整體型液體除濕空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究

1、整體型液體除濕空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究         06-01-25 16:02:00     作者：柳建華 王瑾 鄔志敏    編輯：凌月仙仙柳建華 王瑾 鄔志敏 顧衛(wèi)國 張廣麗摘要：液體除濕空調(diào)系統(tǒng)以低值熱源為供能能源，系統(tǒng)中能量以化學(xué)能的形式蓄存，蓄能潛力大，其應(yīng)用研究具有廣闊的發(fā)展前景。以完整的液體除濕空調(diào)系統(tǒng)為對(duì)象，改變液體除濕空調(diào)系統(tǒng)中除濕器、再生器的輸入空氣、溶液的溫度、濕度、流量濃度等參數(shù)，研究輸入?yún)?shù)變化對(duì)輸出參數(shù)的影響；

2、在優(yōu)化的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)條件下，改變供能熱源溫度，研究液體除濕空調(diào)系統(tǒng)整體運(yùn)行時(shí)輸出參數(shù)的變化和系統(tǒng)制冷量、耗能量及COP值的變化規(guī)律。從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得到，當(dāng)再生熱源為90時(shí)，空調(diào)送風(fēng)溫度穩(wěn)定在20，熱力系數(shù)為0.5左右，基本能滿足舒適性空調(diào)的送風(fēng)要求。 關(guān)鍵詞：液體除濕空調(diào)系統(tǒng) 余熱利用 實(shí)驗(yàn) 性能分析  2003年國家電網(wǎng)公司公布的電力市場分析報(bào)告指出，華東電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、華中電網(wǎng)空調(diào)制冷負(fù)荷比重均已超過了30%，開發(fā)研究新型節(jié)能、節(jié)電的空調(diào)系統(tǒng)顯得非常緊迫。液體除濕空調(diào)系統(tǒng)以低值熱源為供能能源，所需的熱源溫度可在80左右，不僅可以利用工業(yè)余熱和廢熱，也可利用包括太陽能等可再生的清潔能

3、源；而且，液體除濕空調(diào)系統(tǒng)中能量以化學(xué)能的形式蓄存，蓄能潛力很大，比冰這常用的蓄能材料的蓄能能力高35倍。因此，液體除濕空調(diào)系統(tǒng)越來越受到專業(yè)技術(shù)人員的重視。1 2，Öberg等人建立除濕塔、再生塔實(shí)驗(yàn)臺(tái)，來研究影響單體設(shè)備工況的因素3，較少涉及整體液體除濕空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行性能。本文以實(shí)際的整體液體除濕空調(diào)系統(tǒng)為對(duì)象，用以理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法調(diào)整液體除濕空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，研究液體除濕空調(diào)系統(tǒng)在穩(wěn)定工況下的實(shí)際運(yùn)行特性。1 液體除濕空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置液體除濕空調(diào)系統(tǒng)是由除濕器、蒸發(fā)冷卻器、溶液冷卻器、溶液加熱器 、再生器 、集熱器及蓄能水箱等組成，其系統(tǒng)原理圖見圖1。

4、被處理空氣（新風(fēng)或空調(diào)室內(nèi)回風(fēng)）在除濕器1內(nèi)與液體除濕劑進(jìn)行熱質(zhì)交換，被處理空氣中的水蒸氣被液體除濕劑吸收后成為干燥的空氣，然后進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器2，經(jīng)歷等焓加濕過程，隨空氣含濕量增加，空氣的干球溫度降低，達(dá)到空調(diào)所需的送風(fēng)溫度狀態(tài)。同時(shí)，除濕劑溶液也進(jìn)行包括吸濕和再生兩個(gè)循環(huán)過程。吸濕時(shí)，溶液泵5輸送的高濃度除濕劑溶液，經(jīng)冷卻器3降溫后進(jìn)入除濕器1，低溫高濃度除濕劑溶液表面的水蒸氣分壓小于被處理空氣的水蒸氣分壓，除濕劑溶液就從空氣吸收水蒸氣，使空氣干燥，完成除濕過程；除濕劑溶液吸收水蒸氣后，變?yōu)橄∪芤海瑸槭刮鼭襁^程延續(xù)，除濕劑溶液需再生。再生時(shí)，稀溶液由溶液泵5送入溶液加熱器6，經(jīng)加熱后進(jìn)入再生

