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压缩机排气显热驱动的溶液除湿系统节能特性研究

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中外能源 2024年

作者：张骞张光玉浙江理工大学建筑工程学院

空调系统在制冷的同时也会产生大量的冷凝热，理论上一台空调制冷机组的冷凝热量可达制冷量的1.2～1.5倍。这部分热量直接排放到大气中不仅造成能源浪费，还会加剧城市热岛效应。因此，高效回收利用空调冷凝热，提高能源利用效率，具有... 详细信息

空调系统在制冷的同时也会产生大量的冷凝热，理论上一台空调制冷机组的冷凝热量可达制冷量的1.2～1.5倍。这部分热量直接排放到大气中不仅造成能源浪费，还会加剧城市热岛效应。因此，高效回收利用空调冷凝热，提高能源利用效率，具有重要的经济和环境意义。将压缩机排气显热用于驱动溶液再生不仅可以降低排气过热程度，改善制冷机运行工况，还可以有效利用排气余热制冷、除湿，降低空调冷负荷，具有双重的节能效应。压缩机排气显热驱动的溶液除湿系统的数学模型揭示了各项影响参数。影响该热回收系统节能率的主要参数包括：室外环境温湿度、制冷机组工况、LiCl溶液与制冷剂流量比、除湿器入口溶液温度、再生器和除湿器的热质交换系数与气液比、回热器效率等。其中，适当降低室外温湿度(处理回风)或提高室外温湿度(处理新风)、降低蒸发温度和等熵效率、优化溶液流量比和除湿器入口溶液温度、提高热质交换系数和气液比、提高回热器效率，都有利于提高节能。在不同城市采用该方案，处理回风的节能率在10%～15%之间，处理新风的节能率在10%～20%之间。夏热冬冷与夏热冬暖地区的新风节能率可达20%左右。该热回收方案可以有效利用低品位的压缩机排气余热，实现溶液的循环再生，并达到可观的节能效果，非常适合工程应用推广。

关键词：空调冷凝热排气显热溶液除湿室外温湿度热质交换系数节能率

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耦合溶液除湿的二氧化碳制冷系统性能仿真

舰船电子工程 2024年第5期44卷 98-104页

作者：史万荣李雁飞梁翛冯巧莲海军工程大学动力工程学院武汉430000

二氧化碳具有环保、稳定性好、制取成本低等多种优势,被认为是比较理想的取代当前使用的HCFCs和HFCs的制冷剂。然而,跨临界二氧化碳制冷循环由于高压问题导致循环效率较低,并且冷凝除湿效率低下。为了解决上述问题,论文提出了一种耦合... 详细信息

二氧化碳具有环保、稳定性好、制取成本低等多种优势,被认为是比较理想的取代当前使用的HCFCs和HFCs的制冷剂。然而,跨临界二氧化碳制冷循环由于高压问题导致循环效率较低,并且冷凝除湿效率低下。为了解决上述问题,论文提出了一种耦合了溶液除湿系统的跨临界二氧化碳压缩式制冷系统,并进行了理论模拟和分析。发现在不同工况下,该系统相比单独的二氧化碳制冷循环系统,效率可以提高10%~80%。表明其拥有广阔的发展潜力和应用前景。

关键词：制冷溶液除湿空气调节耦合系统性能系数

基于溶液除湿的新型粮食干燥设备设计及特性分析

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食品与发酵工业 2024年第5期50卷 290-296页

作者：闫俊海高龙刘寅丁扬铮孟照峰王顺吴飞骏谢亚琦张士雯中原工学院能源与环境学院河南郑州450007

我国每年因粮食霉变等原因造成的损失巨大,粮食干燥是实现安全储藏的重要环节之一。另外,随着对粮食品质要求的不断提高,低温通风除湿干燥成为一个主要发展方向。溶液除湿技术相比于冷凝法去湿,具有除湿效果好、温湿度控制精确、节能等... 详细信息

我国每年因粮食霉变等原因造成的损失巨大,粮食干燥是实现安全储藏的重要环节之一。另外,随着对粮食品质要求的不断提高,低温通风除湿干燥成为一个主要发展方向。溶液除湿技术相比于冷凝法去湿,具有除湿效果好、温湿度控制精确、节能等优势,应用日益广泛。该设计以“绿色、健康、生态”粮食储藏为理念,开发了基于溶液除湿的新型粮食干燥设备,并通过实验,对机组性能进行了分析。实验证明,不同环境空气工况下,机组出口空气参数达到了设计要求。该系统以电能驱动,并利用冷凝废热驱动溶液循环,系统制冷性能系数(coefficient of refrigeration performance,COPC)可达4.20以上、除湿性能系数(dehumidification coefficient,COPD)不低于3.1,与冷凝法低温干燥机相比可节能50%以上,与烘干机相比可节能20%左右,节能效果显著。从环保、储粮品质的提升、系统节能考虑,该设备具有较大优势,市场应用前景广阔。

