武汉沌口中央空调安装公司液体干燥剂除湿空调系统加大研究力度

武汉沌口中央空调安装公司液体干燥剂除湿空调系统加大研究力度

　概述液体干燥剂除湿空调系统是利用液体干燥剂强烈的吸收水蒸气的能力对空气进行干燥，然后对干燥空气进行绝热加湿，满足空调系统热湿处理要求。这种系统可以使用燃气、余热、太阳能等来驱动，无需使用高品位的电能，也没有CFCs等环境问题，是一种对环境友好的空调技术，因此，世界各国都加大了研究力度，以期用它作为传统的蒸气压缩式空调技术的可替代方案之一。

　　液体干燥剂除湿空调系统的特点及其在空调系统中的应用.液体干燥剂除湿空调系统的特点（1）液体干燥剂除湿空调系统有利于优化城市用能结构液体干燥剂除湿空调系统特别适合燃气驱动，燃气的消耗与电力消耗的情况相反，燃气的用气高峰一般出现在冬季（夏季用气量明显减少）。如果推广利用燃气驱动的液体干燥剂除湿冷却空调，则空调系统在夏季供冷时使用燃气而不使用电力，这既可让夏天多余的燃气资源得到充分利用，同时又能有效削减由于空调引起的用电峰谷差，从而达到优化城市用能结构的目的。（2）液体干燥剂除湿空调系统有利于环境保护液体干燥剂除湿空调系统不使用CFCs或HCFCs，完全不存在破坏臭氧层和产生温室效应等问题。该系统可以用燃气、余热和太阳能驱动，是环境友好的空调系统。（3）液体干燥剂除湿空调系统可以进行精确的湿度控制蒸气压缩式空调系统采用冷冻除湿方式，由于受露点温度的限制不能达到低湿度，同时不能进行湿度控制。液体干燥剂除湿空调系统由于采用干燥剂吸湿，可以对空气状态实行无露基金项目：国家自然科学基金项目（50076013、20076014）；国家重点基础发展规划项目（G20000263）点控制，并能很容易达到较低的相对湿度，满足不同的湿度要求。

　　系统在空调工程中的应用（1）液体干燥剂除湿系统承担室内热、湿负荷的空调系统：图1为直接使用液体干燥剂除湿空调系统承担室内热、湿负荷的空调系统原理及其空气处理过程的焓-湿图。系统运行时只要在除湿过程中适当调节液体干燥剂溶液的温度和浓度就能实现房间湿度的无露点控制，把空气直接处理到送风状态，运行更经济。

　　负荷的原理图及空气处理过程焓-湿图（2）液体干燥剂除湿系统仅承担室内湿负荷的空调系统：人体舒适性由环境温度和相对湿度共同作用。研究表明，室内相对湿度的降低可以明显提高人体舒适感和室内空气品质，降低空调房间微生物污染。液体干燥剂除湿系统除湿量大，处理后的空气能达到较低的露点温度，将其和传统的空调系统结合，利用它来处理空调环境的湿负荷，利用风机盘管或冷却吊顶处理房间的冷负荷，将除湿和降温解耦，冷却顶板和风机盘管均干工况运行，解决了传统空调风机盘管湿工况运行而在盘管表面滋生细菌的问题。

　　吸收器的形式及其传递性能的强化研究吸收器是液体干燥剂除湿空调系统的核心部件，常用的吸收器有喷淋室类、填料塔类和喷淋盘管类。Jaina等研究了降膜管式吸收器的吸收性能，这种吸收器由外壳及内部管道组成，空气和液体干燥剂在管内由顶端向底部流动，而冷却水通过外壳从底部到顶端循环流动。作者定义了两个用来说明降膜管式吸收器管壁内外润湿状况的湿因子，建立了降膜热质平衡方程。板式换热器也可以用来做吸收器，如图3所示。

