太阳能两级转轮除湿空调系统性能研究

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密级:学校代码：10069类型：应用基础研究学号：Y20120168TIANJINUNIVERSITYOFCOMMERCE硕士学位论文太阳能两级转轮除湿空调系统性能研宄StudyonthePerformanceofSolarDrivenTwo-stageDesiccantAirConditioningSystem专业制冷及低温工程研究生代咪咪指导教师邹同华^一一-‘M,丄一—天津商业大学机械工程学院二〇一五年六月 分类号：学校代码：10069密级：秘密研究生学号：Y20120168太阳能两级转轮除湿空调系统性能研究StudyonthePerformanceofSolarDrivenTwo-stageDesiccantAirConditioningSystem研究生姓名：代咪咪专业名称：制冷及低温工程指导教师姓名：邹同华教授论文提交日期：2015年5月学位授予单位：天津商业大学 独创性声明及使用授权声明一、学位论文独创性声明本人所撰写的学位论文是在指导教师的指导下独立完成的研究成果。除己明确标注或得到许可外，所撰写的学位论文中不包含他人已申请学位或其他用途所使用过的成果，不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研宄成果，本人的指导教师对此进行了审定。对本文的研宄做出重要贡献的个人或集体，本人己在文中做出明确的说明并表示谢意。如有不实，本人承担相应责任。本人同意授权天津商业大学以非臝利方式保存、使用本人的学位论文的电子版及纸质版。授权天津商业大学将本论文的全部内容或部分内容提供给有关方面编入数据库进行检索、出版及提供信息服务。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。本人在校期间取得的研宄数据、相关成果等知识产权归天津商业大学所有。注：涉及保密的学位论文在解密后适用本授权。*Vv学位论文作者签名：指导教师签字: 摘要在社会持续发展的同时，人们对生活环境的空气品质要求也越来越高，对于室内空调既要适宜的送风温度和湿度，又要保证足够多的新风量，如此势必会增加空调系统的能耗。太阳能转轮除湿空调系统将固体干燥剂除湿和蒸发冷却相结合，实现了对处理空气温度和湿度的独立调节，能够精准地控制送风的温度和湿度；且利用可再生能源-太阳能和自然工质-水分别作为系统的再生热源和制冷剂，对环境友好无污染。本文利用现有试验台对太阳能两级转轮除湿空调系统的性能开展了实验研究。实验中的转轮采用一种新型复合干燥剂材料，所需再生温度较低。通过分析影响空调系统性能指标的运行参数，确定采用7因素3水平的正交实验来研究处理空气入口温度、再生温度等7个主要运行参数对系统性能的影响。对送风温度、除湿量、制冷量等5个评价指标的计算结果进行极差和方差分析，得出各运行参数在实验工况条件下对它们的影响权重和最佳取值组合，以及送风温度、除湿量、制冷量等随处理空气入口温度和相对湿度等的变化趋势；并对系统全回风模式下的运行进行测试实验，分析了其在传统运行模式下的制冷能力；建立系统的仿真模型，将模拟计算结果与实验结果比较，并在更加宽泛的工况参数范围中模拟计算系统的送风温度。总结实验和理论研究成果得出以下结论：（1）处理空气入口温度对太阳能两级转轮除湿空调系统性能的综合影响最大，处理温度越高，系统的送风温度、制冷量、除湿量、热力制冷性能系数和电力制冷性能系数就越大;处理空气入口相对湿度提高，系统的送风温度和除湿量均增大，而制冷量和电力制冷性能系数先减小后增大，热力制冷性能系数先增大后基本不变;处理风量增大，系统的制冷量、除湿量和电力制冷性能系数均减小，送风温度增大，而热力制冷性能系数先增大后减小。（2）再生温度在65℃左右时系统送风温度最低;如果光照充足，不考虑热力制冷性能系数，那么再生风量取最大值1350m³/h可使空调系统性能最佳。（3）转轮Ⅰ转速在较小的取值下有利于提高空调系统整体性能；而转轮Ⅱ转速适宜取最大值8r/h。（4）全回风运行中送风温度能够达到20-22℃，制冷量和电力制冷性能系数分别能够维持在8kW和0.9左右；室内温度可以降低至27.1℃，但温度降低速度较常规空调慢。关键词：太阳能；转轮除湿；性能分析；送风温度 ABSTRACTWhilethesocietyisdevelopingconstantly,peoplehavemoreandmorehighrequirementintheairqualityofourlivingenvironment,whichmeansthatwenotonlyneedairconditioningtoprovideappropriatetemperatureandrelativehumiditysupplyair,butalsoneedairconditioningtoensureenoughfreshair.However,thiswillinevitablyincreasetheenergyconsumptionofairconditioningsystem.Thesolardriventwo-stagedesiccantairconditioningsystemcombinesrotary-wheeldehumidificationwithevaporativecoolingtoadjusttemperatureandhumidityofsupplyairseparately.Soitcanpreciselycontrolairtemperatureandhumidity.Inaddition,itisenvironmentallyfriendlyandnonpollutingthattheairconditioningsystemuseabundantsolarenergyasregenerationheatsourceandwaterastherefrigerant.Basedtheexistingtestbed,thispaperhasmadeexperimentalstudyonperformanceofsolardriventwo-stagedesiccantairconditioningsystem,whoserotarywheelsaremadefromcompositedesiccantmaterial,ofwhichregenerationtemperatureislow.Afteranalyzingtheseoperatingparameters,theorthogonalexperimentwith7factorsand3levelsisdesignedtostudyhowthemainoperatingparametersincludingprocessairinlettemperature,regenerationairinlettemperatureetc.impactonperformanceofthesystem.Theeffectweightandtheoptimalcombinationofsevenoperatingparameterson5evaluationindexesintheexperimentalconditionsareachievedbyrangeandvarianceanalysismethod,aswellaseffectcurves.Next,thetextexperimentofreturnairiscarriedouttoanalysisrefrigerationcapacityinthetraditionaloperatingmode.Finally,systemsimulationmodelisestablishedtocalculatesupplyairtemperatureinawiderangeofconditions.Throughtheoreticalandexperimentalanalysis,conclusionsareasfollows:(1)Processairinlettemperaturehasthegreatestimpactonperformanceofsolardriventwo-stagedesiccantairconditioningsystem.Thehigherprocessairinlettemperature,thegreatersupplyairtemperature,coolingcapacity,dehumidificationcapacity,thermalCOPandelectricCOP.Whenprocessairinletrelativehumidityraises,supplyairtemperatureanddehumidificationcapacityincrease,coolingcapacityandelectricCOPdecreasefirstandthenincrease,thermalCOPincreasesfirstandthenmostlyremainsthesame.(2)Whenregenerationtemperatureisataround65℃,theminimumsupplyairtemperatureisachieved.Withprocessaircapacityincreasing,coolingcapacity,dehumidificationcapacity,andelectricCOPdecrease,supplyairtemperatureincreases,andthermalCOPincreasesfirstandthendecreases.IfsolarradiationenergyissufficientandthermalCOPisnotconsidered,themaximumregenerationaircapacityof1350m³/hcanmakethebestperformanceofsystem. (3)RotarywheelIatsmallerrotationalspeedwillhelpimprovetheoverallperformanceofairconditioningsystem,whilethemaximumrotationalspeedof8r/hissuitableforrotarywheelII.(4)Whenallofsupplyairisfromthereturnair,supplyairtemperaturecanreach20-22℃,coolingcapacityandelectricCOPcanrespectivelymaintainaround8kWand0.9,andindoortemperaturecanbeloweredto27.1℃withaslowerratethanconventionalairconditioning.Keywords:solarenergy,rotary-wheeldehumidification,performanceanalysis,supplyairtemperature 目录第一章绪论....................................................................................................................11.1研究背景及意义.............................................................................................................11.1.1臭氧层破坏和全球变暖问题......................................................................................11.1.2湿度控制的意义和方法..............................................................................................21.1.3空调系统的节能..........................................................................................................41.1.4太阳能在制冷空调中的应用......................................................................................41.2转轮除湿技术简介.........................................................................................................61.2.1转轮除湿的基本原理..................................................................................................61.2.2转轮除湿材料的研究进展..........................................................................................71.2.3转轮除湿空调的特点..................................................................................................81.3太阳能转轮除湿空调系统国内外的发展历程.............................................................91.4本课题研究的主要内容...............................................................................................111.5本章小结.......................................................................................................................12第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍..................................................................132.1实验台系统基本原理...................................................................................................132.2试验台运行方式与主要设备.......................................................................................142.2.1风系统........................................................................................................................142.2.2冷热水循环系统........................................................................................................172.2.3辅助热泵系统............................................................................................................202.3测量与控制系统...........................................................................................................202.4本章小结.......................................................................................................................24第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究......................................................253.1实验目的.......................................................................................................................253.2评价指标.......................................................................................................................253.3太阳能集热器集热性能实验.......................................................................................263.3.1热管式真空管太阳能集热器....................................................................................273.3.2蓄热式真空管太阳能集热器....................................................................................283.4太阳能转轮除湿空调性能实验...................................................................................293.4.1实验工况的选取........................................................................................................293.4.2运行方案设计............................................................................................................293.4.3实验结果与分析........................................................................................................303.5系统全回风运行测试实验...........................................................................................38I 