膜式全热换热器性能及其电场强化传热研究

论文摘要

随着能源问题日趋严重及人们对室内空气品质要求越来越高,使得空调系统既要创造健康舒适的人居环境又要较少能源消耗。在空调系统中使用全热换热器能够在增加较少能耗情况下引进室外新风,从而在提高室内空气品质的同时达到节能的效果。膜式全热换热器作为全热换热器的一种,具有热湿交换效率高、没有转动部件等优点,是一种比较理想的全热换热器。为了克服原有的实验系统对室内外气候条件的依赖,本文对原有的实验系统进行了改进,经过重新设计和制作,该实验系统能够在任何气候下控制模拟冬夏典型气候条件,从而实现了对温度、湿度、风速、压差等参数的精确测量与控制。本文制作了三个以不同厚度及截留分子量的聚醚砜膜为交换材料的膜式全热换热器,对三个膜式全热换热器的传热传质特性和阻力特性进行了测试与分析。研究表明膜式全热换热器的换热效率主要受膜材料的传热传质特性、新排风的温湿度、芯体的迎面风速以及换热器本身结构等影响。换热效率随着风量的增加而减小,且显热效率减小的幅度要小于潜热效率的减小幅度。室内外空气工况对显热换热和潜热换热都有影响,随着室内外温湿度差的增加,换热效率逐渐增大,但是温湿差对潜热效率的影响程度要大于对显热效率的影响程度。芯体材料的厚度及孔径对显热换热及潜热换热都有影响,芯体的厚度越薄,孔径分布越细密传热传质效果越好。全热换热器的阻力损失与风量主要呈抛物线关系,风量越大,其阻力越大。在相同风速下,换热器的阻力损失与内部的结构形式相关。这一系列的研究结果为全热换热器的设计和应用提供了依据。为提高膜式全热换热器的换热效率,本文对换热器中流场施加高压电场,在相同的实验条件下,通过测量换热器的显热和潜热效率来分析外加高压电场对换热效果的影响,并且在此基础上,测试了不同电极电压、线板距离、风速情况下换热器的换热效果,实验结果表明,在换热器流场中施加高压电场,能够有效的提高换热器的显热效率,对潜热效率的提高则不明显;13mm线板距离结构的换热效果优于7mm线板距离结构;在低风速的条件下,强化换热效果更加明显。在全热换热器中布置电场强化传热,为提高换热器换热效果提供了新思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 物理量名称及符号表
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 空气-空气全热回收装置本身的研究
• 1.2.2 全热换热器节能效果研究
• 1.3 EHD 电场强化的研究
• 1.4 研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 实验理论分析及换热器制作
• 2.1 前言
• 2.2 传热传质机理分析
• 2.2.1 膜材料两端传质平衡方程
• 2.2.2 膜材料两端传热平衡方程
• 2.3 EHD 电场强化换热理论分析
• 2.3.1 EHD 电场强化单相流体的原理
• 2.3.2 电晕风产生机理
• 2.4 全热换热器制作
• 2.4.1 膜材料的选择
• 2.4.2 换热芯体结构的选择
• 2.4.3 电极结构的布置
• 2.4.4 全热换热器的具体制作过程
• 2.5 本章小结
• 第3章 全热换热器实验测试系统改进及性能评价
• 3.1 前言
• 3.2 实验测试系统的改进
• 3.2.1 实验测试系统的分类
• 3.2.2 新实验系统
• 3.3 全热换热器的性能评价及实验数据采集
• 3.3.1 热工性能
• 3.3.2 空气动力性能
• 3.3.3 有效换气率及漏气量
• 3.4 实验误差分析
• 3.4.1 测量误差
• 3.4.2 实验最大误差
• 3.5 本章小结
• 第4章 膜式全热换热器性能及EHD电场强化的实验研究
• 4.1 前言
• 4.2 不同芯体材料对比实验研究
• 4.2.1 处理风量对换热效率的影响分析
• 4.2.2 温、湿度差对换热效率的影响分析
• 4.3 EHD 电场强化换热的实验研究
• 4.3.1 电极电压对换热效率的影响
• 4.3.2 不同线-板距离对EHD 强化换热的影响
• 4.3.3 迎面风速对EHD 强化换热的影响
• 4.4 膜式全热换热器空气流动阻力特性分析
• 4.4.1 膜式全热换热器的阻力损失说明
• 4.4.2 实验测试结果分析
• 4.5 全热换热器节能与风机耗能计算
• 4.5.1 使用全热换热器所回收能量的计算
• 4.5.2 使用全热换热器风机耗能的计算
• 4.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