小温差再生的干燥剂的优选及其在除湿换热器中的应用

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 10次 | 上传用户:anilit
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
压缩式空调系统常采用冷凝除湿的热力过程集中处理显热和潜热负荷,既造成了较大的电耗,又无法保证舒适的送风品质。除湿空调具有较好的潜热负荷处理能力,但显热负荷处理能力有限。复合式除湿热泵循环兼顾热泵和除湿空调的特点,可实现热、湿负荷的独立处理与控制,然而这种直接复合式系统的体积较大、成本较高,且无法克服吸附热的不利影响。针对这些不足,一种在15-20oC蒸发温度下除湿降温(既各自独立又同时处理)的新型一体式除湿热泵循环被提出,该循环通过除湿换热器管内制冷剂侧的闭式循环处理热负荷,除湿换热器表面干燥剂侧的开式除湿循环处理湿负荷,并回收冷凝废热(45-50oC)用于干燥剂的再生。干燥剂及制冷剂性能是决定新型循环可行性和具体热力性能的关键,特别是干燥剂与制冷剂需要在不同于常规循环运行温度区间内运行(常规空调中制冷剂7 oC左右蒸发;固体除湿系统中干燥剂进行升温除湿,所需再生温度常比室温高出60-80oC)。目前众多关于低温热源再生的干燥剂的研究主要针对吸附量的提升,且多应用在吸附制冷系统和常规转轮固体除湿系统,鲜少有学者对新型循环运行工况下干燥剂的性能进行深入分析。同时新型循环需要将干燥剂涂敷于金属材料表面,这也将导致干燥剂性能的变化。针对以上问题,本文首先对循环的热力学进行研究,分析干燥剂和制冷剂所需满足的特性,并提出干燥剂与制冷剂及应用区域的优化准则,之后对预选干燥剂的特性进行深入研究,基于构建的最优干燥剂准则,发现循环吸附量、吸附速率常数和涂敷密度是衡量干燥剂应用于新循环的关键指标参数。为了验证优选的干燥剂,进行金属基除湿翅片的实际性能测试研究,并最终完成除湿换热器-水系统的搭建、模拟与实验工作。本文的主要研究内容如下:(1)分别从空气侧,干燥剂侧和制冷剂侧循环入手分析新型循环,基于制冷剂侧热力学分析,重点考虑R410A与R32在新型空调系统的应用。系统总能耗分析给出节能要求下预选制冷剂对应的干燥剂吸附热极值。对新系统在不同气候区域及不同建筑类型的应用分析发现,复合干燥剂有着灵活的除湿性能,涵盖了绝大部分的室外环境和建筑类型,新型沸石则特别适合ARI summer和ARI humid气候区间或对新风量要求不高的高湿气候。最后针对新循环,提出理想干燥剂特性。(2)为了探究最适合多孔基质的吸湿性无机盐,对常见的16种吸湿性盐进行初步筛选,出于安全性和吸湿性,锁定LiBr、LiCl和CaCl2。之后,将三种盐分别与粗孔、B型和细孔硅胶复合,研究指出LiCl改性的复合硅胶干燥剂有着最佳的吸附和脱附性能。LiCl溶液浓度研究发现浸渍盐浓度越大,复合硅胶翅片的热导率越大,并且吸湿性能越强。(3)从硅胶、介孔硅酸盐、活性炭以及天然岩石四类多孔材料中选取7种材料作为LiCl的承载基质,并从微观特性、平衡吸附性能、吸附热、动态吸附性能以及脱附性能几方面对复合干燥剂进行研究。微观测试表明复合干燥剂的BET比表面积和孔体积相比多孔基质均有着不同程度的降低。通过改进的ASAP2020吸附仪,得到精确的水蒸气等温吸附线,发现复合干燥剂的平衡吸附量得到极大增强,同时明确了复合干燥剂完整的等温吸附机理,并基于吸附势理论得到平衡吸附方程。