溶液型空气除湿实验研究

天津大学学报

第(1卷第"期$))"年"月

EFGHI0JF6.K0IEKIGIKLMHNK.CLOP>(1IO>"EQR$))"

溶液型空气除湿实验研究!

董

岩"#李惟毅$#方承超$

天津(%"&天津大学建筑学院’$&天津大学自动化与能源工程学院#)))*$+

摘

要,介绍了液体除湿实验系统#在该系统中以氯化钙溶液作为除湿剂#以装有波纹孔板填

料的填料塔作为除湿设备&研究了除湿剂的流量-浓度等参数对空气出口湿度的影响&给出了传热与传质系数的准则方程式形式#并利用实验数据拟合出了传热与传质系数公式&关键词,液体除湿’传热与传质’空气干燥中图分类号,$"./)

文献标识码,0

文章编号,)12(3$"(*%$))"+)"3))4"3)1

传统的压缩式致冷空调系统是常用的空调方式&

但是它所带来的565和7565的排放问题以及在大通风量和高湿环境下效率较低的问题已经越来越为人们所关注&人们将目光投向了那些功耗低且无污染的空调方式#液体除湿空调系统就是其中之一#这种系统通过除湿冷却的方式利用液体除湿剂来除去空气中的水分#然后通过加热使溶液再生#系统只要求8)9:

可利用太阳能-工业余热等低焓能源&4)9再生温度#它利用水做工作介质#对大气臭氧层无破坏作用#而且

大约只有压缩式系统的三分之一左右;耗电量低#&

般情况下#常常使用喷淋塔&但填料塔作为除湿设备

在以下几个方面优于喷淋塔&

它能增加溶液在塔内停留时间#从而提高了溶"+

液的吸收效率&

在填料塔中溶液在填料表面形成液膜#加大了$+

气液接触面积#有利于热质传递过程的进行&填料的选择充分考虑了减少气体对溶液的裹(+挟#降低气体侧的压降等问题#这对防止除湿液被带入空气造成污染#降低风机功耗是十分有益的&

填料分为规整填料和散装填料两大类&与散装填料相比规整填料以其独特的规则几何形状#规定了气液流路#克服了沟流和壁流现象#消除了放大效应#同因而提高了分离效时提供了大量的气液接触表面积#

率并降低了流体阻力&目前规整填料主要有波纹填料-栅格填料-脉冲填料等&从应用广泛性和技术成熟程度而言#波纹填料是应用最广泛#技术最成熟的一种

$"8?-)>$@?和"?的塔上所作的实验结果的重复性偏差只有A

正是由于这些优点#近年来人们对液体除湿系统进行了广泛的研究&

=液体除湿系统的建立

">"除湿剂和除湿设备的选择">">"除湿剂

根据一些金属卤化物溶液的吸湿特性#溴化锂-氯氯化钙的浓溶液都可以作为液体除湿剂#但它们化锂-各有自已的优缺点&氯化锂的各项性能都比较满意#但是价格昂贵&相比之下#氯化钙要便宜得多#但它的溶解性不好#粘度大#长期使用会有结晶现象发生#且吸湿能力也不如氯化锂&由于除湿空调需要大量的工质#工质的价格就成为一个需要考虑的因素&为此本实验采用氯化钙溶液为除湿剂&">">$除湿设备

液体除湿系统中的关键设备是气液接触设备&一

而且填料高度对效率的影响很小&这些都证明了@B#

板波纹填料的放大效应很小#而且填料层中的流体分布状况良好#所以实验结果可以推广到大直径-可实际应用的除湿塔上&根据以上原因#在本实验中选用了(@)C型不锈钢波纹孔板规整填料&=>D实验系统

实验系统由空气加热-加湿系统-溶液系统-除湿塔-测量系统-调速风机组成&实验系统如图"所示&

!收稿日期,$)))3)$3$4&万方数据作者简介,董

岩%男#博士生>"2*$S+#

万方数据

期

天津大学学报

董

岩等u溶液型空气除湿实验研究

万方数据

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_‘NbNL

BKGRSLK8>>KDSUSD_‘a

SLbS>BDG

D[SWB^agNhD由此得到

TNUiNN>N>a

KKD[W

]

jkNDNbNLBLG

>>TSSKDSUiSDjka

SLbS>B>GD[SWB^agNh

D由于填料层中的传热与传质是同时在填料表面进行的H

而填料层所提供的传热与传质面积随液体和气体的负荷变化而变化H为了方便经常使用TSZlm

JRSZlmJTNZlmJRNZlm来进行填料层中的传热与传质计算HZlm为操作情况下的填料的传热与传质面积%lmZUNm

BZEnKADm

G[NAYN]a9:D

9:I8

NNm

a9:NpN

]XEnm

]

B8G

经进一步整理H传热系数和传质系数的形式为RSZlmUZbOSq

RkN

BWGRNZlmUsbON

BIGTSZlmUZbOSqRkN

B;GTNZlmUsbON

RkN

9:DL9

BK9GRNZlmU9:9LKbON

9:W;

TSZlmU9:9L>bOS9:IIKRkN

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式中uRkNvv液体的弗鲁特准数HRkNUD

X^D

wnKvv填料特性尺寸HnK

wbOSvv空气的雷诺数HbOSU

oSnm

-Y,-#)

+!"!"#$$溶液的雷诺数%#&*#$$填料的当量直径%&,-(())

天津大学学报

9$$空气普朗特数+EF

#$$溶液普朗特数+EF

9$$空气雷诺数+!"

