多级矩阵结构冷却除湿器的除湿性能研究

发布时间：2021-07-26 17:38

　　为了降低空分系统压缩机功耗,提高压缩机运行可靠性,本文提出一种用于压缩机进气除湿的多级矩阵结构的冷却除湿器,并搭建了多级冷却除湿实验台,测试了除湿器的除湿性能。实验结果表明,在进口空气含湿量和温度固定为11.7g/（kg干空气）和24.4℃时,当空气质量流量由0.48 kg/s增至0.78 kg/s,空气出口含湿量由7.1 g/（kg干空气）增至7.7g/（kg干空气）;在进口空气质量流量和温度固定为0.53 kg/s和25.2℃时,当冷却水温度由6.9℃升至11.9℃,空气出口含湿量由7.1 g/（kg干空气）增至9.4 g/（kg干空气）。本研究针对除湿器内部传热传质过程建立了稳态数值模型,将模拟结果与实验结果进行对比,结果表明:该模型对于除湿器出口空气含湿量和温度的平均误差分别为8.6%和2.1%,显示出较好的可靠性;并进一步模拟研究了多级矩阵结构与单级叉流结构冷却除湿器的除湿性能,发现采用多级结构可以有效提高除湿效率,在进口空气质量流量和冷却水质量流量分别为0.53 kg/s和0.3 kg/s时,多级结构的除湿量可以提高4.3%,除湿效率可以提高2.5%;通过增加填料模块的长度... 

【文章来源】：制冷学报. 2020,41(05)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

冷却除湿实验系统

多级矩阵结构冷却除湿器原理如图2(b)所示，纸纤维填料设计成模块化结构，呈矩阵排布，水平方向上分2级，竖直方向上分3层。为方便描述，用a～f分别标记各填料模块。冷水机组制备冷却水喷淋至不同填料模块顶端，低于空气露点温度的冷却水从填料模块a、b、d、f顶端喷淋。为了保持3级6个子模块冷却水流量的均匀性，在每一个填料模块的冷却水入口处都装有调节阀门和浮子流量计，以调节各子模块的冷却水流量;在每一块填料顶端都装有多孔均流板，使冷却水均匀喷淋在填料表面。在实验和模拟过程中流经填料a、b、d、f填料的流量比设置为1∶3∶3∶2。填料塔采用波纹板结构纸纤维填料，整体尺寸(H×W×L)为1.20 m×1.00 m×0.54 m，单个填料模块尺寸为0.40 m×1.00 m×0.27 m。在每一个填料模块内，冷却水在重力和毛细力的作用下在填料内部自上而下流动，与空气形成叉流。流经模块b和模块d的冷却水通过内部流道分别引流至模块c和模块e，继续与来流空气发生热质交换，实现冷却水冷量的梯级利用。通过调节各模块的冷却水流量，使冷量均匀分配至填料内部不同区域，提高整体冷却除湿效率，同时降低出风温度和含湿量的不均匀性。此外，分层结构可以避免将全部冷却水输送至填料塔顶端，降低泵功。由于实验条件的限制，本文只对多级矩阵结构的填料塔冷却除湿器的除湿性能进行了初步测试，并建立了数值模型进一步研究内部传热传质过程;对单级叉流结构的冷却除湿器只进行了数值模拟，与多级矩阵结构填料塔冷却除湿器进行对比。

在上述假设条件下，简化后的填料整体结构和网格划分如图3所示，将每一个填料模块x轴方向上划分S个网格，z轴方向上划分T个网格，单个填料模块划分为400×270(S×T)个微元，高度H方向上i=1～400，空气流动方向上j=1～270;则除湿器整体被划分为1 200×540个微元。2.2 控制方程

【参考文献】：
期刊论文
[1]转轮除湿与冷却除湿结合的新风除湿系统性能试验研究[J]. 冉广鹏,傅允准.  流体机械. 2018(01)
[2]高效填料型除湿器新传质关联式实验研究[J]. 王凌士,肖赋,陆韬.  制冷学报. 2017(06)
[3]空压机进气端除湿及润滑油余热利用研究[J]. 朱晓琳,赵军,吴云滔,何小梁,贾海亮.  建筑节能. 2017(08)
[4]液体除湿空调除湿器性能研究[J]. 汪行,柳建华,赵永杰,张良.  制冷学报. 2017(02)
[5]一种低位热驱动除湿冷却空调系统的热性能分析[J]. 张凡,殷勇高.  化工学报. 2016(S2)
[6]高温冷冻水空调除湿的节能分析[J]. 陈维玲,胥海伦,刘东,王振宇.  建筑技术. 2015(11)
[7]空气冷却除湿过程的理论研究[J]. 田向宁,杨毅,丁德,李宁.  暖通空调. 2014(01)
[8]冷却除湿湿度优先控制空调系统设计方法[J]. 王翔.  暖通空调. 2013(08)
[9]热湿条件下溶液除湿空调的性能分析[J]. 唐易达,郑文亨,贾彬,唐中华,梁才航.  化工学报. 2010(11)
[10]干湿空气对空压机功耗影响分析[J]. 马富芹,李冰,张定才.  建筑节能. 2008(09)



本文编号：3304032