吸收式除湿工艺研究

论文摘要

溶液吸收式除湿系统,可以利用50℃～80℃的低品位热源作为再生能源,所用除湿剂对环境友好,同时能除去空气中的尘埃、细菌、霉菌及其他有害物,提高空气品质。从保护环境、节约能源等方面来看是一种很有竞争力的除湿技术。本文针对LiCl溶液吸收式除湿工艺系统的关键过程——溶液吸收除湿与溶液解吸再生以及系统整体,开展了实验研究、模拟分析与系统工艺设计工作。利用流程模拟软件ASPEN PLUS,选择NRTL电解质溶液活度系数模型,并选择CaCl2溶液作为除湿剂,吸收器和再生器分别选用RadRrac和Flash2模块,建立了溶液吸收式除湿循环的系统模拟。根据灵敏度分析,其空气除湿性能系数可达0.7以上,优于现有LiCl溶液除湿装置的0.65的水平,并表明提浓稀溶液的有效性,据此确定了实验设计参考的循环操作条件。进一步,分析比较了逆流绝热填料塔与内冷型除湿塔的优缺点,选择比表面积大、结构紧凑、空气处理能力大的填料塔作为吸收器。本研究填料塔塔体采用有机玻璃板,塔高1.2m,填料层高度为60cm,规格为20×20×20cm3立方型不锈钢孔板波纹的规整填料。同时,提出了结构简单、空气压降小、动力部件少的雾化闪蒸喷淋再生器新型结构。本研究再生塔塔体采用有机玻璃,塔高1.0m,喷嘴采用实心锥形喷头,有效喷淋高度为40cm。进行了逆流绝热吸收实验和模拟分析。考察了内部因素（液气比、溶液浓度与溶液温度）和外部因素（空气入口温度、湿度）对除湿量的影响规律。实验数据表明,在上述实验条件下,吸收器最大除湿量达到0.443g·s-1,平均除湿量达到0.368g·s-1,证明了本装置有很好的除湿效果。改变吸收器内部因素对除湿效果有较大的影响,如溶液质量浓度由0.322增加到0.363,空气出口含湿量相应地由13.9g·kg-1降到12.2g·kg-1,下降幅度比较明显;而外部因素的改变对除湿效果影响较弱,如当空气温度由33.5℃降到26.4℃时,空气出口含湿量仅由10.9g·kg-1下降到10.5g·kg-1。根据实验结果,将除湿器的除湿量与除湿器入口各参数进行拟和,得到如下关联式:m=3697h2.022ta-0.498G0.666xi3.471t1-2.223L0.114其中:m为除湿量,kg·s-1。建立了除湿过程的传热传质模型。模型计算值与实验结果趋势一致。分析了除湿器的出口空气含湿量、空气温度、溶液浓度、溶液温度参数随塔高的变化关系。从模型分析得出低温高浓的入口溶液对吸收除湿过程有强化作用,而空气入口温度的变化对吸收除湿过程影响较弱。本实验装置的最佳液气比约为3.0。进行了雾化喷淋再生实验和模拟分析。基于喷淋量21.61·h-1,再生器入口空气温度为28℃,相对湿度为45%的实验条件,选择溶液入口温度和再生风机电压分别为80℃/100V、90℃/100V、80℃/100V的三组因素,测得溶液浓度变化率分别为0.82%、1.33%、1.23%。实验结果表明雾化喷淋再生与采用填料塔和管式降膜塔的再生效果相同。建立了雾化喷淋再生过程的数学模型,分析了再生器的出口空气含湿量、空气温度、溶液浓度、溶液温度参数随塔高的变化关系。从模型分析得出高温入口溶液对雾化喷淋再生过程有强化作用,而空气入口温度的变化对雾化喷淋再生过程影响较弱。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 除湿系统概述
• 1.3 吸收式除湿系统概述
• 1.3.1 溶液吸收除湿系统介绍
• 1.3.2 溶液吸收除湿的特点
• 1.4 溶液吸收式除湿系统的国内外研究进展
• 1.4.1 溶液吸收除湿国内外研究发展现状
• 1.4.2 技术进展
• 1.5 溶液吸收式除湿系统的应用前景
• 1.6 本文的研究工作内容与目的
• 第二章 溶液吸收除湿系统原理
• 2.1 溶液吸收除湿系统原理
• 2.2 吸收除湿剂物性
• 2.2.1 除湿剂
• 2.2.2 氯化锂水溶液物性
• 2.2.3 湿空气物性
• 2.3 系统流程灵敏度分析
• 2.3.1 系统模拟流程介绍
• 2.3.2 系统灵敏度分析
• 2.3.3 雾化喷淋再生结构系统流程模拟
• 2.4 实验装置流程图
• 2.4.1 实验装置流程介绍
• 2.4.2 装置流程特点
• 2.5 本章小结
• 第三章 吸收器实验与模拟研究
• 3.1 吸收器实验研究
• 3.1.1 实验目的与装置
• 3.1.2 实验方法与步骤
• 3.1.3 实验结果分析与讨论
• 3.1.4 除湿量与入口参数的关联
• 3.2 吸收器模拟研究
• 3.2.1 吸收过程热质传递模型
• 3.2.2 模型求解与验证
• 3.2.3 吸收除湿数值模拟分析
• 3.3 本章小节
• 第四章 再生器实验与模拟研究
• 4.1 再生器实验研究
• 4.1.1 实验目的与装置
• 4.1.2 实验方法与步骤
• 4.1.3 实验结果分析与讨论
• 4.2 再生器模拟研究
• 4.2.1 再生过程热质传递模型
• 4.2.2 吸收除湿数值模拟分析
• 4.3 本章小节
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 附录