3.6本章小结.......................................................................................................................40第四章太阳能两级转轮除湿空调系统的理论研究......................................................424.1表冷器的数学模型.......................................................................................................424.2除湿转轮的数学模型...................................................................................................434.3直接蒸发冷却器的数学模型.......................................................................................454.4系统模型的验证...........................................................................................................474.5数值计算结果与分析...................................................................................................474.5.1处理空气入口温度对送风温度的影响....................................................................484.5.2处理空气入口相对湿度对送风温度的影响............................................................484.5.3再生空气入口温度对送风温度的影响....................................................................494.6本章小结.......................................................................................................................50第五章结论及展望..........................................................................................................515.1结论...............................................................................................................................515.2展望...............................................................................................................................52参考文献..............................................................................................................................53发表论文及参加科研情况说明..........................................................................................58致谢..................................................................................................................................59II 第一章绪论第一章绪论1.1研究背景及意义随着社会的不断发展，我们对生产和居住环境的要求也越来越高。制冷空调系统能够人为地提供适宜的温湿度环境，现已广泛应用于工业、国防、民用等领域。然而，空调系统也是制造环境问题的参与者，例如：臭氧层破坏和全球变暖等。另外，制冷空调系统的能耗也相当客观，统计数据显示其已占据了建筑能耗的一半以上。因此节约能源和环境保护一直是空调技术发展的两大主题。1.1.1臭氧层破坏和全球变暖问题臭氧层是聚集在高度为15-50km的平流层内的浅蓝色气体，能够吸收99%以上对人体和其他生物有害的短波紫外线，是保护所有细胞生物的天然屏障。人类于1982[1]年9月最早发现南极部分地区臭氧层变得及其稀薄，此后对臭氧层的形成和破坏机理进行了深入研究。发现了一些消耗臭氧层物质（ODS），其主要有全氯氟烃/氟氯化碳（CFCs）、哈龙、含氢氯氟烃(HCFCs)、四氯化碳（CTC）、甲基溴（MB）等。其中的全氯氟烃和含氢氯氟烃广泛应用于制冷领域。为了控制臭氧层破坏，国际社会于1985年和1987年分别出台了《保护臭氧层维也纳公约》及《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书》(MontrealProtocolonSubstancesthatDepletetheOzoneLayer)，至今已历经多次调整和修订，对保护臭氧层的相关事宜做出了详细的说明。而含消耗臭氧层物质（ODS）的制冷剂的替代和新型环保制冷剂的研发也成为了制冷行业的共同目标。在上个世纪九十年代以前，空调系统所采用的制冷剂主要为全氯氟烃、含氢氯氟[2]烃和氨。其中，全氯氟烃对臭氧层的破坏力最强，例如R11、R12、R502等。发达国家在1996年已经停止了生产和消费氟氯化碳，我国也在2007年完成了氟氯化碳的替代工作。HCFCs作为CFCs类制冷剂重要的替代物，对臭氧层的危害相对而言要小得多，其主要包括R22、R141b、R123等。然而氢氯氟烃对臭氧层依然具有一定破坏力，所以接下来又研制出HCFs类制冷剂，以其替代CFCs和HCFCs类制冷剂。最早出现的HCFs类制冷剂是R410A、R134A、R407C等，现已在空调、制冷、低温等[3]领域得到了逐步的应用。然而一旦我们空调系统中所使用的制冷剂发生泄露就会导致明显的温室效应，其也是造成全球变暖的参与者。自1997年签订《京都议定书》之后，研制新型制冷剂不但要立足于保护大气臭氧层，且要尽可能降低温室效应，即以ODP（臭氧消耗潜能值）和GWP（全球变暖潜能值）值都比较小为目标。温室效应是大气中的二氧化碳、甲烷之类的温室气体含量增加，使得更大程度上吸收了地球表面和近地气层向地球以外方向发出的红外辐射，产生大气变暖的反应，致使全球气温升高的现象。制冷空调系统对温室效应的影响主要体现在以下两个方面：1 第一章绪论（1）系统在运行、维护和废弃时因制冷剂释放泄露到外界环境中对温室效应产生的直接影响；（2）系统运行过程中因消耗电能产生二氧化碳对温室效应产生的间接影响[4]，其中主要因素为第二方面。CO2、空气、水、NH3、丙烷、丁烷等自然工质以其零ODP和极低的GWP受到人们的普遍关注。从长远来看，基于取之于自然回归于自然的原则，采用自然工质替代现如今广泛使用的人工合成制冷剂对于环境保护和维持生态圈的平衡有着极大好处。但是，自然制冷剂空调系统也都存在着相应技术上的难题，而且一些系统的制冷效率较低，对全球变暖的间接影响较大，需要人们的进一步研究和改进，以提高设备的能量综合利用效率。同时，研究和完善新的制冷方式成为解决[5]问题的一个重要方向，如吸收式制冷、除湿制冷、地源热泵等。另外，提高自然清洁的可再生能源如太阳能、风能、地热能等的开发利用率也得到了人们越来越多的关注和探索。1.1.2湿度控制的意义和方法空气调节能够为工业生产及人们的日常居住提供适宜的环境气体，对社会经济的发展和民众生活水平的提高有着重要意义。湿度，作为评价空气干燥程度的物理量，是空气调节的一项重要内容。空气湿度太高或太低都会对生产和生活产生负面作用。过高的空气湿度一旦凝结会造成机器设备腐蚀而减少使用寿命，粮食、水果等加速腐烂，工艺流程中的次品量增加，甚至引起安全事故等。空气湿度过低时，服务器机房、产品加工车间等会出现静电，静电的存在会影响工艺实施、损坏设备或是更严重的后果。因此，工业生产、物品储存和某些特殊场合需要严格控制空气的湿度，确保环境湿度在适宜的范围。另外，随着整个社会对生存环境更加关注及对健康生活更加重视，人们对室内空气品质的要求也越来越高。据统计，我们人类一天中有80%以上的时间是在房间里面度过的，故而空气品质的好坏会在很大程度上影响到人们的健康状况和做事效率。其中湿度控制是改善室内空气品质的重要途径。因为湿度能够从许多方面直接或间接地影响人体舒适性。如在高温高湿的空气环境中，人体皮肤表面蒸发作用减弱而湿润度增强，人们会有潮湿、气闷、热感增强等不舒适感觉；在低温高湿的空气环境下，人体表面衣物因水分较高导致热阻降低，使得与人体间的导热增强，造成人体的冷感提升。同时，高湿环境有利于细菌、真菌等微生物的繁殖，如果这些污染物进入人体就会引起各种疾病的产生。但是当空气湿度过低时，人体水分蒸发加快，[6]这会容易导致呼吸道疾病、咽痛、咳嗽等“干燥病”。因此，ASHRAEStandard62-2001标准规定，空调区域内相对湿度必须控制在30%～60%。室内空气湿度对建筑环境的影响如表1-1。制冷空调系统对空气湿度的调节主要体现于除湿过程。应用较多的空气除湿方式有很多种如：冷却除湿（露点法）、固体吸附式除湿、液体吸收式除湿、膜法除湿、[8]HVAC除湿等。实际应用中也有将不同除湿方式结合使用以实现在特殊条件下高效率地降低空气含湿量的目的。但每种除湿方法均有其自身的优缺点且它们的除湿效果2 第一章绪论和适用条件有所不同。以下是对4种主要除湿方式做出的简单介绍。表1-1相对湿度对建筑环境的影响Tab.1-1Effectofairrelativehumidityonthebuildingenvironment相对湿度对建筑环境质量的影响100空气达到饱和，有水滴出现大于90细菌繁殖加速，砖及油漆表面开始发霉大于85建筑材料明显回潮，手触摸有潮湿感，木制品开始腐蚀大于75皮革制品开始生霉，尘埃中的细菌开始大量繁殖大于70霉菌开始出现65人体舒适感的上限值45人体舒适感的下限值小于45物品开始出现静电（1）冷却除湿（露点法）冷却除湿是通过各种冷却方式将要处理空气的温度降低到露点温度以下，析出冷凝水，而降低空气含湿量的除湿方法。冷却除湿过程能够连续进行，运行稳定，技术成熟，是制冷空调系统中应用最为广泛的一种除湿方式。但空调系统中经过冷却除湿后的处理空气接近于饱和状态点，需要对其重新加热到适当温度才能满足送风要求。这种对空气温湿度耦合处理的方式最大的缺点是造成了能源的巨大浪费。而且一般用于高露点要求的除湿，如果采用冷却除湿来获得较低露点的空气，则须添加除霜设备。（2）固体吸附式除湿固体吸附式除湿是利用固体吸附剂的良好亲水性吸附湿空气中的水蒸气，来降低空气含湿量的一种除湿方式，能够应用于低湿环境中，且能够获得较低的露点温度。常用的固体吸附剂有氯化锂、硅胶、分子筛及一些复合材料等。固体吸附式除湿有吸附床除湿和转轮除湿两种，其中转轮除湿是固体吸附式除湿中最典型的一种。除湿转轮通过自身的转动能够同时进行空气除湿和吸附剂再生的过程，其中再生过程需要大量的热量，是转轮除湿主要耗能的地方。目前，转轮除湿在太阳能、余热等低品位能源利用方面已有广泛的应用。转轮除湿具有运行稳定、除湿量大、适用范围广、低湿[9-13]除湿效率高等优点，使其在空调和除湿系统中的应用成为一个研究热点。（3）液体吸收式除湿液体吸收式除湿是某些吸湿性好的盐溶液如溴化锂、氯化锂、氯化钙等表面蒸汽压低于空气中水蒸气分压力，利用二者之间的压力差将空气中的水分吸收到吸湿性溶液中，直至二者水蒸气分压力达到平衡状态。吸湿后的溶液因浓度降低，吸湿能力减小，需进行加热或抽真空浓缩才能再次恢复吸湿性。相比固体吸附式除湿，液体吸收式除湿可以较为容易地实现除湿过程中的冷却，从而改善溶液的吸收能力。液体吸收3 第一章绪论式除湿不仅除湿能力强，还能够杀死空气中的一些病菌，吸收空气中的灰尘等污染物，有利于提高送风品质。但是，此类溶液一般会腐蚀金属装置，并且可能会随着空气进入室内，对人体造成危害。（4）膜法除湿膜法除湿是一种借助于亲水性膜两侧水蒸气浓度差进行水分传递的除湿方法。而除湿膜两侧的水蒸气浓度差是由两侧空气压力和温度共同决定的。根据除湿原理的不同，膜法除湿可以分为压缩法、真空法、加热再生法等。用于气体除湿研究的膜现今主要有无机膜、高分子聚合物膜、液膜，其除湿效率都是取决于水蒸气的渗透系数及[14]水蒸气与其它气体的分离系数。膜吸收剂法、膜湿泵法和再循环膜接触器系统法是[15]空调领域研究比较多的新的膜除湿方法。虽然膜材料和分离技术还不够成熟，但膜法除湿以其除湿过程连续、可靠性高、能耗小、对设备无腐蚀作用等优点，受到人们越来越多的关注和研究，具有较大的发展空间。1.1.3空调系统的节能近些年，随着各国工业化的迅速推进，全球能源消耗量也大幅增长。尤其是储存在地球上数千万年的煤炭、石油和天然气这三大不可再生能源日渐枯竭，使得人们已经充分意识到将要来临的能源危机。如果新的能源体系不能及时建立，能源危机将会席卷全球，特别是国民经济和人们生活极大依赖于石油等资源的欧美发达国家。最严[16]重的结果，就是导致工业大幅度萎缩，甚至各国为抢占有限的剩余资源而发动战争。新型能源如太阳能、地热能的开发利用存在成本高、技术不够成熟及供能力度不足等问题，故节约和高效利用有限的能源成为现阶段缓解能源问题必不可少的措施。建筑能耗占据整个社会能源总消耗量的30%左右，是能源消耗最多的三大项目之一。在建筑生命周期的能耗组成中，建造过程中材料等的能源消耗仅占20%左右，其它均是在建筑运行过程中消耗掉的。暖通空调系统作为建筑运行过程中的主要耗能项[17]目，其能源消耗量占建筑能耗的50%-60%。实际上，我国空调设备普遍存在有能效比较低的缺点，因此如何提高空调系统运行效率一直是人们广泛关注的热点。另外，人们对室内空气品质要求的不断提高也必定会增加空调系统的耗能。据研究发现，空[18]调能耗中有20%-50%是用来降低空气含湿量的，故而如何减少空调系统中除湿能耗已成为空调系统节能研究的一个重要方向。1.1.4太阳能在制冷空调中的应用太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁无污染能源，能够被直接或间接地利用。14据研究，太阳辐射到地球的能量中有60%（1.1×10kW）可以最终到达地球表面，如果到达地球表面的能量中有0.1%能以10%的效率加以转换利用，那么产生的电功率[19]将会是世界发电总功率的4倍。可以看出，太阳能是一种开发潜力很大的替代性新型能源。太阳能应用到空调制冷领域最突出的特点是具有很好的季节匹配性，即当夏季气4 第一章绪论温较高，室内热负荷较大时，太阳辐射强度也正处于较大的时候，可以利用的辐射热量也就越多。在制冷系统中，太阳能主要有两种利用方式，一种是通过光-热转换，以热能驱动制冷；另一种是通过光-电转换，以电力驱动制冷。前者是人们最早利用太阳能进行制冷的方式，其具有成本低、无污染、无噪声的特点；后者是通过光伏效应等途径转换成电能，然后以电能驱动传统的压缩式空调、斯特林空调等达到制冷效果。总的来说，光电制冷的原理简单且容易实现，但是利用太阳能发电成本较高，且稳定性不好。因此，太阳能制冷一般指热驱动的空调制冷技术。图1-1所示为利用太阳能实现供暖和制冷的技术途径。[20]图1-1太阳能制冷空调技术途径[20]Fig.1-1Technologymeasuresofsolarcooling太阳能驱动吸收式制冷系统是利用太阳能集热器将太阳辐射能量转化为热能，然后将这些热能用于加热吸收式制冷机的发生器的制冷系统。