常压下太阳能除湿溶液沸腾再生实验研究

【摘要】：溶液除湿是一种高效的除湿方式,能够综合利用多种品味的能源,有效地满足空气除湿的需求,相比于传统的冷凝除湿等方式优势显著。太阳能作为一种清洁的可再生能源,以其储量丰富、分布广泛、环保无害等优势得到越来越多的关注和研究。随着能源形势的日益紧张以及人们对于空气品质要求的提升,太阳能溶液除湿空调的应用将会越来越广泛。再生器作为溶液除湿系统中一个关键的设备,其性能的好坏直接关系到空调系统能否满足使用要求和技术经济性的要求。但是目前应用较为广泛的空气式再生方式受再生空气状态影响较大,限制了溶液除湿空调使用。沸腾作为一种高效的传热方式,在较低的传热温差下可以实现较高的传热系数,以沸腾方式作为除湿溶液的再生形式,可以不受再生空气状态的影响。本文通过理论和实验研究的方式对常压下沸腾式溶液再生方式展开研究。首先理论分析并计算得出几种常用除湿溶液在冷却减湿处理过程的最佳除湿浓度范围,分别为Li Br溶液55%~60%,LiCl溶液40%~45%,CaCl2溶液37%~42%,LiCl和CaCl2的1:1混合溶液38%~43%。其次根据除湿溶液的表面蒸汽压和结晶方程,绘制出各溶液对应的h-d-ξ图,便于确定溶液的浓度和相应的温度。接着利用自行搭建的沸腾再生实验装置测试了四种除湿溶液在相同浓度及等效浓度下的沸腾温度及沸腾再生速率,采用权重因子分析法综合比较了等效浓度条件下四种除湿溶液的沸腾温度、沸腾再生速率、成本、腐蚀特性、输配能耗五方面特性,结果表明CaCl2溶液最适宜沸腾再生方式。再次,对常压条件下溶液再生过程进行了正交实验研究。根据设备运行特点和实验需求确定了正交试验方案,实验因素包括溶液的初始浓度、初始温度、热流密度、及冷却水流量,实验结果表明,因素加热热流密度对Li Br溶液、CaCl2溶液、混合溶液的沸腾再生速率影响显著;因素加热热流密度和溶液初始温度2个因素对LiCl溶液的沸腾再生速率影响显著。最后基于广州地区太阳能资源分布、现有太阳能集热产品性能、造价几方面分析,得出太阳能中温集热器作为除湿溶液常压沸腾再生的热源基本可行,但为保证系统的可靠运行,应与其它较稳定的热源结合。 【关键词】：除湿溶液 h-d-ξ图 沸腾再生 太阳能 可行性
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU834.9
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 课题前景及意义13
• 1.3 太阳能溶液除湿空调系统13-14
• 1.3.1 太阳能溶液除湿空调的概述13-14
• 1.4 除湿溶液再生方式研究现状14-18
• 1.4.1 空气式溶液再生方式研究现状15-17
• 1.4.2 沸腾式溶液再生方式研究现状17-18
• 1.5 本文研究内容18-19
• 第二章 常压下除湿溶液沸腾再生理论研究19-45
• 2.1 除湿溶液再生理论分析19-21
• 2.1.1 溶液的沸腾传热19-21
• 2.2 实验除湿溶液的确定21-22
• 2.3 溶液热物性方程的建立22-31
• 2.3.1 水和水蒸气的热物性方程22-24
• 2.3.2 Li Br溶液的热物性方程24-27
• 2.3.3 Li Cl溶液的热物性方程27-29
• 2.3.4 CaCl_2溶液的热物性方程29-30
• 2.3.5 Li Cl与CaCl_21:1 混合溶液的热物性方程30-31
• 2.4 溶液冷却除湿处理过程应用浓度范围的确定31-37
• 2.4.1 溶液除湿及再生的基本原理31-32
• 2.4.2 除湿溶液处理空气的各种过程32
• 2.4.3 夏季需要除湿地区的室外气候条件32-34
• 2.4.4 民用建筑室内热湿环境的要求34-35
• 2.4.5 溶液除湿系统运行工况范围的确定35
• 2.4.6 除湿浓度范围的确定方法35-36
• 2.4.7 除湿浓度范围的计算及结果36-37
• 2.5 除湿溶液h-d-ξ 的绘制37-41
• 2.5.1 除湿溶液h-d-ξ 介绍37-38
• 2.5.2 除湿溶液h-d-ξ 绘制38-41
• 2.6 除湿溶液沸腾再生特性的比较原则41
• 2.7 溶液沸腾再生代数方程模型的建立41-43
• 2.7.1 沸腾再生装置简介41
• 2.7.2 模型假设41-42
• 2.7.3 数学模型42-43
• 2.7.4 数学模型的求解43
• 2.8 本章小结43-45
• 第三章 常压下溶液沸腾再生实验研究45-56
• 3.1 实验目的和内容45
• 3.1.1 实验目的45
• 3.1.2 实验内容45
• 3.2 评价指标45-46
• 3.3 正交实验方案设计46-49
• 3.3.1 优化目标的确定46
• 3.3.2 优化参数的确定46
• 3.3.3 参数范围的选取46-47
• 3.3.4 正交实验设计47-49
• 3.4 实验装置及工作流程49-50
• 3.5 实验方法50-51
• 3.5.1 实验准备50-51
• 3.5.2 实验步骤51
• 3.6 数据处理51-52
• 3.7 实验测量系统52-54
• 3.7.1 电压、电流的测量52-53
• 3.7.2 大气压的测量53
• 3.7.3 温度采集53
• 3.7.4 流量的测量53
• 3.7.5 质量的测量53-54
• 3.8 测试系统的误差分析54
• 3.8.1 热电阻的标定误差54
• 3.8.2 功率的损耗误差54
• 3.8.3 电压波动造成的误差54
• 3.9 实验结果的可靠性分析54-55
• 3.10本章小结55-56
• 第四章 实验结果及分析56-70
• 4.1 正交实验数据分析方法56
• 4.2 实验结果分析56-65
• 4.2.1 正交实验结果分析56-62
• 4.2.2 除湿溶液沸腾温度的对比分析62-64
• 4.2.3 除湿溶液沸腾再生率的对比64-65
• 4.3 除湿溶液再生性能的综合评价65-69
• 4.3.1 各特性得分66-68
• 4.3.2 评价结论68-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 广州地区太阳能作为沸腾再生热源的可行性初步探讨70-78
• 5.1 广州地区太阳能资源分析70-71
• 5.2 沸腾再生对再生热源的要求71-72
• 5.3 太阳能集热器的适用性分析72-77
• 5.3.1 太阳能热利用的三个阶段及对应的集热器类型72-73
• 5.3.2 我国中温集热器发展状况73
• 5.3.3 中温集热器现有产品特性73-76
• 5.3.4 中温集热器造价76
• 5.3.5 广州地区太阳能和常压沸腾再生结合可行性分析76-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 结论与展望78-80
• 6.1 主要工作及结论78-79
• 6.2 问题及展望79-80
• 参考文献80-85
• 附录A 热物性方程计算系数85-92
• 附录B 再生模型EES求解程序92-93
• 附录C 攻读硕士期间发表论文情况93-94
• 致谢94

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