專題一溶液除濕蒸發(fā)制冷學(xué)生展示

溶液除濕蒸發(fā)制冷組員：朱雨賢、衛(wèi)昭夏、張涵瑋、熊俊1235研究的背景與意義系統(tǒng)原理系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)存在的問題與發(fā)展方向目錄CONTENT6除濕劑4系統(tǒng)分類

研究的背景與意義1朱雨賢

研究的背景與意義發(fā)展與能耗，化石能源與污染（全球問題）溶液除濕蒸發(fā)式空調(diào)建筑能耗，空調(diào)能耗在空氣蒸發(fā)制冷基礎(chǔ)上加除濕環(huán)節(jié)，用于潮濕地區(qū)壓縮式空調(diào)能耗大，制冷劑污染嚴(yán)重能耗小，無制冷劑污染情況壓縮式空調(diào)主要是用電能等高品位能源余熱、廢熱、地?zé)?、太陽能等低品位能源壓縮式空調(diào)一般無新風(fēng)系統(tǒng)，空調(diào)汗、細(xì)菌有新風(fēng)系統(tǒng)、無凝結(jié)水

系統(tǒng)原理2朱雨賢溶液除濕蒸發(fā)制冷原理常用除濕方法：冷凝、固體吸附、通風(fēng)置換、溶液吸收、加壓冷卻、膜除濕等液體除濕：清潔、環(huán)保、易于操作、除濕劑再生溫度低、蓄能密度高適合用太陽能、工業(yè)余熱等間歇性或波動(dòng)性大的低品位能源作為再生熱源液體除濕原理：未飽和溶液能夠吸收水蒸氣濃溶液水蒸氣分壓力小于潮濕空氣水蒸氣分壓力液體除濕過程是一個(gè)傳熱與傳質(zhì)過程，傳質(zhì)的推動(dòng)力是空氣中水蒸氣的分壓與溶液表面的飽和蒸汽壓之差，這個(gè)壓力差就是所謂的傳遞勢(shì)。除濕過程的傳質(zhì)平均壓差表達(dá)式如下：H為除濕器入口和出口之間的距離，Pv和Ps分別為被處理濕空氣的水蒸氣分壓與除濕溶液表面的水蒸氣分壓。

液體除濕原理：液體除濕裝置：除濕器的工作機(jī)理：高溫高濕的空氣由送風(fēng)管道自下而上通過緊密床體(大多由填料層構(gòu)成),液體除濕劑由溶液泵通過液體分布器噴淋到緊密床體上并形成均勻的液膜向下流動(dòng),與空氣在除濕器內(nèi)進(jìn)行熱質(zhì)交換,達(dá)到除濕的目的。參考文獻(xiàn)：1.徐學(xué)利,張立志,朱冬生.液體除濕研究與進(jìn)展【J】.暖通空調(diào)HV&AC，2004，34（7）：22-272.楊金偉，太陽能溶液除濕蒸發(fā)制冷系統(tǒng)中的主要過程研究【D】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)低溫與制冷工程系，20113.汪行，柳建華，趙永杰，張良.液體除濕空調(diào)除濕器性能研究【J】.制冷學(xué)報(bào)，2017，38（2）：45-504.陳光明，陳國邦.制冷與低溫原理【M】：2.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009,28-305.楊建坤，張旭.去濕蒸發(fā)制冷空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行特性分析【J】.同濟(jì)大學(xué)

除濕劑3除濕劑的熱物性質(zhì)

在工作條件下有較高的溶解度，以減小耗用量；在工作溫度范圍內(nèi)，不易發(fā)生結(jié)晶；在除濕器的工作條件下有較低的蒸汽壓；以減少除濕劑的揮發(fā)損失和增強(qiáng)傳質(zhì)推動(dòng)勢(shì)；在操作溫度下黏度要低，以改善除濕塔內(nèi)的流動(dòng)狀況，提高吸收速率，降低泵的功耗，減小傳熱阻力；盡可能具有無毒性、無腐蝕性、不易燃、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，并具有化學(xué)穩(wěn)定性。除濕劑的選擇

三甘醇屬于有機(jī)溶劑，粘度大，在系統(tǒng)中的循環(huán)流動(dòng)會(huì)有部分滯留，黏附在系統(tǒng)表面，影響系統(tǒng)穩(wěn)定。