关键词：粮食低温慢速干燥就仓干燥溶液除湿

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一种新型溶液除湿空调系统能耗及应用分析

化学工程 2024年第2期52卷 1-6页

作者：彭冬根马懿君汤余珍南昌大学工程建设学院江西南昌330031

传统空调系统通常采用温湿度联合处理的方式,该方式存在舒适性差、能源消耗大等问题。针对以上问题,提出一种利用复合直接蒸发冷却制冷水的溶液除湿空调系统,该系统可以有效节省功耗,符合节能减排的发展趋势。在研究过程中,以某办公楼... 详细信息

传统空调系统通常采用温湿度联合处理的方式,该方式存在舒适性差、能源消耗大等问题。针对以上问题,提出一种利用复合直接蒸发冷却制冷水的溶液除湿空调系统,该系统可以有效节省功耗,符合节能减排的发展趋势。在研究过程中,以某办公楼为研究对象,利用TRNSYS仿真软件建立该系统,研究其在制冷季7—9月的能耗,分析其节能性及适用性。结果表明:当空调新风系统使用太阳能热水作为再生热源时,总供热能耗为6.1×10^(5)kW·h,总耗功为8.73×10^(4)kW·h。相比于传统空调系统,节能率达到55.2%,为降低空调系统能耗提供了新思路。

关键词：溶液除湿 TRNSYS软件能耗新风系统节能

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新型溶液除湿烟气余热回收系统除湿器研究

工程热物理学报 2023年第10期44卷 2855-2860页

作者：廖炜铖张晓跃李震清华大学航天航空学院北京100084

天然气锅炉被广泛应用于北方供暖系统中,具有排烟温度和含湿量高的特点,因此有巨大的余热回收潜力。本文针对新型溶液除湿烟气余热回收系统的重要部件除湿器展开模拟和实验研究。结果表明:双级喷淋除湿器的传质单元数NTUm、溶液流量在... 详细信息

天然气锅炉被广泛应用于北方供暖系统中,具有排烟温度和含湿量高的特点,因此有巨大的余热回收潜力。本文针对新型溶液除湿烟气余热回收系统的重要部件除湿器展开模拟和实验研究。结果表明:双级喷淋除湿器的传质单元数NTUm、溶液流量在双塔中的分配比例均为3:2时为模拟工况下的最优值,采用冷却第二级塔中溶液的方案相比于其他两种方案可多回收4.6%和11.8%的热量。通过实验验证了冷却塔强化余热回收的作用,开启冷却塔后增加了16.5%的余热回收量。

关键词：余热回收溶液除湿除湿器天然气锅炉

太阳能-地热能复合利用的溶液除湿空调系统研究

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太阳能学报 2023年第3期44卷 360-367页

作者：彭冬根李寅蒂张振涛南昌大学工程建设学院南昌330031 中国科学院理化技术研究所北京100190 中国轻工业食品药品保质加工储运装备与节能技术重点实验室北京100190

针对传统空调系统采用温湿度联合处理的方式而导致的舒适性差、能源消耗大等问题,以南昌市某建筑为研究对象,利用TRNSYS仿真软件建立太阳能-地热能复合利用的溶液除湿空调系统数学模型,并分析集热器面积及埋管数量对系统性能的影响,在... 详细信息

针对传统空调系统采用温湿度联合处理的方式而导致的舒适性差、能源消耗大等问题,以南昌市某建筑为研究对象,利用TRNSYS仿真软件建立太阳能-地热能复合利用的溶液除湿空调系统数学模型,并分析集热器面积及埋管数量对系统性能的影响,在此基础上选取合适的参数对系统全年运行工况进行模拟。同时针对夏季室外新风含湿量波动较大的问题,提出对新风采取分流处理的解决方式。结果表明:在制冷工况下,室内平均温度为26.1℃,相对湿度在50%~65%之间;在供暖工况下,室内平均温度为19.2℃,相对湿度大部分处于40%~60%之间,能够很好地控制室内热湿环境。供暖和制冷季节能效比分别为6.2和4.5,全年性能系数为4.7,明显高于传统的空调系统。

