各类因素对转轮除湿机性能阻碍的综合分析.docx
- 文档编号:30323722
- 上传时间:2023-08-13
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:21.85KB
各类因素对转轮除湿机性能阻碍的综合分析.docx
《各类因素对转轮除湿机性能阻碍的综合分析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《各类因素对转轮除湿机性能阻碍的综合分析.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
各类因素对转轮除湿机性能阻碍的综合分析
各类因素对转轮除湿机性能阻碍的综合分析
摘要:
转轮吸附除湿供冷空调系统是目前大伙儿正在关注的一种新的空调形式,转轮除湿机是此类空调系统的关键部件,因此了解各类因素对转轮除湿机性能的阻碍是必要的。
本文研究了转轮除湿机本体参数及空气参数等阻碍除湿供冷空调系统性能的因素,提出了以被除湿后的处置空气露点操纵优先的观点,能够为正确配置转轮除湿供冷空调系统提供理论指导。
关键词:
转轮除湿机露点温度除湿供冷
1前言
随着世界能源和环境问题的进一步突出,除湿供冷技术的优越性开始被人们熟悉而且慢慢取得进展,转轮除湿机是除湿供冷空调技术中的关键设备,全面了解其性能是正确选择和配置除湿供冷空调系统的基础。
分析阻碍转轮除湿机性能的因素要紧从转轮本体参数和空气参数两方面来考虑[1-3],转轮本体参数的优化工作能够由设备制造商来完成,提供相应的数据和图表来描述其产品全性能,便于利用者选择;空气方面的参数是由系统设计工程师来确信,具体应用于实际工程当中。
2转轮本体参数的阻碍
转轮除湿机中的转轮本体参数是指吸湿剂质量分数、吸湿剂的厚度、吸湿剂的比表面积、吸湿剂颗粒大小、吸湿剂的温度、转轮的转速、再生区扇形角等。
有的转轮本体参数是由吸湿剂性质决定的,如吸湿剂颗粒的直径越小,气固接触的面积越大,而且减少了吸湿剂内部扩散的距离,缩短了再生时期的时刻;可是颗粒越小,颗粒间的孔隙率也减小,使气流穿透阻力增加。
有的转轮本体参数是由除湿转轮的形状确信的,如吸湿剂的放置方式会阻碍到接触面积。
有些转轮本体参数是由除湿和再生进程气流决定的,如吸湿剂的温度,在空气处置进程中的吸湿剂温度越高,越有利于提高吸湿剂表面水蒸汽的压力,加速吸湿剂水分的汽化,而且能够降低吸湿剂内部溶液的粘度,有利于水分向外扩散,可是在再生进程中,吸湿剂内外温度并非是一致的,一样是表面温度高于内部温度,由于内外温度差和湿度差的推动方向正好相反,其综合结果是减小了内部扩散的推动力,对解吸再生是不利的。
吸湿剂质量分数的阻碍
除湿转轮是由不能吸湿的支撑材料和吸湿剂组成的,吸湿剂所占总的质量的百分比称为吸湿剂质量分数f。
有研究说明[3],在相同的质量下,f值增大,吸湿剂的质量增加,除湿机出口的空气湿度降低,空调系统的制冷量增加,COP值也增大。
在0~之间,吸湿剂质量分数对除湿性能的阻碍最大,超事后其阻碍能力大为减弱,在实际应用中一样取f值为~,而且减小金属支撑材料的比例也能够有效降低除湿转轮的总热容量,有利于改善转轮系统的除湿性能。
转轮转速的阻碍
转轮转速也是阻碍其性能的重要因素,全热互换器与除湿机对转速的要求是不同的。
提高转速能够使换热成效增强,可是如此由于吸湿剂在再生区停留的时刻变短,得不到充分的再生,会使除湿成效降低;转速太低那么使吸湿剂在除湿区停留的时刻太长,会造成靠近再生区的部份区域的吸附剂由于饱和而失去继续除湿的能力,也会降低除湿成效;因此从除湿机的性能考虑,选择适合的转速是较关键的步骤。
确信转速能够从除湿量、制冷量和COP等方面来考虑:
在5r/h的转速时除湿成效最好,在10r/h的转速时系统的COP最高,故转轮的转速宜选择在5~10r/h之间[3,6-8]。
再生区扇形角的阻碍
转轮的再生扇形角表现了除湿与再生的吸湿剂所占的比例,从除湿、系统性能及系统制冷量等角度来考虑,再生区扇形角jR的阻碍是不相同的。
