【摘要】：轉輪式除濕空調是進行生產和生活環(huán)境濕度調節(jié)、實現(xiàn)溫濕度獨立控制的有效方式。如何提高能量轉換利用效率、增強熱濕處理能力是轉輪式除濕空調研究的重要方向。本文針對傳統(tǒng)轉輪式除濕空調性能系數(shù)受限以及顯熱處理能力不足的問題，提出了“開式冷水型轉輪除濕空調”，結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，輸出較低溫度冷水，不僅可以改善顯熱處理能力，而且利于實現(xiàn)由低品位熱能驅動的溫濕度獨立控制。本文具體工作如下： 首先，對典型通風式轉輪除濕空調循環(huán)進行熱力學分析，形成了適用于轉輪式除濕空調的熱力學分析方法和評價指標。在此基礎上，針對傳統(tǒng)轉輪式除濕空調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輪除濕空調循環(huán)。其空調方式是通過兩級轉輪除濕過程對空氣進行潛熱負荷處理，顯熱負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現(xiàn)。從循環(huán)形式上講，開式冷水型轉輪除濕空調與傳統(tǒng)兩級轉輪混合式除濕空調具有相似性，都是先通過兩級轉輪除濕過程對空氣進行潛熱負荷處理，再對空氣進行顯熱負荷處理；主要區(qū)別在于顯熱負荷的處理方式，兩級轉輪混合式除濕空調是引入空氣源熱泵等傳統(tǒng)空調設備，開式冷水型轉輪除濕空調則采用以低品位熱能驅動所制取的低溫冷水。與傳統(tǒng)轉輪式除濕空調相比，開式冷水型轉輪除濕空調的制冷空調能力和能量利用效率均得以大幅提升。能量利用效率相當?shù)那闆r下，開式冷水型轉輪除濕空調較之兩級轉輪除濕空調，送風比火用增大約10%。與兩級轉輪混合式除濕空調相比，相同送風狀態(tài)和制冷量條件下，開式冷水型轉輪除濕空調的熱力性能系數(shù)和火用效率提高約30%。 其次，對開式冷水型轉輪除濕空調的近似空調系統(tǒng)——基于兩級轉輪除濕和空氣源熱泵的混合式空調進行研究，通過典型工況下的實驗測試、季節(jié)性熱力性能分析以及適用性討論，探明了該類型空調系統(tǒng)的運行特性，為后續(xù)開式冷水型轉輪除濕空調的研究奠定了可行性基礎和參照，同時也為兩級轉輪混合式除濕空調在太陽能等低品位熱能利用方面提供了支持。高濕氣候條件下，獨立的太陽能兩級轉輪除濕空調通常只能進行潛熱負荷處理，難以實現(xiàn)顯熱負荷處理，需要引入輔助冷卻設備，組成太陽能兩級轉輪混合式除濕空調。兩級轉輪混合式除濕空調以太陽能驅動時，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，混合式除濕空調系統(tǒng)的夏季平均熱力性能系數(shù)在0.9左右，相應太陽能貢獻率和節(jié)電率在30%左右。 第三，，搭建了開式冷水型轉輪除濕空調的實驗裝置，對基于兩級轉輪除濕和再生式蒸發(fā)冷卻的冷凍水制取過程進行實驗測試，并比較分析新型開式冷水型轉輪除濕空調與傳統(tǒng)兩級轉輪除濕空調的熱力性能，完成了對開式冷水型轉輪除濕空調的可行性實驗驗證。測試結果表明，開式冷水型轉輪除濕空調所制取的冷水能有效地實現(xiàn)顯熱負荷處理，可以成為兩級轉輪混合式除濕空調的一種替代。獨立冷凍水制取系統(tǒng)的熱力性能系數(shù)為0.3～0.6，平均供水溫度為15.1～20.7oC。開式冷水型轉輪除濕空調的熱力性能系數(shù)為0.8～0.9，送風含濕量相同的情況下，其送風溫度較之傳統(tǒng)兩級轉輪除濕空調大大降低，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動才能實現(xiàn)獨立運行，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，在理論分析和實驗研究的基礎上，建立了開式冷水型轉輪除濕空調的數(shù)學模型，并對開式冷水型轉輪除濕空調的熱質傳遞特性、可及處理區(qū)域和熱濕處理能力進行了分析，比較了開式冷水型轉輪除濕空調和傳統(tǒng)兩級轉輪除濕空調熱濕處理能力的差異，明確了新型空調方式在熱濕處理能力（特別是顯熱處理能力）方面的改善程度�？杉疤幚韰^(qū)域分析表明，開式冷水型轉輪除濕空調具有良好的適用性，50～90oC熱源基本可以滿足溫和、濕潤和高濕氣候下的驅動要求。與傳統(tǒng)轉輪式除濕空調相比，開式冷水型轉輪除濕空調在顯熱負荷處理方面具有極大的優(yōu)勢，有利于突破傳統(tǒng)系統(tǒng)所固有的（尤其是高濕工況下）顯熱處理能力不足的限制。
[Abstract]:Runner dehumidification air conditioning is an effective way to adjust the humidity of production and living environment and realize the independent control of temperature and humidity.How to improve the efficiency of energy conversion and enhance the capacity of heat and humidity treatment is an important research direction of runner dehumidification air conditioning. In order to solve the problem, an "open-type cold-water type runner dehumidification air conditioner" is proposed, which combines the characteristics that isothermal dehumidification can minimize the irreversible loss of drying and dehumidification process and that regenerative evaporative cooling tends to be reversible under ideal conditions. Independent control of temperature and humidity is driven by low-grade thermal energy.
Firstly, the thermodynamic analysis of the typical ventilated runner dehumidification air conditioning cycle is carried out, and the thermodynamic analysis method and evaluation index suitable for the runner dehumidification air conditioning are formed. The open-type cold-water runner desiccant air conditioning cycle is developed and cooled. The air conditioning mode is to deal with the latent heat load of the air through the two-stage runner dehumidification process, while the sensible heat load is to use the modified regenerative evaporative cooling process to produce chilled water. Hybrid dehumidification air conditioning with wheels has the similarity, which is to deal with the latent heat load of the air through the two-stage runner dehumidification process, and then the sensible heat load of the air; the main difference is the treatment of sensible heat load, the two-stage runner hybrid dehumidification air conditioning is the introduction of air-source heat pump and other traditional air conditioning equipment, the open-type cold water runner. Compared with the traditional runner dehumidification air conditioning system, the refrigeration and air conditioning capacity and energy utilization efficiency of the open-type cold-water runner dehumidification air conditioning system are greatly improved. Compared with the two-stage runner dehumidification air conditioner, the thermal performance coefficient and exergy efficiency of the open-type cold-water runner dehumidification air conditioner increase by about 30% under the same air supply condition and refrigeration capacity.
