经济型多元溶液的替代方案及除湿再生性能验证

本研究旨在寻求更经济的替代单一溶液的多元溶液并验证其除湿再生性能。基于简单混合法则,预测多元溶液的配制方案。以空气出口含湿量作为除湿、再生性能的评价指标,搭建实验台进行实验验证。综合考虑除湿性能、再生性能和经济性,实验结果表明,43%、45%、48% LiCl/CaCl₂多元溶液替代39% LiCl溶液作除湿剂,48% LiCl/CaCl₂除湿性能略差,再生能力比39% LiCl提高了29.5%,再生能力最优,成本是39% LiCl的1/3,是最佳的替代除湿剂;51% LiBr/CaCl₂多元溶液替代52% LiBr溶液作除湿剂,两者除湿能力相近,51% LiBr/CaCl₂再生能力提高了50.8%,成本是52% LiBr的1/2,是很好的替代除湿剂。     

不同工质在溶液除湿真空再生系统中的性能对比

对一种溶液除湿真空再生系统进行了实验及模拟研究,实验对比了LiCl溶液及CaBr₂∶CaCl₂=1∶1(溶质的质量分数比)混合溶液的系统性能,发现两溶液的出口含湿量及COP较为接近,当驱动温度为62℃时,系统COP均为0.65左右。通过模拟研究发现,两种溶液的除湿能力十分接近,混合溶液的COP略高于LiCl溶液。驱动温度84℃时,采用混合溶液的出口含湿量为6.0 g/kg左右,系统COP为0.81左右。进口含湿量越高,系统COP将会越高,得益于混合溶液较小的比热容,其再生溶液的耗热量略低,因此其COP略高于LiCl溶液。在此类溶液除湿系统中,CaBr₂∶CaCl₂=1∶1混合溶液能较好地替代LiCl溶液,实现低成本,高性能。     

燃煤电厂湿烟气的除湿特性

燃煤电厂湿法脱硫后排放的烟气中含有大量水蒸气,造成大量水资源的浪费,溶液除湿工艺是水分回收技术之一。通过绝热型管式降膜除湿试验台,采用价格低廉的CaCl₂溶液为除湿剂,探究了湿烟气状态下溶液浓度、溶液温度、传质面积及进口温度对除湿性能的影响,试验得到了CaCl₂溶液除湿过程的传质系数,溶液除湿效率远高于清水冷凝除湿,为烟气除湿工艺的选择和性能预测提供了参考。     

两种盐溶液除湿器的建模与对比

描述了绝热型与内冷型两类平板溶液除湿器的结构特点,在盐溶液竖直降膜与湿空气顺流、充分发展的工况下,基于Navier-Stokes动量方程建立盐溶液与湿空气热、质传递过程耦合数学模型,以LiCl水溶液作为除湿剂,考虑气液界面处的剪切力边界条件,在恒壁温与绝热边界条件下,对两种具有相同尺寸规格的除湿器的除湿过程进行了数值模拟,得到沿高度方向上盐溶液温度、浓度和湿空气温度、含湿量的变化情况,并对两者在相同工况下进行对比,定量描述了两类除湿器在除湿性能上的差异.结果发现内冷型除湿器的出口溶液的温度更低,接近于冷却介质温度,而且处理后的湿空气的含湿量比绝热型除湿器低5.1 g·kg^-1,空气的出口温度也要低近10.5℃,但除湿溶液的浓度变化很小,进、出口浓度差不到1％.     

无霜空气源热泵系统冬季除湿性能初步实验

通过对比现有的空气源热泵空调系统的优缺点，提出了一种新型无霜空气源热泵空调系统。该热泵系统最大的新颖之处在于热交换塔实现了“一塔三用”，不仅冬季可以无霜高效运行与再生，夏季蒸发冷却后性能也有所提升。通过搭建该系统实验平台研究了溶液塔入口空气温湿度、空气流量、溶液入口温度、溶液流量、溶液质量分数对除湿性能及空气出口温度与溶液出口温度的影响，结果表明：出口空气与溶液温度随入口空气温湿度、流量、溶液温度、质量分数的升高,溶液流量的下降而升高；溶液塔的除湿效率主要受风量和溶液流量的影响，而入口空气温湿度、入口溶液温度、溶液质量分数影响很小，溶液塔的除湿量随着室外空气湿度的升高、入口溶液温度的降低、空气流量和溶液流量的升高而升高。     