从除湿角度来看,在除湿区和再生区空气流量必然的条件下,再生区扇形角过小会使吸附剂不能充分再生,降低除湿成效;可是再生区域太大,又会使除湿区域减小,吸附剂得不到充分冷却,也会降低除湿性能,因此必然存在一个最优比例。
在实际应用中,对再生区扇形角jR的要求应该兼顾以下方面的考虑:
吸附剂再生容易,而且能够取得充分再生;出口处的处置空气湿度也能够降得很低;除湿机具有较高的性能系数,取得单位冷量所消耗的能量小;制冷机的制冷量较大。
知足以上综合要求才能够能够较好地确信再生区扇形角。
一样情形下,因为再生空气的温度较高,转轮的再生区域约占转轮总面积的1/4,即再生区扇形角jR为900。
假设改变再生空气温度、再生空气的流量等,为使之能够有效再生,都需要改变除湿转轮再生区扇形角[3,5,10]。
3空气参数对除湿性能的阻碍
转轮除湿供冷空调系统中的空气包括处置空气和再生空气,处置空气的参数(温度、湿度、流速等)直接阻碍到转轮除湿机的除湿性能,而再生空气的参数(温度、湿度、流速等)直接阻碍到除湿机的再生性能,进而阻碍除湿机的吸附除湿性能,因此这二者是彼此制约的[10-12]。
了解两类空气中各参数的阻碍,关于配置适合的系统,使之高效、节能运行是有利的。
处置空气参数的阻碍
关于全新风式和循环式的空调系统,处置空气最终都要送入空调区域,它的参数直接阻碍到空调的成效和系统的能耗,因这人们对处置空气参数对空调系统的阻碍是较重视的,也开展了相应的研究工作。
入口处处置空气温度的阻碍
除湿机处置空气的入口温度受到系统形式的阻碍:
全新风系统的入口温度一样是室外气温;回风系统的温度那么是空调房间的温度;混合系统那么能够通过调剂新、回风比例来达到适当的温度。
了解不同温度下吸湿剂的吸湿性能是有必要的。
分析吸附剂在不同温度下的吸附等温线能够明白同一类吸附剂在相同的压力下,温度越高,吸附剂的吸附能力越低;吸湿剂的吸湿性能也是随着空气温度的升高而降低的。
在实际工程中希望通过降低入口空气的温度来提高除湿转轮的性能。
能够通过预冷方法来降低除湿转轮入口的处置空气温度,使转轮对较低温度的空气进行除湿。
预冷会使除湿供冷空调系统的性能明显改善:
关于一样的空气初始条件和最终处置要求,采纳预冷方法以后,能够使冷量增加约13%,COP提高4%[3]。
可是预冷需要提供冷源、换热器,增加了系统的初投资;预冷空气被预冷后,与冷却空气之间的温差减小了,减小了传热的动力;应综合考虑这些不利因素对供冷空调系统性能的阻碍。
入口处处置空气湿度的阻碍
入口处置空气湿度的阻碍能够从以下方面来分析[7,11]:
(1)在干球温度相同时,空气的相对湿度越大,其含湿量也越大,空气中水蒸汽的分压力越接近饱和水蒸汽分压力,与吸湿剂表面空气的压力差增大,增大了除湿的推动力,能够使设备的除湿量增加。
(2)在含湿量相同时,空气中水蒸汽的分压力是定值,现在空气的相对湿度越大,其干球温度越低,除湿转轮表面空气的饱和水蒸汽分压力越低,有利于除湿进程的进行。
(3)在相对湿度相同时,空气的含湿量越高,空气的干球温度也越高,处置空气的温度升高会使得除湿转轮表面的饱和空气温度升高,从而使之饱和水蒸汽分压力也升高,这关于空气的除湿是不利的;可是空气含湿量的增加会使得空气中的水蒸汽分压力相应升高,这是除湿的有利因素;因此对除湿进程的阻碍需要将二者综合考虑。
可见在除湿供冷空调系统中以空气的含湿量作为空气湿度衡量标准是较为准确的,而含湿量直接对应的是空气的露点温度,因此将空气的露点温度作为空气湿度的操纵量是适合的。
处置空气流速的阻碍
空气的流速越低,空气与吸湿剂的接触时刻越多,二者之间的热、质互换也越充分,可是单位面积的处置空气量较小。
增大空气的流速,会使对流换热系数和传质系数增加,这是空气与吸湿剂之间的对流传质的有利因素;可是风速增大也使二者之间的接触时刻缩短,可能会使得处置空气在转轮中尚未被有效除湿就出转轮,对除湿不利,可能致使空气不能达到预定的湿度。
故适合的空气流速也是此类空调系统的重要参数,设计合理的除湿转轮中一样是将处置空气在转轮中的通过时刻设定在约,转轮总的传热单元数NTU约为10[10]。
处置空气流速关于实际工程应用的阻碍要紧体此刻处置空气流量的确信:
