热驱动溶液除湿与吸收制冷空调系统设计软件开发文献综述

 2022-10-16 15:13:57

文献综述(或调研报告)

在传统空调系统中,对温度、湿度的控制是联合在一起的,这种处理空气的方式虽然应用成熟,但在实际使用中存在着资源浪费、细菌滋生等问题。基于溶液除湿的温湿度独立控制空调系统具有很好的节能潜力,通过对室内温度、湿度独立控制调节,可以有效避免集中空调系统的弊端。[1]为开发一套热驱动溶液除湿与吸收制冷空调系统设计软件,本文以理论研究为基础,针对盐溶液物性及其计算方法、溶液除湿循环建模与分析、吸收式制冷循环建模与性能分析、除湿与吸收耦合循环等方面进行了调研。

1.盐溶液物性及计算方法

Conde 等人根据1850年以来的测量数据,提出了氯化锂和氯化钙溶液物性参数的计算模型[2],对氯化锂和氯化钙溶液的溶解度、蒸气压、密度、表面张力、动态粘度、热导率、比热容和稀释差热的表达式进行了拟合。在2002年的一篇文章中,Chaudhari等人通过对氯化锂水溶液热力学性质的研究,确定了氯化锂溶液焓值的计算表达式。[3]在对溴化锂溶液的研究中,陈伟康等人利用用线性回归分析的方法,将“国产溴化锂水溶液物性图表集”中给出的物性参数实测值整理成为物性参数表达式[4]。2002年,王磊等人根据国内外有关溴化锂溶液的焓值数据,列举了两种基准下的溴化锂溶液的比焓计算式,解决了国内外溴化锂溶液计算焓值基准点不同的问题。[5]

为了改善单一除湿盐溶液的性能,同时降低耗费成本,越来越多的学者致力于混合除湿盐溶液的研究。2016年,沈子婧等人测量了单一氯化钙溶液,加LiCl/LiBr颗粒后饱和混合溶液的质量浓度,探究极限溶解度,并对氯化钙、氯化锂不同配比混合溶液在不同温度下的黏度及表面张力进行了测量。[6]在2019年的一篇文章中,成洁等人对低品位热驱动混合溶液除湿降温系统的性能进行了模拟研究,基于混合溶液传质关联式,对混合溶液除湿、再生过程进行了数学建模,比较了不同浓度溶液除湿器和再生器出口空气含湿量的实验值与模型计算值。[7]结果表明,混合溶液可以在保证除湿性能的情况下大大降低盐溶液成本,但为保证较高的热力性能,需要选择合适的溶液浓度。

2.溶液除湿循环建模与分析

在对溶液除湿空调的研究中,2004年,江亿等人分析了目前空调系统面临的主要问题,提出了基于溶液除湿空气处理方式的解决方案[8],并介绍了溶液除湿空气处理方式的原理和系统构成方式。2014年,殷勇高等人综述了国内外液体除湿系统的研究进展,包括传热传质模型、液体除湿再生性能评价及作为液体除湿系统重要组成部分的除湿再生技术的发展。[9]。

溶液除湿过程是除湿器和再生器中一个非常重要的耦合传质过程,对该过程数学模型的建立是研究溶液除湿问题的关键所在。在2005年的一项研究中,刘晓华等人搭建了叉流再生器性能测试的实验台,并建立了叉流再生器中传热传质过程的数学模型。[10]实验以溴化锂溶液为除湿剂,采用总换热量、全热效率描述再生器的热质交换总体效果,采用再生量、再生效率描述传质效果,测试了溶液和空气的进口参数对再生器性能的影响,并与逆流再生器的实验结果进行了比较。2008年,殷勇高等人对填料塔结构的溶液除湿器建立了一种NTU-Le模型, 并基于此模型提出一种溶液除湿耦合热质传递过程的热质传递解耦方法---Le-hd分离测量法, 来测定溶液除湿过程的耦合传热传质系数。[11]在后续的实验中,作者通过该方法对一种规整填料的除湿器基于局部驱动势的传热传质系数进行了测量计算,得到并验证了传热传质系数的实验关联式。[12]

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