基于转轮除湿的低露点蒸发冷却系统的研究
发布时间：2021-08-21 13:15
转轮除湿空调系统可实现温湿度的独立控制,从而使系统可利用低品位热能驱动除湿,高温冷源降温冷却,能很好解决传统冷却除湿法由于热湿联合处理所带来的能源浪费、舒适性差、除湿量小及冷凝水析出造成的霉菌滋生问题。基于转轮除湿的低露点蒸发冷却系统可利用可再生能源,制备高温冷水,提供给温湿度独立控制系统的显热末端。使用太阳能作为再生热源,提出高温冷水型转轮除湿空调系统,建立各部件的数学模型,利用MATLAB软件进行编程,并对系统数学模型求解,研究结果表明:高温冷水型转轮除湿空调系统具有低能耗的优点,该系统比传统转轮除湿空调系统的TCOP和COPth高1.5;确定系统的供水模式和供水温度:高湿工况下,供水温度从12.0℃到13.5℃,该系统采用并联的供水模式,供水温度低于15.0℃,系统出口空气的状态参数点能满足室内热湿舒适性需求;中湿和低湿工况下,供水温度从13.5℃到18.0℃,该系统采用串联的供水模式,供水温度从12.0℃到18.0℃,系统出口空气的状态参数点能满足室内热湿舒适性需求:实验验证了高温冷水型转轮除湿空调系统的数学模型,结果表明:转轮除湿机出口空气温度的数值模拟与实验结果之间的最大误...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温冷水型转轮除湿空调系统的原理图
3高温冷水型转轮除湿冷水系统92.2系统的数学模型高温冷水型转轮除湿空调系统的主要部件是转轮除湿机和表冷器，系统模型是转轮除湿机和表冷器中水和空气热量、质量转移模型的结合。2.2.1转轮除湿机的数学模型空气沿转轮除湿机的气流通道横向流动，选择空气流动的一个通道建立其传热和传质的数学模型。空气流动的通道由空气层、固体吸附剂层、空气与固体吸附剂之间的边界层组成。图2.2为转轮除湿机单通道的物理模型。对转轮除湿机空气层和吸附剂层的热质传递进行建模，需要做出以下假设：1）每个气体流动通道的结构相同。2）吸附剂分布均匀一致。3）吸附热由吸附剂层产生。4）吸附剂层中空气的流速和压力保持不变。5）忽略径向的温度和湿度梯度。6）传热和传质系数为定值。7）热物理参数为定值常量。图2.2转轮除湿机的单通道物理模型使用上述假设，可以推导出热量和质量传递方程。转轮除湿机中热量和质量传递的数学方程如下所示：空气质量守恒方程：AaWWaaaaaddfkzdmdtdf1（2.1）
3高温冷水型转轮除湿冷水系统13行向后查分化，再对干燥剂层的质量和能量守恒方程进行迎风方程差分化，利用补充方程将未知变量Ta、Tw、da、dw、Y化成Ta、Tw、da、dw的线性方程，约去干扰项后利用给出的边界条件和初始条件对无量纲的线性方程进行求解，为了求解的稳定性，时间和空间网格的大小分别为0.025S和0.005m。转轮除湿机的模拟参数如下表2.1所示。表2.1转轮除湿机的模拟参数C0/(m2/s)f1ha/W/(m2k)NuShqst/J/kg0.8×10-60.93.2×10-32.52.52.65×106V/J/KgY0/m/sλ/W/(m2k)Cp,a/J/(Kgk)Cp,w/J/(Kgk)2.26×1060.10.1751.009×1034.2×103（2）表冷器的数学模型表冷器数学模型（2.16）~（2.20）通过欧拉差分法进行离散化，通过迭代进行求解。表冷器数学模型中的独立变量为冷流体的温度Tf、水膜温度Tw、水膜质量流量Gw、空气温度Ta、空气含湿量da，输入进口空气温湿度和进口水温作为求解已知条件，该物理模型包含大量微元面，求解独立的差分方程。表冷器的模拟参数如下表2.2所示。表2.2表冷器的模拟参数NuphpNufhfNutht215152.32786160026.12NuRhR177623.35整个系统的传热传质模型考虑了转轮除湿机与表冷器之间的耦合。根据转轮除湿机和表冷器的传热传质模型，由下图2.3所示的流程模拟整个系统。使用MATLAB计算整个系统的数学模型。图2.3系统仿真流程图
【参考文献】：
期刊论文
[1]PV/T和GHP再生的转轮除湿空调系统仿真模型研究[J]. 郝红,辛鹏,刘晓媛,于国鑫. 节能. 2018(04)
[2]基于蓄热充填体深井吸附降温机理[J]. 陈柳,刘浪,张波,张小艳,王美. 煤炭学报. 2018(02)
[3]热泵废热再生转轮除湿空调系统的性能研究[J]. 葛凤华,王剑,郭兴龙,刘红楷. 太阳能学报. 2016(09)
[4]分级再生式转轮除湿空调系统的性能分析[J]. 杨颖,王晗,张伟,董昭. 低温与超导. 2013(01)
[5]空调系统热回收器的火用分析[J]. 孟繁晋,周海妮. 节能. 2012(10)
[6]蒸发冷却冷水机组出水温度探讨[J]. 黄翔,白延斌,郝航. 流体机械. 2012(09)
[7]高温热泵在除湿转轮空调系统中的性能[J]. 张于峰,胡晓微,苗哲生,魏莉莉,陈成敏,郝红. 化工学报. 2009(09)
[8]基于蒸发冷却智能化空调系统自动控制方案的探讨[J]. 熊理,黄翔,强天伟. 制冷空调与电力机械. 2008(06)
[9]除湿蒸发冷却空调系统的优化设计[J]. 李刚. 制冷与空调. 2008(05)