吸附热分析发现吸附量较低时复合干燥剂主要呈现化学吸附,随着吸附量的增加,物理吸附占主导。动态吸附性能指出较之多孔基质,复合干燥剂的吸附速率常数有所下降但不显著。脱附性能研究发现多数复合干燥剂能在低再生温区内脱附。基于构建的最优干燥剂准则,发现循环吸附量、吸附速率常数和涂敷密度是衡量干燥剂应用于新循环的关键指标,并最终选定SGB/LiCl复合干燥剂。(4)基于复合干燥剂优选结果,制备复合硅胶金属基除湿翅片。复合翅片的吸附量高出硅胶翅片涂层数倍,在45oC的脱附温度下,复合翅片的脱附量也更大。虽然复合翅片有着良好的吸附和再生性能,但存在溢液风险,选择SAPO-34和FAPO-34类沸石分子筛进行金属基除湿翅片的制备,对粘结剂,醇类和水混合成的水解液的成分比例、PH值等进行探索,确保类沸石材料除湿性能的最大发挥。对各翅片的除湿性能分析发现,SAPO-34翅片除湿能力最差,FAPO-34翅片除湿能力介于硅胶翅片和复合硅胶翅片之间。(5)制备硅胶、复合硅胶和FAPO-34除湿换热器,并对除湿换热器-水系统进行仿真与实验研究。模拟结果表明,复合硅胶换热器CSGHE的除湿性能相比普通硅胶换热器SGHE有着明显的提升。同时,模拟和实验结果均显示多数工况下类沸石除湿换热器FAHE的除湿量优于SGHE,但不如CSGHE,这和翅片除湿性能分析结果相符。对于室外湿度不高的气候,FAHE除湿换热器能满足除湿要求,且无溢液隐患。模型对除湿换热器出口湿度变化趋势的预测符合实验结果,且模拟结果和实验结果除湿量的相对误差基本在20%以内。
其他文献
目的:研究大蒜粗提物的抗炎作用,比较两种大蒜抗炎效果的差异性。方法:取昆明种小鼠80只,随机分成8组,分别为腹腔注射紫皮、白皮大蒜粗提物高、中、低3个剂量组,地塞米松组(阳
<正> 友人问及,如何用英文翻译“老爷”、“少爷”这样的称谓,思之再三,拟以 master 加上 old 和 young 分别应之,却终于没有勇气说出,那踌踌后面其实是担心其蹩脚,担心甩回
期刊
<正> 高适集中,写与边塞、战争有关的诗,有五十首左右,其中绝大部分,都是他开元二十年、天宝十载两次到蓟北和天宝十二载到河西这三次出塞期间的作品。这些作品,使他赢得了“
目的:探讨对行关节镜手术的膝关节骨性关节炎患者实施中西医结合护理的临床效果。方法:对近年来我院收治的63例膝关节骨性关节炎患者的临床资料进行回顾性研究。我们将这63例
随着知识的更新和社会节奏的加快,私营企业员工面临巨大的身心压力,其职业提升和闲暇消遣的要求日益强烈,构成了私营企业员工参与继续教育的现实基础。本研究旨在探讨私营企
<正> 鳄鱼血将成为一种更强有效的人类新抗生素来源?此前在鳄鱼身上的实验已经证明,鳄鱼强大的免疫系统可以杀灭艾滋病毒(HIV),因此美澳两国的科学家希望,可以分离鳄鱼血中的
<正>国家形象是国际社会对一个国家的感性认知和理性评价,是对一国及其民众的政治、经济、文化、外交和社会生活等各个方面的综合印象,是自我镜像和他者镜像的综合体现。而国
目的 :探讨分析肺炎支原体感染与哮喘的关系。方法 :选取2012年11月~2013年11月间我院收治的哮喘患儿54例作为研究对象,并将其设为观察组,另外选取同期来我院接受正常体检的
<正> 在今年4月24日的《三峡周报》与《羊城晚报·新闻周刊》上,同时刊登了张国光教授的《封杀电视剧“水浒传”》一文,疾呼电视连续剧《水浒传》应紧急“封杀”!在“路遇不