较为常用的吸收式制冷机有氨水吸收式制冷机和溴化锂吸收式制冷机，其中溴化锂吸收式机组的应用最为广泛。太阳能驱动吸附式制冷系统是以太阳能作为再生热源，将集热器所集热量直接或间接地用于吸附床中制冷剂解吸的制冷系统。吸附床中填充有吸附剂，其比表面积较大，用以吸附系统中的工质。吸附床常用的吸附工质对有沸石分子筛-水，活性炭-甲醇、活性炭-氨及氯化钙-氨等。但是，太阳能吸附式制冷系统的制冷量和COP普遍偏低，相比其它形式的制冷系统，并没有明显的优势。目前，国内外学者对太阳能吸附[21-24]式制冷也有较多的研究。5 第一章绪论太阳能驱动除湿空调系统依据吸湿剂种类的不同分为溶液除湿空调系统和固体除湿空调系统。这两种系统的共同之处为：被处理空气依靠干燥剂除去水分，然后经蒸发冷却达到送风温湿度状态，由太阳能加热过的高温空气对干燥剂进行再生以恢复其除湿性能。实际上，这两种除湿空调对热源温度的要求是各种太阳能空调方式中最低的。目前，人们对太阳能溶液除湿空调的研究主要有以下几个方向：现有吸湿性溶液性能的分析和新型吸湿溶液的研制、除湿和再生设备的结构设计、系统优化及太阳能的高效利用等。因利用太阳辐射提供的热量对溶液进行再生一般需要通过中间介质进行换热，这样使得能量的利用率有所降低，故有研究人员提出将集热过程和再生过程结合在一起制成太阳能集热/再生设备。经理论和实验验证，此种再生方式具有较高的再生效率。太阳能固体除湿空调系统采用除湿转轮对被处理空气进行干燥，转轮由隔板划分为除湿区和再生区，要处理的空气与再生空气逆向流过除湿转轮。上海交通大学建立了太阳能两级转轮除湿空调系统试验台，通过实验验证了其可行性，且在上[25]海夏季工况下相比传统压缩式空调，在满足送风要求的同时可以节省70%的电耗。广州大学研究了不同运行条件下太阳能作为再生热源的转轮除湿蒸发冷却空调的制[26]冷量和COP值。太阳能驱动喷射式制冷系统是利用太阳能作为工作热源的喷射式制冷系统，其热源的利用途径也是通过中间介质如水等的循环流动给喷射式制冷系统提供所需热量以驱动系统的正常运行。但是，太阳能喷射式制冷空调系统的性能系数比较低，现今主要处于实验室阶段。以下是几种主要的太阳能制冷空调在欧洲和中国的应用示范分析。（a）欧洲（b）中国[20]图1-2太阳能空调在欧洲和中国的应用示范分析[20]Fig.1-2Analysisofsolarcoolingprojectinchina1.2转轮除湿技术简介1.2.1转轮除湿的基本原理转轮除湿是利用干燥剂材料的良好亲水性除去流过的湿空气中含有的水蒸气来减少其含湿量的设备，布满蜂窝状流道的除湿转轮是其核心部件，而具有大量空隙的6 第一章绪论干燥剂附着在除湿转轮流道壁面上。转轮由隔板划分为两个扇形区域，分别是除湿区和再生区。当要处理的湿空气流过转轮除湿区时，流道壁面的固体干燥剂被空气冷却后，其含有的水蒸气分压力低于湿空气中的水蒸气分压力，导致水蒸气从湿空气传递到固体干燥剂中，随着吸附量增大，这些流道壁面上的干燥剂慢慢趋于饱和状态；然后通过转轮的旋转将吸附有水蒸气的流道转入再生区，再生区逆向流过的热空气加热流道，使得干燥剂内水蒸气分压力大于再生空气内水蒸气分压力，水蒸气从吸附剂内脱附出来被再生空气带走，如此便完成了一个周期的工作过程。图1-3是转轮除湿的工作流程。[27]图1-3转轮除湿工作流程Fig.1-3Desiccantwheelworkflow1.2.2转轮除湿材料的研究进展转轮除湿主要是依靠流道壁面上附着的干燥剂（即吸附材料）与湿空气中水蒸气分压力差进行水分传递而实现除湿效果的。除湿材料是整个转轮的核心成分，对其性能的研究一直都是人们关注的焦点。用于除湿转轮的传统吸附材料有硅胶、氯化锂和分子筛等。这几种吸附材料均有各自的优点，但在稳定性和吸湿性上也都存在有不足[28]之处。有学者指出改性分子筛和新型复合材料将会是吸附除湿材料的研究方向。氯化锂和氯化钙都属于吸湿性盐，具有较强的吸湿能力，但对金属有腐蚀性，且氯化钙的腐蚀性比氯化锂还要高，其中氯化锂于1960年以前就已经作为吸附剂应用在了除湿转轮中。氯化锂具有高度的化学稳定性，能够以无水盐、水合物晶体和盐水溶液的状态吸附空气中的水蒸气。而且具有较强的杀菌能力，能够提高处理空气品质。[29]另外，氯化锂的再生温度不高，再生过程比较容易实现。贾春霞等通过实验研究得出以下结论：氯化锂转轮和硅胶转轮的最佳再生温度分别为60℃和100℃，在相同工况条件下相比硅胶转轮，氯化锂转轮的显热效率和潜热效率都比较高。但是氯化锂存在吸附水蒸气后若形成液体会容易溢出，在湿度较低的环境下除湿量较小，再生需要的解吸热量较大等不足。硅胶化学性质稳定，而且不溶于水和其它溶剂。硅胶吸附水蒸气有两个过程，首7 第一章绪论先硅原子与水发生化学吸附形成硅羟基，然后硅羟基与水分子发生物理吸附形成氢键。硅胶在吸附和解吸的过程中始终处于固态，可以直接清洗表面。相比其它吸附材料，硅胶的不足之处有：吸附大量水蒸气后容易破裂即机械强度较差；耐热性能较弱；吸[30]附性能不高等。钟金华等采用实验研究的方法对比分析了相同工况下硅胶和氯化锂转轮在达到稳定状态前的动态除湿特性，指出硅胶的非稳态过渡时间比氯化锂转轮短，但除湿量和除湿性能系数却低于氯化锂转轮。有学者通过改进硅胶转轮的制备方法来改善转轮转芯的性能，现今最常用也是最有效的转芯制备方法是浸渍法。分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，分为天然分子筛和人工合成分子筛两种。分子筛作为除湿转轮的吸湿性材料最大的优点是：在较低相对湿度的环境中仍能进行除湿，因此可以使处理空气获得非常低的露点温度（最低能够达到-60℃）。当温度较高时如100-120℃，硅胶的吸水率几乎为零，而分子筛却能保持在13%以上的吸水率[31]。这些是因为分子筛网格结构中规则的孔道对水分子具有较强的作用力，但也正是这个原因给分子筛脱附再生过程增加了难度，其再生温度通常要在250℃以上。从以上介绍可以看出，各种传统吸附剂材料的不足之处均会影响到转轮的除湿性能，而复合吸附材料是将多种材料以不同的比例和方式结合在一起，如此可在一定程度上改善采用单一成分进行除湿存在的问题。因此国内外众多学者都有对复合吸附材[32]料进行深入研究。在国内，丁静等制备了由氯化锂和氯化镁按一定比例组成的氯化锂复合吸附剂，其再生温度很低且吸附量大，同时降低了氯化锂随空气流走对设备造[33-34]成的腐蚀，但存在制备过程复杂度较高等缺点。贾春霞等测试了由硅胶与氯化锂组成的新型复合干燥剂和硅胶的平衡吸附性能，结果显示前者的吸湿能力是后者的2[35]倍以上，并对硅胶基复合干燥剂转轮最优转速进行了分析。蒋赣等采用硅溶胶作为分子筛的黏合剂、分散剂制备了陶瓷纤维基硅胶/分子筛复合吸附剂，具备不同湿度条[36]件下较高的静态和动态吸附量。方玉堂等讨论了硅溶胶浓度、分子筛含量等对复合[37,38]物吸附性能的影响。华南理工研制了改性分子筛和改性硅胶/分子筛这两种吸附材[39-41]料，并对它们的静态吸附结果进行了分析。在国外，OkadaKiyoshi等采用溶胶-凝胶法所研制的无定型Al2O3-SiO2干凝胶的吸水性能随着Al的增加而增加，但制备[42]过程因出现乙醇而为化工业带来不便。Yuril.Aristov等将Cacl2植入中孔硅胶中制[43]成复合吸附材料。WarrierKGK等在碱性条件下将TiO2与硅胶复合制成的复合材[44]料因化学键Ti-O-Si的存在而耐热能力得到提升。GonzólezJ.C等制备了由海泡石和活性炭组成的复合材料，在较大的相对湿度范围内（89-39%）具有较好的吸附性能，尤其是在中高相对湿度的情况下，且当海泡石在氯化钙中浸渍后吸附能力大大增强。[45]C.Y.Tso等的研究结果表明活性炭、硅胶和氯化钙的复合吸附剂可以作为低温热源驱动的吸附式制冷除湿系统的一个很好的选择。1.2.3转轮除湿空调的特点转轮除湿空调是一种将转轮除湿与蒸发冷却等其它冷却方式相结合的新型空调8 第一章绪论系统，它是将空气先进行等焓除湿，之后再降温到要求的送风温度，送入室内。转轮除湿空调具有以下特点：（1）将空气温度和湿度的处理过程解耦，分开且依次进行除湿和降温。不仅实现了对温湿度的精准调节，有利于改善热舒适环境，又避免了再热造成的能源浪费。（2）采用对环境无污染的制冷剂水或减少使用传统氟利昂制冷剂有利于防止臭氧层破坏和全球气温变暖等环境问题。（3）结构紧凑，除湿过程连续；且因不需要密闭系统，故加工要求较低，容易实施。（4）再生温度较低，可以采用工业余热、太阳能、系统回收热量等加热再生空气，节约能源。（5）没有冷凝水产生，避免出现传统空调器中空气受到霉菌污染的现象；同时，[46]吸附剂能够吸附空气中的微小颗粒、捕捉细菌等。故而提高了送风的空气品质，给人体增加了舒适感。1.3太阳能转轮除湿空调系统国内外的发展历程转轮除湿空调系统历经60年的发展，如今技术水平已日趋成熟。最早出现的转[47]轮除湿空调系统是Pennington于1955年提出的以通风模式运行的干燥冷却系统。如图1-4，环境气体流过除湿转轮时，水蒸气被转轮的吸附剂吸附，含湿量降低，经[48]显热交换器和直接蒸发冷却器的降温，送入室内。Schuyltz将干燥剂采用直接太阳辐射进行再生，但结果显示此系统COP比利用热空气对干燥剂再生系统低。图1-4通风型循环系统示意图Fig.1-4Schemediagramofventilation-typecirculationsystem再循环模式是早期对通风模式有改进的一个循环系统。它送入室内的空气是从室内排出的、经过空调设备除湿降温处理之后的气体，即工作气流在设备和室内组成的系统内不断循环。而再生用的空气源于室外环境，再生过程结束后再次排到室外。再[49]循环模式的系统通常COP(ARI)不会高于0.8。9 第一章绪论图1-5再循环型系统示意图Fig.1-5Schemediagramofairrecirculationcirculationsystem[50]Dunkle循环通过增加一个转轮式换热器将通风模式和再循环模式综合在一起。这样既能提供较大制冷量又能为换热器提供较低冷却气流温度，但存在新风量不足的缺点。Maclaine-cross于1974年提出一种固体干燥冷却循环（SENS），此循环系统在理想条件下的COP可以达到2.0以上。该循环系统是利用除湿转轮先将室外空气除湿，之后通过转轮换热器冷却，再与来自室内的循环空气混合，混合后的空气流入翅片式换热器（冷却盘管）被冷却，最后，一部分空气送入室内实现制冷，另一部分空气送至冷却塔对从翅片式换热器流出的冷却水进行蒸发冷却后排入大气。科罗拉多州立大学太阳能应用实验室(SEAL)对该循环进行了测试，在环境温度26℃、相对湿度26%[51]的条件下，热力COP为2.45。[52]P.R.Burns等于1985年研究了通风-冷凝循环、再循环-冷凝循环和通风-热交换循环这三种转轮除湿空调系统，其认为与传统空调相比，在特定工况条件下可节能56.5%-66%。[53]德克萨斯A＆M的研究人员提出直接和间接蒸发冷却组合循环，即DINC。此种循环系统是将直接和间接方式组合的蒸发冷却器取代通风系统中的直接蒸发冷却器。[54]Collier和Cohen提出将除湿转轮分级再生，即把再生区分成两个扇形部分，分别是预热再生区和加热再生区，转轮的除湿区微通道先旋转到预热再生区，然后经过加热再生区。其中通入预热再生区的再生空气是从换热器流出的一部分未经加热的气[55]流，而另一部分气流加热后送入加热再生区。重庆大学的杨颖等提出了将分级再生式转轮除湿与蒸发冷却结合的空调系统，对比一般再生空调系统，分级再生式空调系统制冷量小6%左右，而再生能耗低50%左右，热力性能系数高约90%。转轮除湿空调系统中能量的消耗集中在再生过程。传统的转轮除湿空调一般利用电加热器为再生提供所需要的热量，其往往比压缩式空调的耗能还要高，很大程度上制约了转轮除湿空调的推广。因此研究者在寻求新型高效热力循环的同时，也在积极10 第一章绪论探索太阳能、工业余热、生物质能等低品位热源在转轮除湿空调中的有效应用。由于太阳能具有清洁无污染且与室内负荷匹配性良好等优点，其在转轮除湿空调中的应用成为人们研究的热点。近些年，随着太阳能集热效率的提高和相关技术的进步，太阳能转轮除湿空调系统的性能也不断得到提升。[56]S.P.Halliday等对太阳能为干燥剂除湿提供再生热量进行了可行性分析。[57]Henning等利用TRNSYS软件对比分析了多个太阳能驱动的转轮除湿空调系统性能，指出干燥剂/冷却器结合的太阳能辅助冷却系统是可行的，尤其是在温暖湿润的气候。国内对基于太阳能再生的转轮除湿空调系统研究最为活跃的是上海交通大学、华南理[58]工大学、广州大学等。其中丁静等对开式太阳能旋转除湿空调系统进行了数值模拟，结果显示在同一地点，再循环型运行系统制冷量大，而通风型运行系统COP值高。[59]丁云飞等将除湿转轮和独立新风结合，并采用太阳能作为再生能源，相比传统的冷[60]却除湿独立新风系统节能30%。葛天舒等将太阳能驱动的两级转轮除湿空调与传统电驱动的压缩式空调从热力性和经济性两个方面进行了对比分析，结果表明太阳能两级转轮除湿空调系统可以提供符合要求的送风，且能够节省70%的电耗，系统高出的[61]初投入回收期为7年。腊栋等构建了单转轮两级太阳能除湿空调系统，此种空调系统实现了在低热源温度下的深度除湿，且平均热力COP接近于1.0，平均电力COP达到了4.65，太阳能的利用率在50%以上，是一种适用于高温高湿气候的转轮除湿空调。研究表明，单独的转轮除湿空调系统在高湿环境下很难把空气处理至设计要求的舒适状态，而将转轮除湿空调和其它冷却方式结合的转轮复合式空调系统由于综合了多种系统的优点能够很好地解决这个问题。国内对太阳能转轮除湿空调与其它冷却方[62]式联合构成的复合系统也做出了大量的研究工作。左志远等对太阳能驱动的转轮除湿辅助中央空调系统做出分析，指出该系统可以降低冷水机组设计负荷的要求，实际[63]运行中节能效果明显，且有较强适应性。张于峰等采用数值模拟的方法研究了两种以太阳能作为再生热源的转轮复合空调系统，分别是转轮除湿和蒸汽压缩制冷、转轮除湿和蒸汽压缩及蒸发冷却相结合的复合空调系统，对比相同条件下的常规蒸汽压缩式空调系统，总负荷能耗分别节省61.86%和71.16%。[64]太阳能转轮除湿空调在国内外均有示范工程。在国内，上海交通大学研制的两转轮两级除湿空调应用在江阴万龙源科技有限公司，单转轮两级除湿空调应用在上海交通大学机动大楼。而在国外，德国、奥地利、西班牙、荷兰等国的太阳能转轮除湿空调工程也都有成功实施。1.4本课题研究的主要内容本文主要研究于不同工况条件和运行模式下太阳能两级转轮除湿空调系统的性能，具体内容可以分为以下4个方面：（1）以日集热量和日均集热效率为评价指标，对集热系统的热管式真空管太阳11 第一章绪论能集热器和蓄热式真空管太阳能集热器的集热性能分别进行实验分析。（2）以天津以往夏季的温度和湿度情况为参考确定系统全新风运行模式下要研究的7个参数所取的3个水平值，设计出7因素3水平的正交实验表，根据实验过程中记录的测量值，计算出每组实验的制冷量、除湿量、热力制冷性能系数等指标，通过对实验结果进行的极差和方差分析，研究系统送风温度、制冷量、除湿量、热力制冷性能系数和电力制冷性能系数随着7个运行参数的变化情况，以及这7个运行参数在实验条件下对5个性能指标影响程度的大小排序和最佳取值情况。（3）以全回风运行模式的测试实验来研究该系统在传统运行方式（再循环）下的制冷能力，评价指标包括送风温度、制冷量及电力制冷性能系数。（4）建立空调箱内处理空气流经部件的数学模型，基于各部件的位置关系将其整合为系统模型，通过matlab编程计算正交实验方案工况下的送风温度值，与实验值对比来验证模拟计算的准确性；然后在更宽泛的工况取值下研究系统的送风温度，为系统在不同地区的选用提供参考。1.5本章小结本章从环境破坏、湿度控制、空调节能及太阳能应用四个方面对课题研究的背景和意义进行了论述，并分析了转轮除湿的工作原理，除湿材料的发展以及太阳能两级转轮除湿空调系统的研究现状。基于课题目前的研究进展和存在的问题，提出了本文的研究内容，即不同工况条件和运行模式下太阳能两级转轮除湿空调系统的性能分析。12 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍太阳能两级转轮除湿空调系统将转轮除湿技术和蒸发冷却技术相结合，并采用太阳能作为再生热源，非常符合节能环保的主题要求。以下将对太阳能两级转轮除湿空调试验台系统的原理和主要设备进行简单介绍。2.1实验台系统基本原理太阳能两级转轮除湿空调系统由风系统、热水系统和冷水系统组成。如图2-1、2-2所示分别为系统原理图和空气处理过程的焓湿图，要处理的高温高湿空气（处于状态点1）流经除湿转轮Ⅰ时被固体干燥剂吸附水蒸气而降低含湿量，同时由于吸附过程放出热量，致使处理空气温度升高，达到状态点2；然后再与表冷器1进行显热交换，温度降低，相对湿度升高，状态点由2达到3；处于状态点3的处理空气流经除湿转轮Ⅱ时再次被干燥剂除湿升温到达状态点4；接着与表冷器2进行显热交换，出口空气状态达到状态点5；最后流过直接蒸发冷却器，被等焓加湿降温后（状态点6）送入室内。再生空气被引入系统后分为两部分，分别用来将除湿转轮Ⅰ和Ⅱ吸附的水蒸气解吸出来。其中一部分再生空气经加热器1的加热后送入除湿转轮Ⅰ，另一部分再生空气经加热器2加热送入除湿转轮Ⅱ，从转轮Ⅰ和Ⅱ流出的高温高湿的再生空气汇合后排入大气。其中表冷器1和2中流动的冷却水由冷水系统提供；两个加热器加热再生空气用冷却水是由热水系统供应。