双热质耦合加湿除湿系统研究

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1、中图分类号：TK11论文编号：102870218-S019学科分类号：080705硕士学位论文双热质耦合加湿除湿系统研究研究生姓名张轩恺学科、专业工程热物理研究方向强化传热传质指导教师韩东教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一七年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergy&PowerEngineeringThermalPerformanceAnalysisofaDoubleDirectContactHumidification-Dehumidificati

2、onDesalinationSystemAThesisinThermalPhysicsEngineeringbyZhangXuankaiAdvisedbyProfessorHanDongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2017承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或

3、证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要加湿除湿海水淡化方法（Humidification-Dehumidificationsystem）具有能耗低，结构简单，成本低等优点，受到了研究人员的普遍关注。但传统加湿除湿技术的除湿器采用间壁式换热器，由此引起的压降及腐蚀等问题影响了加湿除湿海水淡化方法性能的发挥。因此，针对加湿除湿系统的优化研究一直是学者们的研究重点。其中双热质耦合加湿除湿系统

4、因其加湿与除湿过程均为直接接触式传热传质，传热传质效率得到了明显的提升，近年来受到了广泛的关注。依据传热传质理论，构建了双热质耦合加湿除湿系统，并基于质量及能量守恒原理，建立了加湿除湿系统的数学模型，研究了不同热力学参数对系统性能及不可逆损失的影响规律。研究结果表明：在其他参数条件不变的情况下，淡水产量及电加热器功率随进料海水量的增加而增大，而系统综合性能参数则相反；而在其他条件一定的情况下，在模拟工况范围内，系统综合性能参数随喷淋淡水量的增加而增大，喷淋淡水量为0.045kg/s的平均综合性能参数为0.025kg/s时的2.72倍；系统综合性能参数随空气流量的增加而减小，在空气流

5、量为0.013kg/s时其平均综合性能参数为0.017kg/s时的1.16倍；系统综合性能参数随喷淋海水温度的增加而减小，在喷淋海水温度为75ºC时其平均综合性能参数为85ºC时的1.14倍；而在所研究工况范围内，系统的总熵产参数与综合性能参数的变化趋势随进料海水量的变化呈相反趋势。在前文基础上，通过正交分析获得了最佳工况点，并依此设计并搭建了双热质耦合加湿除湿系统实验台，并且通过对比仿真及实验，验证本文所采用的数值模拟方法的可靠性。利用CFD数值模拟对加湿器中的气流分布进行了分析研究，并依此在实验台中增加了加湿器气体分布器。结果表明：改善装置中的气流分布有利于提升系统的传热传质能

6、力，进而提高其性能参数。改进后的实验系统的峰值系统综合性能参数达到1.37，淡水产量为9.96kg/h，较之前分别增加了3.8%及3.4%。关键词：双热质耦合；加湿除湿；湿空气；系统综合性能参数；系统总熵产参数i双热质耦合加湿除湿系统研究AbstractBecausetheadvantagesoflowenergy-consumptionandlowcost,humidification-dehumidification(HDH)systemhasbeenwidelyconcernedinrecentyears.TheresearchontheoptimizationofHDHsy

7、stemhasalwaysbeenemphasized,forthereasonthatthesurfaceheatexchangerwasalwaysusedasthedehumidifier,andsignificantpressuredrop,corrosionandblockingresultingfromtheseawaterincreasedtheoperationcostandreducedthelifetimeofthedesalinationsyst