5、器7，在再生器內(nèi)加熱的溶液與外界環(huán)境空氣接觸，此時(shí)除濕劑溶液表面的水蒸氣分壓大于再生空氣的水蒸氣分壓，引入的環(huán)境空氣將除濕劑稀溶液蒸發(fā)出來的水蒸氣帶走，實(shí)現(xiàn)除濕劑溶液的濃縮再生。1.除濕器 2.蒸發(fā)冷卻器 3.溶液冷卻器 4.集液器 5.溶液泵 6.溶液加熱器7.再生器 8.太陽能集熱器 9.蓄能水箱圖1 液體除濕空調(diào)系統(tǒng)原理圖2 實(shí)驗(yàn)研究方案及方法2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按圖1所示的系統(tǒng)搭建實(shí)驗(yàn)裝置，除濕器和再生器采用相同的結(jié)構(gòu)形式，采用填料塔結(jié)構(gòu)，填料為不銹鋼規(guī)整材料，填料的比表面積350m2/m3，填料的平均當(dāng)量直徑0.01m，填料高度1.0m。蒸發(fā)冷卻器的截面尺寸0.09m2，濕膜的平均當(dāng)

6、量直徑0.01m，濕膜長度0.15m，濕膜的比表面積350m2/m3。溶液冷卻器的冷卻換熱量在012kW范圍內(nèi)可調(diào)，溶液加熱器的加熱量在018kW之間可調(diào)。2.2 實(shí)驗(yàn)研究方案根據(jù)除濕器和再生器單體實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析得到除濕器和再生器的優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，除濕器運(yùn)行時(shí)的基本參數(shù)值是，溶液的入口溫度30、入口濃度40%、入口流量900L/h，處理空氣的入口溫度35，入口濕度20g/kgDA，入口流量400m3/h。再生器運(yùn)行時(shí)的基本參數(shù)值是，溶液的入口溫度60、入口濃度40%、入口流量320L/h，再生空氣的入口溫度為26、入口濕度15g/kgDA。然后以整個(gè)液體除濕空調(diào)系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，參照單體設(shè)備的實(shí)驗(yàn)

7、結(jié)果，選擇合適的工作參數(shù)，待系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行，測定空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，研究溶液濃度、熱源溫度與供冷量、能耗之間的相互關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案要求，測量內(nèi)容主要有：環(huán)境空氣溫度、濕度，冷卻水進(jìn)出水溫度，進(jìn)出除濕器和再生器空氣的溫度、濕度、流量，溶液參數(shù)測量，進(jìn)出除濕器和再生器溶液的溫度、流量、濃度等；能耗參數(shù)測量，溶液加熱量、冷卻量，風(fēng)機(jī)、溶液泵的功耗等。溫度測點(diǎn)共15點(diǎn)，用0.3mm的T型熱電偶作測溫元件。溫度測點(diǎn)包括溫度和濕度測點(diǎn)。溫度測點(diǎn)有環(huán)境空氣溫度、進(jìn)出除濕器和再生器空氣的溫度、進(jìn)出除濕器和再生器溶液的溫度、集液器內(nèi)溶液的溫度、溶液冷卻器進(jìn)出冷卻水溫度、溶液加熱器進(jìn)出水溫度。濕度采用測各點(diǎn)的濕

8、球溫度，結(jié)合該點(diǎn)的干球溫度，換算出含濕量，有環(huán)境空氣濕度、進(jìn)出除濕器和再生器空氣的濕度等?？諝饬髁坎捎卯呁泄芘c微壓差計(jì)測量，根據(jù)各點(diǎn)空氣氣流的動(dòng)壓，換算出空氣流速及管道內(nèi)空氣的流量。水和溶液流量采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量。濃度的測量采用先測溶液的密度，然后根據(jù)溶液的濃度與密度對(duì)照表，查出溶液濃度。采用美國HUIPO公司的數(shù)據(jù)采集儀采集溫度、流量等參數(shù)，用三相電測量表測量電量參數(shù)，濃度和空氣動(dòng)壓測量采用非電信號(hào)測試手動(dòng)輸入。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集管理和數(shù)據(jù)處理的程序編制軟件采用VB編寫，通訊通道采用計(jì)算機(jī)的COM口，所有數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)界面上顯示并被保存在數(shù)據(jù)庫內(nèi)。3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析液體除濕空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的目的是測試系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)匹配的工況參數(shù)，來分析溶液濃度、熱源溫度與供冷量以及能耗之間的相互關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)過程中，以穩(wěn)定冷量的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即首先調(diào)節(jié)并穩(wěn)定除濕、加濕部分的工況，實(shí)現(xiàn)送風(fēng)狀態(tài)的穩(wěn)定，然后調(diào)節(jié)再生器的入口工況，如再生溫度、再生溶液流量等參數(shù)，使除濕器與再生器實(shí)現(xiàn)濃度變化的平衡。濃度變化是否平衡，用檢測除濕側(cè)與再生側(cè)單位時(shí)間內(nèi)的傳質(zhì)量是否平衡來確定。經(jīng)80的熱水加熱的再生溶液，在以上所得出的優(yōu)化的參數(shù)條件下工作，經(jīng)過調(diào)節(jié)，溶液溫度穩(wěn)定在61左右，此時(shí)除濕量差在零附近波動(dòng)，除濕與再生基本達(dá)到濕平衡，系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的參數(shù)值為：空氣的入口溫度：