新型液体除湿蒸发冷却空调系统的设计与模拟研究

论文摘要

随着社会的发展,人民生产、生活水平的提高,空调产品逐步进入千家万户。同时,传统的蒸汽压缩式制冷空调存在着能耗大、工质破坏臭氧层等问题,日益引起了人们的重视。作为常规压缩式制冷空调系统的强有力竞争者和替代者,液体除湿空调系统是一种对大气污染小、耗电少,可以利用各种低品位能源驱动的新型空调系统。在总结和借鉴前人研究的基础上,本文建立了一套改进的液体除湿蒸发冷却空调系统。在该系统中,环境空气作为新风进入除湿器与除湿溶液接触时被除去部分的水分;干燥的空气再通过蒸发冷却子系统处理,降低温度后送入空调房间达到对室内降温、调湿的目的;吸湿后的除湿溶液被喷入再生塔,在热源作用下再生,这样溶液就可以循环利用。本文用数值模拟的方法对建立的液体除湿空调系统进行研究。系统由若干子部件组成,每个子部件均用较成熟的数学模型进行模拟,然后将得到的子程序耦合起来形成一个完整的程序。应用这个程序对系统进行数值模拟研究,并且运用热力学第一、第二定律对比分析再生塔入口溶液温度、除湿塔中干空气与溶质的质量流量比、再生塔中干空气与溶质的质量流量比、大气温度与相对湿度这五个关键参数对于系统送风温度、送风含湿量、制冷量、系统性能系数、冷量火用、火用效率的影响。研究得出的规律为以后的系统优化设计打下了较好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1 章绪论
• 1.1 引言
• 1.2 液体除湿空调的基本概况及应用
• 1.3 液体除湿空调的研究历史与研究现状
• 1.4 本文研究内容以及研究意义
• 第2 章除湿过程的热力学分析及除湿剂选择
• 2.1 除湿溶液表面蒸汽压的形成机理
• 2.1.1 多元系的相平衡理论
• 2.1.2 除湿溶液的相平衡
• 2.2 除湿/再生过程的平衡性分析
• 2.3 除湿剂的选择
• 第3 章除湿空调系统工作原理及其结构设计
• 3.1 除湿空调系统的工作原理
• 3.2 前人研究的除湿空调系统结构设计
• 3.3 本文建立的除湿空调系统
• 第4 章除湿空调的数学模型及其处理
• 4.1 液体除湿空调系统组成部件
• 4.2 填料塔模型
• 4.2.1 填料塔的控制方程
• 4.2.2 填料塔模型单元控制体节点示意图及控制方程的离散
• 4.2.3 填料塔模拟程序核心算法
• 4.2.4 求解填料塔模拟程序的步骤及流程图
• 4.3 间接蒸发冷却器模型
• 4.3.1 间接蒸发冷却器控制方程
• 4.3.2 间接蒸发冷却器单元控制体节点示意图及控制方程的离散
• 4.3.3 间接蒸发冷却器模拟程序核心算法
• 4.3.4 求解间接蒸发冷却器模拟程序的步骤及流程图
• 4.4 直接蒸发冷却器模型及其模拟
• 4.4.1 空气在直接蒸发冷却器中的处理过程
• 4.4.2 直接蒸发冷却器中送风状态点的确定
• 4.5 换热器模型及其模拟
• 4.6 溶液环路中几个主要部件之间的耦合关系
• 4.6.1 换热器1 与再生塔之间的耦合
• 4.6.2 溶液环路中几个重要部件之间的耦合
• 4.7 整个系统模型的模拟
• 第5 章对系统的热力学分析方法
• 5.1 热力学第一定律分析方法
• 5.2 热力学第二定律分析方法
• 第6 章液体除湿空调系统的模拟及结果分析
• 6.1 模拟的条件及影响系统性能的几个主要变量
• 6.2 再生塔入口稀溶液的温度对系统性能的影响
• 6.3 除湿塔中干空气与溶液溶质的质量流量比对系统性能的影响
• 6.4 再生塔中干空气与溶液溶质的质量流量比对系统性能的影响
• 6.5 大气温度变化对系统性能的影响
• 6.6 大气相对湿度变化对系统性能的影响
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