濕簾降溫系統(tǒng)在紡織工業(yè)中的應(yīng)用

濕簾降溫系統(tǒng)在紡織工業(yè)中的應(yīng)用

0增濕調(diào)濕濕墻溫度系統(tǒng)通過空氣直接接觸濕墻表面，以增加空氣的冷卻和除濕。在我國、中東和歐洲部分國家,濕簾降溫技術(shù)廣泛用于溫室種植系統(tǒng)、家禽飼養(yǎng)系統(tǒng)或者部分工業(yè)生產(chǎn)車間,既可有效地降低溫室內(nèi)溫度,又能降低系統(tǒng)投資和運行費用。1濕傘、濕由比以及濕風(fēng)濕簾降溫系統(tǒng)由濕簾、大流量節(jié)能風(fēng)機、循環(huán)水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。噴淋水自上而下流過濕簾紙,在濕簾紙上形成水膜,而波紋狀的濕簾紙則為空氣和水提供了足夠大的接觸面積(見圖1所示)。濕簾是由設(shè)計成特殊角度的纖維紙粘結(jié)而成的,相鄰兩層濕簾紙波紋傾斜方向相反,形成一系列相互交錯的通道,增強了濕簾表面水膜和空氣的傳熱傳質(zhì)。濕簾通過高分子材料處理,具有吸濕性強、耐腐蝕、使用壽命長和結(jié)構(gòu)強度高的特點。圖2為濕簾降溫增濕系統(tǒng)示意圖。濕簾通過框架結(jié)構(gòu)安裝在溫室一端的墻上,風(fēng)機安裝在另一端的墻上。風(fēng)機向外排風(fēng),在溫室內(nèi)形成負壓,迫使室外空氣通過濕簾進入室內(nèi),水從上而下流經(jīng)濕簾,在濕簾表面與空氣接觸,依靠自身蒸發(fā)吸收空氣的顯熱,實現(xiàn)空氣降溫增濕目的。2顯熱交換量及質(zhì)交換系數(shù)經(jīng)過濕簾的空氣和水之間的熱質(zhì)交換都是通過濕簾紙表面一層很薄的水膜進行的。當(dāng)空氣與水膜接觸時,水膜上的邊界層飽和空氣與主流空氣不斷混合,從而使主流空氣狀態(tài)發(fā)生變化。濕簾降溫增濕就是通過水汽化吸收空氣中的熱量和水與熱空氣的溫差來實現(xiàn)的。圖3為濕簾中空氣與水直接接觸的傳熱與傳質(zhì)示意圖。在空氣流通截面上,取微元面積為dF(假定濕簾為平行平板,展開后乘以濕簾紙的面積系數(shù),本文濕簾紙面積系數(shù)為η=2.1),空氣沿x方向通過濕簾,水沿y方向流經(jīng)濕簾。根據(jù)熱質(zhì)平衡,顯熱交換量為空氣與濕簾表面水膜接觸,放出熱量,自身溫度下降,即式中α—空氣與濕簾表面水膜的換熱系數(shù)(W/m2·℃);t—濕簾內(nèi)主體空氣的干球溫度(℃);tw—濕簾紙表面水膜飽和空氣溫度(℃)。質(zhì)交換是由氣水交界面上飽和空氣與主體空氣中水蒸氣分壓力產(chǎn)生的,即式中β—空氣與濕簾表面的質(zhì)交換系數(shù)(kg/m2·s·Pa);Pq—濕簾內(nèi)濕空氣中水蒸氣分壓力(Pa);Pq,s—濕簾內(nèi)飽和濕空氣的水蒸汽分壓(Pa);空氣與水之間的潛熱交換量為濕空氣中含濕量的增加量為式中G—空氣流量(kg/s);d—空氣含濕量(g/kg)。由于空氣、水與外界環(huán)境的換熱可以忽略,則空氣在與水的熱質(zhì)交換過程中失去顯熱,得到潛熱。顯熱與潛熱量近似相等,可以認(rèn)為空氣發(fā)生等焓變化,即令A(yù)=αrβB0,則式(5)可寫成式中,A與空氣流過水表面的空氣流速有關(guān),可采用經(jīng)驗式計算,即邊界條件為x=0時,t=t0,Pq=Pq0,則式(7)可寫成式中t0—室外空氣溫度(℃);Pq0—室外空氣的水蒸氣壓力(Pa)。