081 溶液除湿空调系统的研究现状与分析

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1、溶液除湿空调系统的研究现状与分析基金项目：博士启动基金北京建筑工程学院牛润萍摘要：鉴于溶液除湿空调系统节能环保的优势，国内外学者对这种新型系统进行了大量的理论和实验研究，本文就目前国内外研究现状进行论述，并提出几点现存的问题和不足。关键词：溶液除湿除湿器再生器面对目前能源紧缺、能耗量大和环境污染的严重问题，无臭氧损耗、无温室效应的替代工质和制冷方式，以及各种利用低品位能源的新型空调系统成为当今空调领域内的热点和焦点问题。溶液除湿空调系统，或与其它制冷方式相结合的混合系统，从保护环境、节约能源和改

2、善室内空齐品质等方面来看是一种很有吸引力的新的空调型式。鉴于溶液除湿系统具有诸多优点，逐渐引起了国内外学者的关注。对于溶液除湿系统中各个部件，如除湿器、再生器以及整个系统的形式及性能，国内外学者进行了大量的理论研究和实验研究，下面将分别予以介绍。１．除湿器1.1理论研究除湿塔是除湿器的一种常见型式，它是一种绝热型除湿器。对于这类除湿器，R.E.Treybalt等人对传热传质模型进行了完善，他们提出了微元控制体模型，推导出传热传质的控制微分方程。此后，有学者提出了有限差分模型，建立了逆流填料塔中除

3、湿剂与空气热质交换过程的控制微分方程，并研究分析了绝热型除湿器的除湿性能。Stevens、Sadasivam和Balakrishnam等人提出了ε-NTU模型[1]，给出了逆流除湿器中溶液和空气各参数的解析解，但空气含湿量是用沿程积分的形式表示，未给出解析式。国内路则峰等人[2]对逆流和交叉流型式的溶液除湿器建立了数学模型，研究了除湿塔内空气含湿量的变化情况。陈晓阳[3]通过对除湿器中的顺流和逆流热质交换模型的合理假设，推出热质传递过程状态参数沿程变化的解析解，同时给出了以焓差作为热质交换推动力

4、的能量效率公式。赵云[4]对竖直板降膜除湿器中的热质传递过程建立了数学模型，可以用于指导内冷型除湿器的优化设计。刘晓茹[5]对内冷却盘管喷淋式液体除湿器和间接冷却平行板式液体除湿器建立了控制体微分方程组，分析了内冷却盘管喷淋式液体除湿器和间接冷却平行板式液体除湿器的某些重要参数对其除湿性能的影响。张村[6]针对竖板降膜（层流）溶液除湿空调系统，建立了溶液降膜过程传热传质的数学模型，给出了对流换热边界条件下的数值解，模拟了三种不同冷却条件下的降膜除湿过程。1.2实验研究国外，Chung等[7]分别

5、使用三甘醇溶液与氯化锂溶液为除湿剂，实验测试了采用聚丙烯Flexi环与陶瓷Intalox鞍散装填料、Celdek规整填料与PVC规整填料在逆流填料塔内的除湿性能。Goswami等实验测量了采用TEG为除湿剂的填料塔除湿器与再生器的性能。天津大学杨英等人进行了吸收除湿特性的实验研究，建立了液体除湿实验台,分析了空气流量、温度、含湿量与溶液流量对除湿性能的影响。顾洁、唐钢等人[8]选用的除湿剂是三甘醇，没有腐蚀性，吸湿性能较好，但较氯化锂差些。2.再生器2.1理论研究KhalidAhmed[9]等利

6、用（火用）分析方法比较分析了半闭式的太阳能发生器和收集器。Ahmed模拟分析了闭式太阳能再生器再生稀溶液的性能，结果表明性能COP高于常规的蒸发式吸收器。W.Y.Saman等[10]提出了使用太阳能再生的一种有效的方法，理论推导出了一个通用表达式来计算再生量关于温度、浓度和蒸发压力的关系式。P.Gandhidasan对填料塔式溶液再生器采用无量纲法建立了绝热型再生器的简化模型，理论分析了不同设计参数如空气入口温度、湿度、溶液入口温度和入口浓度对再生量的影响。对于再生器的理论研究，由于除湿器与再生

7、器结构相似，除湿器的数学模型与再生器数学模型可以通用，传热传质过程规律基本相同，所以对于再生器研究较少。国内刘晓华建立了绝热型交叉流再生器的数学模型，分析溶液和空气入口参数对再生器性能的影响。李春林[11]建立了带有内热源的溶液再生器的简单代数方程模型，并讨论了内热源热量，溶液流量对再生量的影响。2.2实验研究Löf对太阳能再生器再生氯化锂溶液进行了实验研究，空气温度高达82℃到109℃，再生溶液平均温度为36℃。S.Alizadeh对于强迫对流的太阳能再生器进行了实验研究，分析了入口参数对再生

8、性能的影响，采用氯化钙溶液为除湿剂。Öberg等人建立了再生塔实验台，研究发现再生塔的再生工况受到许多因素的影响，包括溶液与空气的工况、填料结构和高度、溶液喷淋密度等等。SanjeevJaina等人对再生器进行了实验，他们设计了新型的布液装置，分析了不同工况下溶液与空气的温度、湿度与浓度的变化。国内东南大学的孙键、施明恒、赵云等[12]在对网状螺旋填料塔式逆流再生器的实验分析表明，再生量随着溶液流量、空气流量和溶液进口温度的增加而增大，随空气进口含湿量的增加而降低。赵云、施明恒等[13]使用太阳