本文關(guān)鍵詞：壓縮空氣溶液除濕過程性能及熱質(zhì)交換特性研究

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【摘要】：為解決傳統(tǒng)壓縮空氣冷凍干燥技術(shù)能耗高、制冷劑泄漏污染環(huán)境,同時空壓機運行過程產(chǎn)生的廢熱未有效利用等問題,結(jié)合溶液除濕系統(tǒng)體積小、易操作、除濕劑量相對較少且能有效利用60-80℃低品位熱源如空壓機余熱驅(qū)動再生等優(yōu)點。本文提出一種基于溶液除濕技術(shù)對壓縮空氣進行深度除濕干燥的方法,并采用空壓機余熱驅(qū)動稀溶液再生。本文采用理論與實驗結(jié)合的方式對該新型干燥系統(tǒng)的性能進行探討,主要研究內(nèi)容與成果如下：綜述現(xiàn)有壓縮空氣干燥系統(tǒng)運行情況,總結(jié)并回顧國內(nèi)外有關(guān)傳統(tǒng)壓縮空氣干燥技術(shù)以及常壓狀態(tài)下溶液除濕技術(shù)的研究進展,包括各類型系統(tǒng)的優(yōu)缺點以及除濕性能的理論和實驗研究進展。首先,闡述采用空壓機余熱驅(qū)動的新型壓縮空氣溶液除濕系統(tǒng)工作原理,搭建以LiCl-H2O溶液作為除濕劑的逆流填料塔型高壓除濕器性能測試實驗臺,對系統(tǒng)中主要部件,包括空壓機、高壓除濕器、填料以及溶液泵型號和結(jié)構(gòu)尺寸進行介紹,并對系統(tǒng)中典型除濕工況下的實驗數(shù)據(jù)誤差進行分析,結(jié)果顯示系統(tǒng)主要性能參數(shù)的最大相對誤差均在5%以內(nèi),表明實驗數(shù)據(jù)具有較高的可信度。其次,在壓縮空氣溶液除濕系統(tǒng)性能測試平臺上,以壓縮空氣出口含濕量、除濕器進出口含濕量差、除濕量以及除濕效率作為除濕性能的評價指標,對LiCl-H2O溶液用于壓縮空氣除濕過程進行理論分析與實驗研究。理論分析表明0.80MPa下系統(tǒng)能夠達到的極限干燥度為0.11g/kg,實驗研究壓縮空氣、溶液進口參數(shù)如空氣壓力、流速、溶液流量、溶液溫度以及溶液濃度對除濕性能的影響,實驗得出除濕系統(tǒng)運行的最佳液氣比為1.5左右。該理論分析與實驗結(jié)果為壓縮空氣溶液除濕系統(tǒng)適用場所及運行優(yōu)化提供參考依據(jù)。然后,基于有限體積法(FVM)構(gòu)建除濕器傳熱傳質(zhì)的數(shù)學模型,并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)對絕熱模型的可靠性進行驗證,獲得不同運行參數(shù)下傳熱傳質(zhì)系數(shù)的大小并分析進口參數(shù)對傳熱傳質(zhì)性能的影響。利用實驗數(shù)據(jù)擬合得到傳熱傳質(zhì)系數(shù)關(guān)聯(lián)式,并將實驗數(shù)據(jù)與利用模型和傳熱傳質(zhì)系數(shù)經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式計算所得的數(shù)據(jù)進行比較,表明壓縮空氣出口溫度、含濕量、溶液出口溫度的實驗值與模擬值之間的誤差分別保持在士1.5℃、+0.3g/kg以及±0.5℃以內(nèi),為高壓溶液除濕器的設計以及選型提供理論和實驗依據(jù)；通過傳熱傳質(zhì)經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式以及模型對系統(tǒng)運行的最佳液氣比進行預測,推薦0.50MPa下系統(tǒng)運行的最佳液氣比在1.3-1.6之間。最后,以南京地區(qū)夏季除濕工況為例比較壓縮空氣溶液除濕系統(tǒng)與冷凍干燥系統(tǒng)在相同壓力下以及溶液除濕在較低壓力下達到冷凍除濕相同干燥度的能效,探索空壓機余熱驅(qū)動稀溶液再生的可行性,研究表明相同壓力下達到相同干燥度時,0.30MPa下壓縮空氣溶液除濕可比冷凍除濕系統(tǒng)節(jié)能16.0%且單位除濕量的電耗低1.42 kJ/g；不同壓力下達到相同干燥度時,0.65MPa下的溶液除濕系統(tǒng)比0.80MPa下冷凍除濕系統(tǒng)節(jié)能17.9%,單位除濕量能耗低2.94 kJ/g;不同除濕工況下空壓機余熱均能滿足LiCl稀溶液再生要求,實際應用中有望替代傳統(tǒng)的壓縮空氣冷凍干燥技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】：壓縮空氣 溶液除濕 傳熱傳質(zhì) 性能研究 余熱回收