乙二醇性能好但易揮發(fā)，進(jìn)入空調(diào)房間會(huì)對(duì)人體造成危害。故而現(xiàn)在研究較多的是水溶液。圖表示的使溶液與空氣接觸時(shí)間足夠長時(shí)，水分的傳遞過程達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)這些除濕溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與空氣相對(duì)濕度的關(guān)系。除濕劑的選擇考慮到除濕劑對(duì)除濕器及再生器器壁產(chǎn)生的腐蝕性，等都屬于非氧化性鹵素鹽，對(duì)碳鋼及銅材料具有一定的腐蝕性，溶液與材料表面接觸時(shí)會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕。碳鋼及銅材料的腐蝕與溶液的pH值密切相關(guān)，如圖所示：在相同的摩爾濃度下，三種溶液pH值的關(guān)系為：。LiCl為中性鹽，pH值為7.0。而溶液偏酸性，對(duì)金屬的腐蝕性較大，溫度升高時(shí)腐蝕更加劇烈。在相同的溫度下，LiBr和LiCl溶液腐蝕性能大體相當(dāng)，然而在再生過程中,LiBr溶液所需的再生溫度比LiCl高，所以對(duì)設(shè)備的腐蝕相對(duì)較嚴(yán)重。除濕劑的選擇

用氯化鋰、氯化鈣的混合物作為溶質(zhì)，使兩種除濕劑能夠在性能上互補(bǔ)。根據(jù)所做混合溶液的飽和蒸汽壓力實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)氯化鋰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0變化到50%時(shí)，混合溶液飽和蒸汽壓力降低幅度大于當(dāng)氯化鋰質(zhì)量分?jǐn)?shù)由50%變化到100%時(shí)的飽和蒸汽壓力的降低幅度，因此選擇質(zhì)量比為1∶1的氯化鋰和氯化鈣作為混合溶液的溶質(zhì)效果更佳。同時(shí)，該新型除濕劑的黏度比相同濃度的氯化鈣溶液的黏度降低了40%左右，并且其溶解度也比單一溶質(zhì)的除濕劑有所改善。

系統(tǒng)分類和優(yōu)勢(shì)4除濕器類型再生器類型驅(qū)動(dòng)熱源絕熱型除濕器內(nèi)冷型除濕器是否擁有內(nèi)部熱源是否采用中間介質(zhì)太陽能燃?xì)庥酂釤岜霉ぷ髟砗?jiǎn)單式系統(tǒng)復(fù)合式系統(tǒng)絕熱型除濕器

絕熱型除濕器是指在空氣和液體除濕劑的流動(dòng)接觸中完成除濕。一般采用填料噴淋塔式布液方式，塔內(nèi)可以填充不同類型的填料。除濕劑溶液從除濕器頂部噴灑而下，在填料塔內(nèi)的填料層上以均勻薄膜的形式緩緩下流，被處理的空氣從塔的下部逆流而上，在塔內(nèi)與除濕溶液發(fā)生熱質(zhì)交換。另外，保持溶液的大流量可以起到溶液對(duì)自身的冷卻效果，以保持良好的除濕性能。由于絕熱型除濕器中空氣與溶液的質(zhì)量比一般比較小，因此它的蓄能能力較差。缺陷：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、比表面積大。但其空氣流動(dòng)的阻力增大，由于除濕溶液的絕熱吸濕升溫，除濕效率低，使其應(yīng)用受到了限制。內(nèi)冷型除濕器

內(nèi)冷型除濕器中空氣和液體除濕劑之間進(jìn)行除濕的同時(shí)，被外加的冷源(如冷卻水或冷卻空氣等)所冷卻，藉以帶走除濕過程中所產(chǎn)生的潛熱(水蒸氣液化所放出的潛熱)，該除濕過程近似于等溫過程。一般采用冷水盤管或冷卻空氣(都不與除濕溶液直接接觸)將除濕過程釋放出的部分潛熱帶走，抑制除濕溶液的溫升，提高除濕效率。由于絕熱型除濕器中空氣與溶液的質(zhì)量比一般比較小，因此它的蓄能能力差，而內(nèi)冷型除濕器的蓄能能力較強(qiáng)。水冷型除濕器

右圖為水冷型除濕器。除濕劑溶液從除濕器上部沿著平板往下流動(dòng)，平板上的涂層使除濕劑溶液均布于整個(gè)平板上，被處理的空氣從下往上流動(dòng)，在板間與溶液發(fā)生熱質(zhì)交換。而冷卻水管敷設(shè)于平板內(nèi)部，這樣濕空氣內(nèi)的水蒸氣液化所產(chǎn)生的潛熱會(huì)被冷卻水帶走。冷卻水或冷卻空氣的泄漏會(huì)影響內(nèi)冷型除濕器的正常工作，因此要求密封性好，這使得它的制造比絕熱型除濕器復(fù)雜。交叉流型除濕器