　　原理图及空气处理过程焓-湿图在板式换热器的一系列间层喷液体干燥剂对处理空气进行除湿，而在与之相邻的另一系列间层则喷水对空气进行蒸发冷却，这种吸收器可以使空气除湿的同时达到降温的目的。Saman等对这种用于除湿/冷却的交叉流板式换热器的冷却和除湿进行了试验和数值研究，研究发现这种吸收器的热质传递性能强烈地依赖于板式换热器的物理尺寸、溶液的NTUs、水的NTUw、溶液浓度、二次空气与处理空气质量流量比。填料塔是应用最经典的吸收器，其主要缺点是空气流过时压降较大，Lazzarin等从理论和实验上研究了填料塔的除湿过程，并从热质传递方程出发建立了数学模型，通过研究发现，吸收过程的操作参数决定了塔的优化操作条件。Fumo等研究了以聚RauschertHiflow环为填料的吸收塔的吸收过程，发现空气和干燥剂的流量、空气温度和湿度、干燥剂温度和浓度对除湿过程有显著影响。

　　吸收器吸收过程的热质传递性能对整个系统的性能起着重要的作用。为了设计气液接触操作塔，要求知道每一相的气液接触系数，Al-Farayedhi等研究了一种结构性填料，该填料被用来进行空气的除湿和干燥剂的再生时有较好的热质传递特性。作者考虑了气液热质界面传递现象，进行了热质传递系数的理论研究，发现气相传递系数可以用空气和溶液流量、空气温度来关联，液相传递系数可以用空气和液体的流量、液体的温度和浓度来关联；通过对CaCl究，发现上述混合物的热质传递系数比CaCl单组分大得多。***等分析了一种内冷却型吸收器的热质传递性能，该吸收器的结构。

　　研究发现，这种吸收器的性能强烈依赖于水/空气质量流量比、再生器的负荷、冷却水进口温度、空气侧的进出口传递单元数NTU和干燥剂溶液操作浓度。Rahamah等对液体干燥剂降膜和处理空气在平行流换热器竖直壁面中的热质传递过程进行了数值研究，预测了进口条件、质量流量和通道几何尺寸对空气冷却和除湿过程的影响，空气流动的平均Nusselt数和Sherwood数可以用Prandtl数、Schmidt数和通道的几何尺寸来关联。并将操作参数的变化对冷却或除湿过程的影响进行了评价，结果显示：低空气流量使除湿和冷却效果好；增加通道的高度对出口空气的冷却和除湿有较好的效果；增加溶液浓度可以强化除湿过程。KhanY等对一种结合吸收器和蒸发冷却器的系统进行了热质传递性能模拟和参数分析，建立了数学模型预测这种吸收器的性能，发现吸收过程几乎是等温过程，热质传递性能强烈的依赖于吸收器的物理尺寸、溶液浓度以及冷却和处理空气的质量流量。

　　填料塔的压力降是空调系统设计中的一个重要参数。Gandhidasan等研究了结构性和非规则性填料塔的压力降，发现结构性填料有较低的压力降和较高的吸收能力，尤其是片状Mellapak250Y型填料。而在非规则性填料中，Intalox鞍形填料有相对较低的压力降。

　　3.2再生器的形式液体干燥剂吸收空气中的水分后，要进行再生才能达到循环工作的要求。液体干燥剂再生温度低，可以很方便地利用低品位的能源和余热，特别适合于太阳能的利用。Alizadeh等研究了强迫平行流型太阳能集热/再生器，将集热和再生有机组合成一个整体（如图6所示），这样既提高了能量的利用效率又使系统变得更加紧凑。

　　作者用CaCl作吸收剂，研究空气和溶液质量流量以及气候条件对再生器性能的影响，结果显示，从稀溶液中蒸发出的水蒸气的量依赖于再生器的长度、溶液质量流量和浓度、空气的Re数和气象条件。在小型液体干燥剂除湿系统中，液体干燥剂可以采用无泵循环，如图7所示。