图2-1太阳能两级转轮除湿空调系统原理图Fig.2-1Theschematicdiagramofsolardriventwo-stagedesiccantwheelairconditioningsystem13 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍1101201301401501601701801902002101000.0400.03890%RH%RH%RH%RH%RH%RH%RH50.03610080604020100.034800.0320.030700.028))0.026600.0240.022(kg/kgkJ/kg5010.0200.0184030.0162%RH620.01430Enthalpy(0.012450.010Humidityratio200.0081%RH0.006100.0040.00200.0000102030405060708090100110Drybulbtemperature(℃)图2-2空气处理过程的焓湿图Fig.2-2TheI-ddiagramofprocessair2.2试验台运行方式与主要设备2.2.1风系统如图2-3所示为室内风系统图，风道设计可以实现不同空调运行模式或不同温湿度工况条件下对系统性能的研究。图2-3室内风系统图Fig.2-3Theindoorairsystem夏季制冷空调：模式一，太阳能两级转轮除湿空调独自提供冷量：（1）全新风运行模式：风阀F2、F3、F6、F10、F11开启，且风阀F1、F4、F5、F7、F8、F9、F12、F13关闭。14 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍（2）全回风运行模式：风阀F1、F3、F6、F10、F11开启，且风阀F2、F4、F5、F7、F8、F9、F12、F13关闭。（3）新回风混合运行模式：风阀F1、F2、F3、F6、F10、F11开启，且风阀F4、F5、F7、F8、F9、F12、F13关闭。模式二，辅助热泵独自提供冷量：（1）全新风运行模式：风阀F2、F3、F5、F8、F12开启，且风阀F1、F4、F6、F7、F9、F10、F11、F13关闭。（2）全回风运行模式：风阀F1、F3、F5、F8、F12开启，且风阀F2、F4、F6、F7、F9、F10、F11、F13关闭。（3）新回风混合运行模式：风阀F1、F2、F3、F5、F8、F12开启，且风阀F4、F6、F7、F9、F10、F11、F13关闭。模式三，太阳能两级转轮除湿空调和辅助热泵联合提供冷量：（1）全新风运行模式：风阀F2、F3、F5、F8、F12开启，且风阀F1、F4、F6、F7、F9、F10、F11、F13关闭。（2）全回风运行模式：风阀F1、F3、F5、F8、F12开启，且风阀F2、F4、F6、F7、F9、F10、F11、F13关闭。（3）新回风混合运行模式：风阀F1、F2、F3、F5、F8、F12开启，且风阀F4、F6、F7、F9、F10、F11、F13关闭。本实验所采用的运行模式是太阳能两级转轮除湿空调独自供冷的全新风模式。由于外界环境具有多变性，故为了使处理空气和再生空气入口温湿度能够稳定在实验方案中所要求的数值，应先将新风经恒温恒湿箱调节到设定温湿度再分别送入空调箱。因此，本实验实际运行中需将风阀F1、F3、F12、F13开启，F2、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10、F11关闭。图2-4是两组恒温恒湿箱设备，其技术参数如表2-1所示。图2-4恒温恒湿空调箱体Fig.2-4Theconstanttemperatureandhumiditychamber15 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍表2-1恒温恒湿空调箱体技术参数Tab.2-1Technicalparametersofconstanttemperatureandhumiditychamber项目处理空气侧机组再生空气侧机组型号TAC0613BHXTAC0613CH风量（m³/h）3000.03000.0机外余压（Pa）200200供冷量（kW）33.5—加湿量（kg/h）29.0029电加热功率（kW）2445图2-5所示为空调箱内部结构图和实物图，其主要由一、二级除湿转轮、表冷器1、表冷器2、直接蒸发冷却器、处理风机、再生风机、加热器1、加热器2和箱体组成。表2-2为空调箱体外形尺寸和设计参数。（a）内部结构图（b）实物图图2-5两级转轮除湿空调箱Fig.2-5Thetwo-stagedesiccantwheelairconditioningcase16 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍表2-2空调箱外形尺寸和设计参数Tab.2-2Overalldimensionsanddesignparametersofairconditioningcase项目数值项目数值机组外形尺寸（mm）1270*3900*2100送风口尺寸（mm）590*590处理新风量（m³/h）3000排风口尺寸（mm）300*300再生排风量（m³/h）2000再生空气入口尺寸（mm）590*290设计制冷量（kW）30再生空气出口尺寸（mm）260*260图2-6除湿转轮和直接蒸发冷却器Fig.2-6Desiccantwheelanddirectevaporativecooler空调箱中的两个除湿转轮采用特制的复合吸附剂材料（氯化锂和硅胶复合）和日本进口基材。转轮直径965mm，厚度200mm，气流微通道为正弦形，高度和宽度分别为0.001m和0.002m。经转轮吸附除湿后的处理空气被表冷器冷却后温度仍比较高，未能满足设计送风温度，故在表冷器2之后布置有直接蒸发冷却器，其参数见表2-3。表2-3直接蒸发冷却器的主要参数Tab.2-3Mainparametersofdirectevaporativecooler外形尺寸（mm）蒸发冷却填料蒸发冷却效率1050×1100×100Celdek7090纸质填料80%2.2.2冷热水循环系统2.2.2.1冷水循环冷却水循环系统主要由冷水泵、冷却塔、表冷器1和表冷器2（技术参数相同）和循环管道组成，如图2-7所示为冷却塔和表冷器的实物图，设备技术参数见表2-4和表2-5。其中两个表冷器并联布置于空调箱，用于冷却从两个转轮流出的处理空气。17 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍图2-7冷却塔和表冷器Fig.2-7Coolingtowerandcoolingcoil表2-4冷却塔的主要参数Tab.2-4Mainparametersofcoolingtower进水管出水管风机电动机水量风量能力型号2尺寸尺寸（kW）（L/min）（m/min）（k.cal/hr）KST-50RT3G.P3G.P1.5550280165000表2-5表冷器的主要参数Tab.2-5Mainparametersofcoolingcoil处理风量有效管长片距水阻力空气阻力冷量列数排数（m³/h）（mm）（mm）（kPa）（Pa）（kW）30003029002.21.6316.29152.2.2.2热水循环热水循环系统主要由热管式真空管太阳能集热器、蓄热式真空管太阳能集热器、热水泵、蓄能罐、膨胀水箱、加热器1和加热器2（两个加热器参数相同）构成。其22中热管式和蓄热式真空管太阳能集热器的集热面积分别为36.7m和42m。图2-8为两种太阳能集热器的实物图。为了合理地利用太阳辐射热及适应不同辐射强度状况，通过管路设计能够实现集热系统的四种运行模式：（1）热管式真空管太阳能集热器单独运行；（2）蓄热式真空管太阳能集热器单独运行；18 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍（3）蓄热式和热管式真空管集热器并联运行；（4）蓄热式和热管式真空管集热器串联运行（循环热水依次流过蓄热式和热管式集热器）。（a）热管式集热器（b）蓄热式集热器图2-8太阳能集热器Fig.2-8solarcollectors表2-6加热器的主要参数Tab.2-6Mainparametersofheater处理风量有效管长片距水阻力空气阻力加热量列数排数（m³/h）（mm）（mm）（kPa）（Pa）（kW）300018410002.25.5220.7215试验台热水循环系统有以下几种不同的运行方案：（1）太阳能集热器管组、相变蓄能罐、转轮除湿空调箱中的加热器三者串联组成的热水循环运行方式。当太阳辐射强度比较大时，相变蓄能罐自动进行蓄热；晚上或太阳辐射强度弱时，相变蓄能罐自动放热。（2）太阳能集热器管组和转轮除湿空调箱中的加热器二者串联运行，可在白天太阳辐射能量充足的时候启用。（3）太阳能集热器管组和相变蓄能罐串联运行，进行蓄热过程；之后相变蓄能罐再与转轮除湿空调箱中的加热器串联，进行空调制冷过程。可于特定需求的时间运行此模式。本实验是在太阳辐射充足的7、8月份进行，且主要为了研究不同运行工况下太阳能两级转轮除湿空调系统的性能。因此实验中选择采用的是太阳能集热器管组与转19 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍轮除湿空调箱中的加热器直接串联的运行方案，相变蓄能罐不参与使用。2.2.3辅助热泵系统本实验所采用的运行模式是太阳能两级转轮除湿空调独自供冷的全新风模式，辅助热泵设备未参与运行，因此不再对其做详细介绍，以下是热泵的主要参数。表2-7TICA风冷管道式空调机组技术参数表Tab.2-7technicalparametersofTICAair-cooledductedairconditioningunit项目单位内容产品名称风冷管道式空调机组室内机2TSD75BR型号室外机2TSA75BR额定制冷量kW19.5额定制热量kW20.4制冷kW7.5整机输入功率制热kW6.5制冷A16.1整机额定电流制热A14.832.3测量与控制系统实验中需要测量的原始参数主要有：空调箱内处理空气和再生空气的温度、相对湿度以及风速，冷热水循环流量和温度，太阳辐射强度。温湿度和流量测点布置如图2-9所示。20 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍R1-R11为温湿度测点T1-T8为温度测点L1、L2为流量测点1蓄热式太阳能集热器2热管式太阳能集热器3分水器4集水器5热水泵6冷水泵7蓄能罐8冷却塔9膨胀罐10空调箱E1-E5和F1-F6为电动调节阀图2-9太阳能两级转轮除湿空调系统示意图Fig.2-9Theschematicdiagramofsolardriventwo-stagedesiccantwheelairconditioningsystem（1）处理和再生空气的温度和相对湿度对空调箱内处理和再生空气温度和相对湿度的测量采用温湿度传感器，型号为LTW-B，输出4-20mA，工作电源24V。温度的测量范围为0-80℃，准确度优于±0.5℃；湿度的测量范围为5-95%RH，准确度≤±2%RH。温湿度传感器的探头直接布置于测点气流中（R1-R11）。图2-10温湿度传感器和风速巡检仪Fig.2-10Temperatureandhumiditysensorandwindspeedinspectioninstrument（2）处理和再生空气风速风速测量采用日本KANOMAX风速巡检仪，其可将测到的风速转存到计算机上。21 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍处理和再生风道中探头布置于远离风机的位置，避免涡流影响测得数据的真实度。两个风道都是在同一截面上布置6个探头，左右两侧位置对称均有3个（如图2-11），取测得风速的平均值乘以风道的截面积得到风量。图2-11风道测点布置Fig.2-11Arrangementofmeasuringpointsinairduct（3）冷热水循环温度冷热水循环系统水温测量采用PT100温度传感器，输出4-20mA，工作电源24V，测点共8处，即T1-T8。（4）冷热水流量冷热水循环系统流量的测量采用苏州三丰仪表制造有限公司的LD-(50)-15222b-11111-1智能电磁流量计，如图2-12所示。输出4-20mA，工作电源24V，流速范围0.1m/s-15m/s。图2-12智能电磁流量计和PC-2-T太阳辐射标准观测站Fig.2-12IntelligentelectromagneticflowmeterandPC-2-Tsolarradiationobservatory22 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍（5）太阳辐射强度太阳辐射强度的测量采用锦州阳光科技发展有限公司的PC-2-T太阳辐射标准观2测站，如上图，总辐射强度测量范围0-2000W/m，精度小于5%，分辨率1W。图2-13空调箱监控画面Fig.2-13Monitorscreenofairconditioningcase图2-14冷热水系统监控画面Fig.2-14Monitorscreenofcoldandhotwatersystem23 第二章太阳能两级转轮除湿空调系统介绍2.4本章小结本章介绍了太阳能两级转轮除湿空调系统试验台，其主要包括风系统、冷却水系统、热水系统、辅助热泵系统及测量控制系统。确定了实验中采用的运行模式为没有蓄能罐和热泵参与的太阳能集热器与空调箱串联的全新风模式。并列出了构成各子系统的主要设备及数据测量装置的技术参数。24 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究基于已搭建的试验台，本章拟对太阳能两级转轮除湿空调系统进行实验研究，主要分为太阳能集热器集热性能实验、太阳能转轮除湿空调性能实验和系统全回风运行测试实验三个方面。通过对实验结果的分析，考察该系统不同运行条件下的运行特点。3.1实验目的本实验主要目的是研究天津夏季工况条件下太阳能两级转轮除湿空调系统的性能，以及使其运行高效的最优参数组合，实验具体内容包括以下几个方面：（1）对影响太阳能两级转轮除湿空调系统送风温度等的7个运行参数进行研究，分别是处理风入口温度、再生风入口温度、处理风入口相对湿度、处理风量、再生风量、转轮Ⅰ转速和转轮Ⅱ转速。（2）初步分析这7个运行参数的影响，确定实验参数变化范围，设计7因素3水平的正交实验表。（3）根据实验方案设定每组实验的参数值，进行实验并利用试验台测试设备记录相关数据，根据实验数据计算实验指标。（4）采用极差和方差分析法对实验数据进行统计和分析；得到这7个因素对太阳能两级转轮除湿空调系统性能评价指标的影响情况，以及这7因素的最优水平组合。（5）采用全回风的运行模式测试此空调系统的制冷能力，以制冷量、电力制冷性能系数作为评测指标。3.2评价指标文中作为太阳能两级转轮除湿空调系统性能的评价指标主要有太阳能集热系统日集热量和日平均集热效率、两级转轮除湿量、送风温度、制冷量、热力制冷性能系数和电力制冷性能系数。如下：（1）太阳能集热系统日集热量计算公式如下：NτciiQc=∫0Cp,wρwVc(Tc,out-Tc,in)dτ=Δτ∑Cp,wρwVc(Tc,out-Tc,in)(3-1)i=1式中，Qc为太阳能集热系统日集热量，kJ；τc为太阳能集热系统日运行时间，s；ρw为水的密度，kg/m³；Vc为太阳能集热系统的热水流量，m³/s；Tc,in、Tc,out分别为太阳能集热器进出口的热水温度，℃。（2）太阳能集热系统日平均集热效率计算公式如下：25 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究QQQcccηpj==τday=N(3-2)QsolariAc∫IdτAcΔτ∑Ii=10ηpj为太阳能集热系统日平均集热效率；Qsolar为日太阳能辐射量，kJ；Ac为太阳2day能集热器总面积，m；I为太阳辐射强度，W/m²；τ为日照时间，s；N。（3）除湿量DD=Y-Y(3-3)p1p2式中：Yp1处理空气进口含湿量，g/kg；Yp2处理空气出口含湿量，g/kg。（4）太阳能两级转轮除湿空调系统运行的制冷量Qm(h--h)ρV(hh)(3-4)propro,inpro,outapropro,inpro,out式中，Q为空调机组的制冷量，kW；mpro为处理空气的质量流量，kg/s；Vpro为处理空气的体积流量，m³/s；hpro,in和hpro,out分别为处理空气进出口的焓值，kJ/kg。（5）太阳能两级转轮除湿空调系统运行的热力制冷性能系数QCOP(3-5)dCρV()T-Tpw,whwhwin,hwout,式中，COP为空调机组的热力性能系数；Vhw为热水流量，m³/s；Thw,in、Thw,out分别为热水流入和流出空调箱的温度，℃；（6）太阳能两级转轮除湿空调系统运行的电力制冷性能系数QCOP=(3-6)eW+W+W+Wrpefp式中，COPe为空调机组的电力制冷性能系数；Wr为两个转轮的电机功率，kW；Wpe为空调箱内蒸发冷却器的电功率，kW；Wf为处理和再生风机的电功率，kW；Wp为冷热水泵的电功率，kW。3.3太阳能集热器集热性能实验为了研究两种真空管太阳能集热器的集热性能，分别开启热管式真空管太阳能集热器单独运行模式和蓄热式真空管太阳能集热器单独运行模式。两种不同热水循环运行模式下空调箱内相关参数设定情况：处理风量、再生风量分别为3000m³/h、2000m³/h；转轮Ⅰ和转轮Ⅱ的转速均为8r/h；冷水流量为实际测量值（调节冷水泵转速的变频器设定值为50Hz）；处理空气和再生空气均引自环境气体（入口温湿度与外界一致）。22实验中热管式太阳能集热器和蓄热式太阳能集热器的启用面积分别为36.7m、42m。全天各时刻的太阳总辐射强度由位于天津商业大学3号实验楼的太阳辐射标准观测站测得，数据为每5分钟记录一次。以下是对两种集热器的日集热量和日平均集热效率的分析。26 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究3.3.1热管式真空管太阳能集热器800）2W/m600400200太阳总辐射强度（000:0002:0004:0006:0008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:0024:00时间(2014年8月15日)图3-1全天太阳辐射强度变化Fig.3-1Changeofsolarradiationintensitythroughouttheday图3-1为2014年8月15日全天太阳辐射强度的瞬时变化情况。