開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、轉(zhuǎn)輪式除濕空調(diào)是進(jìn)行生產(chǎn)和生活環(huán)境濕度調(diào)節(jié)、實(shí)現(xiàn)溫濕度獨(dú)立控制的有效方式。如何提高能量轉(zhuǎn)換利用效率、增強(qiáng)熱濕處理能力是轉(zhuǎn)輪式除濕空調(diào)研究的重要方向。本文針對(duì)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)輪式除濕空調(diào)性能系數(shù)受限以及顯熱處理能力不足的問題，提出了“開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)”，結(jié)合了等溫除濕可以最小化干燥除濕過程的不可逆損失和再生式蒸發(fā)冷卻理想情況下趨于可逆的特性，在干燥除濕的同時(shí)，輸出較低溫度冷水，不僅可以改善顯熱處理能力，而且利于實(shí)現(xiàn)由低品位熱能驅(qū)動(dòng)的溫濕度獨(dú)立

2、控制。本文具體工作如下:
　　 首先，對(duì)典型通風(fēng)式轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)分析，形成了適用于轉(zhuǎn)輪式除濕空調(diào)的熱力學(xué)分析方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)輪式除濕空調(diào)熱力性能受限以及顯熱處理能力不足的問題，提出了基于等溫除濕和再生式蒸發(fā)冷卻的開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)循環(huán)。其空調(diào)方式是通過兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕過程對(duì)空氣進(jìn)行潛熱負(fù)荷處理，顯熱負(fù)荷的處理則是利用修正的再生式蒸發(fā)冷卻過程制取冷凍水實(shí)現(xiàn)。從循環(huán)形式上講，開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)與

3、傳統(tǒng)兩級(jí)轉(zhuǎn)輪混合式除濕空調(diào)具有相似性，都是先通過兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕過程對(duì)空氣進(jìn)行潛熱負(fù)荷處理，再對(duì)空氣進(jìn)行顯熱負(fù)荷處理;主要區(qū)別在于顯熱負(fù)荷的處理方式，兩級(jí)轉(zhuǎn)輪混合式除濕空調(diào)是引入空氣源熱泵等傳統(tǒng)空調(diào)設(shè)備，開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)則采用以低品位熱能驅(qū)動(dòng)所制取的低溫冷水。與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)輪式除濕空調(diào)相比，開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)的制冷空調(diào)能力和能量利用效率均得以大幅提升。能量利用效率相當(dāng)?shù)那闆r下，開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)較之兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)，送風(fēng)比(火用)增

4、大約10％。與兩級(jí)轉(zhuǎn)輪混合式除濕空調(diào)相比，相同送風(fēng)狀態(tài)和制冷量條件下，開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)的熱力性能系數(shù)和(火用)效率提高約30％。
　　 其次，對(duì)開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)的近似空調(diào)系統(tǒng)——基于兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕和空氣源熱泵的混合式空調(diào)進(jìn)行研究，通過典型工況下的實(shí)驗(yàn)測(cè)試、季節(jié)性熱力性能分析以及適用性討論，探明了該類型空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行特性，為后續(xù)開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)的研究奠定了可行性基礎(chǔ)和參照，同時(shí)也為兩級(jí)轉(zhuǎn)輪混合式除濕空調(diào)在太陽能等低

5、品位熱能利用方面提供了支持。高濕氣候條件下，獨(dú)立的太陽能兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)通常只能進(jìn)行潛熱負(fù)荷處理，難以實(shí)現(xiàn)顯熱負(fù)荷處理，需要引入輔助冷卻設(shè)備，組成太陽能兩級(jí)轉(zhuǎn)輪混合式除濕空調(diào)。兩級(jí)轉(zhuǎn)輪混合式除濕空調(diào)以太陽能驅(qū)動(dòng)時(shí)，不僅能量利用效率高，而且具有良好的適用性。典型氣候條件下，混合式除濕空調(diào)系統(tǒng)的夏季平均熱力性能系數(shù)在0.9左右，相應(yīng)太陽能貢獻(xiàn)率和節(jié)電率在30%左右。
　　 第三，搭建了開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)的實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)基于兩級(jí)轉(zhuǎn)輪

6、除濕和再生式蒸發(fā)冷卻的冷凍水制取過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并比較分析新型開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)與傳統(tǒng)兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)的熱力性能，完成了對(duì)開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)的可行性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明，開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)所制取的冷水能有效地實(shí)現(xiàn)顯熱負(fù)荷處理，可以成為兩級(jí)轉(zhuǎn)輪混合式除濕空調(diào)的一種替代。獨(dú)立冷凍水制取系統(tǒng)的熱力性能系數(shù)為0.3～0.6，平均供水溫度為15.1～20.7℃。開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)的熱力性能系數(shù)為0.8～0.9，送風(fēng)含濕量相同的

7、情況下，其送風(fēng)溫度較之傳統(tǒng)兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)大大降低，特別是在濕潤和高濕工況下，傳統(tǒng)系統(tǒng)顯熱處理能力不足，有效制冷量較小，需要更高品位的熱能驅(qū)動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行，而新型系統(tǒng)則克服了這一問題，更加有利于低品位熱能的利用。
　　 最后，在理論分析和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，建立了開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)的熱質(zhì)傳遞特性、可及處理區(qū)域和熱濕處理能力進(jìn)行了分析，比較了開式冷水型轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)和傳統(tǒng)兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)熱