低品位间歇热源驱动的液体除湿空调系统研制
VIP免费
摘 要
在过去的一个世纪，暖通空调工业得到了空前的发展，由于其能够改善人
们日常生活、居住、工作环境，保证各项工业生产的顺利进行，已经普及到社
会的各个角落。与此同时，暖通空调的发展和普及也带来了诸多问题和挑战，
诸如能源危机、全球气候变暖、大气臭氧层破坏以及室内空气品质恶化等等。
因此，液体除湿空调凭借对低品位热源的利用、环保、节能以及净化空气
等方面的优势，成为了国内外众多学者研究的热点课题。
本论文首先利用前期搭建的叉流除湿/再生器全性能试验台，深入研究了溶
液、空气各进口参数对叉流除湿/再生器性能的影响，并研究了利用多元醇类物
质相变吸热实现低品位热源蓄热的可行性，在此基础上，利用前期的实验结果
与数值模拟计算结果，设计与搭建了新的液体除湿空调系统，在上海夏季环境
条件下（环境温度为 32℃ ~ 39℃，相对湿度为 45% ~ 60%），用 70℃左右热水
驱动，连续运行时系统制冷量达 65 ~ 85kW；系统的 EER 值达 9.0 以上；系统
的热能利用率 COP 值超过 0.5。另外，该系统对热源温度的稳定性要求不高，
因此比较有利于温度波动较大的热源，如太阳能的利用。
本文的工作主要分为如下四个部分：利用前期搭建的叉流除湿/再生器全性
能试验台，实验测试溶液、空气不同进口参数对除湿、再生性能的影响；针对
低品位热源波动性和间歇性的特点，研究蓄能率大的蓄能方式；根据研究成果，
针对具体条件，研制一套以低品位间歇热源驱动的液体除湿空调系统；最后，
对新研制的液体除湿空调系统的基本性能进行实验研究。
关键词：液体除湿空调系统 低品位间歇热源 蓄能特性 性能系数
实验研究
ABSTRACT
In the 20th century, the HVAC industry brought air conditioning out of the lab
and into millions of homes and commercial buildings. What was once a luxury is
now a necessity. However, this success now presents the industry with new
problems and challenges. If the air conditioner is to improve the quality of life for
billions more people in a rapidly developing world, we face four potential problems
and challenges: energy crisis, global climate change, ozone depletion and IAQ
depravation, etc.
As a result, the liquid desiccant air-conditioning system is getting more and
more interest because it can save energy, protect environment, purify air and driven
by low grade intermittent heat source, etc.
In the paper, a experimental study of cross-flow dehumidifier and regenerator
heat and mass transfer performance is worked out on the former laboratory bench,
and then a energy storage method using enthalpies of phase transition in Solid-Solid
Phase Transition of Polyols is analyzed and studied, finally, according to the
experimental results and numerical simulations, a new liquid desiccant air
conditioning system which can offer 65 ~ 85kW cooling capacity is built up. The
system, which employs environmental-friendly, ozone-safe working substance:
LiCl-H2O solution as the desiccant, can treat the ambient air at a high temperature
(32℃ ~ 39℃，45% ~ 60%) to the air conditioning supply air at a low temperature
(20℃ ~ 22℃). The Coefficient of Performance (COP) of the system can be up to 0.5
and the Energy Efficiency Ratio can be up to 9.0. Besides, since the system can be
operated with any heat source temperature which is above the solution regeneration
temperature, it is particularly favorable for the efficient utilization of low grade
intermittent heat sources such as solar energy.
This paper consists of four main parts: Firstly, the experimental study on the
former laboratory bench of cross flow dehumidifier/regenerator performance is
worked out, functional relationship between the import parameters and efficiency of
dehumidifier/regenerator is summarized; Secondly, a new energy storage method is
analyzed and studied to solve the intermittence and volatility of low grade heat
source; Thirdly, a new liquid desiccant air conditioning system is designed and built
up according to the special conditions and the numerical simulation results; Finally,
the basic performance of the new system is studied experimentally.
