整体型液体除湿空调系统实验研究

1、整体型液体除湿空调系统实验研究         06-01-25 16:02:00     作者：柳建华 王瑾 邬志敏    编辑：凌月仙仙柳建华 王瑾 邬志敏 顾卫国 张广丽摘要：液体除湿空调系统以低值热源为供能能源，系统中能量以化学能的形式蓄存，蓄能潜力大，其应用研究具有广阔的发展前景。以完整的液体除湿空调系统为对象，改变液体除湿空调系统中除湿器、再生器的输入空气、溶液的温度、湿度、流量浓度等参数，研究输入参数变化对输出参数的影响；

2、在优化的系统运行参数条件下，改变供能热源温度，研究液体除湿空调系统整体运行时输出参数的变化和系统制冷量、耗能量及COP值的变化规律。从实验的结果得到，当再生热源为90时，空调送风温度稳定在20，热力系数为0.5左右，基本能满足舒适性空调的送风要求。 关键词：液体除湿空调系统 余热利用 实验 性能分析  2003年国家电网公司公布的电力市场分析报告指出，华东电网、南方电网、华中电网空调制冷负荷比重均已超过了30%，开发研究新型节能、节电的空调系统显得非常紧迫。液体除湿空调系统以低值热源为供能能源，所需的热源温度可在80左右，不仅可以利用工业余热和废热，也可利用包括太阳能等可再生的清洁能

3、源；而且，液体除湿空调系统中能量以化学能的形式蓄存，蓄能潜力很大，比冰这常用的蓄能材料的蓄能能力高35倍。因此，液体除湿空调系统越来越受到专业技术人员的重视。1 2，Öberg等人建立除湿塔、再生塔实验台，来研究影响单体设备工况的因素3，较少涉及整体液体除湿空调系统的实际运行性能。本文以实际的整体液体除湿空调系统为对象，用以理论与实验结合的方法调整液体除湿空调系统的运行参数，使系统稳定运行，研究液体除湿空调系统在稳定工况下的实际运行特性。1 液体除湿空调系统实验装置液体除湿空调系统是由除湿器、蒸发冷却器、溶液冷却器、溶液加热器 、再生器 、集热器及蓄能水箱等组成，其系统原理图见图1。

4、被处理空气（新风或空调室内回风）在除湿器1内与液体除湿剂进行热质交换，被处理空气中的水蒸气被液体除湿剂吸收后成为干燥的空气，然后进入蒸发冷却器2，经历等焓加湿过程，随空气含湿量增加，空气的干球温度降低，达到空调所需的送风温度状态。同时，除湿剂溶液也进行包括吸湿和再生两个循环过程。吸湿时，溶液泵5输送的高浓度除湿剂溶液，经冷却器3降温后进入除湿器1，低温高浓度除湿剂溶液表面的水蒸气分压小于被处理空气的水蒸气分压，除湿剂溶液就从空气吸收水蒸气，使空气干燥，完成除湿过程；除湿剂溶液吸收水蒸气后，变为稀溶液，为使吸湿过程延续，除湿剂溶液需再生。再生时，稀溶液由溶液泵5送入溶液加热器6，经加热后进入再生

5、器7，在再生器内加热的溶液与外界环境空气接触，此时除湿剂溶液表面的水蒸气分压大于再生空气的水蒸气分压，引入的环境空气将除湿剂稀溶液蒸发出来的水蒸气带走，实现除湿剂溶液的浓缩再生。1.除湿器 2.蒸发冷却器 3.溶液冷却器 4.集液器 5.溶液泵 6.溶液加热器7.再生器 8.太阳能集热器 9.蓄能水箱图1 液体除湿空调系统原理图2 实验研究方案及方法2.1 实验系统结构按图1所示的系统搭建实验装置，除湿器和再生器采用相同的结构形式，采用填料塔结构，填料为不锈钢规整材料，填料的比表面积350m2/m3，填料的平均当量直径0.01m，填料高度1.0m。蒸发冷却器的截面尺寸0.09m2，湿膜的平均当

6、量直径0.01m，湿膜长度0.15m，湿膜的比表面积350m2/m3。溶液冷却器的冷却换热量在012kW范围内可调，溶液加热器的加热量在018kW之间可调。2.2 实验研究方案根据除湿器和再生器单体实验的结果分析得到除湿器和再生器的优化运行参数，除湿器运行时的基本参数值是，溶液的入口温度30、入口浓度40%、入口流量900L/h，处理空气的入口温度35，入口湿度20g/kgDA，入口流量400m3/h。再生器运行时的基本参数值是，溶液的入口温度60、入口浓度40%、入口流量320L/h，再生空气的入口温度为26、入口湿度15g/kgDA。然后以整个液体除湿空调系统为实验对象，参照单体设备的实验

7、结果，选择合适的工作参数，待系统进入稳定运行，测定空调系统运行参数，研究溶液浓度、热源温度与供冷量、能耗之间的相互关系。根据实验方案要求，测量内容主要有：环境空气温度、湿度，冷却水进出水温度，进出除湿器和再生器空气的温度、湿度、流量，溶液参数测量，进出除湿器和再生器溶液的温度、流量、浓度等；能耗参数测量，溶液加热量、冷却量，风机、溶液泵的功耗等。温度测点共15点，用0.3mm的T型热电偶作测温元件。温度测点包括温度和湿度测点。温度测点有环境空气温度、进出除湿器和再生器空气的温度、进出除湿器和再生器溶液的温度、集液器内溶液的温度、溶液冷却器进出冷却水温度、溶液加热器进出水温度。湿度采用测各点的湿

8、球温度，结合该点的干球温度，换算出含湿量，有环境空气湿度、进出除湿器和再生器空气的湿度等。空气流量采用毕托管与微压差计测量，根据各点空气气流的动压，换算出空气流速及管道内空气的流量。水和溶液流量采用转子流量计测量。浓度的测量采用先测溶液的密度，然后根据溶液的浓度与密度对照表，查出溶液浓度。采用美国HUIPO公司的数据采集仪采集温度、流量等参数，用三相电测量表测量电量参数，浓度和空气动压测量采用非电信号测试手动输入。实验数据采集管理和数据处理的程序编制软件采用VB编写，通讯通道采用计算机的COM口，所有数据在计算机界面上显示并被保存在数据库内。3 实验数据与分析液体除湿空调系统实验的目的是测试系统在稳定运行时，系统匹配的工况参数，来分析溶液浓度、热源温度与供冷量以及能耗之间的相互关系。在实验过程中，以稳定冷量的方法进行实验，即首先调节并稳定除湿、加湿部分的工况，实现送风状态的稳定，然后调节再生器的入口工况，如再生温度、再生溶液流量等参数，使除湿器与再生器实现浓度变化的平衡。浓度变化是否平衡，用检测除湿侧与再生侧单位时间内的传质量是否平衡来确定。经80的热水加热的再生溶液，在以上所得出的优化的参数条件下工作，经过调节，溶液温度稳定在61左右，此时除湿量差在零附近波动，除湿与再生基本达到湿平衡，系统运行达到稳定。本实验系统处于稳定状态时，系统的参数值为：空气的入口温度：