具有预凝功能的新型热源塔的构建及模拟

针对现有开式热源塔冬季运行时塔内溶液吸湿量大从而影响系统安全运行的问题,提出了一种具有预凝功能的新型热源塔结构.对该新型塔的运行过程进行了理论分析,在对横流热源塔和翅片盘管进行建模和实验验证的基础上,进一步构建了新型塔的数学模型,并对比研究了新型塔和普通塔在不同环境湿度下的传热传质特性.结果发现,随着环境湿度由90%降低到60%,新型塔的换热量相比于普通塔增加了10.9%~12.5%,吸湿量减少了55.2%~76.3%,且随着环境湿度的增加,新型塔吸湿量的增加速率更为缓慢.当环境湿度为40%时,溶液处于再生工况,新型塔的再生量增加了64.3%,证明了新型塔在缓解热源塔内溶液吸湿问题有明显的优势.     

太阳能溶液除湿制冷技术研究进展

比较系统介绍了太阳能溶液除湿制冷系统国内外研究历史及现状.提出一种新型太阳能空气预处理溶液集热/再生流程,相对传统集热/再生器理论计算发现其溶液浓度差可提升90%,蓄能密度增加50%.从理论上构建了太阳能驱动溶液除湿与辐射供冷复合空调系统的工艺流程,并对填料塔除湿和再生器进行实验研究得到其传质系数的表达式.从热力学角度找出溶液除湿冷却系统理论再生效率和理论性能系数的表达式.当溶液浓度较低时,理论再生率可大于1.0;当环境温度为35℃,热源温度由60℃升到100℃时,理论性能系数提高1.0.     

溶液除湿系统中再生子系统的运行参数分析

溶液除湿系统在生产和生活中已得到广泛应用,提高溶液除湿系统节能优势的关键措施之一是提高其再生子系统的效率.本文采用已得到实验验证的填料塔模型和逆流换热器模型,分别描述再生塔中溶液—空气传热传质过程和空气—空气换热器中逆流换热过程,然后用正交设计法安排数值实验.通过对实验结果的方差分析,确定了各运行参数及它们之间的交互作用的相对重要性.方差分析结果表明:以再生塔内水份蒸发速率作实验指标时,重要参数包括溶液入口温度和浓度、干空气与溶质之间的质量流量比率、再生空气入口温度;以再生塔再生效率作实验指标时,干空气与溶质之间的质量流量比率以及溶液入口温度是重要参数;参数之间的交互作用对再生塔内水份蒸发速率和再生效率都没有重要的影响.     

低温高湿工况下热源塔换热特性实验研究

为了确定冬季低温高湿工况下开式热源塔与闭式热源塔的换热性能差异及影响因素,建立了热源塔热泵实验平台。定义吸热效率η表征热源塔换热过程热力完善度。实验研究了冬季空气干球温度2~10℃、溶液进口温度-10~-2℃、相对湿度60%~100%、风量1 400~4 400 m~3/h范围下,各参数对开式和闭式热源塔吸热效率的影响以及换热性能差异。结果表明:吸热效率均随溶液进口温度、相对湿度和风量的增大而增大,随空气干球温度的增大而减小;溶液进口温度对吸热效率均影响最大,相对湿度的影响最小;开式热源塔和闭式热源塔的吸热效率分别为0.26~0.55、0.16~0.35;开式热源塔比闭式热源塔吸热效率平均高35%,溶液换热温差高1.0~2.0℃。开式热源塔更适合南方低温高湿环境,但需综合考虑溶液飘洒和浓缩的问题。     

热源塔结构特性对其换热性能的实验与分析

利用搭建的开式热源塔实验平台进行实验,从塔身设置和进口参数两方面对热源塔换热性能进行分析。塔身设置包括：喷嘴位置、进风口位置及有无填料层。进口参数包括：室外空气温度、溶液进口温度及截面风速。实验结果证明热源塔下进风时的吸热效率优于上进风,其中无填料上喷下进风式换热性能最优;填料层可以促进气液之间的热质交换,但进风阻力变大,热源塔能耗比降低。对于进口运行参数,在下进风工况下,当风速增大时,热源塔的吸热效率均得到提升,但风速过大,吸热效率仅有微小提高,且塔身能耗比下降较快;溶液进口温度升高,热源塔的吸热效率提高幅度在30.1%~34.6%之间,进出口溶液温差降低了0.9 ℃~1.2 ℃;室外空气温度升高热源塔的进出口溶液温差明显增大,但吸热效率降低。     

