热泵驱动的溶液除湿系统的理论和实验研究

发布时间：2017-08-13 22:32

  本文关键词：热泵驱动的溶液除湿系统的理论和实验研究

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【摘要】：随着温湿度独立控制空调系统以其优于常规空调系统的性能在舒适性空调领域的推广应用,溶液除湿系统作为温湿度独立控制系统的重要组成部分受到人们越来越多的关注。对不同结构形式的溶液除湿系统的研究也越来越多。本文将热泵系统与绝热型逆流填料式溶液除湿系统相结合,搭建了热泵驱动的溶液除湿系统实验台。以热泵系统热源侧出水(冷水)和使用侧出水(热水)水分别作为除湿过程的冷源和再生过程的热源。对该机组的除湿性能进行了理论分析,对其除湿和再生性能进行了实验研究。以期为该类型机组的后续研发,设计和生产应用提供技术支撑。本文的研究内容主要包括两部分:第一,对国内外在溶液除湿系统方向上的研究进行了介绍,基于前人的理论分析,以ε-NTU模型为基础,对系统除湿性能进行了理论分析。第二,对系统除湿性能和再生性能进行了实验研究。除湿和再生性能实验的共有实验条件为:热泵设定为制热模式,冷热水流量分别为6.5m3/h和7.5m3/h。溶液质量浓度35%,溶液质量流量1.34kg/s(4m3/h),空气质量流量0.67 kg/s(2000 m3/h)。另外,除湿性能的实验条件为:热水供水温度设定为70℃,除湿侧空气入口温度为30~36℃,相对湿度为50%~70%。同时再生侧的再生风进口参数为:50℃,含湿量11g/kg干空气。再生性能的实验条件为:热水供水温度60~75℃,再生风进口温度30~60℃,含湿量11g/kg干空气。同时除湿侧的进风参数为:34℃,RH60%。理论分析和实验研究中均以空气出口含湿量,空气出口温度和溶液出口温度作为系统除湿和再生性能的参考指标,得到该三个出口参数随设计方案中入口参数的变化趋势。经过理论分析和实验研究,得出以下结论:(1)除湿过程中,空气入口温度一定时,随着空气入口相对湿度的增大,空气出口的含湿量和进出口含湿量差增加。空气出口含湿量不仅与空气入口相对湿度有关,也取决于溶液的除湿能力。(2)除湿过程中,空气的出口温度随空气入口相对湿度的增加而增加。空气的出口温度较空气的入口温度可能升高,不变和降低。溶液出口温度随入口空气相对湿度的增大而增大。(3)再生性能实验中,溶液进口温度一定时,随着空气进口温度的增加,空气的进出口含湿量差有所增加,但变化较为平缓。空气进口温度一定时,随着溶液进口温度的增大,再生空气的进出口含湿量差增大。在空气和溶液入口温度一定的条件下,提高溶液温度比提高相同值的空气温度再生效果更好。(4)再生性能实验中,在入口空气含湿量相同的条件下,空气的出口温度随着空气入口温度及溶液进口温度的升高而增加。空气出口温度较入口温度会有升高,不变或降低的情况。在溶液进口温度一定的条件下,随着空气入口温度的升高,溶液出口温度略有升高,变化较为平缓。(5)将除湿性能的理论计算结果和实验结果对比分析。空气出口含湿量的实验结果和理论计算结果的平均误差为16%,空气出口温度平均误差为6.3%,溶液出口温度平均误差为1.1%。理论计算结果与实验结果符合较好。数学模型可以对该类实验提供指导,实验结果对理论分析起到了验证作用。
【关键词】：溶液除湿 再生 性能 热泵
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB657.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 引言10-20
• 1.1 课题的研究背景及意义10-15
• 1.1.1 空调系统的任务及温湿度独立控制空调10-12
• 1.1.2 不同除湿方式的比较12-15
• 1.2 溶液除湿文献综述15-18
• 1.2.1 溶液除湿器传热传质性能的研究15-16
• 1.2.2 溶液除湿器结构形式和再生驱动热源的研究16-17
• 1.2.3 不同除湿剂除湿性能的研究17-18
• 1.3 课题的研究内容和目的18-20
• 第二章 溶液除湿的理论分析20-34
• 2.1 热泵驱动的溶液除湿系统工作原理20-21
• 2.2 氯化锂溶液除湿剂的物性参数21-23
• 2.2.1 表面蒸汽压21-22
• 2.2.2 氯化锂溶液的结晶线22-23
• 2.2.3 LiCl溶液的气-液平衡图23
• 2.3 溶液除湿过程的数学模型23-29
• 2.3.1 数学模型的建立23-28
• 2.3.2 参数的确定28-29
• 2.3.3 数学模型的求解步骤29
• 2.4 理论计算结果分析29-33
• 2.4.1 空气出口含湿量随空气入口温湿度的变化趋势30-31
• 2.4.2 空气出口温度随空气入口温湿度的变化趋势31-32
• 2.4.3 溶液出口温度随空气入口温湿度的变化趋势32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 溶液除湿的实验研究34-42
• 3.1 实验设备及数据采集设备介绍34-39
• 3.1.1 溶液除湿系统34-36
• 3.1.2 热泵系统36-37
• 3.1.3 处理风及再生风系统37-38
• 3.1.4 数据采集设备38-39
• 3.2 实验目的39
• 3.3 实验方案39-41
• 3.3.1 除湿性能实验方案39-40
• 3.3.2 再生性能实验方案40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 实验数据分析42-52
• 4.1 除湿性能实验数据分析42-46
• 4.1.1 不同参数的进口空气对空气出口含湿量的影响42-43
• 4.1.2 不同参数的进口空气对空气出口温度的影响43-45
• 4.1.3 不同参数的进口空气对溶液出口温度的影响45-46
• 4.2 再生性能实验数据分析46-49
• 4.2.1 不同参数的进口空气对出口空气含湿量的影响46-47
• 4.2.2 不同参数的进口空气对空气出口温度的影响47-48
• 4.2.3 不同参数的进口空气对溶液出口温度的影响48-49
• 4.3 理论与实验结果的对比分析49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 总结与展望52-54
• 5.1 总结52
• 5.2 展望52-54
• 参考文献54-58
• 硕士期间发表的论文58-60
• 致谢60-61

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本文编号：669402