从6:05到19:00期间，太阳辐射强度均大于零，13:10时辐射强度达到全天最大值844W/㎡。从11:05到14:10，辐射强度开始在800W/㎡上下浮动，其中最小值为765W/㎡。从8:30:04到18:00:00实验台运行期间，太阳辐射总能量为790.3MJ。7010集热管组进口960集热管组出口热水流量8507）/h6340m5304热水温度（℃）203热水流量（21010008:30:049:53:3411:17:0412:40:3414:04:0415:27:3416:51:0418:14:34时间（2014年8月15日）图3-2循环热水流量及进出太阳能集热器的温度Fig.3-2Circulatinghotwaterflowandinlet/outlettemperatureofsolarcollectors图3-2为试验台运行期间太阳能两级转轮除湿空调系统循环热水的流量和进出热管式集热器管组的温度值。从图上可以看出在14:20:47附近热水进出口温度达到峰值，但相比太阳辐射强度峰值的到来有所滞后。在整个实验运行期间，循环热水流量在4.8m³/h上下波动，但波动幅度非常小，基本上可视为恒定值。从8:30:04到18:00:00，27 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究集热管组总的集热量为454.544MJ。平均集热效率为57.51%。3.3.2蓄热式真空管太阳能集热器800）2W/m600400200太阳总辐射强度（000:0002:0004:0006:0008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:0024:00时间（2014年8月8日）图3-3全天太阳辐射强度变化Fig.3-3Changeofsolarradiationintensitythroughouttheday如图3-3所示为2014年8月8日全天太阳辐射强度变化情况。从5:50到19:15，太阳总辐射强度都大于零,11:00至12:50期间迎来全天辐射强度峰值，其中最大瞬时辐射强度为11:25时的859W/㎡。之后因天气转阴，太阳辐射强度下降较大。全天（从5:50到19:15）总的太阳辐射能量值为771.08MJ。100990集热管组进口8集热管组出口80热水流量7706）603/h5m504403热水温度（℃）30热水流量（2201010013:13:3814:37:2316:01:0817:24:5318:48:3820:12:2321:36:08时间（2014年8月8日）图3-4循环热水流量及进出太阳能集热器的温度Fig.3-4Circulatinghotwaterflowandinlet/outlettemperatureofsolarcollectors如图3-4所示为太阳能两级转轮除湿空调系统循环热水的流量和进出蓄热式集热器管组的温度值。试验台运行时间为13:13:38至20:52:51，从图可以看出13:13:38之28 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究后有一段时间循环热水的流量和集热器进出口温度波动幅度很大，这是由于试验台刚开启时，热水泵运行不稳定，且楼顶段循环热水自身储存有大量能量。系统运行稳定后，蓄热式集热器管组进出口温度值开始下降，进出口温差整体程减小趋势。试验台整个运行期间，蓄热式集热器总的蓄热量为368.648MJ。全天平均集热效率为47.81%。3.4太阳能转轮除湿空调性能实验3.4.1实验工况的选取（1）处理空气入口参数的确定根据气象资料显示，2013年天津市夏季7、8月份最高气温的月平均值分别为31.9℃和32.8℃，而最低气温的月平均值分别为24.3℃和25℃。故将实验中处理空气温度取值范围确定为：27-33℃。综合考虑天津市夏季相对湿度变化范围和试验台恒温恒湿设备实际运行能力，将处理空气的相对湿度确定为50%-70%。处理风量为2100-2400m³/h。（2）再生空气入口参数的确定试验台上安装的两个带有新型除湿材料的转轮，再生温度在55-85℃，而温湿度传感器对温度的测量范围是0-80℃。基于以上两方面的考虑，将实验中再生空气温度变化范围定为55-75℃。再生湿度约为9%，再生风量为1150-1350m³/h。（3）冷热水流量和转轮转速的确定将驱动冷热水泵的变频器设置为50Hz，保持系统中冷热水量一直处于最大值。转轮转速为4-8r/h。3.4.2运行方案设计本实验主要是研究处理风入口温度、再生风入口温度、处理风入口相对湿度等7个运行参数对系统性能的影响及其最优组合。由于要研究的运行参数较多，全面实验任务量过大，故选择采用正交试验方案。正交实验设计是依据正交性从大量全面实验中选出一部分具有代表性的点进行实验，选取的这些点具有均匀分散、整齐可比的优点。这种实验设计是一种高效率、快速又经济的实验设计方法，在很多领域的研究中都得到了广泛的应用。因三水平可以观察变化趋势，选择最佳搭配，所以本实验选取7因素3水平的正7交表布置实验，即L18(3)正交表。如下表3-1和3-2所示。29 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究7表3-1L18(3)正交表7Table3-1L18(3)orthogonaltable因素1234567ABCDEFG实验11111111实验21222222实验31333333实验42112233实验52223311实验62331122实验73211323实验83322131实验93133212实验101313221实验111121332实验121232113实验132213132实验142321213实验152132321实验163312312实验173123123实验183231231表3-2因素水平表Table3-2Factorsleveltable因素处理风量再生风量处理温度处理湿度再生温度转轮Ⅰ转速转轮Ⅱ转速33水平A(m/h)B(m/h)C(℃)D(%)E(℃)F(r/h)G(r/h)1210011502750554422250125030606566324001350337075883.4.3实验结果与分析30 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究实验过程中的数据每5秒钟记录一次，每组实验的计算数据取各参数达到正交表工况要求时所记录数据的平均值。根据各个测点的温湿度值，通过查询焓湿图、饱和水蒸气压力表等计算每组实验的除湿量、制冷量、热力制冷性能系数和电力制冷性能系数。最后采用极差和方差分析法对实验结果进行统计分析。极差分析是对要研究的7个因素列在实验中具有相同水平的指标求平均值，用平均值中最大值减去最小值得到极差R。其中各因素列极差值的大小排序表示各因素在实验范围内变化时对实验指标的影响程度大小，而每个水平对应的实验指标平均值的大小可以用来确定该因素各水平中使实验指标最好的水平，将每个因素的好水平组合在一起即为最优水平组合。另外，实验指标随着每个因素的变化趋势也可由此获得。由于极差分析存在一定局限性，所以本实验同时进行方差分析，精确计算各因素的主要程度，以弥补极差分析的不足。3.4.3.1各因素对送风温度的影响表3-3送风温度的极差和方差分析Table3-3Rangeandvarianceanalysisofsupplyairtemperature处理风量再生风量处理温度处理湿度再生温度转轮Ⅰ转转轮ⅡABCDE速F转速GT121.36821.35020.75020.41721.96721.28321.700T221.61722.23522.18521.85221.53522.06821.902T322.46721.86722.51723.18321.95022.10021.850R（极差）1.0990.8851.7672.7660.4320.8170.202SS(平方和)3.9812.37210.58122.9740.7182.5680.132DF(自由度)2222222MS(均方)1.9911.1865.29011.4870.3591.2840.066F（统计量）1.6500.9834.3859.5200.2971.0640.055P值0.3290.4700.1290.0500.7620.4470.948从表3-3的极差分析可以看出，在实验工况范围内，影响太阳能两级转轮除湿空调系统送风温度的7个因素主次排序为：处理湿度>处理温度>处理风量>再生风量>转轮Ⅰ转速>再生温度>转轮Ⅱ转速；各因素的最优水平组合为：处理风量1、再生风量1、处理温度1、处理湿度1、再生温度2、转轮Ⅰ转速3、转轮Ⅱ转速2。方差分析得出的因素主次排序是：处理湿度>处理温度>处理风量>转轮Ⅰ转速>再生风量>再生温度>转轮Ⅱ转速，对比极差分析结果发现除了再生风量和转轮Ⅰ转速顺序相反外，其它因素排序是一致的。分别比较再生风量和转轮Ⅰ转速的极差、P值，二者均相差很小，且P值都大于显著性水平0.05，说明这两个因素对送风温度的影响不显著。但31 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究是一般认为方差分析要比极差分析精确，故此处以方差分析得出的因素影响排序为最终结果，即处理湿度>处理温度>处理风量>转轮Ⅰ转速>再生风量>再生温度>转轮Ⅱ转速。其中转轮Ⅱ的转速对送风温度的影响非常小，而处理湿度的影响最大。262626262424242422222222送风温度（℃）202020201818181821002200230024001100120013001400262830323450607026326326处理风量（m/h）再生风量（m/h）处理温度（℃）处理湿度（%）242424222222送风温度（℃）20202018181850607080468468再生温度（℃）转轮Ⅰ转速（r/h）转轮Ⅱ转速（r/h）图3-5各因素对送风温度的影响Fig.3-5Impactofvariousfactorsonsupplyairtemperature如图3-5所示，在实验研究的工况范围内，太阳能两级转轮除湿空调系统的送风温度随着处理空气的风量、入口温度和入口相对湿度的增大而提高。当处理空气的风量增大，送风温度先缓慢上升，之后上升速度加快，风量为2100m³/h时送风温度是最小的。相反，当处理空气入口温度提高时，送风温度上升速度是先大后小。而送风温度与处理空气入口湿度基本上是正比关系，送风温度随着处理空气入口相对湿度提高线性增大。再生空气的风量从1150m³/h增大到1350m³/h的过程中，送风温度先升高后降低，其原因可能是再生空气的风量增大引起经过转轮的处理空气温度升高和湿度降低这两个变化哪个影响更大，风量自1150m³/h增大到1250m³/h过程中，处理空气温度升高的影响较大，之后是湿度降低的影响更大。同理，送风温度随着再生空气入口温度的提高先降低后升高，也是湿度降低和温度升高相互作用对蒸发冷却后送风影响的结果。当转轮Ⅰ的转速增大，从再生侧带到处理侧的热量变多，但同时除湿能力也提高，综合作用的结果是送风温度先快速升高后略有降低。而随着转轮Ⅱ的转速增大，送风温度先小幅升高后略微降低，变化量非常小，因此转轮Ⅱ转速对送风温度的影响可以忽略。3.4.3.2各因素对制冷量的影响从表3-4的极差分析可以看出，在实验工况条件下，7个因素对太阳能两级转轮除湿空调系统制冷量的影响大小排序为：处理温度>转轮Ⅱ转速>处理风量>再生温度>处理湿度>转轮Ⅰ转速>再生风量。各因素的最优水平组合为：处理风量1、再生风量3、处理温度3、处理湿度3、再生温度3、转轮Ⅰ转速1、转轮Ⅱ转速3。由方差分析32 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究结果得到的7个因素对实验指标影响程度排序为：处理温度>转轮Ⅱ转速>处理风量>再生温度>处理湿度>转轮Ⅰ转速>再生风量，两个分析结果相同。其中处理温度的P值小于0.05，说明处理温度对空调系统制冷量的影响显著。表3-4制冷量的极差和方差分析Tab.3-4Rangeandvarianceanalysisofcoolingcapacity处理风量再生风量处理温度处理湿度再生温度转轮Ⅰ转转轮ⅡABCDE速F转速GT19.8738.7655.5538.8278.3379.6778.998T29.8028.8678.1938.7588.9638.8527.693T37.6329.67513.5609.72210.0078.77810.615R（极差）2.2410.918.0070.9641.670.8992.922SS(平方和)19.4782.984199.7553.4678.5402.98625.706DF(自由度)2222222MS(均方)9.7391.49299.8771.7344.2701.49312.853F（统计量）6.9061.05870.8201.2293.0281.0599.114P值0.0750.4490.0030.4070.1910.4490.0531414141412121212）kW101010108888制冷量（66664444210022002300240011001200130014002628303234506070314处理风量（m3/h）14再生风量（m/h）14处理温度（℃）处理湿度（%）121212）kW101010888制冷量（66644450607080468468再生温度（℃）转轮Ⅰ转速（r/h）转轮Ⅱ转速（r/h）图3-6各因素对制冷量的影响Fig.3-6Impactofvariousfactorsoncoolingcapacity如图3-6所示，太阳能两级转轮除湿空调系统的制冷量随着再生空气的风量和入口温度、处理空气入口温度的增大而增大。在再生空气风量从1150m³/h增大到1350m³/h的过程中，制冷量先缓慢增大，后增大速度加快，前段和后段的增幅分别为33 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究0.102kW和0.91kW。当处理空气入口温度从27℃提高到33℃，系统制冷量从5.553kW迅速增大到13.560kW，其中后一段的增大速度比前一段增大速度要快。由图可知系统制冷量随着再生空气入口温度的提高近似于线性增大，再生温度从55℃提高至75℃，制冷量由8.337kW增大至10.007kW。然而，系统的制冷量随着处理空气的风量和转轮Ⅰ转速的提高而减小。当处理空气的风量从2100m³/h增大到2250m³/h，系统制冷量稍有减小；而从2250m³/h增大到2400m³/h过程中，系统制冷量迅速减小，减小幅度为2.17kW。制冷量随着转轮Ⅰ的转速提高，先快速减小至8.852kW，然后缓慢减小至8.778kW，其中前段减幅为0.899kW。当转轮Ⅱ的转速提高，制冷量先从8.998kW减小至7.693kW，再增大至10.615kW。3.4.3.3各因素对除湿量的影响表3-5除湿量的极差和方差分析Tab.3-5Rangeandvarianceanalysisofdehumidifyingcapacity处理风量再生风量处理温度处理湿度再生温度转轮Ⅰ转转轮ⅡABCDE速F转速GT17.2904.3653.9554.2624.4205.0354.613T24.9004.3854.7034.6035.0924.8984.228T33.2276.6676.7586.5525.9055.4836.575R（极差）4.0632.3022.8032.291.4850.5852.347SS(平方和)50.04621.00825.28318.3146.6361.12419.006DF(自由度)2222222MS(均方)25.02310.50412.6429.1573.3180.5629.503F（统计量）158.99866.74480.32758.18421.0823.57060.385P值0.0010.0030.0020.0040.0170.1610.004由表3-5的极差分析可以看出，7个因素在各自所取水平内对实验指标（两个除湿转轮的除湿量）影响程度的大小排序为：处理风量>处理温度>转轮Ⅱ转速>再生风量>处理湿度>再生温度>转轮Ⅰ转速。各因素的最优水平组合为：处理风量1、再生风量3、处理温度3、处理湿度3、再生温度3、转轮Ⅰ转速3、转轮Ⅱ转速3。由方差分析结果得到的7个因素对实验指标影响程度排序为：处理风量>处理温度>再生风量>转轮Ⅱ转速=处理湿度>再生温度>转轮Ⅰ转速。转轮Ⅱ转速、处理湿度、再生风量的排序与极差分析的不同，这里以方差分析结果为准。其中处理风量、再生风量、处理温度、处理湿度和转轮Ⅱ转速这5个因素的P值均小于0.01，说明这些因素对实验指标的影响极显著；而再生温度的P值小于0.05，表示再生温度对实验指标影响显著。34 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究8888）g/kg66664444除湿量（222221002200230024001100120013001400262830323450607083838处理风量（m/h）再生风量（m/h）处理温度（℃）处理湿度（%））666g/kg444除湿量（22250607080468468再生温度（℃）转轮Ⅰ转速（r/h）转轮Ⅱ转速（r/h）图3-7各因素对除湿量的影响Fig.3-7Impactofvariousfactorsondehumidifyingcapacity从图3-7可以看出，除湿空调系统中两级转轮的除湿量随着再生空气的风量和入口温度、处理空气的入口温度和入口湿度这四个因素水平值的增大而增大。其中再生空气的风量从1150m³/h增大到1250m³/h，除湿量略有增大，可以看出增幅很小；从风量1250m³/h增大到1350m³/h过程中，除湿量迅速增大，当再生风量为1350m³/h时达到最大值6.667g/kg。这是因为再生风量的增大有利于除湿转轮上干燥剂的再生，再生程度的加深能够提升转轮除湿能力。