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 主要符號表10-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 壓縮空氣除濕/干燥技術(shù)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 壓縮空氣冷凍干燥技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 壓縮空氣吸附除濕技術(shù)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 常壓溶液除濕技術(shù)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 常壓溶液除濕系統(tǒng)性能研究16-17
• 1.3.2 常壓溶液除濕傳熱傳質(zhì)模型研究17-18
• 1.4 本文的研究內(nèi)容18-19
• 第二章 壓縮空氣溶液除濕實驗系統(tǒng)19-27
• 2.1 壓縮空氣溶液除濕/再生系統(tǒng)原理19-20
• 2.2 壓縮空氣溶液除濕實驗裝置20-23
• 2.2.1 實驗系統(tǒng)組成20-21
• 2.2.2 系統(tǒng)主要部件與測量裝置21-23
• 2.3 實驗測試內(nèi)容23
• 2.4 實驗系統(tǒng)誤差分析23-25
• 2.4.1 誤差分析基本原理23-24
• 2.4.2 實驗數(shù)據(jù)誤差分析24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 第三章 壓縮空氣溶液除濕性能實驗研究27-42
• 3.1 除濕性能評價指標27-28
• 3.2 出口含濕量理論分析28-29
• 3.3 壓縮空氣溶液除濕系統(tǒng)除濕性能實驗研究29-36
• 3.3.1 空氣壓力對壓縮空氣溶液除濕性能的影響29-31
• 3.3.2 壓縮空氣流速對壓縮空氣溶液除濕性能的影響31-32
• 3.3.3 溶液流量對壓縮空氣溶液除濕性能的影響32-33
• 3.3.4 溶液溫度對壓縮空氣溶液除濕性能的影響33-35
• 3.3.5 溶液濃度對壓縮空氣溶液除濕性能的影響35-36
• 3.4 系統(tǒng)運行液氣比對除濕性能的影響36-40
• 3.4.1 空氣質(zhì)量流量變化引起的液氣比變化37-38
• 3.4.2 溶液質(zhì)量流量變化引起的液氣比變化38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 壓縮空氣溶液除濕傳熱傳質(zhì)性能與模型研究42-60
• 4.1 壓縮空氣溶液除濕器耦合傳熱傳質(zhì)模型42-45
• 4.1.1 高壓溶液除濕器工作原理42
• 4.1.2 基于有限體積法的壓縮空氣溶液除濕數(shù)學模型42-45
• 4.2 獲取傳熱、傳質(zhì)系數(shù)的數(shù)值方法45-46
• 4.3 高壓溶液除濕器耦合傳熱傳質(zhì)性能研究46-53
• 4.3.1 能量平衡分析46-48
• 4.3.2 空氣壓力對傳熱傳質(zhì)系數(shù)的影響48-49
• 4.3.3 壓縮空氣流速對傳熱傳質(zhì)系數(shù)的影響49-50
• 4.3.4 溶液流量對傳熱傳質(zhì)系數(shù)的影響50-51
• 4.3.5 溶液溫度對傳熱傳質(zhì)系數(shù)的影響51-52
• 4.3.6 溶液濃度對傳熱傳質(zhì)系數(shù)的影響52-53
• 4.4 壓縮空氣溶液除濕耦合傳熱傳質(zhì)關(guān)聯(lián)式與模型驗證53-57
• 4.4.1 除濕過程耦合傳熱傳質(zhì)系數(shù)實驗關(guān)聯(lián)式53-55
• 4.4.2 壓縮空氣除濕過程出口參數(shù)數(shù)值計算方法55-56
• 4.4.3 壓縮空氣溶液除濕過程實驗驗證56-57
• 4.5 基于模型計算的系統(tǒng)運行最佳液氣比探索57-58
• 4.6 本章小結(jié)58-60
• 第五章 壓縮空氣溶液除濕與冷凍除濕系統(tǒng)能耗比較60-68
• 5.1 壓縮空氣干燥系統(tǒng)能效評價指標60
• 5.2 壓縮空氣干燥系統(tǒng)能耗計算方法60-62
• 5.3 壓縮空氣溶液除濕與冷凍除濕系統(tǒng)能耗比較62-65
• 5.3.1 相同壓力工況下能耗比較62-64
• 5.3.2 不同壓力工況下能耗比較64-65
• 5.4 空壓機余熱再生稀溶液的可行性分析65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第六章 研究總結(jié)與展望68-71
• 6.1 研究總結(jié)68-70
• 6.2 研究展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-77
• 碩士期間發(fā)表論文及其他成果77

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本文編號：704987