右圖是一種交叉流型板式除濕器。被處理的空氣在平板的一側(cè)與除濕劑溶液直接接觸從而被除濕。同時(shí)，從空調(diào)室出來的回風(fēng)與水在平板的另一側(cè)直接接觸發(fā)生熱質(zhì)交換，帶走主流空氣側(cè)在除濕過程中所產(chǎn)生的潛熱。平板兩側(cè)的流體是以交叉流的形式流動(dòng)的，所以這種除濕器也被稱為交叉流型板式除濕器。離子液體溶液除濕技術(shù)

離子液體具有較高的熱穩(wěn)定性、較好的溶解性，對(duì)金屬無腐蝕等特點(diǎn)。參考文獻(xiàn)：[1]徐學(xué)利，張立志，朱冬生.液體除濕研究與進(jìn)展[J].暖通空調(diào)，2004，34（7）[2]王倩，郝紅，盧建津.液體除濕空調(diào)系統(tǒng)國內(nèi)外研究進(jìn)展[J].煤氣與熱力，2005，25（10）[3]盧大為，邵雙全.新型高效除濕技術(shù)研究進(jìn)展[J].制冷與空調(diào)，2017，17（8）[4]劉曉華，李震，張濤．溶液除濕[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2014：1-10[5]FANHM,SHAOSQ,TIANCQ.Performanceinvestigationonamulti-unitheatpumpforsimultaneoustemperatureandhumiditycontrol[J].AppliedEnergy,2014,113:883-890[6]楊興林，鄒曉薇，吳鵬等.LiCl溶液除濕性能的數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究[J].流體機(jī)械，2016，44（2）[7]錢俊飛，殷勇高，張小松.叉流除濕器熱質(zhì)傳遞性能實(shí)驗(yàn)研究[J].制冷學(xué)報(bào)，2014，35(1):45-52

應(yīng)用5張涵瑋應(yīng)用321太陽能驅(qū)動(dòng)溶液除濕空調(diào)地下建筑、船舶用溶液除濕空調(diào)蓄能太陽能驅(qū)動(dòng)溶液除濕空調(diào)我國低緯度極端熱濕地區(qū)高溫高濕強(qiáng)輻射的氣候特點(diǎn)導(dǎo)致該地區(qū)空調(diào)能耗常年處于較高值,而當(dāng)?shù)貥O佳的輻射資源為發(fā)展太陽能空調(diào)提供能源保障,因此,太陽能溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)是非常好的一個(gè)選擇,該系統(tǒng)由太陽能集熱器提供溶液再生熱量,由光伏板提供整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)所需電量,具有溫濕度獨(dú)立控制,高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。太陽能驅(qū)動(dòng)溶液除濕空調(diào)太陽能薄膜液體除濕空調(diào)系統(tǒng)在此系統(tǒng)中，液體-空氣膜能量交換器被用于對(duì)濕空氣除濕和稀釋除濕劑液體的再生。在送風(fēng)和排風(fēng)空氣中除濕劑液滴的剩余,限制了傳統(tǒng)直接接觸液體除濕空調(diào)在商業(yè)和民用建筑中的應(yīng)用。而液體-空氣膜能量交換器可以解決這個(gè)問題，因?yàn)橐后w-空氣能量交換器使用一張半透膜使空氣和液體分離，從而在不接觸液體除濕劑的情況下傳熱和傳濕。太陽能薄膜液體除濕空調(diào)系統(tǒng)地下建筑用溶液除濕空調(diào)地下建筑被巖土所包圍且空間相對(duì)封閉,存在通風(fēng)效果差、空氣不新鮮、濕度大、噪音大和照度不足等問題,尤其是濕度很大的問題對(duì)地下建筑的使用效果產(chǎn)生很大影響,所以“防潮除濕”是維持地下建筑良好工作環(huán)境的一個(gè)重要保障技術(shù)措施。溶液除濕方法對(duì)空氣熱濕處理要求具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，因?yàn)樗梢詫⒖諝庵苯犹幚淼剿蟮乃惋L(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，無疑是較好的空氣調(diào)節(jié)方式之一。船舶用溶液除濕空調(diào)受船舶空間限制和運(yùn)行環(huán)境影響，系統(tǒng)應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，以便于安裝和維護(hù)管理。溶液除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用在船舶上可采用船舶余熱驅(qū)動(dòng)，船舶余熱很豐富的，充分適應(yīng)船舶空調(diào)夏季工況濕負(fù)荷大的特點(diǎn)。同時(shí)，節(jié)能環(huán)保的蒸發(fā)冷卻技術(shù)可以利用充足的海水冷源對(duì)空氣進(jìn)行熱、濕調(diào)節(jié)，從而獲取良好的空氣質(zhì)量。蓄能這里的蓄能能力是指濃溶液的吸濕能力。通過再生得到的濃溶液儲(chǔ)存在濃儲(chǔ)液槽中,就相當(dāng)于存儲(chǔ)了冷量。實(shí)際應(yīng)用時(shí),將濃溶液與未經(jīng)再生的稀溶液混合至除濕器所需濃度后送入除濕器中使用。和傳統(tǒng)的冰、水等蓄能方式有異曲同工之妙,只是所蓄的并非直接的冷量,而是溶液吸收水分的能力。參考資料：1.太陽能驅(qū)動(dòng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)集熱/光伏面積優(yōu)化匹配研究，邱正豪，西安建筑科技大學(xué)2.一種太陽能薄膜液體除濕空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用分析，林遠(yuǎn)深，綠色科技3.獨(dú)立光伏溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)在極端熱濕島礁的應(yīng)用，劉俊杰、孫婷婷、劉艷峰，暖通空調(diào)4.地下建筑溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用探討，劉長俊、孔維同，潔凈與空調(diào)技術(shù)5.船用溶液除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，鄭超瑜、陳武，集美大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）6..溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)蓄能性能分析，杜斌、施明恒，暖通空調(diào)