液体除湿空调系统的实验研究

以实际液体除湿空调系统为对象,改变液体除湿空调系统中除湿器、再生器的输入空气、溶液的温度、湿度、流量、浓度等参数,研究输入参数变化对输出参数的影响.在优化的系统运行参数条件下,改变供能热源温度,研究液体除湿空调系统整体运行时输出参数的变化和系统制冷量、耗能量及COP值的变化规律.实验结果表明,当再生热源为90℃时,空调送风温度稳定在21℃,热力系数为0.6左右,基本能满足舒适性空调的送风要求.     

热源塔结构特性对其换热性能影响的实验研究

利用搭建的开式热源塔实验平台进行实验,从塔身设置和进口参数两方面对热源塔换热性能进行分析。塔身设置包括喷嘴位置、进风口位置及有无填料层。进口参数包括室外空气温度、溶液进口温度及截面风速。实验结果证明热源塔下进风时的吸热效率优于上进风,其中无填料上喷下进风式换热性能最优;填料层可以促进气液之间的热质交换,但进风阻力变大,热源塔能耗比降低。对于进口运行参数,在下进风工况下,当风速增大时,热源塔的吸热效率均得到提升,但风速过大,吸热效率仅有微小提高,且塔身能耗比下降较快;溶液进口温度升高,热源塔的吸热效率提高幅度为30.1%~34.6%,进出口溶液温差降低了0.9~1.2℃;室外空气温度升高热源塔的进出口溶液温差明显增大,但吸热效率降低。     

LiCl溶液吸收除湿器的实验与模拟

建立了一套以LiCl水溶液为吸收工质的逆流绝热填料塔吸收除湿装置,在处理空气含湿量为14～20g/kg,处理空气流速为1.0～1.2m/s,空气温度为26.0～34.0℃,溶液入口质量分数为0.340～0.400,溶液入口温度为25.0～34.0℃,溶液入口流量为70～230?L/h的条件下,进行了溶液吸收除湿实验研究,通过改变溶液与空气的入口参数,获得空气出口温、湿度的变化状况。建立了过程的热质传递模型,比较模拟数据与实验数据,验证了理论模型有较好的适用性。应用模型对溶液除湿过程进行了模拟分析,预测了除湿过程的操作优化条件。实验结果与模拟数据对溶液吸收式除湿系统的性能分析与工程设计提供了帮助与指导。     

基于中高温冷凝热再生的溶液再生器模拟

为探究不同入口参数对溶液除湿再生量的影响,提出一种溶液除湿与中高温热泵耦合的空调系统,将中高温热泵的冷凝热应用于溶液除湿空调系统的溶液再生。通过建立溶液除湿再生器仿真计算模型,研究了不同入口溶液和空气参数下溶液出口浓度和再生器内温度分布情况,并与中低温冷凝热再生进行对比。结果表明:随着空气入口侧风量、溶液入口侧温度、溶液入口侧流量的增加再生量呈上升趋势;随溶液入口侧浓度的增加再生量呈下降趋势;在80℃附近的冷凝热溶液再生量比40℃时高1. 5～1. 9 g/s。     

（火积）损失极值原理在热源塔热泵系统优化运行中的应用

为优化热源塔热泵系统的运行,基于火积理论,提出热源塔热泵系统火积损失极值原理,并构建热源塔热泵系统火积损失模型。通过模拟和实验分别研究在定系统供热量和定系统输入功率时,系统在不同运行工况下的火积损失率,得出系统的最优运行工况。研究结果表明:系统火积损失率实验值与模拟值的相对误差不超过9.8%,表明系统火积损失模型具有较高的精度;当系统供热量为4 k W时,最优运行工况为压缩机频率51 Hz,热水流量0.5 kg/s,溶液流量0.6 kg/s,风量1.4 kg/s,此时系统火积损失率最大,系统输入功率最小,系统效率最高;当系统输入功率为2 k W时,最优运行工况为压缩机频率72 Hz,热水流量0.4 kg/s,溶液流量0.5 kg/s,风量1.6 kg/s,系统火积损失率最小,系统供热量最大,系统效率最高。     

喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收系统实验研究

提高燃气锅炉烟气冷凝余热回收效率和降低烟气氮氧化物排放浓度研究工作具有重要的工程应用价值。提出了一种喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收方式。实验研究了助燃空气含湿量变化对燃气锅炉的烟气露点温度、系统热回收效率、氮氧化物排放浓度的影响规律。实验结果表明:当助燃空气的含湿量从3 g/kg增加到60 g/kg时,对应的烟气露点温度可提高8. 0℃;在维持喷淋水温度45℃、喷淋水质量流量0. 075 kg/s的工况下,烟气余热回收效率可达到8. 4%;排放烟气中的氮氧化物平均浓度可从101. 6 mg/m~3降低到53. 3 mg/m~3。当助燃空气含湿量处于40 g/kg时,燃气锅炉运行比较稳定,排放烟气中的氮氧化物平均浓度为70. 1 mg/m~3。     

两级双溶液除湿系统性能研究

建立了两级双溶液除湿系统,其核心部件是采用氯化钙溶液预处理空气的第1级除湿器和采用氯化锂溶液的第2级除湿器,并利用数学模型对其除湿效果进行计算.结果表明:与采用氯化钙和氯化锂混合溶液(CELD,氯化钙与氯化锂质量比1:1)的系统相比,双溶液除湿系统的除湿效果更佳且能量利用率更高;在温度30℃、绝对湿度16.2 g/kg的工况下,双溶液除湿系统能够使空气的绝对湿度降至7.93 g/kg,系统的热力性能系数(COP)达到1.08;若采用太阳能驱动系统,当集热器出口的热水温度为87℃时,该系统性能最佳,COP值达到1.08;当热水温度为75℃时,基于太阳辐射的COP最高,其值为0.51.     

逆流太阳能溶液集热/再生器再生效率实验分析

对1 m×2 m×0.35 m逆流太阳能溶液集热/再生器进行实验研究,分析了影响太阳能溶液集热/再生器再生效率的各种影响因素.实验研究发现,常温溶液再生存在明显两段式分布,溶液再生效率随空气流量的增加先增后减,存在最大值;溶液再生效率随溶液流量增加而递减.加热溶液综合再生效率升高;而加热再生用空气其综合再生效率下降.采用含湿量为20 g/kg再生用湿空气的再生效率比用含湿量为10 g/kg的再生用湿空气的再生效率小0.16.随着太阳辐射强度的提高,溶液再生效率也相应增加.因此,逆流太阳能溶液集热/再生器应在空气较干燥、太阳辐射强度较高时运行,并选取适合的空气流量.     

风力机叶片表面覆冰影响因素分析

我国低温高海拔地区的风能资源十分丰富，风力机在该环境下运行时会产生叶片表面覆冰现象，不仅降低风力机的发电效率，严重时会影响结构安全性能.采用Fluent与FENSAP-ICE相结合的方法对风力机叶片表面覆冰问题进行数值模拟分析，明确环境温度、来流速度、水滴等主要环境因素影响下叶片表面覆冰发展规律.结果表明，环境温度从-5℃降低到-20℃的过程中，覆冰质量随温度的降低呈线性增长，增长幅度约为0.74 kg/℃;当温度继续降低时，覆冰质量增长幅度降低为0.228 kg/℃.来流速度、空气中水含量(LWC)与水滴直径(MVD)的增加均使覆冰质量呈线性提高，覆冰质量增长幅度分别约为0.236 kg·s/m、8.529 kg·m³/g、0.512 kg/μm.降低环境温度、增大来流速度和LWC会增加叶片覆冰面积，但增大MVD会使覆冰面积减小.     

