低品位热驱动混合溶液除湿降温系统优化及分析

• 作 者: 成洁
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 溶液除湿 蒸发冷却 混合溶液

将溶液除湿技术与蒸发冷却技术相结合构成的除湿降温系统是实现热湿独立处理的重要系统型式。本文介绍了一个由带有溶液自循环的溶液除湿系统、间接蒸发冷却器和可调节旁通流量的直接蒸发冷却器组成的溶液除湿降温系统。本文针对该系统开展了以下研究:首先,对溶液除湿降温系统进行了优化设计,探究填料尺寸、溶液自循环比、工作空气比等关键参数对系统性能的影响。研究表明,在设计工况下,除湿器的推荐空气流速在1m/s¹.5m/s之间,再生器的推荐空气流速在1.5m/s²m/s之间;溶液自循环比R_s的增加会导致除湿性能恶化,使得系统送风温度及含湿量上升,导致系统制冷量Q₀下降,但也会使再生耗热、溶液冷却器热负荷减少,溶液自循环比R_s的推荐值在0.6⁰.8之间;随着工作空气比R_a增加,间接蒸发冷却器的制冷量Q_I、系统制冷量Q₀和系统热力系数TCOP的变化趋势都是先增大后减小,系统制冷量Q₀和系统热力系数TCOP在工作空气比R_a等于0.1时取得最大值,间接蒸发冷却器的制冷量Q_I在工作空气比R_a等于0.3时达到最大值,工作空气比R_a的推荐值在0.2⁰.3之间。其次,比较了该系统与传统溶液除湿蒸发冷却空调系统的性能,分析了系统运行关键参数对系统性能的影响。在空气干球温度为34.8℃、含湿量为20g/kg的室外条件下,新型系统的TCOP约比传统系统的TCOP高8%;该系统可以利用较低温度的热源,实现较高的TCOP。除湿器进口溶液温度对系统性能影响较大,应保持较低的除湿器进口溶液温度以获得适宜的送风参数及较高的系统性能;增大除湿液气比有助于获得更低的送风参数,但是也会导致再生耗热增大,使系统性能下降,设计工况下系统最佳除湿液气比为1.25。除湿侧自循环比R_s,deh升高,系统送风参数升高,制冷量Q₀下降,再生耗热Q_h减少,系统热力系数TCOP以及再生热效率η_reg都不断增大。再生侧自循环比R_s,reg对系统的影响则相反。最后,基于课题组提出的氯化钙/氯化锂混合溶液传质系数关联式,对以混合溶液为工质的溶液除湿降温系统进行了研究分析,此外,对比了系统使用LiCl溶液和混合溶液的性能。结果表明,氯化钙/氯化锂混合溶液的除湿性能与LiCl溶液相近,混合溶液浓度的增加会导致送风温度及含湿量偏高,与此同时,系统热力系数TCOP和再生热效率η_reg增大。因此,需要选择合适的混合溶液浓度以满足送风参数要求的同时保持较高的热力性能。使用氯化钙/氯化锂混合溶液的成本较使用LiCl溶液的成本有所降低,最多可下降14.2%。在相同情况下,使用混合溶液的系统TCOP约比使用LiCl溶液的系统TCOP高2.1%。