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船用转轮除湿空调系统可直接利用船舶废热做为系统的驱动热源而实现船舶节能;除湿转轮吸附去除处理空气中的水分,是整个转轮除湿空调系统的关键设备。本文根据质量守恒和能量守恒定律对除湿转轮的传热传质过程进行分析,并结合D-A方程对转轮干燥剂的吸附状态进行计算,从而建立除湿转轮的数学模型。在对该数学模型进行求解验证的基础上,利用数学仿真模型,对除湿转轮在不同工作条件下的性能进行模拟研究。首先,结合除湿转轮的基本工作原理和结构确立起仿真建模用的控制体;对除湿转轮的传热过程和传质过程分别进行描述分析,对转轮用干燥剂的吸附过程进行分析并介绍了五种不同类型的吸附等温线类型,为下一步转轮用干燥剂水蒸气吸附测试、吸附平衡分析以及除湿转轮的数学建模提供理论依据。其次,选择细孔硅胶做为除湿转轮的干燥剂,依据静态容积法的测试原理,使用Micromeritics 3Flex固体表面分析仪,测试并获得77K氮在硅胶上的吸脱附等温线,采用BET法、H-K法和BJH法表征硅胶结构;通过实验获取在0~1kPa范围内的20℃、30℃和40℃条件下水蒸气吸附等温线;依据测试结果确定具有微孔结构的硅胶吸附水蒸气的过程属于第III类吸附等温线,可使用D-A方程对其吸附过程进行数学描述;选用D-A方程对吸附数据进行模型分析,并对三组温度下的吸附等温线以相对压力作为变量进行拟合,拟合误差在5.5%以内,表明D-A方程可以准确地表述硅胶对水蒸气的吸附过程。最后,结合D-A方程所拟合出的干燥剂吸附模型建立起除湿转轮的数学模型,并通过除湿量参数的分析比较对所建立的数学模型进行验证,得到在变进口空气温度工况和变进口空气含湿量工况下的模拟误差分别为8%和6.3%,表明该数学模型具有合理性。利用所建立的数学模型对某除湿转轮(半径450mm×厚度200mm)进行性能的仿真研究,仿真分析结果表明,该除湿转轮在低温高湿环境下具有较好的除湿效果,随着处理空气入口温度由26℃增加到34℃,单位除湿量减少了1.6g/kg;再生温度在100℃~120℃的范围内对除湿性能的影响较低,仅考虑再生区向除湿区传热的情况下,随着再生温度升高,除湿转轮的单位除湿量逐渐降低;除湿转轮在4r/h~8r/h的转速范围内单位除湿量会随转轮转速增加而增大;当处理空气风量由500m~3/h增加到900m~3/h时,除湿转轮对单位体积质量空气的除湿量降低,故应当根据除湿转轮的几何尺寸来选取合理的处理空气风量。