随着生活水平的提高,人们对室内环境舒适度的要求越来越严格。空气湿度和空气温度一样,都是影响室内环境舒适度的重要因素,干燥的空气会降低人体的舒适度,并会导致呼吸疾病的产生和细菌的滋生,因此对空气进行加湿就显得十分重要。与传统加湿方式(超声波加湿、电热式加湿等)相比,中空纤维膜加湿是将膜分离技术与空气加湿结合起来,利用透湿膜良好的水蒸气透过性能对空气进行加湿,同时又避免了水与空气的直接接触。由于该加湿方式选用的透湿膜具有透湿不透水的特性,从而避免了传统加湿方式中空气对水滴的夹带产生的“白粉”现象。本文以本课题组前期研发的高选择性透湿复合膜为基础,开发了实用化的中空纤维膜加湿组件;通过对组件传热传质机理的分析,建立了中空纤维膜加湿组件数学理论模型。论文的主要工作包括以下几个方面:1.根据室内环境加湿标准要求,以高选择性透湿膜为基础设计并制备了中空纤维膜加湿组件。组件中膜管采用正三角形排布,加湿用水由管程通过组件对空气进行加湿,待加湿空气以错流形式通过组件壳程被管内水加湿。制备的中空纤维膜加湿组件填充率为18.7%,填充密度为500m~2 /m~3。2.建立了中空纤维膜加湿组件测试试验台,实验测量了空气流量、水流量和水温的变化对组件加湿性能和压降的影响。由实验和数值模拟结果可知,空气流量的增加可以提高组件的加湿量和传质系数,但加湿效率会有所降低、壳程压降增大。在风量为50m~3 / h、水流量45L/h时,加湿量已为347g/h,总传质系数0.0065m/s,加湿效率62%,加湿效果显著。研究发现,在组件管程充满水且水不循环流动时,加湿量为218g/h,水流量增大时加湿量增加,但与组件充满水但水不流动时相比,增加量不大,因此在保证组件充满水的情况下即使不使用水循环设备也能保证良好的加湿量,这对优化组件结构和降低组件成本有一定的作用。3.通过中空纤维膜组件模拟值与实验值的对比,验证了理论模型的准确性。以此模拟为基础,分析了组件结构参数的变化对加湿性能和压力损失的影响,结果表明:在膜面积确定时,随着膜长度的增加会导致加湿性能的降低,但膜长度过短时壳程压降较大;填充率增加会使组件的加湿效果提高,但同时造成壳程阻力增大;组件中膜的排列比越小加湿效果越好,但也使壳程阻力增大。通过以上分析,从而为组件结构和性能的优化提供指导。