膜式全热换热器传热传质性能的实验研究

摘要

随着能源问题越来越严重和人们对室内空气质量要求越来越高,使得空调系统既要创造健康舒适的人居环境又要较少能源的消耗。全热换热器的使用能够使空调系统在增加较少能耗情况下引进室外新风,从而在提高室内空气品质的同时达到节能的效果。板式全热换热器作为全热换热器的一种,具有热湿交换效率高、没有转动部件等优点,是一种比较理想的通风余热回收装置。 本文设计和制作了一种膜式全热换热器,搭建了全热换热器性能测试实验台,对膜式全热换热器的传热传质特性和阻力特性进行了测试与分析。研究表明膜式全热换热器的换热效率主要受膜材料的传热传质特性、新排风的温湿度、芯体的迎面风速以及换热器本身结构等影响。换热效率随着迎面风速的增加而减小,但是显热效率减小的幅度要小于潜热效率的减小幅度。随着室内外温湿度差的增加,换热效率逐渐的增大,但是温差对显热效率的影响程度要小于湿度差对潜热效率的影响程度。 另外对北京地区冬夏两个典型气候条件下室外的温湿度进行实测和计算,得到了冬夏两个典型气候条件下单位质量流量的新风能耗,并在此基础上分别比较了利用全热换热器和显热换热器的能量回收效果。通过计算和分析得知,在北京地区使用全热换热器的节能效果要优于显热换热器。 对本文制作的膜式全热换热器在一次回风空调系统和风机盘管带新风空调系统使用的节能性进行了分析,由分析可知,在北京地区使用膜式全热换热器所节省的电能与不同的空调系统形式以及不同的冷源提供装置有关,但是使用膜式全热换热器所节省的电能占原有处理新风所消耗电能的百分比与冷源形式是无关的,只取决于不同形式的空调系统,在一次回风系统使用膜式全热换热器所节能的百分比远大于在风机盘管加新风系统的节能百分比。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：物理量名称及符号表

声明

第一章绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.2.1通风余热回收装置概况

1.2.2板式全热交换器的国内外研究现状

1.3本课题的研究内容及主要工作

1.4本章小结

第2章全热换热器的理论分析与性能评价

2.1传热传质机理分析

2.1.1传热机理分析

2.1.2传质机理分析

2.1.3传热传质阻力分析

2.2全热换热器的性能评价

2.2.1热工性能

2.2.2空气动力性能

2.2.3空气泄露率

2.3换热效率名义工况

2.4热质交换效率影响因素

2.4.1迎面风速

2.4.2热质交换通道长度及间距

2.4.3空气温湿度

2.4.4热质交换材料的导热导湿性能和厚度

2.5本章小结

第3章实验装置和实验台的搭建

3.1实验系统

3.2膜式全热换热器的设计及制作

3.2.1全热换热器的结构设计

3.2.2膜材料的选择

3.2.3全热换热器的制作

3.2.4换热器空气泄露率测试

3.3测量系统

3.3.1性能参数的测量

3.3.3使用仪器的选型

3.4实验误差分析

3.4.1温度测量的误差

3.4.2相对湿度测量的误差

3.4.3迎面风速测量误差

3.4.4空气流动阻力测量误差

3.5本章小结

第4章膜式全热换热器性能的实验研究

4.1实验原理

4.2实验内容

4.3实验步骤

4.4实验数据处理

4.5实验结果及分析

4.5.1风速对换热效率的影响

4.5.2温度差对显热效率及换热量的影响

4.5.3湿度差对潜热效率及换热量的影响

4.5.4全热效率的影响因素分析

4.5.5膜式全热换热器的传热特性

4.5.6膜式全热换热器的传质特性

4.5.7膜式全热换热器空气流动阻力特性

4.6本章小结

第5章空气热交换器的适用性分析

5.1空调新风能耗及能量回收计算公式

5.2实验测量分析

5.2.1实验测量情况

5.2.2室外实测的温湿度

5.2.3能耗的计算与分析

5.2.4能量回收情况分析

5.3本章小结

第六章全热换热器的节能性分析

6.1全热换热器的节能原理

6.2全热换热器的节能分析

6.3具体的节能分析

6.3.1带全热换热器的一次回风系统

6.3.2带全热换热器的风机盘管加新风空调系统

6.3.3全热换热器设计计算说明

6.3.4使用全热换热器的节能性分析

6.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