Key Word：liquid desiccant air-conditioning system, low grade
intermittent heat source, energy save, COP and EER, Experimental
目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪 论 .............................................................................................................. 1
§1.1 课题背景 ..................................................................................................... 1
§1.2 液体除湿空调的研究现状............................................................................. 6
§1.2.1 液体除湿空调系统整体循环设计 ....................................................... 6
§1.2.2 除湿/再生装置结构特性 ...................................................................... 7
§1.2.3 空气和溶液的传热传质特性 ............................................................. 10
§1.2.4 系统蓄能特性 .................................................................................... 11
§1.3 我校研究状态 ............................................................................................. 12
§1.4 本文研究内容 ............................................................................................. 13
第二章 叉流除湿/再生器实验研究 .......................................................................... 15
§2.1 除湿/再生器全性能试验台......................................................................... 15
§2.2 除湿/再生器性能实验分析......................................................................... 18
§2.3 空气和溶液进口参数影响对比分析 .......................................................... 23
§2.4 除湿/再生效率实验关联式 ......................................................................... 25
§2.5 叉流除湿/再生器性能优化 ......................................................................... 28
§2.6 本章小结..................................................................................................... 31
第三章 液体除湿空调蓄能特性研究 ........................................................................ 32
§3.1 除湿溶液运行范围研究 ............................................................................. 32
§3.2 再生溶液运行范围研究 .............................................................................. 33
§3.3 低品位间歇热源蓄能方式研究 ................................................................... 34
§3.3.1 再生溶液浓度差蓄能特性研究 ......................................................... 34
§3.3.2 固-固相变材料蓄能特性研究 ............................................................ 36
§3.3 本章小结..................................................................................................... 39
第四章 液体除湿空调系统设计 ............................................................................... 40
§4.1 液体除湿空调使用场所介绍 ....................................................................... 40
§4.2 液体除湿空调外接设备介绍 ....................................................................... 40
§4.3 液体空调系统的设计方案........................................................................... 43
§4.4 液体除湿空调系统的选型设计 .................................................................. 46
§4.4.1 除湿器设计 ....................................................................................... 46
§4.4.2 再生器设计 ........................................................................................ 57
§4.4.3 湿膜加湿器设计 ............................................................................... 57
§4.4.4 换热器设计 ....................................................................................... 59
§4.4.5 其它辅助设备 ................................................................................... 64
§4.5 本章小结..................................................................................................... 65
第五章 液体除湿空调系统搭建与性能测试 .......................................................... 66
§5.1 液体除湿空调系统搭建 ............................................................................. 66
§5.2 液体除湿空调性能测试 ............................................................................. 69
§5.2.1 液体除湿空调测控系统 .................................................................... 69
§5.2.2 液体除湿空调性能测试 .................................................................... 71
§5.3 本章小结..................................................................................................... 74
第六章 结论与展望 ................................................................................................... 75
参考文献 .................................................................................................................... 76
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ........................................... 81
致 谢 .......................................................................................................................... 82
第一章 绪论
1
第一章 绪 论
§1.1 课题背景
100 多年以来，随着人类社会的发展，能源结构由原先的以薪柴为主过渡到
20 世纪 20 年代时的以煤炭为主，再到 20 世纪 80 年代转变为以油气为主，人类社
会历史上每一次能源结构的转变，都伴随着人类经济社会的快速繁荣发展。与此
同时，随着人类使用能源特别是化石能源的数量越来越多，能源对人类经济社会
发展的制约和对资源环境的影响也越来越明显。
目前，煤炭、石油、天然气三种传统化石能源占全球总能源消费约 80%以上，
三者的比例基本为 1：2：1。据 2009 年BP（英国石油公司）世界能源统计的最新
数据显示，2008 年世界石油探明储量为 12580 亿桶，世界石油储产比为 42 年；全
球天然气的探明储量在 2008 年达到 79.7 亿立方米，储产比为 60.4 年；世界煤炭
探明剩余可采储量 8237 亿吨，储产比为 122 年[1]。我国截至到 2008 年底，煤炭探
明储量 1145 亿吨，占全球探明储量的 13.9%，石油和天然气探明储量分别仅占世
界总储量的 1.2%和1.3%，这三种化石能源的储采比分别为约为 41 年、32 年和 11
年。这些化石能源都存在价格上涨和枯竭的趋势[2]。
0.269
0.242
0.271
0.329
0.402
0.423
0.45
0.472
0.49
0.525
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
图1-1 2000~2009 年中国石油资源对外依存度变化情况[3]
相关数据显示，自 1998 年我国成为世界第二大能源消费国以来，2003 年又超
过日本成为仅次于美国的第二大石油消费国，约占世界能源消费总量的 11%。同
时，原油对外依存度由 1993 年的 6%在短短 15 年间一路攀升至 2008 年的 49%，
到了 2009 年更是突破了 50%警戒线[3-4]（表 1-1、图 1-1）， 50%这条“警戒线”标
志着我国的原油消费由原先的国内保障为主，转为主要依靠进口满足。中国国家
能源领导小组成员方君实指出，到 2020 年，我国石油需求量为 4.5 ~ 5 亿吨，对外
相关推荐
作者：侯斌
分类：高等教育资料
价格：15积分
属性：85 页
大小：5MB
格式：PDF
时间：2025-01-09
