空调用填料除湿器性能的模拟研究

论文摘要

在空调房间内，空气中湿度是影响室内舒适度的重要参数，过高的湿度不仅影响生产安全和产品质量，由于结露引起设备故障会造成难于估量的损失。而溶液除湿空调系统从温湿度独立控制、节约能源、保护环境等方面来看是很有竞争力的新型空调方式，这种系统可直接吸收空气中的水蒸气避免了传统制冷空调中将空气冷却到露点温度进行除湿所消耗的能源。近年来得到广泛的关注，而其中的溶液除湿系统的关键设备即填料塔的运行参数直接影响其除湿效果，因此有必要对填料层内的传热传质过程进行分析研究。本文采用的是逆流绝热填料除湿器，采用的是SM350Y金属孔板波纹规整填料，填料规格是200×200×600mm3，除湿溶液选用LiCl盐溶液。被处理空气借助浮力作用由除湿器的下部进入，除湿溶液通过重力作用由除湿器上部进入，结合商业软件Fluent中udf程序编写水蒸气冷凝源项程序，通过数值计算得出溶液和被处理空气的出口参数。结果表明：随着入口除湿溶液浓度的增加，被处理空气出口含湿量逐渐减低。此模拟计算结果与文献[1]关于改变入口除湿溶液浓度的实验结果相对比，两者在除湿结论方面基本吻合。同时，模拟结果也解释了实验结果与模拟计算产生偏差的原因，证实了利用CFD定性描述空调用填料除湿器内热质交换规律是可行的。另外，利用本文提出的溶液表面蒸汽压表达式，通过分析引起源项驱动力的因素，改变入口溶液浓度和溶液温度来选择数值计算工况，采用数值计算方法计算填料层内部各参数的变化情况，模拟计算结果表明：增加溶液浓度和降低溶液温度可有助于增加除湿效果，且前者的作用略大于后者；在其他入口参数没有变化的情况下(ta,in=31℃，din=18g/kg，va=1.1m/s，V=100L/h)，改变入口溶液浓度和温度来选择10个工况进行数值计算，因本文采用三个独立的填料竖立起来的物理模型，从模拟的数据分析上可看出整个填料层上部除湿效果不佳，因此如果考虑降低该部分的汽化潜热，或者对绝热型填料除湿器进行内冷型改造的话，可以在上部两部分填料之间加冷却设备，达到一个降温的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 概述
• 1.1 除湿技术的研究现状和发展趋势
• 1.2 除湿系统的概述与分类
• 1.3 溶液除湿系统
• 1.3.1 溶液除湿系统及除湿器的原理
• 1.3.2 溶液除湿系统的特点
• 1.3.3 溶液除湿器的发展现状
• 1.3.4 溶液除湿系统的应用前景
• 1.4 填料除湿器
• 1.4.1 填料除湿器的基本工作原理
• 1.4.2 填料除湿器的优势
• 1.4.3 填料除湿器的研究进展
• 1.4.4 填料的基本概述及研究进展
• 1.4.5 除湿剂的基本概述及研究进展
• 1.5 空调用填料除湿器研究的目的和意义
• 1.6 本文所要研究的内容
• 2 体积平均法与多孔介质理论简述
• 2.1 多孔介质
• 2.1.1 多孔介质的基本概念
• 2.1.2 多孔介质热质传输过程研究方法
• 2.1.3 表征体元
• 2.2 体积平均法
• 2.3 除湿溶液的选择
• 2.4 数值计算软件的选择
• 3 空调用填料除湿器数学模型的建立与验证
• 3.1 物理模型的建立
• 3.2 数学模型的建立
• 3.2.1 基本假设
• 3.2.2 控制方程
• 3.2.3 质量源项
• 3.2.4 动量源项
• 3.2.5 能量源项
• 3.2.6 紊流模型
• 3.3 模型的计算
• 3.3.1 边界条件与初始条件
• 3.3.2 多相流模型的选择
• 3.3.3 其他数值格式
• 3.4 模拟数据结果与验证
• 3.5 小结
• 4 空调用填料除湿器性能参数的模拟研究
• 4.1 数值求解
• 4.2 模拟分析
• 4.2.1 改变入口溶液浓度对出口参数的影响
• 4.2.2 改变入口溶液温度对出口参数的影响
• 4.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 符号表
• 在学研究成果
• 致谢