#$$溶液雷诺数+!"

9$$空气施密特数+GH

4662年第5,卷第2期

1结

论

#$$溶液施密特数+GH

I9$$空气流速+

填料采用不锈钢波纹孔板规整填料%能够增加23

气液接触面积%降低阻力%取得较好的除湿效果0

实验系统采用氯化钙溶液为除湿剂是可行的%43并考虑使用混合物溶液%以改善除湿剂性能0溶液出口浓度在空气流量一定的条件下%随溶53液流量的增加先降后升%而非单调升高0在除湿过程

中存在着一个最佳气液流量比%根据实验数据的总结%这个最佳气液流量比为6755左右0

由理论推导知%传热和传质系数有相同形式的,3数学表达式%并推导出了数学表达式形式%通过实验数据的拟合整理出了传热与传质系数的表达式0

符号说明

9$$填料气相传质系数+A

#$$填料液相传质系数+A

9$$气相传质系数+B

#$$液相传质系数+B

I#$$溶液流速+

$$填料几何面积%/=D=+

$$传质相界面积%J)=D=+/

L$$填料水力直径%K=+

D9$$空气密度%:N=+M

D#$$溶液密度%:N=+M

$$填料孔隙率+.

#R$$操作持液量%=D=+Q

D#$$液体表面张力%S:NP0

参考文献T

U2V方承超0太阳能液体空调系统模型的建立与分析UV0太;

阳能学报%2WWX%2Y

天津U4V刘乃鸿0工业塔新型规整填料应用手册U0天津TZV

大学出版社%2WW50

中国建筑工业出版社%U5V章熙民0传热学U0北京T2WW60ZV化学U,V莱恩哈特-毕力特0填料塔分析与设计U0北京TZV

工业出版社%2WW50

D?D?C#$$溶液的焓%

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可利用太阳能-工业余热等低焓能源&4)9再生温度#它利用水做工作介质#对大气臭氧层无破坏作用#而且

大约只有压缩式系统的三分之一左右;耗电量低#&

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在填料塔中溶液在填料表面形成液膜#加大了$+

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正是由于这些优点#近年来人们对液体除湿系统进行了广泛的研究&

=液体除湿系统的建立

">"除湿剂和除湿设备的选择">">"除湿剂

液体除湿系统中的关键设备是气液接触设备&一

而且填料高度对效率的影响很小&这些都证明了@B#

实验系统由空气加热-加湿系统-溶液系统-除湿塔-测量系统-调速风机组成&实验系统如图"所示&

!收稿日期,$)))3)$3$4&万方数据作者简介,董

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天津大学学报

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D由于填料层中的传热与传质是同时在填料表面进行的H

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JRSZlmJTNZlmJRNZlm来进行填料层中的传热与传质计算HZlm为操作情况下的填料的传热与传质面积%lmZUNm

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G[NAYN]a9:D

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经进一步整理H传热系数和传质系数的形式为RSZlmUZbOSq

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式中uRkNvv液体的弗鲁特准数HRkNUD

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天津大学学报

9$$空气普朗特数+EF

#$$溶液普朗特数+EF

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4662年第5,卷第2期

1结

论

#$$溶液施密特数+GH

I9$$空气流速+

填料采用不锈钢波纹孔板规整填料%能够增加23

气液接触面积%降低阻力%取得较好的除湿效果0

中存在着一个最佳气液流量比%根据实验数据的总结%这个最佳气液流量比为6755左右0

由理论推导知%传热和传质系数有相同形式的,3数学表达式%并推导出了数学表达式形式%通过实验数据的拟合整理出了传热与传质系数的表达式0

符号说明

9$$填料气相传质系数+A

#$$填料液相传质系数+A

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I#$$溶液流速+

$$填料几何面积%/=D=+

$$传质相界面积%J)=D=+/

L$$填料水力直径%K=+

D9$$空气密度%:N=+M

D#$$溶液密度%:N=+M

$$填料孔隙率+.

#R$$操作持液量%=D=+Q

D#$$液体表面张力%S:NP0

参考文献T

U2V方承超0太阳能液体空调系统模型的建立与分析UV0太;

阳能学报%2WWX%2Y

天津U4V刘乃鸿0工业塔新型规整填料应用手册U0天津TZV

大学出版社%2WW50

中国建筑工业出版社%U5V章熙民0传热学U0北京T2WW60ZV化学U,V莱恩哈特-毕力特0填料塔分析与设计U0北京TZV

工业出版社%2WW50

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万方数据

溶液型空气除湿实验研究

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