转轮除湿系统数值模拟研究

发布时间：2020-11-22 01:15

　　 转轮除湿空调是空气调节领域的重要应用,除湿转轮的性能直接影响除湿效率和节能指标。为了研究转轮在除湿和再生阶段的吸附和脱附性能,本文以硅胶转轮的单个通道单元为对象进行研究。针对吸附和脱附过程的传热传质耦合现象,在轴向上建立一维模型,利用python语言进行有限差分法(FDM)的求解;建立能够同时描述轴向和周向的三维模型,采用Fluent的用户自定义标量方程(UDS)进行有限体积法(FVM)的离散求解。采用扫描电镜和氮吸附法对转轮吸附剂材料的微观结构和吸附特性进行了测试,所测得的孔径、孔隙、比表面积、吸附等温线用于校验数学模型的输入参数。搭建转轮除湿系统的试验平台,在不同的试验工况下对影响转轮除湿系统性能的主要因素进行定性分析。通过以上研究,获得如下结论:(1)三维模型的精度较高,能够求得径向和周向呈梯度分布的温度场和湿度场,但计算量大;一维模型虽然精度不如三维模型,但和参考文献的实验结果相比,其误差小于10%。仿真结果表明除湿出口的含湿量以及两侧的压力降随转轮厚度的增大、风速增加、供应再生比增加而增加。(2)扫描电镜(SEM)的形貌测试结果表明材料的孔径远小于200nm;氮吸附孔径分析结果表明平均孔径为2.2952nm、孔体积为0.3424ml/g、比表面积为595.84 m2/g;静态容量法测定的水蒸汽等温曲线表明30℃时存在毛细凝聚现象,但可以作为除湿温度,120℃因为吸附能力很低可以作为脱附温度。30℃的等温吸附拟合曲线和参考文献的等温吸附曲线吻合度较高。(3)除湿系统实验平台的测试结果表明,除湿性能系数DCOP随再生温度的升高、转速的增大、供应再生比的增大、风速的增大而增大,与数值模拟结果趋势一致。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU831
【部分图文】：

华南理工大学硕士学位论文轮除湿空调系统具有良好的环保性能。传统的蒸汽压缩式空调系统因冷剂，导致了温室效应和臭氧层破坏。而转轮除湿空调系统利用了无污，不仅能吸附空气中的有害物质如悬浮性有机化合物(VOC)[12]，还降低性，最后还可以利用太阳能、地热能、废热等无污染的热源驱动。因此质角度还是节能角度，转轮除湿空调系统都具有良好的性能。轮除湿空调系统具有良好的除湿性能。干燥剂的物理吸附能力在低温良好的除湿性能，可以适应各种低湿度要求的工况，可以解决常温低湿其他冷冻方法无法解决的除湿问题[7, 13-15]，因此适合应用于对湿度有着16]。

华南理工大学硕士学位论文2 3 4eqW 0.0164 0.4191 1.6033 3.3342 1.6991 了不同学者提出的平衡等温吸附曲线，其中横坐标为相对湿看出 Pesaran 所提出的四阶等温线和 Ruiyo 提出的二阶等温，而其它的等温线则几乎成线性分布于下方，对比本文第四的吸附曲线明显和前者更吻合，并且更多的学者引用了 Pe值计算将采用如 (2-3)所示的 4 阶吸附曲线。

吸附曲线类型[59]
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 涂壤;刘晓华;江亿;;不同固体除湿方式的热质交换过程分析及性能比较[J];化工学报;2013年06期

2 代彦军;腊栋;;转轮式除湿空调研究与应用最新进展[J];制冷学报;2009年04期

3 李兆坚;江亿;;我国城镇住宅夏季空调能耗状况分析[J];暖通空调;2009年05期

4 蒋祚贤;代彦军;王如竹;;转轮除湿器微通道形状对除湿性能的影响[J];工程热物理学报;2009年01期

5 赵伟杰;张立志;裴丽霞;;新型除湿技术的研究进展[J];化工进展;2008年11期

6 葛天舒;李勇;王如竹;代彦军;;三种固体转轮除湿系统的模拟比较[J];工程热物理学报;2008年01期

7 丁云飞;丁静;方玉堂;杨晓西;;改性硅胶除湿轮传热传质性能研究[J];广州大学学报(自然科学版);2006年03期

8 张学军,代彦军,王如竹;蜂窝式除湿转轮的传热传质数学模型及其试验验证[J];机械工程学报;2005年01期

9 代彦军,俞金娣,张鹤飞;转轮式干燥冷却系统的参数分析与性能预测[J];太阳能学报;1998年01期

10 彦启森,石文星;空调器的发展历程与展望[J];制冷与空调;1997年03期

相关博士学位论文 前5条

1 符黄喜;转轮除湿和全热回收性能的双尺度模拟[D];华南理工大学;2015年

2 葛天舒;转轮式两级除湿空调理论与实验研究[D];上海交通大学;2008年

3 李兆坚;我国城镇住宅空调生命周期能耗与资源消耗研究[D];清华大学;2007年

4 张舸;硅胶转轮的空气净化能力研究[D];天津大学;2007年

5 贾春霞;硅胶基复合干燥剂强化除湿机理及其应用研究[D];上海交通大学;2006年

相关硕士学位论文 前3条

1 李鹏越;转轮除湿系统的改进和节能设计[D];南京航空航天大学;2014年

2 唐开;蜂窝固体除湿器的制备及数值模拟[D];华南理工大学;2013年

3 蔡世佳;全热转轮换热器强化吸湿机理试验研究及分析[D];上海交通大学;2009年

本文编号：2893881