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气处理到送风状态,提高了制冷机的效率,也可以提高室内的舒适性.经过对目前各种除湿方法进行分析比较,进而得出了溶液除湿实现除湿空调的方式是目前最好的.2.1传统的除湿机
除湿机由压缩机,热交换器,风扇,盛水器,机壳及控制器组成,其工作原理是:由风扇将潮
湿空气抽入机内,通过热交换器,此时空气中的水份冷凝成水珠,变成干燥的空气排出机外,如此循环使室内湿度降低.
因此除湿机广泛应用于办公室,档案,资料,图书馆,电脑房,精密仪器室,医院及贵重物品仓痔等场所,使电子产品,光学仪器,精密设备及贵重物品避免了潮湿,霉变的噩运.
2.2转轮除湿机
转轮除湿机的关键部件为载有吸湿剂的蜂窝状转轮,蜂窝状转轮具有吸湿比表面积大,流通阻力小,除湿湿效率高等特点.吸湿载体采用高强度无机纤维材料卷制成蜂窝状通道的圆柱体转轮.吸湿剂(氯化锂,硅胶,分子筛)嵌固或烧结于吸湿载体中,性能稳定,使用寿命长.除湿转轮采用辊式链传动,运转速度8转/小时.转轮截面的3/4区域为除湿区,1/4为再生区.各区之间采用氟弹性材料隔离密封,有效地防止了除湿区和再生区之间互相窜扰.工作时除湿气流和再生气流逆向通过缓慢转动的转轮,从而实现空气动态除湿.
2.3溶液除湿机
溶液除湿系统已经有四十几年的历史.应用过程中出现了诸多问题:开始使用的溴化锂,氯化锂溶液对管道,设备有强腐蚀性,而一些有机的溶液如三甘醇有挥发性,有机物弥漫在空气中,会危害人体健康,由于稀释和再生过程都为变温过程,不可逆损失大,导致该类系统的效率很低,产出冷量与消耗的再生热量的比(能效比)一般在0.3—0.6左右.上述的问题现在已经基本得到解决:使用塑料材料可以防止盐溶液的腐蚀,而且成本较低,盐溶液不会挥发到空气中影响污染室内空气,通过对调整工艺流程,可以得到接近等温的除湿与再生过程,并且采用热回收手段,实现较高的能效比.
3余热利用溶液除湿全新风空调系统
3.1本系统的基本原理
本产品主要由通风,除湿,温度调节模块和溶液再生模块两部分组成.下面主要阐述溶液除湿空调系统中溶液除湿模块和再生模块的基本热力学原理.
溶液除湿过程的热力学原理:
传统的溶液除湿系统除湿器溶液的流量很大,浓溶液和稀溶液的浓度差在2%左右,尽管在除湿过程中采取了一些冷却措施来减少由于溶液温升导致其吸湿能力的下降,但是传质过程中的水蒸汽分压差造成的不可逆损失仍然很大,如图1所示.上述过程导致的直接后果是再生温度高,从而再生器的效率低.
图1传统除湿器内的不可逆损失图2采用分级除湿的思想减少不可逆损失
本产品采用分级除湿的思想,即:在除湿的过程除湿溶液的浓度是随着湿空气湿度的变化而变化的,同时每一级都采取相应的冷却措施.这样,如图2所示,传热温差,传质的浓度差会大大减小,从而减小了除湿过程的不可逆损失.充分的利用了溶液的吸湿能力,既在吸收同样多的湿量的情况下,分级的方法可使溶液的浓度差达到10%以上.这样送回再生器的溶液的浓度降低了,更溶液被再生,从而减少了高温热源的消耗.
再生器的基本热力学原理
再生器就是将湿能空调器中除湿变稀后的稀溶液经浓缩再生后成为浓溶液的设备.据热力学第二定律:当溶液表面蒸汽的分压力大于空气中水蒸汽的分压力时,溶液表面的蒸汽将自发的向空气中传递,随着蒸汽传递的进行,两者之间的分压力差将逐渐减少,蒸汽传递过程逐渐衰减.为了保持
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本装置在充分利用进回风的显热交换,降低进风相对湿度的同时,利用热水(或蒸汽)采用同时加热溶液和进风的溶液再生方法,减少了分步再生的中间环节.在加热时,一方面提高了溶液表面蒸汽分压力,另一方面降低了用于再生的空气的相对湿度,提高其吸收水蒸汽的能力.同时采用了每级独立的进风结构,使得溶液的再生效率大大提高.
3.2技术关键
1.除湿器采用分级的方式,使其过程的不可逆损失减小,大大提高系统的效率.
2.外螺旋管喷淋式逆流再生器的研制,可使溶液再生效率提高的同时,再生器的体积有明显的减小.
3.采用回风多级回热的手段,回收了回风中的冷量,大大较低了新风处理的代价
4.系统采用盐溶液作为循环工质,不含任何对大气臭氧层有破坏作用的CFCs和HCFC等,是一种绿色环保工质,并且该溶液具有杀菌,过滤的功能,保证了室内空气不受污染.
5.采用低品位的热源驱动,为低品位的废热的利用提供了有效的利用途径.同时提高了能源总利用效率的30-40%.
6.由于采用盐溶液作除湿工质,筛选合适的防腐材料
在现有的除湿剂中,选择具有杀菌,过滤功能的锂盐(氯化锂和溴化锂)溶液,保证在满足通风换气的同时,室内空气不受污染.
3.4产品结构
本产品主要由通风,除湿,温度调节模块和溶液再生模块两部分组成.其通风,除湿,温度调节模块如图3所示,溶液再生模块如图4所示
图3通风,除湿,温度调节模块
图4溶液再生模块
3.5基本算法原理
依据全热回收的热力学原理和测试进行通风,除湿,温度调节模块的热力分析和计算,依据传热传质原理进行该模块的传热计算.依据外螺旋管喷淋式逆流再生器的传热传质,热力学原理和测试数据进行再生器的设计和计算.
4结束语
本课题研究一种新型溶液除湿全新风空调系统,它是采用有吸湿能力的盐水溶液直接与空气接触吸收空气中的水份,从而实现除湿的全新风空调系统.该系统包括通风,除湿,温度调节和溶液再生四大模块.
该空调方式避免了传统的冷凝除湿所带来的能源浪费,并可以利用低品位的热源(75℃以上)来驱动,具有较高的效率,同时可有效的解决空调环境空气品质问题.系统主要用于有低品位热源场合的空气调节范围.
该系统可有效的利用城市热力管网,热电厂,冶炼厂,钢铁厂,建材厂,化工厂,制药厂等产生大量的低品位废热并有空气调节的单位,实现以低品位废热来驱动空调系统,从而对整个国家的能源结构调整有重要的社会经济意义.该系统利用除湿和冷却完全分开的热湿独立处理的全新技术,可有效的避免传统冷凝方法中统一处理负荷带来热损失,初投资少,运行费用低,由于该系统采用了全部室外新风的除湿干燥模式,且无冷凝水吹入空气调节房间,有效的保证了空调环境不会受到细菌和真菌等的污染,彻底解决了室内空气品质问题,尤其适合于人员多,空气污染重的医院,商场,会议室等场合,对有75℃以上废热的场合,除泵,风机消耗的极少部分的电能外,无其他运行成本,与传统效率最高的空调系统相比节约运行费用80%以上,节能效果十分巨大.
参考文献
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