　　在无泵循环中，再生器（即气泡泵）是竖管，利用燃气在管外加热，来自吸收器的溶液在管内沸腾，沸腾气泡推动液体上升到顶部，在分离掉水蒸气后，浓缩的溶液靠重力流回吸收器。这里的再生器既能使溶液再生，又能利用沸腾气泡提升溶液。赵巍等建立了无泵循环的氯化锂水溶液除湿系统中气泡泵和吸收器的数学模型，通过模型仿真，研究了它们的特性，为除湿型空调系统的设计提供了理论依据。Sultan等研究了进口参数对填料塔再生器的影响，理论模型研究显示，再生过程对空气进口参数（即温度、湿度、流量）有比较高的依赖性，从再生器中蒸发出的水蒸气量随空气和溶液的进口流量和温度增加而增加，对于给定进口参数操作范围，随进口空气的含湿量、进口溶液的浓度增加，再生效果下降。除了常规以热能作为再生能源外，机械能也可以作为再生能再生时对渗透压力的要求，发现在同样的操作条件下所需压力比LiCl小。

　　复合系统将蒸汽压缩式空调系统和液体干燥剂冷却系统结合起来，可以提高能量利用率，大大改善空调系统性能。KinsaraA等对使用CaCl作为液体干燥剂的复合系统的能量效率进行了研究系统包括2个填料床：一个用来对空气进行除湿，另一个用来对液体干燥剂的再生。系统中有处理空气（除湿循环）、液体干燥剂、再生空气3个循环；在处理空气循环中，空调房间的回风通过空气喷淋（蒸发冷却）、再生换热器（回收能量）、空气除湿填料床、冷却盘管（蒸气压缩制冷循环装置的DX盘管）、洗涤器，达到要求的状态后送往房间。

　　液体干燥剂循环通过3个换热器后被再生。离开再生填料塔的液体干燥剂通过换热器、水冷却器、热泵装置的蒸发器，然后回到除湿器，用于热泵冷凝器的排热加热再生用空气。作者研究了对系统性能有影响的关键变量（液体干燥剂进入除湿器的温度、空间显热率、热交换器效率），定义了性能系数比，即COPC.结果显示，升高液体干燥剂进口温度能改进系统性能，在某给定的空间和液体干燥剂进口温度的条件下，系统性能随空间显热率的减少而增加。

　　Yadav等研究了太阳能复合空调系统系统包括蒸汽压缩式系统和液体干燥剂除湿系统。液体干燥剂系统用来进行空气的干燥，将部分潜热负荷转化为显热负荷，所有的显热负荷由蒸汽压缩式制冷系统来处理。同时，将冷凝器的排热用来进行液体干燥剂的再生。作者分析了以R11为制冷剂的蒸气压缩式系统和以LiBr为干燥剂的复合系统的热动力模型，研究了系统的操作参数对COP和制冷量的影响，发现系统的COP有较大改善，该复合系统特别适合于高潜热地区和高湿环境，和传统的蒸汽压缩式相比有较大的节能效果。

　　3.4吸收剂的热物理性质的研究为了分析液体干燥剂除湿冷却系统性能，必须对干燥剂的热物理性质进行研究。为了使系统能满足空气处理要求，要求干燥剂有相对较低的蒸汽压、结晶点、粘度和较高的浓度、沸点，同时有较低的价格。单一成分的干燥剂往往不能完全满足上述要求，人们也在研究如何将两种或两种以上的干燥剂混合起来，达到所期望的吸收特性，并且希望能很容易从组分预测混合物的性质，这也是发展新型高效液体干燥剂的重要方法。Ahmed等基于经典热动力学方法预测混合干燥剂的特性，应用简单的混合规则预测混合干燥剂（Ca-和LiCl）的蒸气压、浓度、粘度，发现在计算上述混合物的浓度和蒸气压时不需包括交互作用参数，但在预测粘度时必须包括交互作用参数。

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