Secondly, the research on the approximate air conditioning system of the open-type cold-water runner dehumidification air conditioning system based on the two-stage runner dehumidification and air-source heat pump hybrid air conditioning is carried out. Through the experimental test under typical working conditions, the seasonal thermodynamic performance analysis and applicability discussion, the operating characteristics of this type of air conditioning system are explored, which is the follow-up open-type cold water type. The research on the runner dehumidification air conditioning lays a feasible foundation and reference, and also provides support for the two-stage runner hybrid dehumidification air conditioning in the utilization of low-grade thermal energy such as solar energy. The hybrid dehumidification air conditioning with two-stage runner is composed of auxiliary cooling equipment. When driven by solar energy, the hybrid dehumidification air conditioning with two-stage runner not only has high energy efficiency, but also has good applicability. Under typical climate conditions, the average thermal performance coefficient of the hybrid dehumidification air conditioning system in summer is about 0.9, corresponding to the sun. The contribution rate and power saving rate are about 30%.
Thirdly, the experimental device of the open-type cold-water runner dehumidification air conditioner is set up, and the process of making cold water based on the two-stage runner dehumidification and regenerative evaporative cooling is tested. The thermal performance of the new-type open-type cold-water runner dehumidification air conditioner and the traditional two-stage runner dehumidification air conditioner is compared and analyzed, and the opposite-type cold-water runner dehumidification air conditioner is completed. The test results show that the cold water produced by the open-type cold-water runner dehumidification air conditioner can effectively realize sensible heat load treatment and can be used as a substitute for the two-stage runner mixed dehumidification air conditioner. The thermal performance coefficient of the open-type cold-water runner desiccant air-conditioning is 0.8-0.9, and the air supply temperature is much lower than that of the traditional two-stage runner desiccant air-conditioning under the same humidity. Especially in humid and high humidity conditions, the traditional system has insufficient apparent heat treatment capacity, less effective refrigeration capacity, and needs higher-grade thermal energy drive. The new system overcomes this problem and is more conducive to the utilization of low-grade thermal energy.
Finally, on the basis of theoretical analysis and experimental research, the mathematical model of open-type cold-water runner dehumidification air conditioner is established, and the heat and mass transfer characteristics, accessible area and heat and humidity treatment capacity of the open-type cold-water runner dehumidification air conditioner are analyzed. The open-type cold-water runner dehumidification air conditioner and the traditional two-stage runner dehumidification air conditioner are compared. The difference of heat and humidity treatment ability indicates the improvement degree of the new air conditioning mode in heat and humidity treatment ability (especially the apparent heat treatment ability). The analysis of accessibility area shows that the open-type cold-water runner dehumidification air conditioning has good applicability, and the 50-90oC heat source can basically meet the driving requirements in mild, humid and humid climates. Compared with the traditional runner dehumidification air conditioning, the open-type cold-water runner dehumidification air conditioning has a great advantage in the treatment of sensible heat load, which is conducive to breaking through the limitation of the traditional system inherent (especially under high humidity conditions) in the lack of sensible heat treatment capacity.
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TU831.4