根據(jù)質(zhì)量守恒定律,水的蒸發(fā)量等于空氣中含濕量的增加量,由式(2)和式(4)可以得到微元面積dF=2hηdx,含濕量d=0.622Pq/Pg,密度為ρ=m/V=P/RT,空氣質(zhì)量流量為G=Vρ,容積流量為V=hbu。故上式可表示為式中Rg、Rw—干空氣與水蒸氣的氣體常數(shù),(kJ/kg·K);Pg—濕簾內(nèi)濕空氣中空氣分壓(Pa)。由于TwT≈1,邊界條件為Px=0=Pq0,解下式微分方程,整理后得式中L—濕簾紙的厚度(m)。整理式(6)、式(8)和式(11)得3結(jié)果表明，濕性溫帶的綜合冷卻試驗為3.1空氣和空氣傳質(zhì)關(guān)系在某溫室安裝濕簾降溫系統(tǒng),濕簾參數(shù)為:厚度L=120mm,間隔b=7mm的濕簾紙120m2,一臺10m3/h清水泵提供循環(huán)水,水池深3m,容積為10m3。空氣的運動粘度v=1.57×10-5m2/s;干空氣氣體常數(shù)gR=287J/kg·K;水蒸氣的氣體常數(shù)wR=461J/kg·K。水與空氣傳質(zhì)關(guān)系為水的擴散系數(shù)D=.252×10-5m2s。飽和濕空氣的蒸汽分壓力Pq,s公式為將各參數(shù)及式(13)計算結(jié)果代入式(12)中,得濕簾降溫增濕模型為根據(jù)模型計算得出的離開濕簾的空氣溫度與某溫室濕簾系統(tǒng)測量的溫度如圖4所示。3.2濕墻結(jié)構(gòu)和水流參數(shù)對降溫效果的影響3.2.1濕傘紙厚度對降溫效果的影響濕簾厚度是指在空氣流動方向上的濕簾紙厚度。圖5是根據(jù)進口空氣干球溫度為32.8℃和35.2℃,水溫為18℃、空氣流速為2.0m/s、相鄰濕簾紙間距為0.007m時計算得到的濕簾厚度對降溫效果影響的曲線圖。從圖5可以看出:隨著濕簾紙厚度的增加,出口空氣的溫度變小。這是由于厚度越大,空氣與水膜接觸時間越長,降溫效果也就越明顯,但是空氣通過濕簾紙的阻力增加。3.2.2濕傘厚度為0.10m時的情況圖6是根據(jù)進口空氣干球溫度為32.8℃、35.2℃,水溫為18℃,空氣流速為2.0m/s,濕簾厚度為0.10m時得到的計算結(jié)果。從圖6可以看出,隨著濕簾紙間距的增加,出口空氣的溫度增加。這是由于單位體積的濕簾紙的表面積減少,導(dǎo)致截面上濕簾紙間距變化量很小,而引起空氣溫度的顯著變化。所以應(yīng)該盡量保持較小的濕簾紙間距,同時考慮降溫增濕系統(tǒng)能夠經(jīng)濟運行。3.3空氣流速的確定圖7是根據(jù)進口空氣干球溫度為32.8℃和35.2℃、水溫為18℃、濕簾紙間距為0.007m、濕簾厚度為0.10m時得到的計算結(jié)果。從圖7可以看出,空氣流速越大,離開濕簾的空氣溫度也就越高。但從總體上來說,空氣流速在1.5~4m/s之間變化時,對降溫效果的影響不是很明顯。4濕傘降溫系統(tǒng)1)濕簾降溫系統(tǒng)通過水與空氣熱濕交換,使空氣溫度降溫7~15℃,可廣泛應(yīng)用于溫室降溫,效果明顯;同時,室內(nèi)空氣流速較大,新風(fēng)量充足。因此,濕簾降溫系統(tǒng)能給溫室內(nèi)的農(nóng)植物提供良好的生長環(huán)境。2)根據(jù)熱質(zhì)交換原理建立的理論模型,能較好地反映濕簾實際工作情況。通過對濕簾厚度、濕簾紙間距和