船用转轮除湿空调系统特性实验研究与优化

发布时间：2017-10-29 05:09

  本文关键词：船用转轮除湿空调系统特性实验研究与优化

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【摘要】：“船舶减碳”已成为船舶制造业和航运界关注的焦点,据统计当前船舶排放的二氧化碳已达到11.2亿吨,约占世界温室气体排放总量的3%。值得关注的是,在船舶上传统空调设备运行所消耗的电能约占20%,船舶空调节能正引起业界的高度重视。船用转轮除湿空调采用除湿转轮和蒸气压缩式制冷系统相结合的方式,以船舶废热作为驱动热源,以较低温度的海水作为级间冷却水源,把空调系统中的显热负荷和潜热负荷分开单独进行处理,既减少了船舶空调的能耗,又减少了废热对海洋环境的污染以及船舶二氧化碳的排放。本文针对海运船舶在较短时间内航行区域跨度大,海洋气候条件变化剧烈,船舶空调新风比高的特点,对船用转轮除湿空调系统展开了实验研究。首先,建立了船用转轮除湿空调系统及除湿转轮的?分析模型,采用多个性能参数为评价指标,以热力学第一定律和热力学第二定律相结合的方式,详细研究了处理空气进口状态、再生温度和处理空气流量对除湿转轮及系统性能的影响,以及分析了系统各部件的?损失。研究结果表明:除湿转轮工作性能稳定,其湿度质量平衡率MMB的波动范围为0.89-1.09;再生温度对船用转轮除湿空调系统性能影响较大,其中转轮除湿量增幅达到108.6%,热力COPth、电力COPe和系统?效率ηe下降率分别为46.9%、65.6%和38.8%;随着处理空气进口含湿量的增加,ηe总体波动较小,且其最大值(?效率为23.5%)出现在处理空气进口含湿量为22g/kg处。此外,系统各部件的?损失量主要集中于再生空气加热器、除湿转轮和排放到环境中的再生空气,平均约占系统?损失总量的73.5%。其次,围绕船用转轮除湿空调系统特性参数的敏感性分析及其组合方案的优化展开实验研究。综合考虑,选择处理空气流量、转轮转速、再生温度、新风相对湿度及新风干球温度为影响船用转轮除湿空调系统性能的特性运行参数,以转轮除湿量、热力COPth和电力COPe为评价指标,通过极差分析法和方差分析法对船用转轮除湿空调系统的实验结果进行科学的分析和评估,得出系统运行参数对系统性能影响的主次和显著性,以及系统运行参数的最优化组合。然后,对系统最优运行参数组合追加实验进行验证,同时亦对系统的性能参数进行了线性回归分析。研究结果表明:系统最优运行参数组合为处理空气流量500m3/h、转轮转速6r/h、再生温度120℃、新风相对湿度80%和新风干球温度38℃,与最优正交实验方案相比,转轮除湿量和电力COPe分别提高了1.05%和8.84%,热力COPth仅下降了6.55%。
【关键词】：转轮除湿空调 节能减排 正交实验 嗾分析 方差分析
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.86
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究进展11-13
• 1.2.1 转轮除湿材料及基体结构11-12
• 1.2.2 转轮除湿空调系统形式及参数优化12
• 1.2.3 转轮除湿空调系统的应用12-13
• 1.3 研究现状总结与分析13-14
• 1.4 本文研究内容14-15
• 第2章 船用转轮除湿空调系统原理及实验台构成15-21
• 2.1 船用转轮除湿空调系统原理15-16
• 2.2 船用转轮除湿空调实验台构成16-20
• 2.2.1 空气预处理装置16-17
• 2.2.2 除湿转轮装置17
• 2.2.3 电加热器装置17-18
• 2.2.4 冷却水和冷冻水装置18-19
• 2.2.5 测试仪器19
• 2.2.6 其他组件19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 船用转轮除湿空调系统特性实验研究21-42
• 3.1 实验目的21
• 3.2 系统嗾分析模型及计算21-23
• 3.2.1 嗾分析模型22-23
• 3.2.2 嗾的计算23
• 3.3 系统性能参数及误差分析23-26
• 3.3.1 系统性能参数23-26
• 3.3.2 误差分析26
• 3.4 除湿转轮性能的研究26-32
• 3.4.1 处理空气进口温度的影响分析27-29
• 3.4.2 处理空气进口含湿量的影响分析29-30
• 3.4.3 再生温度的影响分析30-32
• 3.5 系统性能的研究32-39
• 3.5.1 处理空气进口温度的影响分析33-34
• 3.5.2 处理空气进口含湿量的影响分析34-36
• 3.5.3 再生温度的影响分析36-37
• 3.5.4 处理空气流量的影响分析37-39
• 3.6 系统各部件的嗾损率39-40
• 3.6.1 处理空气进口含湿量的影响分析39
• 3.6.2 再生温度的影响分析39-40
• 3.7 本章小结40-42
• 第4章 船用转轮除湿空调系统特性参数组合优化42-56
• 4.1 实验方案设计42-46
• 4.1.1 标准工况选取42-43
• 4.1.2 正交实验方案43-44
• 4.1.3 实验统计方法44-46
• 4.2 实验结果分析及验证46-53
• 4.2.1 实验结果的统计分析47-51
• 4.2.2 参数组合的优化51
• 4.2.3 参数优化组合的验证51-53
• 4.3 回归分析53-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第5章 总结与展望56-58
• 5.1 研究总结56-57
• 5.2 研究工作展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 在学期间发表的学术论文62

【参考文献】

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1 刘俊;张旭;刘东;;太阳能固体除湿空调系统的影响因素及方案优化[J];建筑科学;2008年08期

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本文编号：1111521