An analysis for heat and moisture transfer effect in air-water or -hydroscopic solution (Ⅰ)Reachable handling region

利用模型研究空气与水或吸湿溶液热湿传递过程的特性,得到两个相互独立的驱动力——焓差驱动力和相对湿度差驱动力。根据两驱动力的关系在焓湿图上确定了一个由空气进口等焓线、湿空气饱和线（或溶液等浓度线）、空气与水或溶液进口状态连线围成的三角形区域,不论流型、传热传质系数或流量如何变化,空气出口状态只能在该区域内变化,即为空气与水或吸湿溶液热湿传递过程的可及处理区域。应用可及处理区域分析了文献中除湿实验、再生实验的热湿处理结果,明确了实验装置所处的性能水平。     

空气-水/吸湿溶液热湿传递特性分析(Ⅰ)可及处理区域

利用模型研究空气与水或吸湿溶液热湿传递过程的特性,得到两个相互独立的驱动力——焓差驱动力和相对湿度差驱动力.根据两驱动力的关系在焓湿图上确定了一个由空气进口等焓线、湿空气饱和线(或溶液等浓度线)、空气与水或溶液进口状态连线围成的三角形区域,不论流型、传热传质系数或流量如何变化,空气出口状态只能在该区域内变化,即为空气与...     

基于热质传递解耦特性的溶液除湿过程传热传质系数(Ⅰ)模型与Le-hD分离测量法

溶液除湿过程是溶液除湿空调系统中的一个非常重要的耦合传热传质过程。本文对填料塔结构的溶液除湿器建立了一种NTU-Le模型,并基于此模型得到了溶液除湿过程传热传质特性——Lewis数对空气出口含湿量基本无影响,提出一种溶液除湿耦合热质传递过程的热质传递解耦方法——Le -h_D分离测量法,来测定溶液除湿过程的耦合传热传质系数。     

两种常用液体吸湿剂传质性能的比较

分析比较了溴化锂溶液（LiBr）、氯化锂溶液（LiCl）这两种常用的吸湿盐溶液与湿空气之间的传质性能,二者比较的基准是：溶液温度与表面蒸气压分别对应相等。相同状态时,LiBr溶液的密度约是LiCl溶液的1.2倍,比热容约是LiCl溶液的0.8倍,即当LiBr和LiCl溶液的体积流量相同时,二者的热容量大致相等。通过对热质交换过程解析解的分析,得到影响溶液与空气传质效果的核心参数为：空气与溶液的热容量比和传质单元数。在实验测试分别采用LiBr和LiCl溶液的除湿、再生工况性能的基础上,拟合出了传质系数随着空气与溶液进口参数的变化规律。在实验工况范围内,当LiBr与LiCl溶液的体积流量相同时,采用LiBr溶液的传质性能稍优于LiCl溶液,但二者差异不大。     

平行板式膜接触器液体除湿再生过程中的传递特性

研究了平行板式膜接触器液体除湿再生过程中的热湿共轭传递现象。选择了单张平行板式膜、相邻的空气流和溶液流作为研究对象,建立控制流体流动与传热传质过程的偏微分方程,并采用有限容积离散与求解,获得了计算单元内的阻力系数、努塞尔数和舍伍德数,分析了共轭边界条件下的努塞尔数和舍伍德数与相应等壁温和等热流密度边界条件下的相应准则数之间的差异。这些研究结果可以为用于液体除湿再生过程的平行板式膜接触器的结构设计提供理论基础。     

逆流填料式溶液除湿器的数值模拟和实验研究

对溶液除湿的除湿器中传热传质进行了热力学分析,根据除湿塔的结构及溶液与空气的流动方式,建立除湿器的热质交换物理和数学模型,模拟计算除湿器入口空气和溶液参数对除湿器出口空气参数的影响,模拟计算中设置入口空气流量0～5kg/s,入口空气温度20～40℃,入口空气含湿量为10～30g/kg,入口溶液温度25～40℃,入口溶液浓度25%～40%,入口溶液流量1～4kg/s,得到各入口参数对出口空气含湿量和温度的影响曲线。结果表明:入口空气含湿量、入口溶液浓度和温度对出口空气含湿量影响显著;入口空气含湿量和流量对出口空气温度影响显著。对模拟结果与实验结果进行了比较,发现两者的变化趋势是相同的,最大误差为13.08%。     