在处理空气入口温度和相对湿度分别从27℃增大到33℃和从50%增大到70%的过程，除湿量均是先缓慢增大后快速增大，最大除湿量分别为6.758g/kg和6.552g/kg。除湿量和再生空气入口温度基本上是正比关系，随着再生温度的增大除湿量线性增大。而当处理空气的风量从2100m³/h减小到2400m³/h，对应除湿量迅速地从7.290g/kg减小到3.227g/kg。这是因为处理风量越大使得处理空气在转轮微通道中停留的时间越短，其与干燥剂接触的时间也就越短，从而造成处理空气与干燥剂的水蒸气传递尚未进行完全便流出了除湿转轮。当转轮Ⅰ和转轮Ⅱ的转速从4r/h增大到6r/h，再到8r/h，除湿量均是先减小后增大，最小值分别为4.898r/h、4.228r/h，最大值分别为5.483r/h、6.575r/h。3.4.3.4各因素对热力制冷性能系数的影响由表3-6的极差分析可以看出，7个因素对太阳能两级转轮除湿空调系统热力制冷性能系数的影响大小排序为：处理温度>再生温度>转轮Ⅰ转速>处理湿度>处理风量>再生风量>转轮Ⅱ转速。各因素的最优水平组合为：处理风量2、再生风量1、处理温度3、处理湿度3、再生温度1、转轮Ⅰ转速1、转轮Ⅱ转速3。由方差分析结果得到的7个因素对实验指标影响程度排序为：处理温度>再生温度>转轮Ⅰ转速>处理湿度>再生风量>处理风量>转轮Ⅱ转速。再生风量和处理风量对实验指标热力制冷性能系数的影响大小排序上极差分析和方差分析计算结果相反，此处仍然以方差分析为准。根35 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究据各因素的P值大小，可以知道在实验选定的水平条件下，处理温度对系统热力制冷性能系数的影响最大，其它因素的影响比较小。表3-6热力制冷性能系数的极差和方差分析Tab.3-6RangeandvarianceanalysisofCOPd处理风量再生风量处理温度处理湿度再生温度转轮Ⅰ转转轮ⅡABCDE速F转速GT10.9281.0330.5470.7631.4271.2070.838T21.0811.0110.7441.0300.7460.9460.952T30.8190.7841.5361.0340.6550.6741.037R（极差）0.2620.2490.9890.2710.7720.5650.199SS(平方和)0.2090.2293.2890.2892.1340.8520.120DF(自由度)2222222MS(均方)0.1040.1151.6440.1451.0670.4260.060F（统计量）0.4110.4516.4750.5694.2011.6770.236P值0.6950.6740.0820.6170.1350.3240.8031.61.61.61.61.21.21.21.20.80.80.80.8热力制冷性能系数0.40.40.40.42100220023002400110012001300140026283032345060701.631.631.6处理风量（m/h）再生风量（m/h）处理温度（℃）处理湿度（%）1.21.21.20.80.80.8热力制冷性能系数0.40.40.450607080468468再生温度（℃）转轮Ⅰ转速（r/h）转轮Ⅱ转速（r/h）图3-8各因素对热力制冷性能系数的影响Fig.3-8ImpactofvariousfactorsonCOPd图3-8所示为太阳能两级转轮除湿空调系统的热力制冷性能系数随着7个运行参数的变化情况。总的来看，处理空气的入口温度和相对湿度、转轮Ⅱ的转速这三个因素的取值越大，系统的热力制冷性能系数也就越大；再生空气的入口温度和风量、转轮Ⅰ转速三个因素取值越大，对应的热力制冷性能系数越小。具体地，处理空气入口36 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究温度从27℃增大至33℃过程，热力制冷性能系数增大速度变快，前段和后段的增幅分别为0.197和0.792。当处理空气入口相对湿度增大，热力制冷性能系数先快速增大，后基本不变。而热力制冷性能系数随转轮Ⅱ的转速近似于线性增大。当再生空气风量提高，热力制冷性能系数先缓慢减小，后减小速度变快。而当再生空气入口温度变大，热力制冷性能系数先快速减小，之后缓慢减小。转轮Ⅰ转速减小，系统热力制冷性能系数线性减小。当处理空气风量从2100m³/h增大到2250m³/h，再到2400m³/h，系统的热力制冷性能系数是先增大后减小，2250m³/h再生处理风量时达到1.081。3.4.3.5各因素对电力制冷性能系数的影响表3-7电力制冷性能系数的极差和方差分析Tab.3-7RangeandvarianceanalysisofCOPe处理风量再生风量处理温度处理湿度再生温度转轮Ⅰ转转轮ⅡABCDE速F转速GT11.4071.2080.7541.1701.0701.3551.229T21.3001.1741.0931.1161.1821.0931.006T30.9441.2681.8041.3651.3991.2031.415R（极差）0.4630.0941.0500.2490.3290.2620.409SS(平方和)0.7040.0273.4430.2060.3350.2080.501DF(自由度)2222222MS(均方)0.3520.0141.7220.1030.1680.1040.251F（统计量）16.6530.65081.4054.8767.9284.92411.855P值0.0240.5830.0020.1140.0630.1130.038由表3-7的极差分析可以看出，7个因素对太阳能两级转轮除湿空调系统电力制冷性能系数的影响大小排序为：处理温度>处理风量>转轮Ⅱ转速>再生温度>转轮Ⅰ转速>处理湿度>再生风量。各因素的最优水平组合为：处理风量1、再生风量3、处理温度3、处理湿度3、再生温度3、转轮Ⅰ转速1、转轮Ⅱ转速3。对实验指标电力性能系数的方差分析显示因素的影响程度排序为：处理温度>处理风量>转轮Ⅱ转速>再生温度>转轮Ⅰ转速>处理湿度>再生风量，与极差分析结果完全相同。由于处理风量、处理温度、转轮Ⅱ转速这三个因素的P值小于0.05，故它们对系统的电力性能系数影响显著。37 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究2.02.02.02.01.81.81.81.81.61.61.61.61.41.41.41.41.21.21.21.21.01.01.01.0电力制冷性能系数0.80.80.80.80.60.60.60.621002200230024001100120013001400262830323450607032.0处理风量（m3/h）2.0再生风量（m/h）2.0处理温度（℃）处理湿度（%）1.81.81.81.61.61.61.41.41.41.21.21.21.01.01.0电力制冷性能系数0.80.80.80.60.60.650607080468468再生温度（℃）转轮Ⅰ转速（r/h）转轮Ⅱ转速（r/h）图3-9各因素对电力制冷性能系数的影响Fig.3-9ImpactofvariousfactorsonCOPe由图3-9可以看出，处理空气风量增大，太阳能两级转轮除湿空调系统的电力制冷性能系数从1.407先减小到1.300，后迅速减小到0.944。这是因为处理风量增大，系统制冷量是先缓慢减小后快速减小，而系统总的电功率是线性增大的。再生空气风量增大，系统的电力制冷性能系数先略微减小，然后增大到1.268。这是由于再生风量增大，制冷量开始时增大速度非常慢，后来变快，再生风机耗功增大导致了系统总功率线性增大。当处理空气入口温度从27℃增大至33℃，系统电力制冷性能系数同制冷量的变化趋势一致，均是快速增大，前段和后段的增幅分别为0.339、0.711。同样地，电力制冷性能系数随着处理空气入口湿度、再生空气入口温度的变化情况与制冷量的变化相似，其原因均是系统电功率没有因处理温度、再生温度的改变而改变。当转轮Ⅰ和转轮Ⅱ的转速从4r/h，增大到6r/h，再到8r/h，系统的电力制冷性能系数分别为1.355、1.093、1.203和1.229、1.006、1.415。3.5系统全回风运行测试实验测试期间，将太阳能两级转轮除湿空调系统运行中处理过的送风通入3号实验楼2一面积为87m的办公室，室内空气以同样的风量再回到空调箱，再生空气采用室外新风，经循环热水加热后对两个除湿转轮进行再生，然后直接排到大气中，即试验台开启全回风（再循环）的运行模式。机组运行中，处理风机和再生风机通过变频器分别设置为50Hz和42Hz；热水泵和冷水泵分别设置为50Hz和47Hz；一二级除湿转轮分别设置为5r/h和4r/h。以下是测试期间各参数的变化情况。图3-10为2014年8月18日15:51:35到18:55:59期间太阳能两级转轮除湿空调系统全回风运行中送风和回风的温度与含湿量的分布曲线图。从图上可以看出，在最初的一段时间内，送风温度和含湿量及回风的含湿量均是先升高之后才开始降低的，38 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究这是因为实验台开启后冷水泵于16:21才开始转动，即表冷器内的冷却水开始循环流动。整个实验过程中室内温度从29.1℃降低到27.1℃，相对湿度维持在60%附近。系统运行稳定后，再生温度均在60℃以上，最大时刻超过80℃；而送风温度值迅速降低至20℃-22℃。但可以发现室内温度降低的速度相比传统空调要慢。3020回风含湿量回风温度送风含湿量送风温度28182616）g/kg2414温度（℃）含湿量（2212201015:51:3516:18:4216:45:4917:12:5617:40:0318:07:1018:34:1719:01:24时间（2014年8月18日）图3-102014年8月18日测试送风和回风状态Fig.3-10SupplyairandreturnairstateonAugust18,2014141.2COPe12制冷量1.0100.8）8kW0.660.4制冷量（4电力制冷性能系数0.2200.015:51:3516:18:4216:45:4917:12:5617:40:0318:07:1018:34:1719:01:24时间（2014年8月18日）图3-112014年8月18日测试系统制冷量和电力制冷性能系数Fig.3-11CoolingcapacityandCOPeonAugust18,2014图3-11为2014年8月18日16:21:12到18:55:59期间太阳能两级转轮除湿空调系统全回风运行的制冷量和电力制冷性能系数的分布曲线图。从图上可以看出，系统的制冷量和电力制冷性能系数变化情况相似，分别处于8kW和0.9左右。在18:07:1039 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究之后制冷量和电力制冷性能系数均有变小趋势，这是因为此时热水为两转轮再生空气所提供的热量并不充足，再生温度开始降低到65℃以下，系统除湿量减小，送风温度和含湿量升高。3.6本章小结本章介绍了太阳能两级转轮除湿空调实验目的，提出了评价此空调系统性能的评价指标。对两种太阳能集热器的集热效率做出实验研究，计算了它们在实际运行中各自的日集热量和日平均集热效率。基于实际情况确定了要研究的影响太阳能两级转轮除湿空调系统性能的7个主要因素的取值范围。通过正交实验，分析了处理风入口温度、再生风入口温度、处理风入口相对湿度、处理风量、再生风量、转轮Ⅰ转速和转轮Ⅱ转速对空调系统送风温度、制冷量、除湿量、热力制冷性能系数及电力制冷性能系数的影响情况，并得出了系统运行的最优参数组合。主要结论概括如下：（1）实验条件下，热管式太阳能集热器管组的日集热量有454.544MJ，日平均集热效率为57.51%；蓄热式太阳能集热器管组的日集热量368.648MJ，日平均集热效率为47.81%。（2）7个主要因素对太阳能两级转轮除湿空调系统送风温度影响程度由大到小排序：处理湿度>处理温度>处理风量>转轮Ⅰ转速>再生风量>再生温度>转轮Ⅱ转速，其中处理湿度为显著性因素；各因素的最优水平组合为：处理风量1、再生风量1、处理温度1、处理湿度1、再生温度2、转轮Ⅰ转速3、转轮Ⅱ转速2。（3）7个主要因素对太阳能两级转轮除湿空调系统制冷量影响程度由大到小排序：处理温度>转轮Ⅱ转速>处理风量>再生温度>处理湿度>转轮Ⅰ转速>再生风量，其中处理温度为显著性因素；各因素的最优水平组合为：处理风量1、再生风量3、处理温度3、处理湿度3、再生温度3、转轮Ⅰ转速1、转轮Ⅱ转速3。（4）7个主要因素对太阳能两级转轮除湿空调系统除湿量影响程度由大到小排序：处理风量>处理温度>再生风量>转轮Ⅱ转速=处理湿度>再生温度>转轮Ⅰ转速，处理风量、再生风量、处理温度、处理湿度和转轮Ⅱ转速为极显著因素，再生温度为显著因素；各因素的最优水平组合为：处理风量1、再生风量3、处理温度3、处理湿度3、再生温度3、转轮Ⅰ转速3、转轮Ⅱ转速3。（5）7个主要因素对太阳能两级转轮除湿空调系统热力制冷性能系数影响程度由大到小排序：处理温度>再生温度>转轮Ⅰ转速>处理湿度>再生风量>处理风量>转轮Ⅱ转速。各因素的最优水平组合为：处理风量2、再生风量1、处理温度3、处理湿度3、再生温度1、转轮Ⅰ转速1、转轮Ⅱ转速3。（6）7个主要因素对太阳能两级转轮除湿空调系统电力制冷性能系数影响程度由大到小排序：处理温度>处理风量>转轮Ⅱ转速>再生温度>转轮Ⅰ转速>处理湿度>再生风量，其中处理风量、处理温度和转轮Ⅱ转速为显著性因素；各因素的最优水平组合为：处理风量1、再生风量3、处理温度3、处理湿度3、再生温度3、转轮Ⅰ转速40 第三章太阳能两级转轮除湿空调系统的实验研究1、转轮Ⅱ转速3。（7）随着处理风量增大，太阳能两级转轮除湿空调系统的除湿量和电力制冷性能系数迅速减小，制冷量先略降低然后也迅速减小，而送风温度却稳步上升，热力制冷性能系数先增大后减小，在实验条件下存在使其最大的一个最佳处理风量值。（8）随着再生风量增大，太阳能两级转轮除湿空调系统的送风温度先增大后减小，但增幅和减幅均不大；制冷量和除湿量先略有增大后急速增大；热力制冷性能系数先缓慢减小后减小速度变快；由于制冷量开始时增幅非常小，系统功耗增大对电力制冷性能系数的影响力较大，故电力制冷性能系数先略有减小后有开始变大，即在实验选取的工况范围内出现了最低点；在太阳辐射能量充足时，如果不考虑热力制冷性能系数，那么将再生风量设为最大值1350m³/h可使空调系统运行性能最佳。（9）处理空气入口温度越高，太阳能两级转轮除湿空调系统的送风温度、制冷量、除湿量、热力制冷性能系数和电力制冷性能系数均越大。（10）处理空气入口相对湿度增大，太阳能两级转轮除湿空调系统的制冷量和电力制冷性能系数保持相同的变化趋势，即先减小后变大；送风温度呈线性增大；除湿量增大且后段比前段增幅要大；而热力制冷性能系数先增大后基本不变。在太阳辐射能量充足时，如果不考虑热力制冷性能系数，处理湿度在最大值70%时，不仅能使空调系统运行性能最佳，且因送风温度较高而提高舒适性。（11）提高再生温度，太阳能两级转轮除湿空调系统的制冷量、除湿量和电力制冷性能系数均会增大；而再生温度提高所引起的除湿量增加和流出转轮的处理空气温度升高综合作用的结果使送风温度出现最低点；同时热力制冷性能系数减小。（12）提高转轮Ⅰ转速使得太阳能两级转轮除湿空调系统的送风温度先增大后基本不变，制冷量先减小后基本不变，除湿量先稍微减小后增大，热力制冷性能系数减小，而电力制冷性能系数先减小后增大。将转轮Ⅰ设定成较小的转速有利于提高空调系统整体性能。（13）随着转轮Ⅱ转速提高，太阳能两级转轮除湿空调系统的送风温度基本不变；制冷量、除湿量和电力制冷性能系数均是先减小后增大；而热力制冷性能系数线性增大。（14）测试结果显示全回风运行中太阳能两级转轮除湿空调系统的送风温度能够达到20-22℃，制冷量和电力制冷性能系数分别能够维持在8kW和0.9左右；室内温度可以降低至27.1℃，但温度降低速度较常规空调慢。41 第四章太阳能两级转轮除湿空调系统的理论研究第四章太阳能两级转轮除湿空调系统的理论研究太阳能两级转轮除湿空调系统是通过空调箱对处理空气的温度和含湿量进行调节以达到设计状态点送入室内的，故转轮除湿空调箱是整个空调系统的主要和核心部件。本章就以转轮除湿空调箱为研究对象，建立处理空气流经设备（表冷器、除湿转轮和直接蒸发冷却器）的数学模型，利用matlab编程进行仿真计算。4.1表冷器的数学模型目前人们提出的翅片式显热换热器的数学模型，其计算结果与实验数据吻合度较高，在实际中已获得了广泛应用，故以下直接引用计算：（1）首先确定表冷器迎风面积Fy、每排的散热面积Fd、通水断面积fw、通用热交换效率E＇及排数N。那么表冷器的迎面风速和水流速度分别为:GV=(4-1)yFρyWw=3(4-2)f×10w式中，G为空气的质量流量，kg/s；W为冷水的质量流量，kg/s；ρ为空气密度，kg/m³。（2）假设空气出表冷器的温度为t2那么空气出表冷器的湿球温度为：t=t-(t-t)(1-E′)(4-3)s221s1空气进出口焓值为：2i=0.0707+0.6452+16.18tt(4-4)ss式中，t1为空气进表冷器的温度，℃；t1s为空气进表冷器的湿球温度，℃。（3）析湿系数ζi-i12ζ=(4-5)c(t-t)p12式中，i1为空气进表冷器的焓值，kJ/kg；i2为空气出表冷器的焓值，kJ/kg；cp空气的定压比热容。（4）根据经验公式求传热系数1K=(4-6)11+0.580.835.5×V353.6×wy42 第四章太阳能两级转轮除湿空调系统的理论研究（5）求表冷器能够达到的Eg＇KFβ=(4-7)ζGcpζGcpγ=(4-8)Wcw1exp--β(1-γ)E(4-9)g1-γexp-β(1-γ)2式中，F为表冷器的传热面积，m；β为传热单元数（由表冷器型号和风量确定）；γ为水当量比（由表冷器型号和水量确定）；cw为水的定压比热。（6）求得Eg，并和Eg＇对比t-t12E=(4-10)gt-t1w1式中，tw1为冷却水的初温，℃。