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 周亞素,陳沛霖;轉輪除濕復合式空調系統(tǒng)[J];暖通空調;1999年04期

2 鐘怡;燃氣發(fā)動機驅動復合轉輪除濕空調系統(tǒng)的應用[J];煤氣與熱力;2005年01期

3 徐景峰,周亞素;轉輪除濕用于冷卻頂板空調系統(tǒng)的探討[J];暖通空調;2000年02期

4 ;資料索引[J];工程質量;2005年04期

5 孫黎;某5級潔凈室的改造設計[J];潔凈與空調技術;2005年02期

6 吳亮;滕德義;李俊;;太陽能轉輪除濕式空調系統(tǒng)[J];節(jié)能與環(huán)保;2009年03期

7 臘棟;代彥軍;李慧;李勇;葛天舒;王如竹;;單轉輪兩級太陽能除濕空調運行特性研究[J];工程熱物理學報;2010年11期

8 陳家源;轉輪除濕與冷卻除濕相結合的復合式除濕工藝空調系統(tǒng)[J];潔凈與空調技術;2002年01期

9 黃顯飛,秦朝葵;天然氣發(fā)動機驅動的復合空調系統(tǒng)[J];能源技術;2003年05期

10 嵇伏耀,趙運廷;體育館蒸發(fā)冷卻空調系統(tǒng)的探討[J];制冷空調與電力機械;2005年05期

相關會議論文 前10條

1 蘇鵬;喻李葵;;轉輪除濕空調系統(tǒng)研究進展[A];中國建筑學會建筑熱能動力分會第十六屆學術交流大會論文集[C];2009年

2 宋倩倩;牛寶聯(lián);余躍進;;轉輪除濕與雙級熱泵耦合空調系統(tǒng)的數(shù)值計算及分析[A];全國暖通空調制冷2010年學術年會論文集[C];2010年

3 嵇伏耀;趙運廷;;體育館蒸發(fā)冷卻空調系統(tǒng)的探討[A];第七屆海峽兩岸制冷空調技術交流會論文集[C];2005年

4 葛天舒;代彥軍;王如竹;;太陽能驅動兩級轉輪除濕空調系統(tǒng)可行性分析[A];中國制冷學會2009年學術年會論文集[C];2009年

5 葛天舒;李勇;代彥軍;王如竹;;新型兩級固體轉輪除濕空調系統(tǒng)的參數(shù)分析[A];第四屆全國制冷空調新技術研討會論文集[C];2006年

6 那愷;;某干燥間工程設計流程簡述[A];全國暖通空調制冷2008年學術年會論文集[C];2008年

7 馬亞翔;曹莉;胡洋;劉芳毅;唐劍鋒;;僑鑫集團珠江新城F1-1項目空調工程[A];全國暖通空調制冷2010年學術年會資料集[C];2010年

8 葛天舒;李勇;代彥軍;王如竹;;新型兩級固體轉輪除濕空調系統(tǒng)的參數(shù)分析[A];制冷空調新技術進展——第四屆全國制冷空調新技術研討會論文集[C];2006年