[10]蒸发冷却空调系统在我国村镇的适用性研究[J]. 花严红,曹阳. 制冷学报. 2008(05)
博士论文
[1]基于（火用）方法的暖通空调系统热力学分析研究[D]. 王厉.湖南大学 2012
[2]无填料冷却塔的理论与实验研究[D]. 齐晓霓.上海交通大学 2008
[3]板式湿式空冷器湿球温度迁移特性与优化研究[D]. 许旺发.同济大学 2007
硕士论文
[1]节能评估方法研究及（火用）分析在节能评估中的应用[D]. 房玉娜.浙江大学 2012
本文编号：3355670
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温冷水型转轮除湿空调系统的原理图
3高温冷水型转轮除湿冷水系统92.2系统的数学模型高温冷水型转轮除湿空调系统的主要部件是转轮除湿机和表冷器，系统模型是转轮除湿机和表冷器中水和空气热量、质量转移模型的结合。2.2.1转轮除湿机的数学模型空气沿转轮除湿机的气流通道横向流动，选择空气流动的一个通道建立其传热和传质的数学模型。空气流动的通道由空气层、固体吸附剂层、空气与固体吸附剂之间的边界层组成。图2.2为转轮除湿机单通道的物理模型。对转轮除湿机空气层和吸附剂层的热质传递进行建模，需要做出以下假设：1）每个气体流动通道的结构相同。2）吸附剂分布均匀一致。3）吸附热由吸附剂层产生。4）吸附剂层中空气的流速和压力保持不变。5）忽略径向的温度和湿度梯度。6）传热和传质系数为定值。7）热物理参数为定值常量。图2.2转轮除湿机的单通道物理模型使用上述假设，可以推导出热量和质量传递方程。转轮除湿机中热量和质量传递的数学方程如下所示：空气质量守恒方程：AaWWaaaaaddfkzdmdtdf1（2.1）
3高温冷水型转轮除湿冷水系统13行向后查分化，再对干燥剂层的质量和能量守恒方程进行迎风方程差分化，利用补充方程将未知变量Ta、Tw、da、dw、Y化成Ta、Tw、da、dw的线性方程，约去干扰项后利用给出的边界条件和初始条件对无量纲的线性方程进行求解，为了求解的稳定性，时间和空间网格的大小分别为0.025S和0.005m。转轮除湿机的模拟参数如下表2.1所示。表2.1转轮除湿机的模拟参数C0/(m2/s)f1ha/W/(m2k)NuShqst/J/kg0.8×10-60.93.2×10-32.52.52.65×106V/J/KgY0/m/sλ/W/(m2k)Cp,a/J/(Kgk)Cp,w/J/(Kgk)2.26×1060.10.1751.009×1034.2×103（2）表冷器的数学模型表冷器数学模型（2.16）~（2.20）通过欧拉差分法进行离散化，通过迭代进行求解。表冷器数学模型中的独立变量为冷流体的温度Tf、水膜温度Tw、水膜质量流量Gw、空气温度Ta、空气含湿量da，输入进口空气温湿度和进口水温作为求解已知条件，该物理模型包含大量微元面，求解独立的差分方程。表冷器的模拟参数如下表2.2所示。表2.2表冷器的模拟参数NuphpNufhfNutht215152.32786160026.12NuRhR177623.35整个系统的传热传质模型考虑了转轮除湿机与表冷器之间的耦合。根据转轮除湿机和表冷器的传热传质模型，由下图2.3所示的流程模拟整个系统。使用MATLAB计算整个系统的数学模型。图2.3系统仿真流程图
【参考文献】：
期刊论文
[1]PV/T和GHP再生的转轮除湿空调系统仿真模型研究[J]. 郝红,辛鹏,刘晓媛,于国鑫. 节能. 2018(04)
[2]基于蓄热充填体深井吸附降温机理[J]. 陈柳,刘浪,张波,张小艳,王美. 煤炭学报. 2018(02)
[3]热泵废热再生转轮除湿空调系统的性能研究[J]. 葛凤华,王剑,郭兴龙,刘红楷. 太阳能学报. 2016(09)
[4]分级再生式转轮除湿空调系统的性能分析[J]. 杨颖,王晗,张伟,董昭. 低温与超导. 2013(01)
[5]空调系统热回收器的火用分析[J]. 孟繁晋,周海妮. 节能. 2012(10)
[6]蒸发冷却冷水机组出水温度探讨[J]. 黄翔,白延斌,郝航. 流体机械. 2012(09)
[7]高温热泵在除湿转轮空调系统中的性能[J]. 张于峰,胡晓微,苗哲生,魏莉莉,陈成敏,郝红. 化工学报. 2009(09)
[8]基于蒸发冷却智能化空调系统自动控制方案的探讨[J]. 熊理,黄翔,强天伟. 制冷空调与电力机械. 2008(06)
[9]除湿蒸发冷却空调系统的优化设计[J]. 李刚. 制冷与空调. 2008(05)
[10]蒸发冷却空调系统在我国村镇的适用性研究[J]. 花严红,曹阳. 制冷学报. 2008(05)
博士论文
[1]基于（火用）方法的暖通空调系统热力学分析研究[D]. 王厉.湖南大学 2012
[2]无填料冷却塔的理论与实验研究[D]. 齐晓霓.上海交通大学 2008
[3]板式湿式空冷器湿球温度迁移特性与优化研究[D]. 许旺发.同济大学 2007
硕士论文
[1]节能评估方法研究及（火用）分析在节能评估中的应用[D]. 房玉娜.浙江大学 2012
本文编号：3355670
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