若Eg和Eg＇小于某一设定的误差，那么就可以将假设的空气出表冷器的温度t2视为正确的，否则要按照设定的步长重新假定t2值，重复（2）-（6）计算Eg和Eg＇，直到Eg和Eg＇之间的误差小于设定的误差。4.2除湿转轮的数学模型[65]为简化除湿转轮内的复杂传热传质计算，做出如下假设，建立转轮的数学模型。（1）转轮所有的空气流道结构和材料一样，吸附剂在基材料里面均匀分布；（2）除湿区和再生区密封完好，之间无泄露；（3）转轮壳体为绝热的；（4）转轮匀速转动，转速足够低，可以利用惯性系统处理；（5）忽略空气在转轮内流动过程中的速度和压力损失；（6）忽略空气在转轮径向和周向的热传导和质扩散；（7）忽略水蒸气和基材中的热量传导；（8）吸附热完全由干燥剂吸附；（9）忽略基材的吸湿性；（10）干空气和水蒸气的物性参数均为常数。1.控制方程基于以上合理的简化假设，以任一气流微通道为研究对象，建立空气和吸附剂侧的质量、能量守恒方程。（1）空气侧的质量守恒方程YYaaρfA(u)KCY(-Y)(4-11)aydatz式中，Ya为空气含湿量，kg/kg；t为时间变量，s；z为空间变量，m；Ky为传质43 第四章太阳能两级转轮除湿空调系统的理论研究系数；f为空气流道的横截面积占整个控制体积横截面积的比例；A为控制体积的横23截面积，m；C为空气流道的周长，m；Yd为吸附剂含湿量，kg/kg；ρa空气密度，kg/m。（2）吸附剂侧的质量守恒方程YWdρε(1fA)ρ(1ε)(1fA)adtt(4-12)22YWdρ(1fAD)ρ(1fAD)KCY(Y)aG22dsyadzz3式中，ε为吸附剂的孔隙率；Φ为基质中吸附剂的体积比；ρd为吸附剂密度，kg/m；W为吸附剂水分吸附量，kg/kg。（3）空气侧的能量守恒方程TTaaρ(cYc)fA(u)αCT(T)KcCY(YT)(T)(4-13)apaapvdaypvdadatz式中，cpa为干空气定压比热，kJ/(kg·℃)；cpv为干饱和水蒸气定压比热，kJ/(kg·℃)；Ta和Td分别为空气和吸附剂的温度，℃。（4）吸附剂侧的能量守恒方程2TTkTddddρc(1fA)(1ε)(1)ρc(1fA)(1ε)()mpmdpd2ttcpdρdz(4-14)αCT(T)KcCY(Y)(TT)KCT(Tq)adypvadadyadst3式中，ρm为基质的密度kg/m；cpm为基质的定压比热，kJ/(kg·℃)；cpd为吸附剂的定压比热，kJ/(kg·℃)；kd为吸附剂的导热系数，W/(m·K)2.初始条件：Ta(z,0)=Tp0Td(z,0)=Td0W(z,0)=W0(4-15)Ya(z,0)=YaYd(z,0)=Yd03.边界条件：空气侧，Tap(0,)tT2kπ(2k1/2)πtk0,1,2(4-16)Y(0,)tYωωapTar(0,)tT(2k1/2)π(2k2)πtk0,1,2(4-17)Y(0,)tYωωar44 第四章太阳能两级转轮除湿空调系统的理论研究干燥剂侧，TTdd0zzz0zL(4-18)YYdd0zzz0zL4.补充条件：[66]（1）水蒸气的饱和压力PTvsexp23.1963816.44/(d46.13)(4-19)式中，Td为吸附剂的温度，K。[67]（2）湿空气的含湿量0.62188P0.62188RHvdY(4-20)dPPP/PRHatmvatmvsd式中，Patm为当地大气压，Pa。（3）扩散系数分子扩散和努森扩散的综合扩散系数：1.6850.51119TTddD()D1.73510D97r(4-21)GOKDODKPvm[68]有效表面扩散系数：Dq03st102Dexp(0.97410)D1.610m/s(4-22)s0τRT式中，τ为弯曲因子。[69]（4）吸附剂的吸附热10.28wqV(1.00.2843e)（4-23）st式中，V为水的汽化潜热，kJ/kg。（5）传热传质系数NuShNuλCα（4-24）4AShDCOKρya4A为了保证迭代计算的稳定性，将方程4-11到4-14中的对流项采用迎风差分进行离散，扩散项采用中心差分进行离散，而非稳态项写成向后差分的格式。4.3直接蒸发冷却器的数学模型直接蒸发冷却段，干燥的处理空气与水接触，水吸热蒸发后以水蒸气状态进入处45 第四章太阳能两级转轮除湿空调系统的理论研究理空气，致使处理空气的含湿量增加，温度降低。这个过程是等焓加湿降温的过程，处理空气的显热转换成了潜热。如图4-1所示为直接蒸发冷却器的物理模型，将直接[70]蒸发冷却器内的传热传质模型简化，建立一维稳态数学模型。4-1直接蒸发冷却器的物理模型Fig.4-1Physicalmodelofdirectevaporativecooler为简化直接蒸发冷却器内的传热传质计算，做出如下假设：（1）直接蒸发冷却器内水膜在填料表面均匀分布，与水膜紧挨着的空气为饱和空气，其饱和含湿量按此处水温确定；忽略补水的影响，认为水温等于湿空气的湿球温度。（2）忽略蒸发到湿空气中的水蒸气的质量，认为湿空气质量流量不变。（3）认为处理空气的流速V、密度ρ、定压比热容cpa，空气与水之间的传热系数h、传质系数kd，以及水的汽化潜热L等参数在整个过程中均为常数。（4）由于空气与水之间的传质速率比较小，故不考虑传质对传热的影响。h（5）认为路易斯关系式=c成立。pkd设空气流动方向为x轴正方向，当空气流过微元距离dx时，温度的变化为dt，含湿量的变化为d(d)，根据空气与水之间的热质交换基本理论可建立如下方程式：（1）空气与水之间的显热交换量dQ=Gcdt=h(t-t)dF(4-25)xaps式中，t1为空气温度，℃；t2为空气湿球温度；Ga为空气的质量流量，kg/s；dF2为微元距离dx对应的填料表面积，且dF=ζabdx，ζ为填料比表面积，m/m³。（2）空气与水之间的潜热交换量dQ=LGd(d)=LK(d-d)dF(4-26)qads（3）空气与水之间总的热交换量dQ=dQ+dQ=0(4-27)zxq46 第四章太阳能两级转轮除湿空调系统的理论研究边界条件：x=0，t=t1求解以上方程得到：空气出口温度，ζabhLt=t+(t-t)exp(-)(4-28)2s1sGcap空气出口含湿量，cp(t1-ts)ζhLd=d-exp(-)(4-29)2sLρVcap[71]其中传热和传质系数h、kd参考文献确定。4.4系统模型的验证以上建立了空调箱内处理空气流经部件的数学模型，根据各个部件的位置关系，将其整合成两级转轮除湿空调系统的传热传质数学模型，即以一个部件的出口参数值作为下一部件的入口参数值。采用matlab编写计算程序。用第三章正交实验表中的18组实验来验证采用此系统模型计算的准确性。如图4-2为送风温度的模拟计算结果与实验结果的对比。可以看出，相同工况条件下，相比实验值，大多数模拟值偏小，误差范围为-29.09%到2.17%。因此，此系统模型在一定程度上可以用来预测本试验台系统性能。30252.17%2015模拟值-29.09%1050051015202530实验值图4-2送风温度模拟计算值和实验结果的比较Fig.4-2Comparisonbetweensimulationandexperimentvaluesofsupplyairtemperature4.5数值计算结果与分析实验研究了7个运行参数对太阳能两级转轮除湿空调系统性能的影响，但受实验条件限制，7个影响因素的取值范围有限。现采用模拟计算的方法，对处理空气入口47 第四章太阳能两级转轮除湿空调系统的理论研究温度和相对湿度、再生温度对系统性能的影响做出研究，为太阳能两级转轮除湿空调系统在不同温湿度地区的选用提供参考。4.5.1处理空气入口温度对送风温度的影响当处理空气入口温度在27℃-42℃范围内改变时，分析太阳能两级转轮除湿空调系统的送风温度的变化情况。模拟计算中参数的设定值与模拟结果分别见表4-1和图4-3。表4-1模拟计算时的运行参数Fig.4-1Operatingparametersinsimulation处理处理处理再生再生再生转轮Ⅰ转轮Ⅱ冷水冷水温度湿度风量温度湿度风量转速转速流量初温333(℃)(%)(m/h)(℃)(%)(m/h)(r/h)(r/h)(m/h)(℃)27-4260200065510006810203028送风温度26)24(℃22送风温度2018162427303336394245处理温度(℃)图4-3不同处理温度下系统的送风温度Fig.4-3Supplyairtemperatureunderdifferentprocessairtemperatures从图4-3可以看出，在其它运行参数既定的情况下，随着处理空气入口温度的增大，太阳能两级转轮除湿空调系统的送风温度也增大。入口温度从27℃增大到45℃，送风温度就由18.96℃变化到27.66℃，增幅为8.7℃。说明外界环境温度的提高不利于此空调系统的运行，尤其是在温度特别高的地区系统制冷效果并不明显。4.5.2处理空气入口相对湿度对送风温度的影响当处理空气入口相对湿度在50%-90%范围内改变时，分析太阳能两级转轮除湿空调系统的送风温度的变化情况。模拟计算中参数的设定值与模拟结果分别见表4-2和图4-4。48 第四章太阳能两级转轮除湿空调系统的理论研究表4-2模拟计算时的运行参数Fig.4-2Operatingparametersinsimulation处理处理处理再生再生再生转轮Ⅰ转轮Ⅱ冷水冷水温度湿度风量温度湿度风量转速转速流量初温333(℃)(%)(m/h)(℃)(%)(m/h)(r/h)(r/h)(m/h)(℃)3050-90200065510006810202423送风温度22)21(℃20送风温度1918174550556065707580859095处理湿度(%)图4-4不同处理湿度下系统的送风温度Fig.4-4Supplyairtemperatureunderdifferentprocessairrelativehumidity从图4-4可以看出，其它运行条件既定的情况下，当处理空气入口相对湿度增大，太阳能两级转轮除湿空调系统的送风温度也增大，但增大速度是慢慢变小的。相比处理空气入口温度增大对送风温度的影响，处理空气入口相对湿度增大的影响相对较小。说明此系统可以在湿度较大的地区（相对湿度达到70%-90%）使用。4.5.3再生空气入口温度对送风温度的影响当再生空气入口温度在50℃-90℃范围内改变时，分析太阳能两级转轮除湿空调系统送风温度模拟值的变化情况。模拟计算中参数的设定值与模拟结果分别见表4-3和图4-5。表4-3模拟计算时的运行参数Fig.4-3Operatingparametersinsimulation处理处理处理再生再生再生转轮Ⅰ转轮Ⅱ冷水冷水温度湿度风量温度湿度风量转速转速流量初温49 第四章太阳能两级转轮除湿空调系统的理论研究333(℃)(%)(m/h)(℃)(%)(m/h)(r/h)(r/h)(m/h)(℃)3060200050-90510006810203028送风温度26)24(℃22送风温度2018164550556065707580859095再生温度(℃)图4-5不同再生温度下系统的送风温度Fig.4-5Supplyairtemperatureunderdifferentregenerationairtemperature从图4-5可以看出，其它运行条件既定的情况下，随着再生空气入口温度的增大，太阳能两级转轮除湿空调系统的送风温度逐渐变小，具体地，再生温度从50℃增大到90℃，系统送风温度由25.91℃减小到18.6℃。这是因为，理论上再生温度越高，双级除湿转轮的除湿量越大，进入直接蒸发冷却器的处理空气含湿量越小，温度降低的幅度就越大。4.6本章小结本章通过建立处理空气流经各部件的数学模型，构造出系统模型，将偏微分方程离散后采用matlab编写程序进行模拟计算。然后把正交实验工况下进行的模拟计算结果与实验结果做出比较，结果显示误差范围在-29.09%-2.17%，说明本章的模拟计算在一定程度上可以用来预测此系统的性能，但与实际情况相比仍有一定偏差。最后在较为宽泛的取值条件下，计算出处理空气入口温度和相对湿度、再生温度对太阳能两级转轮除湿空调系统送风温度的影响，结果显示，处理空气入口温度和相对湿度的增大均使得送风温度增大，其中处理空气入口温度增大时，送风温度上升较快，说明该系统适宜在高湿中温地区运行；随着再生空气入口温度的提高，系统的送风温度减小，说明理论上再生温度应尽可能大。50 第五章结论及展望第五章结论及展望5.1结论本文主要对现有试验台系统（天阳能两级转轮除湿空调系统）于不同工况环境和运行模式下的整体性能做出研究，其中包括实验分析和模拟计算。分别单独运行热管式真空管太阳能集热器管组和蓄热式真空管太阳能集热器管组与空调箱串联的模式来计算分析两种集热管组的日集热量和日均集热效率；采用正交实验的分析方法在全新风运行下研究处理空气入口温度、相对湿度及风量，再生温度等7个运行参数对系统的热力制冷性能系数、制冷量、除湿量等5个性能参数的影响；通过对系统全回风运行的实验测试，分析了其在传统运行模式下的制冷能力；建立系统的仿真模型，在更加宽泛的工况参数范围中模拟计算系统的送风温度。本课题对上述内容的研究主要得出了以下结论：（1）在天津夏季工况条件下，热管式真空管太阳能集热器管组和蓄热式真空管太阳能集热器管组的日集热量分别可达454.544MJ和368.648MJ，日均集热效率分别为57.51%和47.81%。（2）于实验工况下研究的7个运行参数对整机系统的送风温度的显著性影响排序为：处理湿度>处理温度>处理风量>转轮Ⅰ转速>再生风量>再生温度>转轮Ⅱ转速；对制冷量的显著性影响排序为：处理温度>转轮Ⅱ转速>处理风量>再生温度>处理湿度>转轮Ⅰ转速>再生风量；对除湿量的显著性影响排序为：处理风量>处理温度>再生风量>转轮Ⅱ转速=处理湿度>再生温度>转轮Ⅰ转速；对热力制冷性能系数的显著性影响排序为：处理温度>再生温度>转轮Ⅰ转速>处理湿度>再生风量>处理风量>转轮Ⅱ转速；对电力制冷性能系数的显著性影响排序为：处理温度>处理风量>转轮Ⅱ转速>再生温度>转轮Ⅰ转速>处理湿度>再生风量。（3）于实验工况下研究的7个运行参数使送风温度、制冷量、除湿量、热力制冷性能系数和电力制冷性能系数单独最优时的水平组合分别为处理风量1、再生风量1、处理温度1、处理湿度1、再生温度2、转轮Ⅰ转速3、转轮Ⅱ转速2，处理风量1、再生风量3、处理温度3、处理湿度3、再生温度3、转轮Ⅰ转速1、转轮Ⅱ转速3，处理风量1、再生风量3、处理温度3、处理湿度3、再生温度3、转轮Ⅰ转速3、转轮Ⅱ转速3，处理风量2、再生风量1、处理温度3、处理湿度3、再生温度1、转轮Ⅰ转速1、转轮Ⅱ转速3，处理风量1、再生风量3、处理温度3、处理湿度3、再生温度3、转轮Ⅰ转速1、转轮Ⅱ转速3。（4）处理风量增大，空调系统的除湿量、制冷量及电力制冷性能系数均减小，但制冷量开始时减幅非常小之后减小速度加快，而送风温度升高，热力制冷性能系数先增大后减小。如果太阳辐射强度足够大，不考虑热力制冷性能系数，那么处理风量51 第五章结论及展望3取最小值2100m/h时可使系统性能最佳。（5）再生风量增大，系统的送风温度先增大后减小，制冷量和除湿量先略有增大后急速增大，热力制冷性能系数先缓慢减小后减小速度变快，电力制冷性能系数先略有减小后有开始变大，如果太阳辐射强度足够大，不考虑热力制冷性能系数，那么再生风量取最大值1350m³/h可使空调系统性能最佳。（6）处理空气入口温度增大，系统的送风温度、制冷量、除湿量、热力制冷性能系数和电力制冷性能系数均增大；提高处理空气入口相对湿度，系统的制冷量和电力制冷性能系数先减小后变大，送风温度和除湿量均增大，而热力制冷性能系数先增大后基本不变，在太阳辐射能量充足时，如果不考虑热力制冷性能系数，处理湿度在最大值70%时，不仅使空调系统运行时性能最佳，且因送风温度较高而提高了舒适性。（7）提高再生温度，系统的制冷量、除湿量和电力制冷性能系数均会增大，但送风温度存在最低点，热力制冷性能系数减小。说明此复合材料的再生温度无需过高。（8）转轮Ⅰ转速在较小的取值下有利于提高空调系统整体性能；而转轮Ⅱ转速适宜取最大值8r/h。（9）全回风运行测试结果显示系统的送风温度能够达到20-22℃，制冷量和电力制冷性能系数分别能够维持在8kW和0.9左右；室内温度可以降低至27.1℃，但温度降低速度较传统空调慢。（10）模拟计算结果表明：处理空气入口温度和相对湿度的增大均使得送风温度增大，其中处理空气入口温度增大时，送风温度上升相对较快，说明该系统适宜在高湿中温地区运行；随着再生空气入口温度的提高，系统的送风温度也不断减小，说明理论上再生温度是越高越好。5.2展望本文主要采用实验的方法对影响太阳能两级转轮除湿空调系统性能的主要运行参数做出了分析，并测试了系统全回风运行下的制冷能力，另外以数值模拟的方法计算了更宽工况范围内的送风温度变化，基于研究结果和实验过程中出现的问题对下一步的研究工作做出如下建议：（1）由于实验过程中的送风湿度很大，影响了送风的空气品质，在综合考虑降温和调湿的前提下，可以考虑将直接蒸发冷却器换做间接-直接复合式两级蒸发冷却。（2）系统全新风运行下虽然空气品质很高，但也造成了能源浪费。可以在保证空气品质（适宜的新风量）的前提下，尝试大量引入回风。（3）系统再生热量由太阳能提供，但太阳辐射强度取决于天气状况，因而可进一步完善控制系统，使其实现可根据再生温度设定自动切换运行模式和热水流量等。（4）试验台系统利用循环热水将集热量用于除湿转轮的再生，由于中间介质水的存在导致换热过程中损失部分热量，为进一步提高热能利用率可尝试采用太阳能空气集热器，由集热器中的被加热空气直接对除湿转轮进行再生。52 参考文献参考文献[1]吕达．消耗臭氧层物质(ODS)管理研究[J]．环境科学与管理，2015，40(1)：13-16．[2]曹德胜，史琳．制冷剂使用手册[M]．北京：冶金工业出版社，2003．[3]陈伟，祁影霞，张华．HCFCs制冷剂替代物研究进展及性能分析[J].低温与超导,2011，39(12)：41-44．[4]渡部康一．制冷技术的未来挑战[J]．制冷技术，2006，(1)：11-15．[5]郝红．除湿转轮与冷热联产热泵耦合式空调系统性能研究[D]．