本文選題：除濕轉(zhuǎn)輪　切入點：固體吸濕劑　出處：《華南理工大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：濕度和溫度是室內(nèi)熱濕環(huán)境中需要控制的兩個重要參數(shù)。除濕和控濕對于人類的健康和生活生產(chǎn)意義重大。對室內(nèi)排風進行熱濕回收是實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的一個重要措施。除濕轉(zhuǎn)輪作為一種重要的空氣除濕和全熱回收手段,其除濕和全熱回收過程為固-氣接觸,無潮濕表面,操作過程安全、健康,因而被廣泛應用于民用和工業(yè)空調(diào)中。由于除濕轉(zhuǎn)輪的性能受到多種因子的影響,而這些因子具有雙尺度特性,因此,提出一種描述除濕轉(zhuǎn)輪的雙尺度模型是亟待解決的問題。本文從“動態(tài)系統(tǒng)操作”而非“原材料”的觀點出發(fā),針對蜂窩式固體除濕轉(zhuǎn)輪(除濕床)的除濕性能以及全熱回收性能進行研究。具體分為以下幾個方面:(1)從“動態(tài)系統(tǒng)操作”而非“原材料”的觀點出發(fā),對不同固體吸濕劑除濕床中的熱質(zhì)傳遞特性進行分析,并對它們的除濕性能進行評估。建立了描述除濕床流道中空氣與固體吸濕劑之間的熱質(zhì)傳遞數(shù)學模型,實驗結(jié)果表明該模型能很好的預測除濕床中的熱質(zhì)循環(huán)行為�；诰哂胁煌教匦院蜔嵛锢硖匦缘奈鼭駝┎牧�,預測了再生空氣溫度、工藝空氣溫度以及工藝空氣濕度等參數(shù)對各吸附劑除濕床系統(tǒng)的除濕性能系數(shù)(COP)、比除濕功率(SDP)以及除濕效率(?d)的影響。結(jié)果表明,在四種典型工況下(熱濕、熱干、涼濕、涼干),當以低品位廢熱作為再生驅(qū)動熱源,硅膠除濕床系統(tǒng)的除濕性能最佳。(2)除濕轉(zhuǎn)輪被廣泛應用于空氣除濕和全熱回收。由于操作條件不同,除濕轉(zhuǎn)輪中的熱質(zhì)傳遞特性也將完全不同。從“動態(tài)系統(tǒng)操作”而非“原材料”的觀點出發(fā),評估了不同固體吸濕劑轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的全熱回收性能。建立了描述全熱回收轉(zhuǎn)輪的傳熱傳質(zhì)數(shù)學模型。搭建了轉(zhuǎn)輪全熱回收實驗臺,對模型進行了實驗驗證。考察了操作工況、轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速、新風和排風的進口迎面風速對系統(tǒng)全熱回收性能的影響。比較和分析了10種具有不同吸濕能力和熱物理特性的常見固體吸濕劑轉(zhuǎn)輪的全熱回收性能。結(jié)果表明,在典型的操作工況下(冬季工況和夏季工況),5A型分子篩和13X型分子篩在較高轉(zhuǎn)速下的全熱回收性能最佳。(3)無定形介孔吸附材料,例如B型硅膠,代表一重要類型的用于空氣除濕和制冷的吸附材料。分子動力學模擬可以有效地幫助設計新型材料。本文在分子水平上,利用分子模擬技術(shù)對B型硅膠-水分子體系的相關(guān)特性進行分析。提出了一種構(gòu)建無定形介孔吸附材料分子模型的方法�；诮⒌姆肿幽Ｐ�,采用巨正則蒙特卡洛(GCMC)和分子動力學(MD)模擬相結(jié)合的方法研究了水分子在無定形介孔吸附材料(B型硅膠)中的吸附和擴散行為。利用徑向分布函數(shù)揭示了水分子在B型硅膠中的吸附位和吸附機制。同時也對材料的微觀結(jié)構(gòu)與其宏觀性能之間的關(guān)系進行了分析。(4)除濕轉(zhuǎn)輪的性能受到多因子的影響,這些因子具有雙尺度特性。以前的研究僅僅涉及到在宏觀尺度上對轉(zhuǎn)輪中的熱質(zhì)傳遞特性以及系統(tǒng)的性能進行分析,而忽略了轉(zhuǎn)輪材料的微觀尺度特性。本文提出了一種描述除濕轉(zhuǎn)輪的雙尺度模型,包括微觀尺度的描述吸濕劑材料的分子動力學模型,以及宏觀尺度的描述轉(zhuǎn)輪流道中熱質(zhì)傳遞和轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)性能的傳熱傳質(zhì)數(shù)學模型。這兩個子模型通過信息交換形成雙尺度模型。根據(jù)理論模型,合成了一種新型有機-無機雜化吸附劑轉(zhuǎn)輪,該新型吸附劑轉(zhuǎn)輪同時具有較高的吸濕能力和較好的機械強度。利用建立的雙尺度模型,研究了包括吸附材料的微觀物理化學特性以及轉(zhuǎn)輪的宏觀結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。用該雙尺度模型作為設計工具,對轉(zhuǎn)輪的參數(shù)進行了優(yōu)化。結(jié)果表明,新型雜化吸附劑材料的吸濕能力提高了將近2倍,而轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的顯熱效率和潛熱效率分別提高了12%和30%。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU834.9
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本文編號：1561855