无霜空气源热泵系统冬季除湿性能初步实验

通过对比现有的空气源热泵空调系统的优缺点,提出了一种新型无霜空气源热泵空调系统。该热泵系统最大的新颖之处在于热交换塔实现了"一塔三用",不仅冬季可以无霜高效运行与再生,夏季蒸发冷却后性能也有所提升。通过搭建该系统实验平台研究了溶液塔入口空气温湿度、空气流量、溶液入口温度、溶液流量、溶液质量分数对除湿性能及空气出口温度与溶液出口温度的影响,结果表明:出口空气与溶液温度随入口空气温湿度、流量、溶液温度、质量分数的升高,溶液流量的下降而升高;溶液塔的除湿效率主要受风量和溶液流量的影响,而入口空气温湿度、入口溶液温度、溶液质量分数影响很小,溶液塔的除湿量随着室外空气湿度的升高、入口溶液温度的降低、空气流量和溶液流量的升高而升高。     

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%。     

亲水无纺布PVC复合规整填料除湿性能实验

将亲水无纺布PVC复合规整填料作为溶液除湿塔芯体,开展亲水无纺布PVC复合规整填料除湿性能实验,分析在不同空气流量、溶液流量、溶液温度下,亲水无纺布PVC复合规整填料除湿率、除湿效率、传质系数和传热系数的变化。在实验条件下,除湿率、除湿效率、传质系数、传热系数最大值分别为11.05 g·kg^-1、86.7%、12.95 g·(m²·s)^-1、10.33 W·(m²·℃)^-1;与CELdek规整填料和塑料波纹孔板填料相比,亲水无纺布PVC复合规整填料除湿性能最优。对实验数据回归分析,得到亲水无纺布PVC复合规整填料除湿效率实验关联式。     

一种低位热驱动除湿冷却空调系统的热性能分析

溶液除湿蒸发冷却空调系统（LDECS）结合了溶液除湿与蒸发冷却技术的优势,是一种具有广阔发展前景的非压缩式空调系统。提出了一种低品位热能驱动的LDECS,该系统由处理全部湿负荷的溶液除湿系统和承担显热负荷的再生式间接蒸发冷却器构成。建立了系统各主要部件的数学模型,研究了再生器进口溶液温度T_s,reg,in、液-液热交换器效率ε_SSHX、室外空气温度和相对湿度对该系统用作全新风机组时稳态热力性能的影响。结果表明,在南京夏季典型工况下,该系统送风参数为17.9℃、9.2 g·kg,热力系数TCOP可达0.56。T_s,reg,in在70℃左右时可以满足送风参数的要求同时保持较高的TCOP。自循环比越小,ε_SSHX对TCOP以及溶液加热器和冷却器负荷的影响越大。此外,该系统适合应用在夏季高温高湿地区。     

氯盐及其复配阻化剂对煤氧化抑制作用的实验研究

氯盐是矿井煤自燃阻化防控技术中较为普遍使用的阻化剂。为提升煤自燃的阻化效果和氯盐阻化剂的性能，选取阜生煤矿煤样，采用程序升温的方法，分别研究了水及浓度均为20%的NaCl溶液、KCl溶液、CaCl₂溶液对煤氧化的影响规律，并优选出CaCl₂与茶多酚进行复配，对比分析不同复配比例阻化剂对煤氧化的抑制作用。结果表明：水和氯盐溶液使相同温度下煤氧化气体中的O₂体积分数升高、CO和CO₂体积分数降低，表观活化能增大，对煤氧化产生抑制作用，其中CaCl₂溶液的阻化效果最好，平均阻化率约为66.00%,相对于水的平均阻化率提升了24.61%,且阻化效果较为稳定；CaCl₂/茶多酚复配阻化剂进一步提升了阻化效果，阻化率随着茶多酚质量分数的增大而增大，其中茶多酚质量分数为6%、CaCl₂质量分数为14%时，阻化效果较好，平均阻化率达到了75.37%,且阻化效果比单一CaCl₂溶液的阻化效果更为稳定，继续增大茶多酚的质量分数，则阻...     

