工学工程建筑毕业论文 湿空气热力过程的火用分析

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1、湖南师范大学本科毕业论文考籍号：XXXXXXXXX姓名：XXX专业：工学工程建筑论文题目：湿空气热力过程的火用分析指导老师：XXX二〇一一年十二月十日李震江亿刘晓华陈晓阳摘要：第二定律分析或火用（exergy）分析的方法曾经在30多年前蓬勃的发展起来。在空调领域，有众多的学者提出了不同火用分析的观点，其主要分歧就在于环境参考状态的选择上。本文针对湿空气处理过程第二定律分析，综述了从70年代末期至今的关于湿空气第二定律分析的参考点选择问题的文献，介绍了应用在空调领域湿空气火用的参考点选择方法，并应用火用分

2、析方法分析几个典型的空气处理过程，研究了湿空气火用的转化关系。关键词：火用参考点间接蒸发冷却0引言（exergy）分析是研究能量转化的重要方法，已在能源领域得到广泛的应用。在空调领域，由于在处理湿空气的时候既存在热量的传递又存在物质的传递（湿度的变化），使得湿空气的分析复杂程度增加。在能源、化工、材料等领域的分析方法已经发展得比较完善，很多可以借鉴到湿空气处理过程中。但是，针对空调的具体应用条件，侧重点有所不同。分析的关键问题是参考点的选择，下面简要介绍一下历史上对零参考点的论述。从60年代末至今，关于

3、参考状态选择的争论从来没有停止过。所谓参考状态是人为定义的一个环境状态，它实质是一个在一定压力下的无穷大的热源和无穷大的物质源。参考状态不是随意选定的，对于参考状态的选择原则，Brodjanskij指出作为参考状态的环境介质模型应该具备3个条件：一、与系统作用时保持不变；二、环境介质应该在热力学平衡的范围内；三、接近实际运行的条件或不能相差太远。至今已经提出了许多环境模型来确定参考状态，如Ahrendts的环境模型、Szargut的环境模型以及Kameyama和Yoshida环境模型以及郑丹星等提出的环

4、境模型等。这些模型并不是专门针对湿空气，而是涵盖了能源、化工、材料等等诸多领域的第二定律分析的参考点，其中包涵了自然界中所有存在的物质，涉及到每种化学元素复杂形态。专门针对湿空气分析的理论最早是由Szargut（1969）和Wepferetal.（1979）提出的，后来陆续有国内外学者如朱明善（1985），Moran（1989），Bejan（1996，1997）等对该理论进行过阐述。继之，有学者应用热力学第二定律的思想来思考湿空气的热力学过程，JungYangSan(1985)，Cammarata(19

5、97)，Fratzscher(1997),任承钦等应用该理论分析实际的湿空气处理过程，湿空气分析问题的焦点是环境参考点的选择，不同参考点令分析结果大相径庭。已经有大量的文献对环境状态的选择的文献做过综述，由于篇幅限制本文只对涉及到湿空气分析参考点的选择进行归纳。总结所有的环境模型，大致可以将它们分为以下三类：1）取环境大气参数作为分析参考点；2）取环境大气平均气象参数作为分析的参考点；3）取环境温度下的饱和空气状态为分析的参考点。其中第一种取法目前最为广泛的被采用。Wepferetal.（1979）选择

6、ARI的标准室外工况作为湿空气的零状态，推导了湿空气的的表达式，并分析了基本的几个湿空气处理过程。JungYangSan(1985)利用该参考点分析的转轮除湿冷却系统的耗散。在Moran(1989)及Bejanetal.（1996，1997）的著作中，对湿空气的分析的理论进行的综述，介绍及分析该理论时采用的参考点为ARI的标准室外工况。Cammarataetal.(1997)采用了与Moran同样的方法，对全空气系统进行了经济分析及优化。以上的分析的共同特点都是选取的ARI的标准室外状态为参考点的。第二

7、种参考点的取法实质上跟第一种取法没有本质区别，只是考虑了室外状态的波动，取某一时段平均气象参数为分析的参考点。开创这种参考状态选取办法的是东欧的J.Szargut和Styrylska（1969）。之后，Brodjanskij总结了局部环境介质的概念，采用局部环境模型来分析热力过程；并且还做过空调系统的分析的计算，取用的湿空气的零参考点分时间区段计算环境参数平均值。前两种参考点的确定都是选取大气参数，而大气一般是不饱和的，不饱和的空气与水接触，会有一定的吸水能力。第三类参考点的选取方式就是考虑到空气与水的

8、平衡状态，选择环境温度下饱和空气为零参考点。Ahrendts的环境模型与Kameyama和Yoshida环境模型就是选取的饱和湿空气作为零参考点。KoroKato(1985)在对干燥过程进行分析的时候，采用饱和湿空气作为零参考点。另外，任承钦(2001)在用不饱和室外状态为零参考点分析表冷器效率时，发现如此算出的表冷器的效率极低，在选择饱和湿空气为参考点分析后得到了更为理想的结果。本文在分析选择零值参考点的基础上，着重研究了利用不饱和湿空气