压缩空气溶液除湿中不同除湿剂除湿性能比较

在压缩空气溶液除湿实验平台上,分别以LiBr和LiCl水溶液作为除湿剂,实验研究了两种溶液在压缩空气溶液除湿系统中的除湿性能。以溶液表面水蒸气分压力作为比较基准,压缩空气出口含湿量和除湿量作为除湿性能的评价指标,对二者的除湿能力进行比较分析。同时基于压缩空气溶液除湿器传热传质模型,结合实验数据,研究了LiBr、LiCl溶液与压缩空气间的传质系数大小以及变化规律。结果表明:在相同的处理工况下,采用LiCl溶液对压缩空气进行除湿能得到更低的空气出口含湿量和更高的除湿量,LiCl溶液除湿过程的传质系数也高于LiBr溶液,即在压缩空气溶液除湿系统中LiCl溶液具有更优的除湿能力和传质性能。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

溴化锂溶液除湿器性能的实验研究

对逆流、散装填料、LiBr溶液的除湿器进行实验研究,实验过程中溶液流量为800～1600 L.h-1,入口溶液浓度为49%～54%,温度为28～41℃,空塔气速为0.39～0.96 m.s-1,入口空气湿度为10～21 g.kg-1。采用除湿量和体积传质系数来描述除湿性能,分析了溶液和空气入口参数对除湿性能的影响,得出平均体积传质系数为1.0 kg.m-3.s-1,液气比为2.5～3时可获到较好的除湿效果。比较了不同填料的除湿性能,鲍尔环填料除湿效果较好。同时对除湿过程进行了能量守恒分析,表明实验测量数据的准确性。实验结果为溶液除湿系统的性能分析及设计提供了依据。     

不同干燥剂转轮的除湿性能

以除湿量和除湿性能系数作为评价指标, 对3个不同干燥剂转轮的除湿性能进行了实验研究。对比分析了处理空气入口温度和相对湿度、处理风速、再生风速、转轮转速以及再生温度对各个转轮的影响, 得到了转轮的除湿量和除湿性能系数的变化趋势。结果表明:在处理侧温度较高的情况下, 聚苯硫醚(PPS)/PPM各半转轮相比PPS硅胶转轮和PPM分子筛转轮, 除湿性能是最好的;PPS硅胶转轮更适用于高湿度工况环境;而处理风速的增大有利于提高PPM分子筛转轮的性能;再生温度从60℃提高到80℃, 3个转轮的除湿量和除湿性能系数增大1倍左右。     

外表面蒸发式溶液除湿解析模型及影响因素

通过采用对数势差法对外表面蒸发式除湿装置建立传质传热数学模型,其中分别建立外表面蒸发冷却模型与溶液除湿模型并进行耦合。通过理论计算得到各种参数变化下模型的理论除湿量。分析了各参数变化对除湿量的影响趋势,得到当空气质量流量为0.02 kg/s时,入口空气含湿量每增加1 g/kg,除湿量增加0.008 1 g/s;当迎风面空气流速为2 kg/(m~2·s)时,高翅片型外表面蒸发式除湿装置的除湿量比非蒸发型的提高9.0%,这些结果为后续溶液除湿装置的结构设计和性能分析提供了一定的理论依据。     

溶液除湿能力强化

利用溶液除湿的制冷空调系统有着非常积极的节能意义,但与固体吸附除湿相比,溶液吸收除湿暴露了它除湿能力较差的缺点,这使它的应用普及受到了一定程度上的抑制。为了提高溶液除湿能力,本文介绍了从除湿器和除湿溶液两个方面进行改进的研究结果：利用固体吸附剂对溶液除湿器表面进行了处理;利用混合溶液作为溶液除湿剂。本文利用电解质溶液理论对LiCl和CaCl₂为代表的混合溶液进行了相关热物性的研究,并提出了选择理想溶液除湿剂及其合适配比的解决方案;进行了相应的除湿实验：实验结果揭示了改进的除湿器不仅从增大除湿面积方面对溶液除湿能力强化有所贡献,还可能存在着吸附势叠加的功效;混合溶液的使用使得溶液除湿能力相对于使用单种溶液大大提高。     

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.     

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。     

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-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。     

蒸发冷却条件下管内LiCl和CaCl2溶液降膜除湿性能对比

介绍了一种基于蒸发冷却的外冷型溶液除湿装置设计原理及实验样机结构。分别以LiCl和CaCl₂溶液为除湿剂,以除湿率和除湿空气出口温度为评价指标,通过实验对比分析了LiCl和CaCl₂在蒸发冷却条件下的除湿性能差异。结果表明：在所有实验条件下,浓度为0.35的LiCl溶液与浓度为0.45的CaCl₂溶液除湿性能相似,其除湿率与对应空气出口温度均高于浓度为0.35的CaCl₂溶液;浓度为0.35的LiCl溶液比浓度为0.35的CaCl₂溶液的除湿率要约提高73%,并且空气流量越大其绝对提高值越大。另外,蒸发冷却空气流量增加除使除湿率增加外还会降低空气出口温度,约1.4℃;改变喷淋水温度对CaCl₂溶液除湿性能的影响比对LiCl溶液更为明显。研究结果为该种外冷型溶液除湿器的实际应用提供参考。     

膜式液体除湿器研究进展

膜式液体除湿技术可很好地解决传统气液直接接触填料塔式液体除湿技术中存在的除湿溶液液滴夹带问题。在膜式液体除湿技术中,湿空气和除湿溶液被半透膜隔离。该膜只允许水蒸气的透过,而严格阻止其它气体和液体的渗透。本文概述了膜式液体除湿器中常用膜材料和膜组件的研究进展,重点阐述了膜式液体除湿器中的热质共轭传递数学模型,展望了膜式液体除湿器的发展方向。容易发现,在膜材料方面,在防止溶液泄露的前提下,应降低膜内部湿传递阻力;在膜组件（膜除湿器）方面,文献中获得的流动与传热传质基本准则数为膜组件的设计和优化提供了理论依据,另外,可通过增加翅片、冷却盘管或使用椭圆形中空纤维管来强化组件除湿性能。     

干燥剂转轮除湿性能实验研究

以显热效率、潜热效率和除湿性能系数作为评价指标,通过实验比较了硅胶和氯化锂转轮的除湿性能,研究了运行参数(处理空气进口湿度、温度,再生温度,处理风量)对转轮除湿性能的影响。实验研究发现在相同工况下,氯化锂转轮的显热效率、潜热效率均高于硅胶转轮。运行参数中再生温度、处理空气进口湿度对转轮除湿性能影响比较大。氯化锂转轮的最佳再生温度为60℃,硅胶转轮的最佳再生温度为100℃。说明氯化锂转轮更适合采用太阳能、废热等低品位能源作为再生热源。