溶液式工业空气除湿机组的性能研究

摘要

在许多工业工艺环节中需要对空气进行除湿处理，然而目前随着对干燥空气的需求量以及除湿深度要求的不断提高，单纯依靠压缩式制冷进行空气除湿会造成能源的巨大浪费。本文将溶液除湿技术应用于工业除湿，提出了溶液式工业空气除湿机组，设计并搭建出该机组的实验平台，借助实验研究和数值模拟的方法，对再生器的性能进行了研究。本文主要研究工作包括以下几个方面：　　首先，设计并搭建了一台溶液式空气除湿机实验台，确定了溶液除湿系统的流程和参数，对系统部件进行了设计、加工和选型，同时设计并安装了电气控制系统和实验测量系统。整个实验台溶液除湿系统分为空气处理流程、溶液外循环流程、溶液内循环流程、冷热水循环流程。实现机组能够控制各个设备启停，采集空气、溶液和冷热水的实时参数，为开展溶液除湿系统实验、研究机组优化设计提供了平台。　　其次，对溶液除湿系统进行了实验研究。将溶液进口温度、溶液进口流量、空气进口流量分为三水平进行单因素实验，实验结果表明，填料体积传质系数与再生率的变化规律相同，能够反映填料整体的再生能力，其随再生溶液温度、进口溶液流量、液气比的增大而增大。再生溶液温度较高不利于填料平均传质系数和再生效率的提高，而有利于再生焓效率的提升。再生溶液进口流量较大、填料截面风速低时（即高液气比），再生性能的较佳。外界对系统投入的热量和冷量随着再生温度的升高而增大，节能器的节能效果也越显著。同时还对传质系数进行了回归，得到了再生舍伍德数的经验公式，为理论研究和机组应用提供了参考。　　最后，建立了叉流再生器数学模型，对不同再生器入口参数的再生性能进行数值模拟，模拟结果与实验结果吻合较好，说明数学模型适用；同时还分析了再生过程中湿帘填料内部的空气温度、含湿量、溶液温度和浓度的分布规律，得到再生器出口靠近送风处的溶液浓度较高；利用模型探寻再生器出口溶液浓度的控制方法，得到提高再生溶液进口溶液温度可大幅提升出口溶液浓度，提升率为0.013％/℃。为再生器的仿真控制提供了借鉴。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2溶液除湿研究现状

1.3本文研究内容

第二章 实验系统设计及搭建

2.1实验系统流程

2.2系统设计参数确定

2.3除湿剂的选择

2.4填料选型

2.5系统主要部件设计

2.6附属设备选型

2.7电气系统的设计

2.8实验测试设备

2.9 本章小结

第三章 实验系统测试与性能评价

3.1湿空气状态参数的测试

3.2溶液状态参数的测试

3.3系统性能评价指标

3.4本章小结

第四章 溶液再生实验与结果分析

4.1实验内容与方案

4.2再生器性能实验分析

4.3进口溶液温度对系统循环性能分析

4.4传质单元数与舍伍德数

4.5本章小结

第五章 叉流再生器数学模型及热湿传递过程分析

5.1叉流再生器传热传质数学模型的建立

5.2数值求解

5.3模拟结果分析

5.4变工况下再生器的模拟控制方案

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2建议

参考文献

在学研究成果

致谢