壓縮空氣溶液除濕過程性能及熱質(zhì)交換特性研究.pdf

1、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(shí)空壓機(jī)運(yùn)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(jī)余熱驅(qū)動再生等優(yōu)點(diǎn)。本文提出一種基于溶液除濕技術(shù)對壓縮空氣進(jìn)行深度除濕干燥的方法，并采用空壓機(jī)余熱驅(qū)動稀溶液再生。本文采用理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式對該新型干燥系統(tǒng)的性能進(jìn)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(yùn)行情況，總

2、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(jìn)展，包括各類型系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)以及除濕性能的理論和實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展。
　　首先，闡述采用空壓機(jī)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(shí)驗(yàn)臺，對系統(tǒng)中主要部件，包括空壓機(jī)、高壓除濕器、填料以及溶液泵型號和結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行介紹，并對系統(tǒng)中典型除濕工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行分析，結(jié)果顯示系統(tǒng)主要性能參數(shù)的最

3、大相對誤差均在5％以內(nèi)，表明實(shí)驗(yàn)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(jìn)出口含濕量差、除濕量以及除濕效率作為除濕性能的評價(jià)指標(biāo)，對LiCl-H2O溶液用于壓縮空氣除濕過程進(jìn)行理論分析與實(shí)驗(yàn)研究。理論分析表明0.80MPa下系統(tǒng)能夠達(dá)到的極限干燥度為0.11g/kg，實(shí)驗(yàn)研究壓縮空氣、溶液進(jìn)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(shí)驗(yàn)得出除

4、濕系統(tǒng)運(yùn)行的最佳液氣比為1.5左右。該理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果為壓縮空氣溶液除濕系統(tǒng)適用場所及運(yùn)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(xué)模型，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對絕熱模型的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，獲得不同運(yùn)行參數(shù)下傳熱傳質(zhì)系數(shù)的大小并分析進(jìn)口參數(shù)對傳熱傳質(zhì)性能的影響。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到傳熱傳質(zhì)系數(shù)關(guān)聯(lián)式，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與利用模型和傳熱傳質(zhì)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，表明壓縮空氣出口溫度、含濕量、溶液

5、出口溫度的實(shí)驗(yàn)值與模擬值之間的誤差分別保持在±1.5℃、±0.3g/kg以及±0.5℃以內(nèi)，為高壓溶液除濕器的設(shè)計(jì)以及選型提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù);通過傳熱傳質(zhì)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式以及模型對系統(tǒng)運(yùn)行的最佳液氣比進(jìn)行預(yù)測，推薦0.50MPa下系統(tǒng)運(yùn)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(dá)到冷凍除濕相同干燥度的能效，探索空壓機(jī)余熱驅(qū)動稀溶液再