在除湿转轮的规格确信以后,处置空气的流量不该该超出转轮的额定流量过量。
再生空气参数的阻碍
除湿转轮中吸湿剂解吸再生性能要紧体此刻两个方面:
一是吸湿剂最终能够达到的干燥状态,这取决于吸湿剂的平稳含水量;二是达到最终干燥状态的再生速度,这包括吸湿剂表面的汽化速度和吸湿剂内部水分的扩散传递速度,其大小取决于以上两种速度中的要紧阻碍部份,主若是由速度较低的进程所支配;平稳含水量与再生速度是彼此阻碍的,人们在应用研究中偏重于再生速度的阻碍。
转轮除湿机中吸附剂的再生进程实质是将水分赶出吸附剂,进入再生空气的进程,吸湿剂的再生进程要紧受到吸湿剂与热空气两方面因素的阻碍。
吸湿剂参数对除湿机性能的阻碍要紧体此刻:
吸湿剂形状、吸湿剂的放置方式、吸湿剂温度等;热空气参数对除湿机性能的阻碍要紧体此刻:
温度、含湿量、流动速度、与吸湿剂的接触情形等。
在实际应用中,更易操纵的是再生空气的参数,因这人们更关注再生空气对除湿机性能的阻碍:
空气含湿量不变时,提高空气的温度,不但能够增强汽化和带走水分的能力,而且能够对吸湿剂进一步升温,提高吸湿剂内外之间水分的扩散速度,对恒速干燥时期和减速干燥时期都有利,可是每种吸湿剂都存在许诺的最高温度值;空气的含湿量越低,带走吸湿剂中水分的能力越强,干燥进程的推动力越大,因此干燥速度越高;提高热空气的流动速度,能够有效地强化干燥进程,对传热和传质都有利,可是空气流速大,与吸湿剂的接触时刻短,热能的有效利用率降低;空气与吸湿剂的良好接触有利于吸湿剂的干燥均匀,合理安排气流,取得较大的气固接触面积,能够有效地强化再生进程。
以下重点探讨再生空气的温度、湿度和流速等参数对转轮除湿机性能的阻碍。
入口处再生空气温度的阻碍
再生空气的温度是直接阻碍到转轮除湿机性能的重要参数,假设在较低的再生温度下,转轮中进行的主若是全热互换进程;随着温度的升高,转轮中吸湿剂解吸再生的趋势才慢慢明显,直至整个进程都是由解吸再生趋势操纵。
人们希望能够充分利用低品位的热源来作为转轮解吸再生的能源,低品位能源可能温度不高,使得再生空气被升温的幅度有限。
再生空气温度是如何阻碍转轮除湿机的性能,再生空气的温度降至何值时仍可确保进行的主若是除湿进程,都是人们所关切的问题。
因此确信再生空气温度对转轮除湿机性能的阻碍,如何判定转轮中进行的传热传质进程是全热互换进程仍是吸湿-解吸再生进程,致使二者分界点的再生温度在何处,是本文研究的重点之一。
在转轮式全热互换器中,两股空气的要紧进程是将处置空气中的水分传递给再生空气,而且将低温侧的温度升高,现在转轮除湿的数学模型应该改成全热互换器的数学模型;而且由于全热互换进程最适合的热空气区扇形角jR是1800,假设现在仍然依照除湿进程来设置再生区扇形角jR为900,也不能够使全热互换进程高效率地进行;另外作为全热互换器的转轮的转速也比除湿转轮所要求的转速要快得多[19]。
这些都是研究转轮除湿进程必需考虑的问题。
吸湿剂可能在不同的再生温度下工作,现在除湿机的性能如何是人们关切的问题。
吸湿剂的再生进程分为预热期、等速干燥和减速干燥等时期,在不同的时期,温度的阻碍是不尽相同的。
再生空气的温度都高于现在吸湿剂的温度,吸湿剂被空气加热,吸湿剂在向外蒸发水分的同时,温度也升高,当吸湿剂的表面温度与空气的湿球温度相等时就达到稳固状态。
关于同一吸湿剂而言,若是再生空气的温度升高,会使吸湿剂的表面温度上升,吸湿剂的表面温度上升以后,其表面的蒸发压力也提高了,即与吸湿剂表面接触的空气的水蒸汽分压力提高,如此能够使再生的速度增加,缩短再生的时刻。
关于不等温的吸附体系,能够利用“温度波”与“浓度波”概念来分析吸附干燥进程。
在一样情形下,温度比质量传递要快,即“温度波”走在“浓度波”之前。
温度波的前沿速度与温度无关,在理想的情形下,温度波在柱内的移动速度是恒定的;实际进程中,由于热阻的存在,前沿不断变宽,随着波形的不同,以不同的温度向前移动。
作者以为:
判定转轮中进行的主若是全热互换进程仍是除湿-解吸再生进程的关键是看转轮除湿机出口处处置空气的露点温度,空调系统送风状态点的露点温度所对应的再生空气温度可作为二者的分界点。
