太阳能溶液除湿再生器性能的实验研究与模拟

【摘要】：随着社会的不断发展，能源问题越来越得到了人们的关注，而传统的空调系统所造成的能源浪费迫切的需要得到解决。在传统的空调系统中，采用过冷的方式来移除空气中过多的湿气，被除湿的空气的温度将会降到很低，必须重新加热回到舒适的温度才能通入室内，这样无形中就增加了能源的消耗。溶液除湿空调系统是一种可以利用太阳能或其他低品位能源使除湿溶液再生的空调系统，它通过盐溶液水蒸气分压力与空气中水蒸气分压力的差值对空气进行除湿，同时盐溶液能杀死空气中绝大部分细菌，起到净化空气的作用。溶液除湿空调系统不仅解决了传统空调系统对能源的浪费，而且能起到净化室内环境的作用，所以对溶液除湿空调系统的研究与开发具有重要意义。 本文结合工程实例，对溶液除湿系统中除湿溶液再生过程的热质交换特性进行了实验研究，得到了不同溶液入口参数下再生器内部不同截面中心位置的测点温度分布，不同空气和溶液入口参数对出口溶液浓度的影响，及有无填料时对再生器热质交换的影响，得到了本实验条件下，再生器溶液再生时最优的实验调节，为太阳能溶液除湿系统中再生器的设计提供依据。 同时本文在对溶液除湿空调中溶液再生原理研究的基础上，建立了溶液除湿空调系统中再生器的仿真模型，利用连续相与离散相的耦合对再生器传热传质进行了仿真模拟。模拟得出再生器内部空气的速度场与温度场以及液滴在再生器内的热力特性。对再生器再生过程中再生器内部的热质交换特性的研究以及再生器的优化与改造提供了一定的理论依据。 随着喷淋流量、喷淋温度与再生器送风温度的增大，有利于再生器出口溶液浓度的增高。再生器内部增加填料，增加了气液接触面积，能有效的增强气液间热质交换。使再生器出口温度降低，浓度提高35%~65%，有利于除湿过程进行。通过对再生器溶液再生过程的数值模拟，与实验数据进行相对比，为再生器的设计提供了参考价值与指导意义。 【关键词】：太阳能 溶液除湿 再生 热质交换 仿真模拟
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 传统空调系统9-10
• 1.1.2 能源问题10-11
• 1.2 溶液除湿空调系统及研究现状11-17
• 1.2.1 溶液除湿系统11-14
• 1.2.2 溶液除湿空调再生剂的研究14-15
• 1.2.3 溶液除湿系统填料的研究15-16
• 1.2.4 溶液除湿再生器的国外研究现状16-17
• 1.2.5 溶液除湿再生器的国内研究现状17
• 1.3 本文研究内容17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 2 实验平台的搭建19-27
• 2.1 实验目的19
• 2.2 实验设备19-26
• 2.2.1 溶液再生系统实验流程19-20
• 2.2.2 实验参数的控制20
• 2.2.3 溶液再生器20-22
• 2.2.4 太阳能加热装置22
• 2.2.5 湿空气发生系统22-23
• 2.2.6 测试设备23-26
• 2.3 本章小结26-27
• 3 实验方案及结果分析27-42
• 3.1 实验方案及步骤27-34
• 3.1.1 实验方案27
• 3.1.2 再生溶液的选取27-32
• 3.1.3 填料的选取32-33
• 3.1.4 实验步骤33-34
• 3.2 溶液出口浓度的数据分析34-35
• 3.3 不同参数对再生器的影响35-36
• 3.3.1 喷淋流量对再生性能的影响35
• 3.3.2 送风温度对再生性能的影响35-36
• 3.3.3 喷淋温度对再生性能的影响36
• 3.4 不同入口参数对再生器内温度的影响36-38
• 3.4.1 再生器测点温度的变化36-37
• 3.4.2 各参数对再生器出口溶液温度的影响37-38
• 3.5 有无填料对再生器热质交换的影响38-40
• 3.6 本章小结40-42
• 4 再生溶液再生过程的仿真模拟42-59
• 4.1 液滴与空气的传热传质42-43
• 4.2 再生器的物理模型43-45
• 4.2.1 再生器模拟的假设条件43-44
• 4.2.2 模型建立44
• 4.2.3 再生器模型网格划分44-45
• 4.3 连续相控制方程45-48
• 4.3.1 基本控制方程45-48
• 4.3.2 控制方程的统一形式48
• 4.4 离散相控制方程48-51
• 4.4.1 液滴的轨迹计算49
• 4.4.2 液滴与空气的传热传质计算49-51
• 4.5 液滴与空气的耦合51-52
• 4.6 模型的计算52-54
• 4.6.1 模型选择52-53
• 4.6.2 边界条件53-54
• 4.7 模拟结果及分析54-57
• 4.8 本章小结57-59
• 结论与展望59-61
• 参考文献61-66
• 在学研究成果66-67
• 致谢67

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