9 盧漢良;張建忠;;某空調工程冬季運行中一些問題的討論[A];全國暖通空調制冷1996年學術年會資料集[C];1996年

10 韓新磊;施雪華;孫靜;;應重視空調工程驗收調試工作[A];全國暖通空調制冷1998年學術年會論文集（2）[C];1998年

相關重要報紙文章 前10條

1 居竹鵑 韓非;開創(chuàng)國內地能空調工程先河[N];中煤地質報;2009年

2 孫明;浙江推廣百萬平方米水地源熱泵空調工程[N];中國建設報;2010年

3 邢振民;中國制冷空調工程節(jié)能應用新技術研討會天津召開[N];大眾科技報;2006年

4 記者 李青邋通訊員 張?zhí)m英 曹淑芳;滬上規(guī)范冷凍空調工程安裝維修市場[N];建筑時報;2007年

5 羅大芬 韓國昌;“塞上第一桃”[N];中國新聞出版報;2006年

6 本報記者 劉寶亮;空調業(yè)借工程招標“御寒”[N];中國經(jīng)濟導報;2008年

7 通訊員 趙欣;山東煤田四隊“玩”起地源空調[N];中國礦業(yè)報;2005年

8 本報記者 宋紹彩;8供應商入圍北京空調協(xié)議供貨[N];政府采購信息報;2008年

9 任慧芳;創(chuàng)業(yè)克難多 “金美”花開艷[N];中煤地質報;2009年

10 趙欣;“亞特爾”地源空調走俏濟南[N];中國礦業(yè)報;2007年

相關博士學位論文 前10條

1 臘棟;開式冷水型轉輪除濕空調理論與實驗研究[D];上海交通大學;2013年

2 葛天舒;轉輪式兩級除濕空調理論與實驗研究[D];上海交通大學;2008年

3 侯中喜;超聲速復雜流場并行數(shù)值分析及高階格式研究[D];中國人民解放軍國防科學技術大學;2000年

4 郝小禮;Brayton聯(lián)產循環(huán)有限時間熱力學分析與優(yōu)化[D];湖南大學;2008年

5 何平;開式向心渦輪背部間隙流的研究[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2012年

6 馬慶;辦公建筑空調系統(tǒng)用能優(yōu)化研究[D];山東大學;2012年

7 牛順心;漢語中致使范疇的結構類型研究[D];上海師范大學;2004年

8 元廣杰;液氮發(fā)動機理論與實驗研究[D];浙江大學;2004年

9 吳君華;滲濾取水技術在海水源熱泵系統(tǒng)中的應用研究[D];天津大學;2009年

10 李路;重車轉向節(jié)復合成形新工藝關鍵技術[D];重慶大學;2010年

相關碩士學位論文 前10條

1 蘇鵬;轉輪除濕參數(shù)影響分析及湖南地區(qū)應用研究[D];中南大學;2010年

2 鄭國杰;轉輪除濕空調利用船舶柴油機余熱方案研究[D];大連海事大學;2011年

3 馬麗君;固體干燥劑轉輪除濕特性的理論與實驗研究[D];天津商業(yè)大學;2011年

4 楊光海;船用轉輪除濕空調系統(tǒng)的研究[D];集美大學;2012年

5 向強;太陽能驅動的轉輪除濕蒸發(fā)冷卻空調系統(tǒng)理論與實驗研究[D];廣州大學;2010年

6 唐正艷;開式冷水型轉輪除濕空調實驗研究與TRNSYS模擬優(yōu)化[D];上海交通大學;2012年

7 蔡岳峰;一種新型轉輪除濕空調在長沙某工程項目中的應用研究[D];湖南大學;2011年

8 宋倩倩;轉輪除濕與雙級熱泵耦合空調系統(tǒng)的性能研究[D];南京師范大學;2011年

9 黎嬌;太陽能驅動的轉輪干燥冷卻空調系統(tǒng)節(jié)能潛力研究[D];湖南科技大學;2012年

10 蔣祚賢;太陽能兩級轉輪除濕空調系統(tǒng)試驗研究[D];上海交通大學;2009年

本文編號：2234800