平板降膜溶液除湿再生过程实验研究及模型验证

在平板降膜溶液除湿/再生实验平台上,以LiCl水溶液作为除湿溶液,实验研究了空气、溶液的入口参数对空气出口参数的影响,并根据实验数据得到了耦合传热传质系数的关联式,为NTU-Le模型提供了重要的数据支持,同时将实验数据与NTU-Le传热传质模型计算所得的数据进行比较,来验证NTU-Le传热传质模型在平板降膜溶液除湿/再生过程中的适用性和准确度。结果显示：实验数据和模型计算值之间的偏差均在10%以内,表示NTU-Le模型适用于平板降膜溶液除湿/再生过程。     

平板降膜溶液除湿再生过程实验研究及模型验证

在平板降膜溶液除湿/再生实验平台上,以LiCl水溶液作为除湿溶液,实验研究了空气、溶液的入口参数对空气出口参数的影响,并根据实验数据得到了耦合传热传质系数的关联式,为NTU-Le模型提供了重要的数据支持,同时将实验数据与NTU-Le传热传质模型计算所得的数据进行比较,来验证NTU-Le传热传质模型在平板降膜溶液除湿/再生过程中的适用性和准确度。结果显示:实验数据和模型计算值之间的偏差均在10%以内,表示NTU-Le模型适用于平板降膜溶液除湿/再生过程。     

错流降膜液体干燥剂除湿/再生传热传质数学模型及分析

分析了错流降膜液体干燥剂除湿及再生传热传质过程 ,建立了基于实际除湿系统的描述再生和除湿过程的数学模型 ,考虑到除湿过程中产生的热效应 ,以氯化钙溶液为除湿剂时 ,对气侧和液侧的传热传质系数进行了理论和数值求解 .计算结果表明 ,传热传质系数与气流流动状态、除湿剂的热物理性质等因素有关     

空气与水直接接触热质交换顺流和逆流过程特性比较

根据空气与水顺流和逆流直接接触热质交换过程的模型公式,利用MATLAB软件对一冷却减湿过程进行计算,分析了空气与水顺、逆流直接接触热质交换过程的传质单元数NTUm、传热单元数NTUh、水气比β以及空气与水的出口状态参数、过程的热交换系数和接触系数的不同,得出了有用的结论,为蒸发冷却设备的设计及实验数据分析,提供了理论指导和新方法。     

中空纤维膜管束液体除湿再生过程中的热湿耦合传递

研究了中空纤维膜管束液体除湿再生过程中的热湿耦合传递特性。选择了两根膜纤维管及其管内部溶液流和管间空气流作为研究对象,建立了控制流体流动与传热传质过程的偏微分方程,并采用有限容积离散方法和贴体坐标转换方法进行求解,获得了计算单元内的阻力系数、Nusselt数和Sherwood数,分析了耦合边界条件下的Nusselt数和Sherwood数与相应等壁温和等热流密度边界条件下的相应准则数之间的差异。这些研究结果可以为用于液体除湿再生过程的中空纤维膜管束构成的膜接触器的结构设计提供理论基础。     

中空纤维膜管束液体除湿再生过程中的热湿耦合传递

研究了中空纤维膜管束液体除湿再生过程中的热湿耦合传递特性。选择了两根膜纤维管及其管内部溶液流和管间空气流作为研究对象,建立了控制流体流动与传热传质过程的偏微分方程,并采用有限容积离散方法和贴体坐标转换方法进行求解,获得了计算单元内的阻力系数、Nusselt数和Sherwood数,分析了耦合边界条件下的Nusselt数和Sherwood数与相应等壁温和等热流密度边界条件下的相应准则数之间的差异。这些研究结果可以为用于液体除湿再生过程的中空纤维膜管束构成的膜接触器的结构设计提供理论基础。     

顺流型溶液与空气热质交换性能

在顺流型平板降膜热质交换测试装置上对氯化锂水溶液与湿空气除湿、再生性能进行了实验研究,结合NTU-Le模型,着眼于湿空气与溶液耦合热质交换特性,获取了顺流条件下不同空气流量、溶液流量、溶液温度工况的耦合传热传质系数随运行参数的变化情况。研究结果为相关过程模型验证提供可靠数据,同时也为相关设备性能分析与计算提供重要基础数据。     

基于热质传递解耦特性的溶液除湿过程传热传质系数(Ⅱ)实验与Le-hD分离测量法应用

对采用规整波纹填料结构的溶液除湿器除湿过程进行了实验研究,空气与溶液流型组织形式为叉流,基于Le-h_D分离测量法得到空气入口流量、温度、含湿量以及溶液入口质量分数、温度对耦合传质系数的影响,并采用数据回归的方法对传质系数与Lewis数进行拟合,得到该类结构除湿器除湿过程的传质系数与Lewis数的关联式,并进行了74组稳态实验对该关联式进行误差分析与验证,结果表明根据关联式计算得到的进出口参数变化与实验进出口参数变化之间相对误差很小,进出口空气温度变化、含湿量变化误差分别仅在6％、10％以内,进出口溶液温度变化相对误差不超过12％,表明Le-h_D分离测量法的准确性和可接受性。     

