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随着人们对室内环境舒适度要求的不断提高,空气除湿特别在亚热带气候的华南地区显得十分重要。与传统除湿方法(冷冻法、吸收/吸附法、转轮法)相比,膜法除湿因其效率高、能耗低、无腐蚀、成本低等而受到广泛关注。
目前,用于除湿的膜大多为复合膜。复合膜具有高选择性和高渗透性等优点。复合除湿膜是由亲水性致密皮层和多孔支撑层构成。要获得高性能的复合除湿膜,不仅要求皮层薄,而且要求支撑层是具有一定亲水性的通孔结构的非对称多孔膜。CA因其极好的化学稳定性、成膜性而成为常用的支撑层材料。
本文以水为致孔剂、丙酮为溶剂利用二步干法制备CA多孔膜,并对其微观结构和透湿性能进行表征,从本质上探讨铸膜液中水的含量、CA的含量对膜结构和透湿性能的影响。同时改变溶剂仍用二步干法制备CA膜,结合结构表征结果,揭示溶剂选择对膜孔结构形成的重要性。
首先,以水为致孔剂,丙酮为溶剂,运用二步干法制备了几种CA膜,利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、快速比表面及孔隙率测定仪(ASAP)对膜的微观结构进行表征。实验结果表明:所制CA膜为具有通孔结构的多孔膜;膜的平均孔径和孔隙率随铸膜液中水的含量增大而增大,随铸膜液中CA含量的升高而降低。同时,对膜的透湿性能进行测试。实验发现,铸膜液中水的含量越大,CA含量越低时,膜的透湿性能越高。由此得出制备CA多孔膜的最佳铸膜液配比为:CA的质量分数为6%,丙酮与水的质量比为3:1。
然后本文基于膜全热交换器数学模型以及热湿交换性能的计算结果,对膜全热交换器的流道形状、尺寸等参数进行优化,并采用本课题组开发的两种高效透湿膜制备了三个膜交换器芯体Core1、Core2以及Core3。
对膜全热交换器Core1、Core2、Core3的热湿传递性能进行了研究,并通过通过ε-NTU准则关系式对板翅式膜全热换热器Core1、Core2以及Core3的性能参数进行计算,计算出显热效率、潜热效率、新风出口温湿度以及排风出口温湿度等。并将计算结果与实验结果进行对比,结果表明通过理论计算可以有效地预测膜全热交换器的热湿性能,从而指导膜全热交换器芯体的流道形状的设计以及膜材料优化。