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作者：鄭曉敏

  本文基于某洞窟除濕空調(diào)工程，以太陽(yáng)能作為主要再生熱源，電加熱器作為輔助再生熱源，進(jìn)行了溶液除濕系統(tǒng)的除濕溶液再生過(guò)程熱質(zhì)交換特性的實(shí)驗(yàn)研究，可為太陽(yáng)能溶液除濕系統(tǒng)再生器的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1溶液再生原理

    溶液對(duì)空氣除濕后，其濃度降低，為使溶液連續(xù)不斷地有效發(fā)揮除濕能力，須通過(guò)加熱方式將稀溶液進(jìn)行再生，使其濃度提高。溶液再生的主要驅(qū)動(dòng)力是溶液表面的水蒸氣分壓力P，與環(huán)境空氣的水蒸氣分壓力P。。的壓差，當(dāng)Pr>P。時(shí)再生過(guò)程發(fā)生。

2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

2.1工作原理

圖1為太陽(yáng)能溶液再生系統(tǒng)的流程圖。

    在再生風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下，空氣進(jìn)入再生器環(huán)箱；通過(guò)再生器箱體下部側(cè)孔，并在導(dǎo)流板的作用下進(jìn)入再生器箱體，由下至上流動(dòng)，從再生器頂部排出。待再生的除濕溶液從液箱流出，被太陽(yáng)能集熱器加熱升溫：除濕溶液流人再生器，自上而下流動(dòng)，與再生空氣發(fā)生熱質(zhì)交換后，經(jīng)導(dǎo)流板流入回液箱，回到液箱。如果除濕溶液經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能加熱后未達(dá)到要求的噴淋溫度，可由輔助加熱器加熱溶液，使之達(dá)到再生要求。

2.2實(shí)驗(yàn)裝置

利用太陽(yáng)能真空管集熱器加熱除濕溶液，除濕溶液為氯化鋰溶液。太陽(yáng)能加熱裝置如圖2所示。

    再生器為逆流噴淋塔式結(jié)構(gòu)。再生器直徑為250 mm，高度為890 mm，在其內(nèi)部高度為700mm處設(shè)有一噴嘴，噴嘴位于再生器中心。再生器材料為無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(PPR)，使再生器具有良好的防腐蝕性能。實(shí)驗(yàn)時(shí)，再生器設(shè)置4個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，各個(gè)測(cè)點(diǎn)位于再生器內(nèi)部不同截面的中心位置，距噴嘴的距離分別為10，220，430，640 mm。本實(shí)驗(yàn)采用DRS-15A型濕空氣發(fā)生器來(lái)控制調(diào)節(jié)進(jìn)入再生器空氣的溫度和濕度。實(shí)驗(yàn)加熱溫度為25—80℃，加濕量為29 kg/h。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1溶液入口參數(shù)和送風(fēng)溫度對(duì)出口溶液濃度的影響

實(shí)驗(yàn)中進(jìn)口空氣溫度為28℃，相對(duì)濕度為69%；溶液進(jìn)口濃度為24.5%．噴淋溫度為37～45℃。當(dāng)溶液噴淋流量分別為500，400，300 L/h時(shí)，再生器出口溶液濃度變化如圖3所示。

    從圖3中可以看出，溶液噴淋流量越大，再生器出口溶液濃度越高。再生器出口溶液濃度直接影響再生效果，出口溶液濃度越高，再生器的再生效率越高。這是南于在其它參數(shù)不變的情況下，隨著溶液噴淋流量的增加，空氣與溶液?jiǎn)柕膫鳠醾髻|(zhì)系數(shù)增加所致。從圖3還可以看出，溶液噴淋流量一定時(shí)，隨著溶液噴淋溫度的增加，再生器出口溶液濃度增大。

當(dāng)溶液噴淋流量為500L／h，其他參數(shù)不變，送風(fēng)溫度分別為30，32，34，36℃時(shí)，再生器出口溶液濃度的變化如圖4所示。

    圖4顯示，再生器送風(fēng)溫度提高，再生器出口溶液濃度增大。當(dāng)空氣濕度相同時(shí)，送風(fēng)溫度升高而空氣中水蒸氣分壓不變，溶液與空氣溫差減小，溶液溫度降低的幅度減小，有利于溶液再生。