熊俊現(xiàn)狀、問題與發(fā)展69852張小松等提出了蓄能型太陽能溶液除濕與蒸發(fā)冷卻技術(shù)相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng)，并以實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)系統(tǒng)的再生性能進(jìn)行了研究。

他們還介紹了一種新型的太陽能溶液集熱／再生器，并構(gòu)建了一種太陽能溶液獨(dú)立除濕與蒸發(fā)冷卻輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)，解決了房間空氣處理的熱濕耦合問題?，F(xiàn)狀[6][7]9852清華大學(xué)的溶液調(diào)濕技術(shù)課題組對(duì)熱泵驅(qū)動(dòng)、余熱驅(qū)動(dòng)及帶有熱回收裝置的溶液調(diào)濕技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。李震等提出了一種帶有溶液熱回收器的新風(fēng)空調(diào)機(jī)，該新風(fēng)機(jī)性能系數(shù)可達(dá)6～10。而后，劉曉華等提出了以溶液作為媒介的全熱回收裝置和熱泵系統(tǒng)相結(jié)合的新風(fēng)處理機(jī)，該機(jī)組是對(duì)之前李震等人提出的機(jī)組進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示改進(jìn)后的熱回收效率比之前提高11％一16％。在這些研究的基礎(chǔ)上，劉拴強(qiáng)等提出了一種新型熱泵驅(qū)動(dòng)的雙級(jí)溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組?，F(xiàn)狀[4]9852熊珍琴等提出了一種熱致濃度差溶液除濕系統(tǒng)，即通過反復(fù)利用溶液，增加溶液工作濃度差來改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行性能。而后他們又在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，提出了兩級(jí)溶液除濕系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用價(jià)格低且易于再生的CaCI：溶液在第一級(jí)除濕器中預(yù)處理空氣，而第二級(jí)除濕器則采用性能穩(wěn)定的LiCl進(jìn)一步處理送風(fēng)，如圖1。陳曉陽等于2011年針對(duì)各種實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合的特殊要求提出了各種新的利用溶液調(diào)濕技術(shù)的處理流程，如舒適性空調(diào)環(huán)境、潔凈空調(diào)環(huán)境和要求極低濕度的深度除濕環(huán)境等，這為設(shè)計(jì)人員針對(duì)不同環(huán)境需求選擇合適的除濕技術(shù)提供了參考?，F(xiàn)狀[4]一目前的研究主要停留在粗略模擬二理論計(jì)算三實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)匱乏，主要部件的耦合關(guān)系研究等幾乎未見報(bào)道現(xiàn)狀[4][5]問題3目前其除濕、冷卻效果較傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)差，溶液再生也需要較大的太陽能集熱面積，致使系統(tǒng)體積龐大，影響其推廣應(yīng)用在高溫高濕的氣候下，能量回收顯得尤為重要，溶液除濕蒸發(fā)冷卻類空調(diào)系統(tǒng)的流程布置對(duì)系統(tǒng)綜合性能有較大影響1溶液除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)研究較少，溶液除濕與蒸發(fā)冷卻之間的耦合問題仍需解決2空調(diào)房間的熱濕負(fù)荷隨著室外環(huán)境和房間使用狀況不斷發(fā)生變化，目前系統(tǒng)熱濕實(shí)時(shí)控制方面的研究還比較匱乏45產(chǎn)業(yè)化與工藝問題需要