Experimental investigation on compressed air drying performance using pressurized liquid desiccant

As a new compressed air-drying method, the compressed air dehumidification using a pressurized liquid desiccant was proposed in our previous study. The pressurized dehumidifier is a complex and core component of the drying system. The mass transfer performance between the compressed air and LiCl aqueous solution is experimentally studied in a counter-flow pressurized dehumidifier filled with structured packing. The humidity ratio of outlet compressed air, vapor removal of processed compressed air, moisture removal rate, and dehumidification efficiency were selected as the performance indices. The results show that the minimum humidity ratio of processed compressed air could reach 0.23 g/kg under 0.71 MPa. Compressed air-drying performance could be remarkably enhanced through increasing the air pressure and liquid desiccant inlet concentration while the influence of liquid desiccant temperature is negative. Furthermore, in order to ensure high compressed air-drying performance, reduce the power consumption of the air compressor and liquid desiccant pump, and the possibility of carryover, the optimum ratio of liquid to compressed air flow rate is recommended to be around 1.5 under pressure around 0.50 MPa. Meanwhile, the energy consumption for per-gram moisture removal of a liquid-desiccant-based compressed air-drying system can reach 1.42 kJ/g lower than cooling dehumidification under 0.3 MPa, which is 16.0% lower than a compressed air-cooling dehumidification system.     

氯化钙溶液喷雾闪蒸再生特性模拟及试验分析

燃煤电厂排放的烟气中含有大量水蒸气，氯化钙溶液循环除湿技术具有较好的除湿潜力。为了研究吸湿后的氯化钙溶液的再生性能，使用Matlab软件对液滴闪蒸过程进行了数值模拟，并搭建了氯化钙溶液喷雾闪蒸试验台。考察了闪蒸压力，溶液初始温度、浓度、溶液流量等因素对氯化钙溶液再生量的影响。试验结果表明了数学模型的准确性；溶液表面蒸气压和再生压力的差值以及溶液过热度是影响再生量的关键因素；闪蒸出口水蒸气经冷凝后Cl^–含量不足0.2 mg/L。浓度为35%的溶液在再生温度为60℃、再生压力为10 kPa、流量为0.2 m³/h的情况下，可以实现5 kg/h以上的水分回收量。     

溶液除湿冷却系统的火用分析

基于热力学第二定律建立了针对溶液除湿系统的火用分析模型,重点分析了空气和溶液进口参数对溶液除湿器性能（除湿器火用效率）的影响,并且对采用LiCl的溶液除湿冷却系统进行了部件分析。结果表明：（1）除湿器的火用效率影响因素中,空气速度和空气湿度影响最大,其次是溶液的温度和浓度,而空气进口温度和溶液流速的影响基本可以忽略;（2）在整个系统中,溶液-热水换热器的火用损失最大,占24.5%,其次是溶液-溶液热回收器和冷水-溶液换热器,分别占24.4%和22.8%,可见减小换热器的火用损是提高系统火用效率的关键。此研究对于明确改进溶液除湿空调的方向有重要意义。     

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。     

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。     

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。     

Heat and mass transfer coefficients of liquid desiccant dehumidification/regeneration processes with non-thermal equilibrium(Ⅰ) Model and Le-hD evaluation method

溶液除湿装置是溶液除湿空调系统中一个重要单元,其内部传热传质规律对系统性能起到决定性影响。在溶液绝热除湿模型基础上,提出考虑热不平衡的除湿模型用以计算溶液除湿过程的传热传质系数。模拟计算发现考虑热不平衡模型计算的溶液和空气出口参数与实验值能更好吻合,从而说明该模型能更准确计算除湿过程传热传质系数。当热容率比C^*≥1.0时,考虑热不平衡除湿模型计算的传质单元数和Lewis数要远优于绝热模型计算结果;而当C^*≤0.05时,考虑热不平衡除湿模型和绝热模型计算结果相差较小。