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寒冷地区膜式全热交换器结霜特性研究——以济南地区为例

寒冷地区膜式全热交换器结霜特性研究——以济南地区为例

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作者：黄孝凯山东建筑大学

学位级别：硕士

膜式全热交换器是全热交换器的一种,具有成本低,换热效率高的优点。但是在寒冷地区冬季运行时,由于膜式全热交换器排风通道内湿度较高,存在结霜现象,影响换热效率以及膜式全热交换器的正常运行。因此,为保证膜式全热交换器在冬季寒冷地... 详细信息

膜式全热交换器是全热交换器的一种,具有成本低,换热效率高的优点。但是在寒冷地区冬季运行时,由于膜式全热交换器排风通道内湿度较高,存在结霜现象,影响换热效率以及膜式全热交换器的正常运行。因此,为保证膜式全热交换器在冬季寒冷地区正常运行,本文利用理论和实验相结合的方法,对膜式全热交换器的结霜特性和结霜控制策略进行了研究,主要研究内容如下:通过对膜式全热交换器内的热质交换原理和结霜原理进行分析,将结霜分为零下结霜和零度结霜两类,基于能量守恒原则,分别建立了零下结霜临界与零度结霜临界的理论模型,并利用实验数据对两个理论模型进行了验证。利用两个理论模型对结霜临界的影响因素进行分析,研究膜式全热交换器的结霜特性。分析发现,换热效率和凝结潜热是影响结霜临界的最主要因素。当室内相对湿度较低时,膜式全热交换器换热通道内为干环境,此时影响结霜临界的最主要因素是换热效率,湿度越低,显热效率对结霜临界的影响就越大。在换热效率的影响下,结霜临界温度会随着室内湿度的增大而升高。当室内相对湿度较高时,膜式全热交换器通道内会有结露现象产生,通道内为湿环境,此时影响结霜临界的最主要因素是凝结潜热。在凝结潜热的影响下,结霜临界温度会随着室内相对湿度的增大而降低。基于典型气象年数据,对膜式全热交换器内的传质方向进行了研究。研究发现,将一月份最高水蒸气分压力所对应的温湿度作为室外计算参数,可保证膜式全热交换器在一月份以及整个供暖季的83%的时间正常传质。根据此计算参数,对膜式全热交换器传质方向改变的临界值进行了计算。基于结霜临界模型和结霜特性,对膜式全热交换器的结霜控制策略进行了优化研究。结果发现,若将膜式全热交换器单通道的高度降低至2mm,选取零度结霜模型优化所得的风速作为结霜控制参数,可保证膜式全热交换器在整个冬季运行时不产生结霜现象。本研究有望对寒冷地区膜式全热交换器的设计和应用提供理论依据和优化指导。

关键词：膜式全热交换器效率结霜特性结霜临界传质方向结霜控制策略

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