溶液循环排风热回收系统的热工性能研究

论文摘要

在工业生产过程中会产生大量的热、湿及有毒物质，造成室内环境十分恶劣，严重影响工作人员的身体健康，直接排至室外则会破坏外界的大气环境。对于这种高温、高湿且有毒物质的排风，本文提出了基于溶液循环的排风热回收技术。该技术的核心是发生在热质塔中的传热传质过程，如何正确的认识和科学的评价该热质交换过程，是优化热回收系统的基础，也是研发出高性能、高效益热质塔的前提。本文采用数值模拟的研究方法，探讨了工业建筑排风与溶液传热、传质过程的机理和特性，为发展新型、高效的系统提供一定的理论基础，具体研究内容与结果如下：1、分析了工业建筑能耗、建筑排风、空调等特点。工业建筑能耗量高，工业生产过程产生大量的热、湿及有害物质，排风组份复杂。排风系统与新风系统距离较远，能量回收利用难度较大，基于工业建筑的各特点，提出了溶液循环排风热回收系统，并分析了不同工况下排风的热回收处理过程；2、利用溶液除湿过程中的热质交换理论，对热质塔进行热工分析，并利用NTU-Le模型建立控制单元方程组模型，运用Matlab平台进行数值模拟分析；通过对比分析了三种常见盐溶液的表面蒸汽压力、腐蚀性及蓄能能力等特性，分析结果表明氯化锂溶液的性能优于其他两种溶液；3、对热质塔空气与溶液间的热湿传递过程及影响因素进行数值模拟分析，研究了空气物性参数、溶液物性参数、传热传质驱动力在热质塔中的分布情况以及各因素对该过程的影响程度。研究结果表明：空气各个物性参数沿着流动方向逐渐下降，且填料顶部下降的速度较快；盐溶液各个物性参数是沿着流动方向增大，靠近空气入口处各参数增加的较快；传热、传质势都是沿着空气的流动方向逐渐下降，填料上部的传热势下降的比底部快而热势下降的较慢；气液比0.81.2时为最优气液比；湿空气与盐溶液的入口温差、湿差不同要求塔填料的最优尺寸也不同；增大NUT数可以提高热质交换程度；Le等因素对热质交换过程的影响不明显；4、通过建立　分析模型，对溶液循环排风热回收系统进行　分析及匹配性研究。研究表明　效率随着气液比的增大而增加，最后趋于平衡；溶液进口浓度越大　效率反而越低；逆流流型在一定的情况下匹配性可高达100%；5、基于上述分析，分别对溶液循环排风热回收系统的热质单塔、热质双塔联合运行提出相关改进措施，通过减少热质塔可逆损失来提高系统的总效率；

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 溶液循环排风热回收系统的研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.4 本文研究框架
• 第2章 溶液循环工业建筑排风热回收系统方案分析
• 2.1 溶液循环排风热回收系统简介
• 2.2 工业建筑排风热回收方案分析
• 2.3 空气-溶液热质交换过程模型分析
• 2.4 吸湿溶液在空调领域应用分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 热质塔热工分析及数值模型的建立
• 3.1 溶液介质的选择
• 3.2 盐溶液及湿空气物性计算
• 3.3 热质塔传热传质数学模型建立
• 3.4 热质塔传热传质模型求解
• 3.5 本章小结
• 第4章 热质塔热质交换过程及其影响因素数值分析
• 4.1 叉流热质回收塔热湿传递过程数值分析
• 4.2 气液比对热质塔热质交换过程的影响
• 4.3 入口参数对热质塔热质交换过程的影响
• 4.4 塔填料尺寸对热质塔热质交换过程的影响
• 4.5 NTU 数及 Le 数对热质塔热质交换过程的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 溶液循环排风热回收系统性能优化分析
• 5.1 溶液循环排风热回收性能评价方法
• 5.2 溶液-湿空气热质交换过程的分析及匹配性研究
• 5.3 溶液循环排风热回收系统的改进措施
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 后续工作和展望
• 参考文献
• 主要符号表
• 攻读硕士研究生期间发表的论文
• 致谢