关键词：溶液除湿太阳能地源热泵能效比 TRNSYS

新型溶液除湿新风系统解析模型及NTU性能分析

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化学工程 2023年第4期51卷 79-83,94页

作者：彭冬根汤余珍李寅蒂南昌大学工程建设学院江西南昌330031

优化节能型空调系统设计可以减少能源消耗。提出一种复合直接蒸发冷却制冷水的溶液除湿新风系统,以办公室为例建立并验证系统设备解析模型,借助Matlab研究主要装置NTU对系统性能的影响。研究表明:在满足室内温湿度的情况下,系统能效比... 详细信息

优化节能型空调系统设计可以减少能源消耗。提出一种复合直接蒸发冷却制冷水的溶液除湿新风系统,以办公室为例建立并验证系统设备解析模型,借助Matlab研究主要装置NTU对系统性能的影响。研究表明:在满足室内温湿度的情况下,系统能效比可达到0.65;除湿/再生装置NTU增加到3之后,对系统性能影响不大;除湿器Ⅰ在较大溶液流量下,增大NTU使送风温湿度更容易满足要求,能效比较高;蒸发/表冷器NTU增大使送风温度变化比较明显。系统设计及优化结果为该种溶液除湿新风系统的实际应用提供参考。

关键词：能效比 NTU 送风温湿度溶液除湿

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溶液除湿空调机组的实验与理论研究

溶液除湿空调机组的实验与理论研究

作者：吴炜扬州大学

学位级别：硕士

随着社会经济的快速发展,节能降耗越来越受到人们的普遍关注。溶液除湿空调系统由于温湿度控制灵活、降低能源消耗和优化城市能源结构等优点,其应用越来越广泛。本文主要以扬州某博物馆溶液除湿空调机组为研究对象,通过数值模拟和实验... 详细信息

随着社会经济的快速发展,节能降耗越来越受到人们的普遍关注。溶液除湿空调系统由于温湿度控制灵活、降低能源消耗和优化城市能源结构等优点,其应用越来越广泛。本文主要以扬州某博物馆溶液除湿空调机组为研究对象,通过数值模拟和实验分析对溶液除湿器和热泵式溶液除湿空调机组的运行特性展开研究。主要研究内容如下:首先,根据传热传质的理论基础,建立了叉流型溶液除湿器数学模型。利用MATLAB软件创建了叉流型溶液除湿器GUI可视化界面。利用此界面分析了单一工况下溶液除湿器内空气和溶液参数的分布规律,结果表明:溶液除湿的全热交换与传质过程的驱动力均随着热质交换的过程呈逐渐下降趋势;同时分析了变工况下空气和溶液入口参数对除湿性能的影响,结果表明:溶液入口温度的降低、浓度的上升和质量流量的增加均对溶液除湿过程有利,而空气入口流量、含湿量和温度的增加均对溶液除湿过程不利。另一方面,利用正交试验分析溶液和空气入口参数对除湿量的影响程度,结果表明:对除湿量的影响程度由大到小为:空气入口含湿量＞溶液入口浓度＞溶液入口温度＞入口液气比＞空气入口温度。此外,液气比×空气入口温度、液气比×空气入口含湿量、空气入口温度×空气入口含湿量和溶液入口浓度×溶液入口温度对溶液除湿量存在交互作用。其次,对扬州某博物馆的热泵式预冷型溶液除湿新风机组和热泵式热回收型溶液除湿全空气机组的运行特性进行了实验研究。结果表明:1)热泵式预冷型溶液除湿新风机组在夏季运行时,室外新风需经过表冷器进行预处理才能使送风参数达到设定值。2)溶液除湿新风机组的COP均随着送风温度、含湿量和风量升高而升高。当需要调节室内湿负荷时,应当保持机组的送风量不变,改变其送风含湿量,使得机组在较高的COP下运行。3)同时研究了溶液除湿新风机组在夏季和冬季的运行特性,总体运行效果良好,可以实现夏季降温除湿和冬季加热加湿。4)热泵式热回收型溶液除湿全空气机组在夏季能够很好满足室内降温和除湿要求,且机组实际运行的全热回收效率在57.8%～60%之间,潜热回收效率在53.5%～56.5%之间,具有很好的节能效果。最后,基于BP神经网络创建了热泵式预冷型溶液除湿新风机组GUI交互界面。使用此界面分析了室外新风温湿度对热泵机组的蒸发温度、冷凝温度和COP的影响,并探究了不同海拔地区热泵式预冷型溶液除湿新风机组的适用性,结果表明:夏季室外新风温度和含湿量增加均使得机组的蒸发温度下降和冷凝温度上升,导致机组COP下降,且蒸发温度变化幅度小于冷凝温度。而冬季室外新风温度和含湿量的增加均使得机组的蒸发温度上升和冷凝温度下降,导致机组COP上升。另一方面,随着大气压力的降低,热泵机组的蒸发温度、冷凝温度和COP均呈现下降趋势,但COP总体下降幅度不大。这说明热泵式预冷型溶液除湿新风机组在大气压力较低的地区即海拔较高地区仍具有一定的适用性。本研究旨在探讨热泵式预冷型溶液除湿新风机组和热泵式热回收型溶液除湿全空气机组的运行特性,以期为该技术在温湿度独立控制系统中的推广应用提供理论指导和技术支持。

