空气制冷系统相比,膜除湿空气制冷系统显著减少了涡轮中水蒸气的冷凝量,且膜除湿系统的功耗小于分子筛除湿系统功耗,COP高于分子筛除湿系统。实验结果表明,对于二级回热流程系统,在压气机进口压力为200k Pa工况下,膜除湿系统的水蒸气冷凝量和功耗比分子筛除湿系统分别减少了约51%和20%,而COP提高了约22%。膜除湿系统保障系统除湿性能的同时,还能够降低系统功耗,提高系统COP。(2)实验结果表明,对于膜除湿器,其出口含湿量随着进气压力的升高、总流量的减少及反扫比的增大而降低。在总流量为0.12kg/min、反扫比为20%、进气压力为600k Pa工况条件下,膜除湿器出口含湿量约为0.29g/kg。(3)实验结果表明,对于膜除湿空气制冷系统,回热流程可以增加系统制冷量,提高系统COP,且二级回热流程对系统的改善效果更加明显。在压气机进口压力为200k Pa工况下,二级回热流程系统制冷量和COP约为3200W和0.18,比无回热流程分别提高约78%和80%。(4)仿真结果和实验结果的趋势是一致的,但数值上存在一定的误差。在压气机进口压力为200k Pa工况下,二级回热流程的膜除湿空气制冷系统COP和涡轮中水蒸气的冷凝量的误差分别约为10%和18%。对于膜除湿器,在总流量为0.18kg/min、进气压力为400k Pa工况下,膜除湿器出口含湿量的误差约为20%。
【关键词】：膜除湿 空气循环制冷系统 二级回热 除湿性能 COP
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB657
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 空气制冷技术国内外研究现状10-24
• 1.2.1 空气制冷系统性能分析10-13
• 1.2.2 空气制冷系统应用研究13-20
• 1.2.3 空气制冷系统除水技术研究20-23
• 1.2.4 课题组已完成的工作23-24
• 1.3 课题主要研究工作24-25
• 第二章 膜除湿空气制冷系统的仿真研究25-49
• 2.1 膜除湿空气制冷系统基本原理25-26
• 2.2 升压式涡轮压气机组的数学模型26-31
• 2.2.1 涡轮膨胀机数学模型26-29
• 2.2.2 离心压气机数学模型29-31
• 2.3 板翅式热交换器数学模型31-36
• 2.4 螺杆式空气压缩机数学模型36-37
• 2.5 膜除湿器数学模型37-38
• 2.6 膜除湿空气制冷系统性能仿真38-44
• 2.7 仿真结果分析44-48
• 2.7.1 膜除湿器仿真结果分析44
• 2.7.2 膜除湿空气制冷系统仿真结果分析44-48
• 2.8 本章小结48-49
• 第三章 膜除湿空气制冷系统的实验研究49-57
• 3.1 实验装置49-50
• 3.2 实验步骤50-53
• 3.2.1 试验台启动准备51
• 3.2.2 无回热流程51
• 3.2.3 一级回热流程51-52
• 3.2.4 二级回热流程52
• 3.2.5 试验台停止工作52
• 3.2.6 膜除湿器实验操作流程52-53
• 3.3 实验工况53-54
• 3.4 实验数据处理54-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第四章 实验结果分析57-65
• 4.1 膜除湿器实验结果分析57-59
• 4.2 膜除湿空气制冷系统实验结果分析59-60
• 4.3 系统实验结果对比分析60-62
• 4.4 实验结果与仿真结果对比分析62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 结论与展望65-67
• 5.1 结论65-66
• 5.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 发表论文及参加科研情况说明71-72
• 附录一 主要符号表72-73
• 附录二 锯齿形翅片的几何参数73-74
• 附录三 系统主要部件的技术参数74-78
• 致谢78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：382389