太阳能再生溶液除湿空调系统的仿真模拟研究

发布时间：2020-03-02 19:25

【摘要】：空调系统的能耗占我国建筑总能耗的50-80%,在空调系统中采取有效节能措施,对经济发展和能源节省都有重要意义。调节空气的温湿度是空调系统的基本任务,故受到国内外学者的普遍重视。民用建筑和工业建筑在温湿度调节方面有很大差异。民用建筑只要求满足人体舒适度,工业建筑不仅要满足人体的舒适度要求,还要满足工艺性要求。很多工业加工产品需要恒温恒湿的环境,有的工业过程要求的空气湿度很低,这对室外湿空气处理要求比较严格。本文将以某一工业建筑的除湿空气系统为例,研究太阳能溶液除湿在低湿低温环境中的应用。本研究首先调研了溶液除湿技术的基本概念、发展沿革和应用现状,收集了LiCl等常用吸湿溶液的物性数据。除湿器和再生器是溶液除湿过程中最关键的部件。本研究通过建立数学模型,对除湿器和再生器中的传热传质过程进行了数值模拟。首先是从能量守恒、质量守恒以及传热传质方程出发建立了绝热型除湿器叉流式除湿的数学模型。并编写c++程序对模型求解,获得了除湿器中的溶液、空气等单因素在不同工况下对除湿性能的影响。对溶液来说,溶液质量流量和质量浓度增大,对除湿单元的单位质量除湿量是有利的,溶液进口温度对除湿过程影响不大;对于空气参数来说,入口空气的流速和含湿量较高,对溶液除湿单元的单位质量除湿量是有利的,但空气温度的变化对溶液除湿单元的除湿过程没有明显影响。比较了溶液参数和空气参数对除湿性能的影响程度,结果显示,对除湿效率的影响程度:溶液质量浓度溶液质量流量空气质量流量空气含湿量溶液温度空气温度;同时又分析了除湿器几何尺寸的变化对除湿效率影响。其次,对逆流再生器建立数学模型,以再生器高度为变量,计算出再生器出口各参数,采用控制变量法获得了空气、溶液等单因素参数对再生性能的影响,并绘制了溶液的出口温度、单位质量再生量及再生效率的曲线。再生效率与溶液流量、浓度、温度及空气流量呈非线性关系,单位质量再生量与空气含湿量及溶液质量呈线性关系,空气温度对再生性能几乎不影响,还比较各参数再生性能的影响程度,溶液进口浓度及温度影响最大,同时随着再生器高度的增加单位质量再生量及再生效率也相应地增加。最后,在理论模型和数值模拟计算结果的指导下,设计了济南某大理石工厂的基于太阳能再生的溶液除湿空调系统,该系统以地源热泵为冷热源,以电加热辅助的太阳能为溶液再生热源,计算了设计工况下系统的热泵机组cop及能耗,分析了系统的经济性,并与传统的冷凝除湿空调系统进行了比较。结果表明所设计的溶液除湿空调系统耗电量比传统的冷凝除湿降低了30%,具有显著的节能效果。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU831.3

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