假设出口处处置空气的露点温度低于空调送风状态点的露点温度,转轮中进行的主若是吸湿-解吸再生进程;假设高于送风状态点的露点温度那么能够为进行的主若是全热互换进程,此空调系统达不到设计的湿度操纵要求;因此转轮除湿供冷空调系统的参数操纵应该以此为依据。
入口处再生空气湿度的阻碍
吸湿剂的再生进程实际是吸湿剂的干燥进程,现在推动水蒸汽由吸湿剂向再生空气传递的动力是吸湿剂表面的水蒸汽分压力与再生空气中的水蒸汽分压力之差。
除湿机入口再生空气的湿度对除湿机性能的阻碍的研究并非全面,关于这种因素的阻碍应该结合温度的阻碍来一起考虑,这是因为再生空气比吸湿剂的温度高,因此传递热量给吸湿剂,使吸湿剂的温度同时升高。
再生空气中的水蒸汽分压力要紧与大气压力和空气的含湿量有关[4]。
式中:
Pw:
水蒸汽分压力(Pa)
B:
大气压力(Pa)
d:
空气含湿量[kg(kg干空气)-1]
当大气压力和空气中的含湿量不变时,升高空气的温度,水蒸汽的分压力是可不能改变的,可是饱和水蒸汽分压力增加,从而使空气的相对湿度减小,即空气的不饱和程度增大,如此使得再生用的热空气具有加倍强的同意水蒸汽的能力;这时转变成主若是再生空气温度对转轮的解吸再生性能的阻碍。
假设再生空气的温度不变,减小空气的相对湿度,空气中的水蒸汽分压力减小,加大了与吸湿剂表面接触的空气的水蒸汽分压力之差,从而增强了水分传递的推动力。
现在将再生空气的相对湿度降低的实质是需要进行除湿的,或是将室外新风与循环风进行混合取得,以取得较低的相对湿度(含湿量)。
再生空气被加热的进程是等湿加热进程,一样是在加热之前来改变其含湿量。
与干球温度相较较而言,再生空气的湿度对除湿转轮的性能阻碍较小,而且操纵也更为复杂。
可是了解再生空气湿度的阻碍能够为转轮除湿空调系统在不同地域、不同时刻的应用所采纳的技术方法提供参考。
再生空气流速的阻碍
再生空气的流速直接阻碍吸湿剂再生速度的大小,对流换热系数因流速的增加而增大,传热系数也因流速的增加而增加,如此使总的再生进程时刻都缩短了;而且能够通过调剂再生空气的流速来适应处置空气流量及状态参数的转变。
总之再生空气流速的增增强化了再生进程,使得转轮的再生速度加速,可是现在不改变再生区扇形角,可能会再生后的转轮区域被加热,升高吸湿剂的温度,从而阻碍吸湿进程的进行;而且从系统的能耗考虑,流速增加会致使再生热量的需求增大,在转轮再生侧的换热效率降低,系统的COP将下降;因此在额定工况下应慎重考虑改变空气流速,假设改变再生空气流速,应相应调剂再生区扇形角,再生空气的温度等参数,在实际的应用中,用户来改变再生区扇形角是不可行的,因此多采纳调剂再生空气温度的方式。
4工作环境的阻碍
转轮除湿性能够应用在不同的地域,环境的改变对其性能的阻碍如何也是人们所关切的问题,此处要紧探讨大气压力、空气清洁程度等方面的阻碍。
大气压力的阻碍
除湿机的性能受到大气压力转变的阻碍,在不同的大气压力下,除湿机的性能有所转变[6]。
分析大气压力对系统的阻碍主若是从吸湿剂的吸附特性、空气的参数转变及风机的性能曲线等方面考虑,因此关于质量流量和体积流量为标准的系统,压力的阻碍是不尽相同的。
当大气压力从1atm下降到时:
(1)以质量流量为标准的系统:
换热器的性能不变,蒸发冷却器的换热性能改善,除湿机的除湿性能下降,对所有的再生和除湿剂而言,COP和冷量都提高了6~8%,系统的阻力增加了20%,对应的能耗增加了44%,使总的COP下降了4%。
(2)以体积流量为标准的系统:
热互换器的性能提高了2~4%,蒸发冷却器的换热性能改善,除湿机的除湿性能下降,对所有的再生和除湿剂而言,COP和提高了8%,冷量减少了14%,系统的阻力不变,使总的COP提高了5%。
这些情形说明在不同地域利用转轮除湿供冷空调系统,应该考虑本地大气压力对系统性能的阻碍,且应明确是以质量流量为准仍是以体积流量为准。
我国的地域辽阔,转轮除湿机的利用地址直接阻碍到除湿机的性能特点。
空气干净度的阻碍
除湿机处置空气和再生空气的干净度直接阻碍到吸湿剂的性能,主若是因为转轮除湿机中吸附剂在吸附空气中水分的同时,也将空气中的细小颗粒吸附,这是吸附剂本身所具有的特性,这将致使吸湿剂的劣化。