基于模拟退火算法的低温余热发电系统参数优化

为提高低温余热发电系统的综合性能,以单位发电量所需换热面积为目标函数,采用模拟退火算法对ORC系统的参数进行优化。研究结果表明:当热源温度和流量分别为120℃与62 kg/s,蒸发器内最小传热温差为10℃时,蒸发器内的最佳压力和流速分别为0.615 MPa与1.23 m/s;冷凝器内的最佳压力和流速分别为0.102 MPa与1.37 m/s;与传统算法相比,优化结果使单位发电量所需换热面积减少23%。随着热源温度的升高,最优目标函数值先降低后升高,在热源温度为200℃时达到最低值;综合考虑目标函数值及系统输出净功,蒸发器内合适的最小传热温差为15℃。     

除湿空调用高效吸附剂的特性研究

对自制吸附剂(DH-50,DH-70)、硅胶和13x的除湿制冷性能进行了实验研究.测定了DH-50和DH-70吸附剂的吸附等温线;对DH-50、DH-70、硅胶和13x用于除湿制冷(空调)过程的动态特性进行了研究;讨论了吸附量、空气湿度、再生温度、制冷量和单位质量吸附剂的制冷功率对固体除湿空调系统的影响.结果表明DH-50和DH-70的除湿制冷性能明显优于常规吸附剂(硅胶和13x).DH-50和DH-70吸附剂的最大平衡吸附量分别为0.721kg/kg和0.736kg/kg;在100℃条件下再生,DH-70吸附剂的除湿制冷量是硅胶的2.2倍,单位质量吸附剂的制冷功率是硅胶1.9倍;在较高再生温度(200～250℃)下,DH-50吸附剂的除湿制冷量是13x的1.3倍,单位质量DH-70吸附剂的制冷功率是13x的2.2倍.DH-50和DH-70吸附剂具有较宽的温度使用范围,既适用于以低位热源驱动的除湿制冷系统,也可用于利用汽车尾气(300～500℃)等较高温度热源的场合.     

入口空气参数对除湿/再生性能的影响

基于溶液除湿技术,通过数值模拟,分析除湿器/再生器入口空气参数对空调机组性能及运行能耗的影响,提出溶液除湿空调在不同气候条件下的节能措施.结果表明,随着除湿器入口空气温湿度降低,吸湿溶液的流量呈非线性下降趋势,再生能力随再生器入口空气含湿量的降低而增强,所依赖的再生热源温度也随之下降.     

太阳能集热型溶液再生器性能实验研究

采用CaCl2溶液、LiCl溶液、质量比1∶1的CaCl2和LiCl混合溶液,研究了空气入口温度、含湿量、空气流量、溶液流量、溶液进口温度、进口浓度对集热型再生器性能的影响.实验结果表明:较低的溶液进口浓度和空气入口含湿量以及较高的溶液进口温度能够增加再生量;而空气入口温度升高时,再生量仅略有增加;CaCl2溶液的再生性能最优,1∶1混合溶液次之,LiCl溶液的再生性能最差.     

冬季工况下溶液再生器性能的实验研究

针对溶液再生器冬季工况下的性能数据缺少问题,搭建了冬季工况下再生器性能实验台,实验研究了再生溶液为LiCl溶液时空气入口温度、空气入口含湿量、空气流量以及溶液入口温度、溶液入口浓度、溶液流量对再生器性能的影响,采用再生量和再生效率为评价再生器性能的指标.结果表明:在本实验的工况范围内,增大溶液流量,能够提高再生量和再生...     

微通道除湿换热器除湿性能实验研究

采用静电喷涂法制备了微通道除湿换热器,并对其除湿性能进行实验研究.在昆明典型夏季气候条件下,再生温度60℃时除湿换热器的平均水分吸附量为6.02 g/kg,高于50℃的4.49 g/kg和70℃的3.81 g/kg.采用正交实验评价再生温度、风速和水流量对除湿换热器除湿性能的影响程度,发现风速是影响除湿换热器除湿性能的主要因素.