热泵型溶液除湿新风机组运行控制策略研究

发布时间：2020-11-15 22:45

　　 热泵型溶液除湿新风机组因具有高效节能和健康舒适等优点,成为一种极具发展潜力的空气除湿处理装置。本文以热泵型溶液除湿新风机组为研究对象,划分夏热冬冷地区溶液式新风机组的分区运行模式,通过仿真分析提出各运行模式下机组最合理的调节控制方案,并设计基于PLC的机组自动控制系统,旨在为机组运行控制策略研究提供参考和依据。首先采用模块化的建模方法建立机组基础物性模块和核心子系统模块的数学模型,在此基础上,基于MATLAB/Simulink软件建立由基础物性、传质单元数NTU_m、溶液出口参数和空气出口参数等计算模块组成的除湿新风机组仿真模型,并将实验测试结果与模型仿真结果进行对比分析,结果表明测试值与仿真值之间的相对误差在10%以内,仿真模型具有较高的准确性。其次选取南京市典型气象年逐时气象数据进行全年工况分区,将整个室外气象区划分为5个区域,得出不同工况分区下机组分别以除湿、送风和加湿3种模式运行。以溶液除湿新风机组仿真模型为技术平台,探究3种运行模式下最为合理的调节控制方案,结果表明机组处于除湿Ⅰ区运行时应优先考虑调节新风流量和溶液浓度,但Ⅰ区主要为夏季高温高湿工况,此时新风温度和含湿量过高,仅凭溶液除湿机组很难将新风处理到送风含湿量的设定要求,建议将新风送入机组之前先经过高温冷水进行预处理。机组处于除湿Ⅱ区运行时应优先考虑调节溶液温度和溶液浓度。机组处于加湿Ⅴ区运行时应优先考虑调节新风流量和溶液温度。机组处于送风Ⅲ区和送风Ⅳ区运行时,仅开启风机,其他各单元均关闭,新风通过风机直接送入室内,提高室内空气品质,送风模式下机组的主要调节参数为送风量,在保证人员最小新风量的前提下,送风量大小由室内潜热负荷决定。最后采用PLC作为控制核心,设计了热泵型溶液除湿新风机组的控制系统。控制系统总体结构由上位机触摸屏和下位机PLC组成。触摸屏通过RS485或以太网等通讯方式读取下位机采集存储的机组运行状态和数据参数。下位机PLC接收传感器上传的数据信息及机组运行故障信息,并根据上位机发出的控制信号控制系统中的执行机构和驱动装置。整个控制系统共有数字量输入点13个,数字量输出点10个,模拟量输入点14个,模拟量输出点4个。
【学位单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU83
【部分图文】：

而降低室内环境的热舒适性。响室内空气品质。冷凝除湿是利用空气经过冷表面时对样会导致冷表面产生积水，逐渐成为潮湿的表面[8]。在空面如盘管和风口处容易滋生霉菌，严重影响室内空气质度独立控制空调系统的优势规空调系统中的冷凝除湿技术存在各种缺点与不足，这些行新的除湿方法的研究与新技术新产品的研发，这主要包和采用液体吸湿剂除湿两种除湿技术。这两种技术方向在提出，其中固体除湿技术至 20 世纪 80 年代在欧美得到液体除湿技术由于工艺、流程和对处理过程认识的局限国得到系统全面的应用和发展[3]，其中清华大学江亿教授体除湿技术提出了一种新型空调系统，即温湿度独立控 空调系统，工作原理如图 1-1 所示。

得出不同工况分区下机组的运行模式。以溶液除湿新风机组仿真模型为技术平台，分析各运行模式下不同调节手段对机组送风含湿量的影响，并以除湿率或加湿率为评价指标评价不同调节手段的优劣，最后综合提出不同运行模式下溶液除湿新风机组的调节控制方案。（3）基于 PLC 的机组控制系统设计比较继电器控制、直接数字控制和可编程控制器 3 种控制方式的特点，确定应用 PLC 控制方式实现热泵型溶液除湿新风机组的自动控制过程。根据机组控制功能需求确定由上位机触摸屏和下位机 PLC 组成的控制系统总体结构。对系统主要控制元件 PLC、扩展模块、触摸屏和传感器进行设计和选型，并列出数字量输入、数字量输出、模拟量输入和模拟量输出的 I/O 分配表，最后绘制系统CPU 及其扩展模块的接线图。1.3.3. 技术路线本文的研究技术路线如图 1-2 所示。

溶液除湿是采用具有吸湿特性的盐溶液作为吸湿材料，利用被处理空气的水蒸气分压与溶液表面蒸汽压之间的压差作为传质驱动力，从而实现对空气的除湿或加湿处理[46]。溶液除湿能力的大小取决其表面蒸汽压的大小，由图 2-2 吸湿溶液在焓湿图上的变化过程可以看出，在溶液浓度相同情况下，溶液温度越低，溶液等效含湿量越低，溶液除湿能力越高，反之，溶液温度越高则再生效果越好。图 2-2 是一个完整的溶液除湿-再生过程。其中 S1 到 S2 是溶液的吸湿过程，低温高浓度溶液与湿空气直接接触，由于溶液表面蒸汽压低于湿空气的水蒸气分压，空气中的水分向溶液迁移，随着吸湿量的不断增加，溶液浓度开始降低，表面蒸汽压随之升高，溶液的吸湿能力下降。S2 到 S3 是利用外界热量对溶液加热的过程，在此过程中，溶液浓度不变，温度升高，溶液表面蒸汽压升高，有助于实现溶液的再生。S3 到 S4 是溶液的再生过程，此时湿空气的水蒸气分压低于溶液的表面蒸汽压，溶液中的水分向空气迁移，溶液浓度提高。S4 到 S1 是利用外界冷量对溶液冷却的过程。溶液浓缩再生后温度较高，通过外界冷量冷却溶液，有助于提高溶液的吸湿能力。
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本文编号：2885299