天津大学，2006[6]ANSI/ASHRAEStandard62-2001，Ventilationforacceptableindoorairquality[S]．[7]余晓平，付祥钊．室内空气质量与国际通风标准的发展[J]．成都纺织高等专科学校报．2002，19(3)：35-38．[8]MazzeiPietro．HVACdehumidificationsystemsforthermalcomfort：acriticalreview[J]．AppliedThermalEngineering，2005，677-707．[9]杨颖，王晗，张伟等．分级再生式转轮除湿空调系统的性能分析[J]．低温与超导，2013，01：41-44+54．[10]于蓉．干燥剂转轮除湿性能研究[D]．天津商业大学，2013．[11]ElzahzbyAliM.，KabeelA.E.，BassuoniM.M.，AbdelgaiedM.．Amathematicalmodelforpredictingtheperformanceofthesolarenergyassistedhybridairconditionsystem，withone-rotorsix-stagerotarydesiccantcoolingsystem[J]．EnergyConversionandManagement，2014，77：129-142．[12]L.Mei，Y.J.Dai．Atechnicalreviewonuseofliquid-desiccantdehumidificationforair-conditioningapplication[J]．RenewableandSustainableEnergyReviews．2006(3)．[13]MarderosAarSayegh，MohammadHammad，ZakwanFaraa．Comparisonoftwomethodsofimprovingdehumidificationinairconditioningsystems：Hybridsystem(refrigerationcycle–rotarydesiccant)andheatexchangercycle[J]．EnergyProcedia．2011．[14]高金强，隋国哲，李金龙，膜法气体除湿的研究进展[J]，2014，28(3)：39-43．[15]董军涛，张立志．膜法空调除湿的原理与研究进展[J]．2008，38(5)：22-28．[16]MazzeiPietro．HVACdehumidificationsystemsforthermalcomfort：acriticalreview[J]．AppliedThermalEngineering，2005，677-707．[17]周晋，杨伟，张国强．建筑节能技术(4)暖通空调系统节能[J]．大众用电，2007，04：40-42．[18]张秀平，潘云钢，田旭东等．标准风机盘管用于温湿度独立控制系统的适应性研究[J]．流体机械，2009，37（1）：72-76+49．[19]季杰．太阳能光热低温利用发展与研究[J]．新能源进展，2013，1(1)：7-31．53 参考文献[20]代彦军，王如竹．太阳能空调制冷技术最新研究进展[J]．2008，59(S2)：1-8．[21]罗会龙，王如竹，代彦军等．用于低温储粮的太阳能吸附式制冷系统[J]．太阳能学报，2006，06；588-592．[22]张运真．太阳能吸附式制冷装置系统研究[D]．河南农业大学，2005．[23]MohandBerdja，BrahimAbbad，FerhatYahi．Designandrealizationofasolaradsorptionrefrigerationmachinepoweredbysolarenergy[J]．EnergyProcedia，2014，48：1226-1235．[24]H.Z.Hassan，A.A.Mohamad，H.A.Al-Ansary．DynamicanalysisoftheCTAR(constanttemperatureadsorptionrefrigeration)cycle[J]．2014，77：852-858．[25]葛天舒，代彦军，王如竹．太阳能驱动两级转轮除湿空调系统可行性分析[A]．中国制冷学会2009年学术年会论文集[C]．2009：3．[26]向强．太阳能驱动的转轮除湿蒸发冷却空调系统理论与实验研究[D]．广州大学，2010．[27]张立志．除湿技术[M]．北京：化学工业出版社，2005．[28]方玉堂，蒋赣．转轮除湿机吸附材料的研究进展[J]．化工进展，2005，24(10)：1131-1135．[29]贾春霞，吴静怡，代彦军．干燥剂转轮除湿性能实验研究[J]．化学工程，2006，34(6)：4-7．[30]钟金华，代彦军，贾春霞等．干燥剂转轮动态除湿特性实验研究[J]．上海交通大学学报．2005，39(8)：1205-1208．[31]S.Neti，E.I.Wolfe．Measurementsofeffectivenessinasilicagelrotaryexchanger[J]．AppliedThermalEngineering，2000，20(4)：309-322．[32]丁静，杨晓西．高吸附性能复合氯化锂吸附剂的制备方法[P]．ZL99124660，2000，8．[33]贾春霞，吴静怡，代彦军等．复合干燥剂转轮性能测试及其应用[J]．上海交通大学学报，2006，08：1283-1286．[34]贾春霞，吴静怡，代彦军等．硅胶基复合干燥剂转轮最优转速分析[J]．化学工程，2009，37(4)，11-14．[35]蒋赣，方玉堂，丁静等．陶瓷纤维基硅胶/分子筛复合吸附剂的实验研究[J]．工程热物理学报，2011，32(7)：1218-1220．[36]方玉堂，蒋赣，匡胜严等．硅胶/分子筛复合物的制备及吸附性能[J]．硅酸盐学报，2007，35(6)：746-749．[37]李大艳．稀土改性分子筛除湿性能研究[D]．华南理工大学，2010．[38]郭敬花．改性硅胶/分子筛复合物除湿性能研究[D]．华南理工大学，2011．[39]OkadaK，TomitaT，Kameshimaetal．SurfaceacidityandhydrophobicityofcoprecipitatedAl2O3-SiO2xerogelspreparedfromaluminumnitratenonahydrateand54 参考文献tetraethylorthosilicate[J]．JournalofColloidInterfaceScience，1999，219(1)：195-200．[40]OkadaK，TomitaT，KameshimaY．EffectofpreparationconditionontheporouspropertiesofcorpercipitatedAl2O3-SiO2xerogelssynthesizedfromaluminumnitratenonahydrateandtetrathylorthosilicate[J]．MicropoursandMesopoursMaterials，2002，37(3)：355-364．[41]HosJ.P.，MccormickP.G.，ByrneL.T.．Investigationofasyntheticaluminosilicateinorganicpolymer[J]．JournalofMaterialsScience，2002，37(11)：2311-2316．[42]Yu.I.Aristov，M.MTokarev，G.Cacciolaetal．SelectiveWaterSorbentsforMultipleApplications，1．CaCl2ConfinedinmesoporesofSilicaGel：Sorptionproperties[J]．ReactionKineticsandCatalysisLetters．59(2)，1996：325-333．[43]K.G.K.Warrier，S.RajeshKumar，C.P.Sibu，eta1．Hightem-peraturestabilizationofporesinsol-geltitaniainpres-enceofsilica[J]．JournalofPorousMaterials，2001，8(4)：311-317．[44]GonzólezJ.C.，Molina-SabioM.，Rodriguez-ReinosoF.，Sepiolite-basedadsorbentsashumiditycontrol[J]，AppliedClayScience，2001，20(3)：111-118．[45]C.Y.Tso，ChristopherY.H.Chao．Activatedcarbon，silica-gelandcalciumchloridecompositeadsorbentsforenergyefficientsolaradsorptioncoolinganddehumidificationsystems[J]．Refrigeration，2012：1626-1638．[46]B.Kovak，P.R.Heimann，J.Hammel，Sanitizingeffectsofdesiccant-basedcooling[J]，ASHRAEJournal，39(4)，1997：60-64．[47]PenningtonNA．Humiditychangerforairconditioning：USA，2700537[P]．1955．[48]K.Schultz，B.Barlow，A.Pesaran，K.Kreith．Ananalysisofadirectradiationsolardehumidificationsystem[J]，ASMEJournalofSolarEnergyEngineering，1987，109：15-21．[49]WaugamanDG，KiniA，KettleboroughCF．Areviewofdesiccantcoolingsystems[J]．JournalofEnergyResourcesTechnology，1993，115：1-8．[50]R.V.Dunkle．Amethodofsolarairconditioning,Mech,andChem．Eng.Traps，I，E，Aug，1，1965，73-78．[51]LofGOG，Appleyard．Preliminaryperformanceofsimplifiedadvancedsolardesiccantcoolingsystememployingair-waterexchangercoilandpartialairrecirculation[C]//Proceedingsofthe10thAnnualASMESolarEnergyConference．Denver，Colo.，1988：145-151．[52]P.R.Burns，J.W.Mitchell，W.A.Beckman．Hybriddesiccantcoolingsystemsinsupermarketapplications．ASHRAETrans91(Part-1B)，1985：457-468．[53]D.G.Waugaman，C.F.Kettleborough．Combiningdirectandindirectevaporativecoolingsystermemployingair-waterexchangercoilandpartialairrecirculation．Proceedingsofthe10thAnnualASMESolarEnergyConference，Denver，55 参考文献Colo．1988，145-151．[54]CollierRK，CohenBM．Ananalyticalexaminationofmethodsforimprovingtheperformanceofdesiccantcoolingsystems[J]．JournalofSolarEnergyEngineering，1991，113：151-163．[55]杨颖，王晗，张伟，董昭．分级再生式转轮除湿空调系统的性能分析[J]．低温与超导，2013，01：41-44+54．[56]S.P.Halliday，C.B.Beggs．Thepotentialforsolarpowereddesiccantcooling[J]．in：CIBWordBuildingCongress，Gavle，Sweden，1998：113-117．[57]H-M.Henning，T.Erpenbeck，C.Hindenburgetal．Thepotentialofsolarenergyuseindesiccantcoolingcycles[J]，InternationalJournalofRefrigeration，2001，24：220-229．[58]丁静，梁世中，谭盈科．开式太阳能旋转除湿空调系统的性能分析[J]．华南理工大学学报，1997，25(5)：106-110．[59]丁云飞，丁静，杨晓西．基于太阳能再生的转轮除湿独立新风系统[J]．流体机械，2006，34(8)：63-70．[60]葛天舒，代彦军，王如竹．太阳能驱动两级转轮除湿空调系统可行性分析[C]．中国制冷学会2009年学术年会论文集．中国制冷学会（TheChineseAssociationofRefrigeration），2009：3．[61]腊栋，代彦军，李慧．单转轮两级太阳能除湿空调运行特性研究[J]．工程热物理学报，2010，31(11)：1817-1820．[62]左远志，丁静，丁云辉等．太阳能驱动除湿转轮辅助中央空调系统的设计[J]．节能技术，2005，23(129)：50-53．[63]张于峰，郝红，房磊等．转轮复合式空调系统的数值计算及能耗分析[J]．太阳能学报，2006，27(1)：55-62．[64]代彦军，腊栋．转轮式除湿空调研究与应用最新进展[J]．制冷学报，2009，30(4)：1-8．[65]葛天舒．转轮式两级除湿空调理论与实验研究[D]．上海交通大学，2008．[66]康乐明，李力能，吴家正等．工程热力学(第四版)[M]．中国建筑工业出版社，2004．[67]SanJ.Y.，Heatandmasstransferinatwo-dimensionalcross-flowregeneratorwithasolidconductioneffect[J]，InternationalJournalofHeatandMassTransfer，36(3)，1993，633-643．[68]PesaranA.A.，MillsA.F.，Moisturetransportinsilicagelpackedbeds：II-Experimentalstudy[J]．InternationalJournalofHeatandMassTransfer，1987，30(6)：1051-1060．[69]SladekK.J.，GillilandE.R.，BuddourR.F.，DiffusiononsurfaceII，correlationofdiffusivitiesofphysicallyandchemicallyadsorbedspecie[J]．IndustrialChemical56 参考文献Fundamental，1974，13(2)，867-878．[70]向强．太阳能驱动的转轮除湿蒸发冷却空调系统理论与实验研究[D]．广州大学，2010．[71]许为全．热质交换过程与设备[M]．清华大学出版社，1999．57 发表论文及参加科研情况说明发表论文及参加科研情况说明发表论文1.代咪咪，邹同华，于蓉，韩雨松．转轮除湿性能影响因素分析[J]．计算机与应用化学，2015，32（4）：480-484．2.代咪咪，邹同华，严雷，贾贾．不同干燥剂转轮除湿性能的实验研究[J]．化工进展，2015，34（7）：1-6．3.贾贾，邹同华，于蓉，代咪咪．不同干湿气候区除湿转轮的性能比较[J]．流体机械，2014，42（6）：65-69．58 致谢致谢当我们站在时间轴的起始点上，看到三年时间是那么的漫长，仿佛毕业离我们万分遥远。然而我们出发之后，却发现事实并非如此，我们一直在前进，几乎是停不下自己的脚步。终于，蓦然回首，我们已然度过自己的硕士时光，没有多一天，也未曾少一天，整整三年。三年中有奋斗，有迷茫，有踌躇满志，有垂头丧气，有嬉闹，更有思考，得到了知识、友情和成长，当然也失去了一些我们所珍惜的东西。如今，一切即将尘埃落定，我的人生也将迈入新的阶段。在天津商业大学学习和生活的三年中，我学到了很多东西。首先要感谢我的导师邹同华教授，他严谨求实的科研态度、勤勤恳恳的工作精神、诲人不倦的育人方式深深地感染和激励着我。从课题选题，到确定研究方案，再到论文写作，都得到了邹老师的悉心指导，特别是实验中遇到的种种问题，邹老师都会及时给予帮助，使我能够尽快解决地困难。在此，对邹老师表示深深地感谢和由衷地祝福，祝您身体健康、工作顺利。感谢在我实验和论文写作中给予我帮助的同学宋晓燕、邓赛峰，师妹侯丽婵、于瑞，师弟韩雨松、邹国文、王希龙等，也要感谢已经毕业的师兄贾贾、曹法立、张涛，师姐于蓉、王敏、洪乔荻等对我的指导和协助，还要感谢邹爱文、邹贵和等技术人员对我的试验台进行的维护，使得我能够顺利地完成实验任务。感谢我的父母和家人对我的关心和支持，是他们提供的生活保障和精神鼓励，让我充满力量地读书，快快乐乐地生活。感谢董世龙这个特别的人，总能及时地提醒我要认真学习，点燃我工作和生活的激情。感谢王瑞星、张新玉、张聪、李兰、张密、朱春元、郭妞等同学在生活中给予我的关心和帮助。最后再次感谢所有帮助过我的老师、同学和朋友，感谢各位评审老师在百忙之中为我组织答辩，谢谢！代咪咪2015年5月12日于天津商业大学3号实验楼59 _天賴薯TIANJINUNIVERSITYOFCOMMERCE硕士学位论文MASTER'SDISSERTATION驾學私毅刹德^DUXUEHOJNGYJiVjjNGDEJ