中空纤维膜内溴化锂溶液吸收管外水蒸气机理研究与制冷设备研制

摘要

直接蒸发制冷的方式相比于传统的压缩制冷方式更加节能和环保，但是，高湿度的外界环境不利于进行直接加湿制冷，利用中空纤维膜和溴化锂溶液结合对空气进行预除湿是一种能够改善直接蒸发式制冷效果的良好办法。因此，对这种预除湿方式的传质机理进行深入研究对直接蒸发式制冷系统的开发具有深远意义。
　　为掌握中空纤维膜与溴化锂溶液结合除湿的传质机理，主要通过数值模拟和实验测试两种方法进行研究。数值模拟方面，在Matlab的平台上对中空纤维膜与溴化锂溶液结合进行除湿的过程进行数值研究，研究了不同的溶液流速，溶液进口浓度，溶液进口温度和气体流速下的传质强度，并比较了这些条件对传质的影响程度。得出了不同工况下除湿达到平衡时的溶液温度分布，溶液浓度分布，中空纤维膜的膜壁中水蒸气的浓度分布以及膜管外的水蒸气的浓度分布。另外，通过扫描电镜对膜壁内的残留溴化锂晶体进行了观察实验后，确定了气液接触界面在不同管内压力下的所在位置。溶液流速的增大，溶液进口浓度的增大和进口温度的减小均有助于传质进行，其中溶液浓度的增大和空气流速的减小对传质影响程度最大。
　　实验测试方面，通过对自行设计制造的除湿膜组件和新型除湿-加湿空调样机进行实验测试，得到了不同环境条件下，除湿膜组件和空调样机的工作性能参数。高温、干燥的环境条件有利于提高空调样机的制冷性能。在相同的相对湿度下，温度越高，制冷量越大。在高湿的实验环境下，除湿膜组件能使空调样机的制冷量提高63％～69％。可见，自行制备的除湿膜组件能够较大地提高直接蒸发式制冷空调的制冷性能，有一定的应用前景。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 蒸发式制冷研究现状

1．2．2 膜的气体吸收研究现状

1．2．3 除湿-蒸发式制冷的研究现状

1．3 本文的主要研究工作

2 中空纤维膜内溴化锂溶液吸收管外湿空气中的水蒸气过程的数值模拟

2．1 中空纤维膜与溴化锂溶液进行吸湿的基本过程与原理

2．2 中空纤维膜内溴化锂溶液吸湿过程数值模拟

2．2．1 模拟方法与软件分析

2．2．2 物理模型与数学模型

2．2．3 模型求解方法及策略

2．2．4 模型求解结果

2．3 气液界面位置的验证实验

2．3．1 实验过程

2．3．2 实验结果分析

2．4 本章小结

3 制冷设备除湿膜组件的制备

3．1 中空纤维膜几何结构与膜组件

3．2 膜传质经验模型和传质阻力

3．3 吸收剂的选择

3．4 溴化锂溶液吸收剂的物理特性和吸收机理

3．5 除湿膜组件的结构设计与参数计算

3．5．1 除湿膜组件的结构设计

3．5．2 膜组件的装填因子计算

3．6 除湿膜组件的材料选择

3．7 除湿膜组件的加工过程

3．8 除湿膜组件的实验测试

3．9 本章小结

4 新型除湿-加湿空调样机

4．1 传统空调与新型除湿-加湿型空调装置

4．2 新型除湿-加湿空调的基本结构和工作原理

4．2．1 新型除湿-加湿空调的主要部件和结构

4．2．2 新型除湿-加湿空调的引射加湿制冷原理

4．2．3 新型除湿-加湿空调溴化锂溶液的再生循环

4．2．4 实验数据处理和测试指标

4．3 新型除湿-加湿空调样机的实验测试

4．3．1 高温、干燥条件下的实验测试

4．3．2 高温、高湿条件下的实验测试

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

参考文献

主要符号表

致谢

个人简历

硕士期间发表的论文