关键词：溶液除湿传热传质可视化正交试验 COP BP神经网络

溶液除湿去除室内典型VOCs的性能及传质强化的双尺度研究

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溶液除湿去除室内典型VOCs的性能及传质强化的双尺度研究

作者：胡嘉淳江西理工大学

学位级别：硕士

室内挥发性有机污染物(VOCs)控制是人类健康发展和生存所面临的一个主要挑战。溶液除湿系统被认为是一种去除室内VOCs的潜在途径。然而,在溶液除湿系统中,一些疏水性VOCs的传质能力较差,导致系统的去除性能较低。表面活性剂可以有效地... 详细信息

室内挥发性有机污染物(VOCs)控制是人类健康发展和生存所面临的一个主要挑战。溶液除湿系统被认为是一种去除室内VOCs的潜在途径。然而,在溶液除湿系统中,一些疏水性VOCs的传质能力较差,导致系统的去除性能较低。表面活性剂可以有效地提高疏水性VOCs在除湿溶液中的溶解度,并增强其在溶液界面的传质。因此,本研究在溶液除湿系统中引入表面活性剂,提升系统的VOCs去除性能。此外,溶液除湿系统的VOCs去除效率受到包括溶液种类、溶液吸收特性及系统工作参数等多因素影响,而这些因素具有双尺度特性。因此,本研究提出一个双尺度视角来分析溶液除湿系统中VOCs的传质。具体的研究工作如下:(1)在除湿溶液中添加一种无毒、不挥发、无刺激性气味及水溶性好的表面活性剂PVP-K30,提升VOCs在其界面上的传质能力。溶液界面上VOCs的传质能力与表面活性剂的添加量和溶液温度有着密切的关系。研究发现,较低的温度或适当的表面活性剂添加浓度有利于VOCs的传质。表面活性剂的最佳添加量为6.32%,此时除湿溶液的VOCs传质能力相较于常规溶液提升了19.24%,且溶液的除湿能力基本不变。基于此,配备出了一种拥有更强VOCs传质能力的新型除湿溶液。(2)本研究提出了一个双尺度视角来提升溶液除湿系统中VOCs的传质。它包括用于VOCs在溶液界面传递的微观材料特性,以及用于溶液除湿系统中热-湿-VOCs传递的宏观系统模型。微观和宏观的子视角通过关键信息交换相结合。通过实验和模拟,考虑到空气除湿的要求,研究了微观材料特性和宏观工作参数对VOCs传质特性的影响。研究表明,新型除湿溶液在微观界面和宏观系统的VOCs传质能力分别提高了19.24%和16.67%。研究发现,VOCs传质能力的提高是由微观材料特性和宏观工作参数共同决定的。在某种程度上,所提出的方法可以实现从“微观界面-宏观系统”的双尺度协同设计。用这种方法对溶液除湿系统中的VOCs传质特性进行全面分析是可行的。(3)在系统层面上提出了两个基准比较和评估VOCs在各种除湿溶液(溴化锂、氯化锂、氯化钙溶液)中的传质行为:(1)相同的除湿溶液条件,即除湿溶液有相同的温度和蒸汽压;(2)相同的空气除湿要求,即供应空气有相同湿度比。此外,首次引入多个视角来评估溶液除湿系统的VOCs去除性能。通过模拟,结合所提出的双基准和多视角,评估了VOCs在不同除湿溶液中的整体传质行为。结果发现,使用溴化锂溶液的溶液除湿系统表现最好,其次是氯化钙溶液和氯化锂溶液。目前的结果表明,溴化锂溶液有进一步优化提高VOCs传质的潜力。

关键词：溶液除湿 VOCs去除表面活性剂双尺度分析双基准