3.2溶液入口參數(shù)對(duì)再生器內(nèi)溫度的影響

在溶液進(jìn)口的體積流量為500 L/h，空氣進(jìn)口溫度為28℃，相對(duì)濕度為690/0，溶液進(jìn)口濃度為24.5%條件下，當(dāng)噴淋溫度分別為37，39，42，44℃時(shí)，再生器內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的溫度變化如圖5所示。

    由圖5可以看出，測(cè)點(diǎn)距噴嘴分別為10，270，430 mm時(shí)，隨著測(cè)點(diǎn)與噴嘴距離的增加，測(cè)點(diǎn)溫度降低：但是距噴嘴640 mm處的測(cè)點(diǎn)溫度高于距噴嘴430 mm處的測(cè)點(diǎn)溫度。如果空氣與溶液只發(fā)生傳熱交換，那么距離噴嘴位置越遠(yuǎn)，再生器內(nèi)溫度越低。在再生器內(nèi)部，空氣與溶液既發(fā)生傳熱交換，又發(fā)生傳質(zhì)交換，隨著溶液蒸發(fā)，放出氣化潛熱，使得再生器內(nèi)溫度升高。當(dāng)溶液臨近空氣人口時(shí)，溶液表面與入口空氣間的水蒸氣分壓之差較大，溶液水分蒸發(fā)量較大，傳質(zhì)對(duì)再生器內(nèi)溫度的影響要大于傳熱對(duì)再生器內(nèi)溫度的影響，導(dǎo)致測(cè)點(diǎn)溫度有所提高。

圖6以噴淋溫度42℃為例，給出了3種不同溶液噴淋流量下各測(cè)點(diǎn)溫度的變化。隨著噴淋流量的增加，測(cè)點(diǎn)溫度相應(yīng)升高。

3.3填料對(duì)再生器再生性能的影響

  將直徑為25 mm的球形填料加入再生器中，添加高度510 mm。實(shí)驗(yàn)中，溶液噴淋流量為500Uh，空氣進(jìn)口溫度為28℃，相對(duì)濕度為69%，溶液進(jìn)口濃度為24.5%。圖7給出了噴淋溫度為42℃時(shí)，再生器內(nèi)有無(wú)填料工況下各測(cè)點(diǎn)溫度的變化。由圖7可見(jiàn)，有填料時(shí)的測(cè)點(diǎn)溫度低于無(wú)填料時(shí)相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)溫度。

當(dāng)噴淋溫度為37—45℃時(shí)，有填料與無(wú)填料溶液出口濃度變化如圖8所示。由圖8可見(jiàn)，當(dāng)再生器各進(jìn)口參數(shù)相同時(shí)，隨溶液噴淋溫度的升高，溶液出口濃度也升高；且相同溶液噴淋溫度下，再生器內(nèi)部有填料時(shí)溶液出口濃度較無(wú)填料時(shí)高35%—65%。在其他參數(shù)相同的情況下，再生器內(nèi)充裝了填料后，增加了溶液與空氣的接觸面積，溶液與空氣的熱質(zhì)交換得到增強(qiáng)，再生器出口溶液濃度增高，提高了再生器的再生效率。

4結(jié)論

太陽(yáng)能溶液除濕空調(diào)再生器的溶液出口濃度隨著噴淋流量、噴淋溫度和送風(fēng)溫度的增大而增大。由于氯化鋰溶液再生所需溫度較低，特別適于以太陽(yáng)能為再生熱源。在再生過(guò)程中，溶液與空氣既發(fā)生傳熱交換，又發(fā)生傳質(zhì)交換，溶液溫度沿著溶液流動(dòng)方向先降低后升高。再生器內(nèi)部添加填料，增加了氣液接觸面積，有效地增強(qiáng)了氣液間熱質(zhì)交換，使再生器出口溫度降低，出口溶液濃度提高35%～65%，有利于除濕過(guò)程的進(jìn)行。

5摘要：結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行了太陽(yáng)能溶液除濕系統(tǒng)除濕溶液再生實(shí)驗(yàn)，研究了除濕溶液再生過(guò)程的熱質(zhì)交換特性，得到了不同溶液人口參數(shù)下再生器內(nèi)部各測(cè)點(diǎn)溫度，揭示了不同空氣和溶液入口參數(shù)對(duì)出口溶液濃度的影響和填料對(duì)再生器熱質(zhì)交換的影響。文章可為太陽(yáng)能溶液除濕系統(tǒng)再生器的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。