【硕士论文】湿膜加湿器加湿性能的计算机仿真与实验研究.pdf

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1、山东忠筑，v擎习仕掌位论文摘要本文主要从理论分析、计算机模拟仿真和实验研究三个方面对湿膜加湿器的加湿性能进行研究。湿膜加湿具有环保、节能、经济、洁净等优点。可广泛应用于程控机房、造纸车间、电子生产车间、办公室等场所。湿膜加湿器可以单独使用也可以和空调系统有机结合，其灵活的模块组合方式，能满足各种空调机组的加湿要求。但目前对湿膜加湿器加湿性能的相关研究还较少见诸报道。理论工作方面，通过对湿膜加湿与常见的加湿技术进行比较可以看出，湿膜加湿在环、沁0保、节能、经济、洁净等方面更具优势。在热质交换理论基础上，结合湿膜加湿器的加湿原理，对发生在填料内部的

2、热质交换过程，进行必要的简化，建立用于理论分析的数学模型。从理论上对湿膜加湿器的结构特点、影响因素和传热传质过程进行了系统的研究，找出了加湿效率与其影响因素之间的定量关系式，为提高加湿效率提供依据。通过理论分析得到影响湿膜加湿器加湿性能的参数有：结构参数、淋水水温、空气进口温度、湿度、流速等。这为湿膜加湿器的计算机仿真和实验研究提供了理论依据．计算机模拟仿真方面，根据简化假设，湿膜加湿器的热质交换过程可以按二维问题处理，对其加湿过程建立数学模型，并给出相应的边界条件，在求解微分方程组的过程中，由于空气的温度、含湿量、水温之间是非线性关系，不能够

3、直接求解，需用数值方法来求解。利用有限差分法将控制方程离敬，并利用MATLAB软件编制数值模拟仿真程序，得出了湿膜加湿器填料内部空气温度场、湿度场和水温度场分布，并分析各影响因素对其加湿性能的影响规律。最后，使用VisualBasic编制湿膜加湿器仿真软件，利用该软件可以求出在一定条件下湿膜加湿器的加湿效率以及出口的空气状态。实验工作方面，由于填料中热质交换过程的复杂性，对湿膜加湿器的加湿性能所进行的理论分析和研究，总是在许多假设前提下进行的。为了对湿膜加湿器的数学模型进行验证，需要对湿膜加湿器进行现场实测，由于实验条件的限制，不能对所有影响因

4、素进行实测，实验主要分析进口空气参数、湿膜加湿器的厚度和风速对加湿性能的影响。通过对实验结果进行整理和分析，验证了所建模型的正确性。本课题在热质交换理论的基础上，进行合理假设，建立数学模型，进行计算机仿真，得出各种影响因素对加湿效果的影响规律，最后通过实验验证模型的正确性。为生产厂家和用户在设备选型和参数选择中，提供有价值的参考，并为以后继续开发新型、节能、环保，高效加湿器奠定了基础。关键词：湿膜加湿器加湿性能热质交换数值模拟计算机仿真实验研究、，-‘qⅡ山●【爿口t，叫塾习E士掌位荫譬乞主要符号说明表填料的比面积，即单位体积所具有的接触面积m

5、2／m3彳曰当地大气压力Pa湿空气的比热kJ／(kg·鼢％～水的比热kJ／(kg·℃1d含湿量k班gf竹氐饱和空气的含湿量kl沾g干!^【盔空气处理前的含湿量kg／kg千!’畋空气处理后的含湿量kg／kgf空气D质扩散系数m2，s见组分A的扩散系数m2／$G空气的质量流量kg／sq单位横截面积空气流量kg／(m2·s)瓯单位横截面积水流量kg／(m2·曲吃空气焓值kJ／kgk水的焓值kJ／kg以含湿量差为推动力的传质系数kg／(s·m2)k工长度mk刘伊斯数％饱和水蒸汽压力Pa0水蒸汽分压力Pa汽化潜热，J／kg。雷诺数，表示流动特性的无量纲数

6、，鼬&施密特数，为运动粘性系数与扩散系数之比Ⅸ山东舅0笼失掌司l士掌位论文鼬舍伍德准则数，其大小反映了对流质交换过程的强度&斯坦顿准则数，是对流传质的无量纲度量参数，，摄氏温度℃‘边界层饱和空气温度℃空气处理前的干球温度℃^如空气处理后的干球温度℃～水温℃‘空气的湿球温度℃r热力学温度K”流体流动速度m／sy流体运动粘度矗

7、s矿体积m3万厚度mr传质时间S口空气的换热系数W／(m2·K)砑加湿效率仉降温效率妒空气相对湿度p空气的密度X山采—L筑，0学习l士掌位论文第1章绪论1．1加湿的重要性及湿膜加湿器的概述1．1．1加湿的重要性随着空调技术的

8、进步和人民生活水平的提高，人们越来越深刻地认识到湿度环境的重要性flJ。空气湿度和空气温度一样，都是空气环境的重要因素，它对人们的生活环境、工作环境以及工业生产都具有非常重要的意义口】。北方地区冬季室内相对湿度通常较低，一般低于15％，过低的相对湿度不仅会对人们的舒适度和健康产生不利的影响，而且会影响到一些工业产品的生产质量和测试厂房的测试精度翻。为了保证相对湿度要求，往往要向空气中加湿。特别是某些工艺过程要求有较高的相对湿度时，则空气加湿就成为不可缺少的处理过程。现有的加湿技术可以在以下几方面发挥作用：1．人体健康与舒适性空气中的湿度对人们的

9、舒适感有直接的影响，以皮肤感觉、生理反应和热效应为基础而获得的研究成果提出了“标准有效温湿度指数”，它表明在干球温度为23．25℃，相对湿度20％50