基于热质传递解耦特性的溶液除湿过程传热传质系数(Ⅱ)实验与Le-hD分离测量法应用

对采用规整波纹填料结构的溶液除湿器除湿过程进行了实验研究,空气与溶液流型组织形式为叉流,基于Le-hD分离测量法得到空气入口流量、温度、含湿量以及溶液入口质量分数、温度对耦合传质系数的影响,并采用数据回归的方法对传质系数与Lewis数进行拟合,得到该类结构除湿器除湿过程的传质系数与Lewis数的关联式,并进行了74组稳态实验对该关联式进行误差分析与验证,结果表明根据关联式计算得到的进出口参数变化与实验进出口参数变化之间相对误差很小,进出口空气温度变化、含湿量变化误差分别仅在6%、10%以内,进出口溶液温度变化相对误差不超过12%,表明Le-hD分离测量法的准确性和可接受性。     

导流管型鼓泡塔中牛顿型和非牛顿型液体的氧传递系数

在塔径分别为φ0.188m和φ0.112m各三组不同直径导流管的中心区充气塔中，测定水和CMC溶液的氧传递系数并提出关联算式.讨论中心区充气和环隙区充气塔的不同管径比Di／D0对氧传递系数HLa和液体循环的影响.无论在空气－水或空气－CMC溶液体系，结构参数Di／D0值在0.6左右，液体循环时间和KLa值为最小     

溶液除湿系统空气状态影响因素

研究典型叉流式溶液除湿系统中,溶液循环流量（G_cir）、冷/热量（Q_c/Q_h）和系统流程对除湿/再生空气状态变化和除湿效果的影响机制。分析不同工况下空气在焓湿图中的过程曲线特征,比较各因素影响程度。结果表明,在设计条件下,当G_cir约为0.05 kg/s时,溶液除湿系统达到最佳除湿效果;当Q_c、Q_h比例接近,总量由29.4 kW增加至48.9 kW时,系统中除湿量由3.7 g/kg上升至5.7 g/kg;不同流程中,当冷却对象为溶液时,溶液除湿效果较好。相较于溶液除湿系统中G_cir和Q_c/Q_h,溶液除湿流程对空气状态变化和除湿效果的影响程度较大。空气过程曲线在各流程下具有显著特征,溶液除湿流程是影响空气状态变化和除湿效果的核心因素。     

内热型与绝热型溶液再生器再生过程性能

设计了一种内热源盘管作为填料支架、溶液和空气采用逆流换热的内热型再生器,并将其用于一种冷凝热分段利用的热湿独立处理空调系统中,可大幅度提高再生性能。搭建了逆流内热型再生器实验台,以氯化锂溶液为除湿剂,研究了溶液温度、流量,空气温度、流量对再生热效率和再生量的影响,结果表明内热型再生过程中应尽量避免通过提高空气进口温度来提高再生性能。并将内热型与绝热型再生过程进行了对比研究,结果表明内热型再生器再生量高于绝热型再生器。     

两级式太阳能平板集热型再生器及其稳态性能分析

设计了一种介于开式与闭式集热型再生器之间,溶液流程分为集热再生段Ⅰ与集热再生段Ⅱ的两级式太阳能平板集热型再生器,并建立了稳态传热传质过程的数学模型,对采用氯化钙溶液的再生过程进行了计算分析.分析结果表明:处于层流流动状态且同等工况下,两级式集热型再生器的再生量比传统闭式集热型再生器大20%～30%.     

溶液除湿中基于水蒸气压差的传质系数

分析了溶液除湿系统中气液界面间传质过程的影响因素,以气液界面间传质的直接驱动力--溶液表面蒸气压与湿空气中水蒸气分压差为基础,提出了以蒸气压差为变量的传质系数关联式,采用已公开发表的实验数据(LiCl溶液,纤维规整型填料)拟合获取关联式中常数项,得到除湿过程传质系数关联式。采用不同结构填料(LiCl溶液,PVC规整型填料)已公开发表的实验数据对该关联式进行验证,实验值与计算值相对偏差为-10.48%～5.28%。为进一步验证该关联式,搭建了热泵型溶液除湿系统(LiBr溶液,翅片管式热湿交换器),用获得的实验数据对得到的关联式进行验证,相对偏差为-1.8%～12.8%。3组实验值与计算值的对比表明,以蒸气压差为主要变量的传质系数关联式对规整型填料溶液除湿器传质系数的模拟计算具有较高的计算精度。