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除湿剂再生不仅影响除湿剂在吸附除湿过程中的除湿性能,而且还影响除湿系统的能效比。为了克服某些传统除湿剂再生温度高的缺陷,本项目设想将超声技术引入除湿剂再生,由于超声波具有许多特殊效应,如超声振动的强大加速度及声流效应可直接破坏吸附在固体除湿剂表面上的水膜,降低由水膜引起的传质阻力,使再生速度加快;其热效应可降低固体除湿剂表面的活化能,为低品位热源在再生中的利用创造条件。为此,本项目将从理论和实验两方面对空调用固体除湿剂的超声波再生技术进行深入研究,内容主要包括:超声波作用下固体除湿剂的传热传质机理;超声场和温度场协同作用下固体除湿剂的再生特性;超声频率、强度等因素对固体除湿剂再生效果的影响;固体除湿剂的超声再生技术在实际工程应用可能存在的问题等。为超声技术在固体除湿剂再生中应用提供理论依据,也为空调用除湿剂再生开辟一条新路。 2100433B
批准号 |
50708057 |
项目名称 |
基于超声技术的空调用固体除湿剂再生机理研究 |
项目类别 |
青年科学基金项目 |
申请代码 |
E0803 |
项目负责人 |
姚晔 |
负责人职称 |
副教授 |
依托单位 |
上海交通大学 |
研究期限 |
2008-01-01 至 2010-12-31 |
支持经费 |
20(万元) |
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空调用除湿剂超声波再生技术探讨
空调用除湿剂超声波再生技术探讨——提出了固体除湿剂超声波再生的方法,并根据超声波现有机理从理论上对固体除湿剂超声波这种再生技术进行了可行性分析,并利用实验对该技术进行了论证。理论分析表明,超声波特殊的机械将就和热效应是超声波实现固体除湿剂再生...
固体除湿剂超声波再生可行性实验研究
固体除湿剂超声波再生可行性实验研究——针对传统的加热再生方法不仅能耗大,而且能量损失严重,从而限制了一些吸湿性能高、 经济性好的固体除湿剂(如硅胶)在除湿空调系统中应用的问题,提出一种超声波再生技术,从理论上探讨固体除湿剂超声波再生的可行性,并...
固体除湿空调技术以其节能和环保优势成为进来空调领域研究的热点。本项目针对基于除湿转轮和直接蒸发冷却的常规固体转轮除湿循环难以实现冷却除湿、显热负荷处理能力不高的问题,提出基于除湿换热器和再生式蒸发冷却的自冷式固体干燥剂降温除湿空调循环。在研究过程中,首先对除湿换热器实现干燥剂降温除湿、内热再生及再生式蒸发冷却的原理进行热力学分析,完成新型内冷式循环的构建,并探讨了其热湿调控机理。其次,通过将干燥剂附着到金属铝箔片上构建金属基干燥剂样片,进行了金属基干燥剂材料的动态吸附、解吸性能测试;随后构建了开式除湿换热器动态热力性能测试台,进一步完成干燥剂材料的优选,并推导获得除湿换热器关键热质传递系数。再次,构建了除湿换热器双重内热源耦合传热传质的动态数学模型,分析了换热器参数对除湿换热器传热传质性能的影响,基于此建立了内反馈式整体循环的动态模型,模拟分析了整体循环在典型工况下的热力性能。最后,基于上述部件和理论研究,搭建了降温除湿循环的实验测试系统,在典型工况下进行了循环性能测试,结合实验和理论,通过回热循环进一步提高了循环参数,达到预期性能。通过上述研究内容的开展,发现除湿换热器管内通过的冷冻水在除湿过程中对处理空气进行显热负荷处理的同时带走了吸附剂释放的吸附热,解决了传统固体除湿空调的吸附热问题,使干燥剂的表面维持较低的水蒸汽分压力,提高了除湿换热器的除湿效率,达到了等温除湿的效果,同时通过内冷却水处理吸附热的方式,减少了能量的浪费,能耗减小。循环通过对再生温度以及再生蒸发冷却流量的调节,可以获得不同的潜热负荷和显热负荷处理能力的配比。综合考虑静态、动态除湿及再生能力,硅胶是循环中除湿换热器的优选干燥剂材料。模拟结果显示在典型ARI夏季工况下,循环可以在较低的再生温度下(50度)提供所需冷量,此外处理空气侧控制策略和切换时间是影响冷量大小的决定因素。上海夏季工况下的实际运行结果显示,循环可采用50-70度的低温热源驱动,循环热力COP在0.5左右,采用回热循环可有效提高循环热力COP至1.4。与传统固体转轮除湿空调循环相比,干燥剂降温除湿空调循环中的除湿换热器和再生式蒸发冷却器具有制作工艺相对简单、设备投资费用不高和易于安装等特点,可与普通的低成本太阳能热水集热器相结合,研究为内冷式固体除湿空调的研究提供理论和实践基础,并为低品位热能制冷提供新思路。
鉴于目前传统液体除湿系统存在的问题,本项目提出一种以微小液滴表面作为热质交换主要场所的新型除湿方式- - 超声雾化除湿,希望通过学科交叉,深入研究这种超声雾化系统的除湿机理,分析在液体微粒表面发生的除湿过程,探讨所需雾化器的合理形式,得到合适的超声雾化液体除湿系统,进而可综合考察各主要因素对除湿效率的影响及作用规律,指导雾化除湿系统的设计,为把这种新型的空调除湿系统推向实际应用奠定基础。通过将超声技术引入到空调除湿,本项目不但有望为空调除湿技术开辟新的方向,而且能大幅降低除湿剂用量,提高液体除湿空调系统效率,降低系统阻力和再生能耗,为国家的节能减排做出贡献。
空调系统能耗占建筑能耗的主要份额,而夏季为对空气进行除湿所消耗的能源又占据整个空调系统能耗的1/3以上。本课题打破传统除湿形式,提出一种新型的空调除湿技术--超声雾化除湿系统。该技术的核心在于通过超声波雾化作用将具有吸湿效应的除湿剂浓溶液雾化成微米级的雾滴,以这些雾滴表面为主要反应场所,通过盐雾与空气广泛接触,最终达到改善除湿效果及降低建筑能耗的目的。据此,本项目首次建立了超声雾化液体除湿空调系统的优化设计模型,通过实验对各因素对系统性能的影响进行了详尽分析。同时,基于除湿过程所遵循的基本物理规律,首次构建并验证了该除湿系统的性能理论模型;还提出了不同系统间性能的客观评价比较方法。研究结果表明,本系统具有更好的除湿性能,与现有填料式除湿系统相比,在实现相同除湿效果下,本超声雾化除湿系统的溶液消耗量减少73.94%;在溶液再生过程中,本系统所需的再生温度降低4.4℃。系统可利用更低品味的热源且再生能耗降低。本研究对建筑节能、可再生能源的利用及营造健康舒适的室内环境均具有积极的参考作用。 2100433B