吸附剂的劣化会直接阻碍到转轮除湿机的除湿性能,依照吸湿剂劣化的程度,除湿供冷空调系统的COP和冷量将减少10%~35%[9]。
在必然的劣化范围内,能够采纳以下方式来排除其阻碍:
(1)空气过滤:
通过设置空气过滤器能够有效地除去进入除湿机的空气中的尘埃,可是空气过滤器的设置增加了风系统的阻力,风机的余压需要相应增加,如此增加了初投资和运行费用。
增设了空气过滤设备后还必需注意按期的清洗和改换,尽管会增加一些费用,可是关于延长除湿设备的利用寿命是必要的。
(2)吸湿剂的深度再生:
在很高的温度下实现吸湿剂的再生能够驱除尘粒,可是这并非是全然的方式,因为若是不加处置地将再生后的空气排入大气中将造成新的污染;而且提高再生空气的温度,要求的能源的品位越高,花费的代价越大,太高的再生空气温度也可能会阻碍吸湿剂的性能。
(3)调整运行参数:
如加速除湿机的转速,调整的情形取决于吸湿剂的类型、衰减的类型和再生的方式等。
5结论
总而言之说,阻碍转轮除湿机性能的因素很多,可是除湿转轮的本体参数大体都是由设备制造商确信的,其可转变的幅度不大;工程设计人员要紧应考虑空气参数和应用环境的阻碍,明确处置空气被除湿后的露点温度是需要操纵的重要参数。
只有全面了解转轮除湿机性能才能够合理配置除湿供冷空调系统。
参考文献:
1.丁静等,开式太阳能旋转除湿空调系统的性能分析,华南理工大学学报,1997,25(5),106-120
2.袁卫星等,开式固体除湿空调关键部件及系统分析,北京航空航天大学学报,1997,23(5),596-601
3.代彦军等,转轮式干燥冷却系统的参数分析与性能预测,太阳能学报,,,60-65,1998
4.赵荣义等,空气调剂(第三版),建筑工业出版社,1994
5.ControllingRotaryDesiccantWheelsforDehumidificationandCooling,ASHRAETrans..633-638
6.ImpactofAmbientPressureonPerformanceofDesiccantCoolingSystems,NERL/TP-254-4601,UC.Category:
350,DE
7.andEffectofaxialsolidheatconductionandmassdiffusioninarotaryheatandmassregenerator,Int.J.HeatMassTransfer.Vol.36..pp.2051-2059,1993
8.Edward,JamesR.SandandDavidJ.Durfee,ParametricAnalysisofVariablesThatAffectthePerformanceofaDesiccantDehumidificationSystem,ASHRAETrans.87-94,4325
9.ImpactofDesiccantDegradationonDesiccantCoolingSystems,NERL/TP-254-3888,UC.Category:
231,DE
10.denBulk,andTheUseofDehumidifiersinDesiccantCoolingandDehumidificationSystems,JournalofHeatTransfer.Vol.108.Audust.pp.684-692,1986
11.A.A.Jalalzadeh-Azer,PerformanceCharacteristicsofaCommerciallyAvailableGas-FiredDesiccantSystem,ASHRAETrans.95-104,4326
12.SanjeevJain,andOptimalDesignofLiquidDesiccantCoolingSystems,ASHRAETrans.79-86,4324
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 各类 因素 转轮 除湿机 性能 阻碍 综合分析