溶液除湿蒸发冷却系统构建及其性能

    随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,制冷空调设备的使用越来越广泛,同时带来了许多问题.首先加剧了能源供应紧张的矛盾,给能源尤其是电力带来了巨大压力,伴随着电网峰谷差的矛等,因而研究空调节能和太阳能、废气余热等低品位能的合理有效利用等有着十分重要的意义;其次,由于空调系统的广泛使用,伴随着CFCs或HCFCs的大量排放,对大气臭氧层造成了很大破坏,开发新的无污染制冷剂或者探讨新的制冷技术是解决这一问题的根本途径.除湿蒸发冷却系统(DECS)正是在上述背景下提出并受广泛重视的有效方法之一,自从20世纪80年代提出以来就受到国内外同行的极大关注,并取得了一系列有价值的研究成果,将发展成为一种新型高效环保的空调系统[1 3].

    1 溶液除湿蒸发冷却系统的构建

    除湿蒸发冷却系统是将除湿技术与蒸发冷却技术有机结合的新型空调系统,使得蒸发冷却技术不再局限于干燥地区,从而能够充分地发挥其节能、环保的优势.DECS可分为两大类:固体除湿和溶液除湿.已有的研究表明[4 6]:固体除湿混合损失大、传热传质过程的不可逆损失大、效率不高;溶液除湿具有吸湿性能好、再生温度低、性能系数高等特点,有可能达到较好的热力学效果,因而本文仅讨论基于溶液除湿的蒸发冷却系统.

    溶液除湿蒸发冷却系统(LDCS)由溶液除湿与再生系统和空气处理系统2部分组成.溶液除湿与再生是LDCS系统的关键,是合理有效利用太阳能和废气余热等实现空气调节的基础;溶液除湿的效果直接决定LDCS系统能否达到空气调节的要求,溶液再生的效果则决定了系统的能源利用效率及其对能量品位的要求.空气处理系统将从除湿器出来的干燥空气,通过间接蒸发冷却(IEC)和直接蒸发冷却(DEC)等手段,处理到合适的送风状态;空气处理系统的构建,一方面要考虑蒸发冷却的具体形式以更好地对空气进行热湿处理,另一方面应使系统能随着空调房间热湿负荷的随时变化作出相应调节,以保证送风状态.

    1.1 溶液除湿与再生系统

   溶液除湿与再生系统如图1所示,再生器、太阳能或者其他低品位加热源、浓储液槽、泵和相关管路组成了溶液再生系统;除湿器、稀储液槽及相关的管路组成了溶液除湿系统.再生时,稀溶液经温度较低的热源(65~80℃)加热后,进入填料式再生器与环境中的空气进行热质交换,溶液浓度不断增加,直到达到设定要求的浓度,然后将此浓溶液储存起来.除湿时,浓溶液进入除湿器,与被处理空气发生热质交换,空气被干燥,溶液浓度降低,稀溶液进入稀储液槽准备再生.为了消除在溶液除湿过程中伴随着的温度变化对传质过程的不良影响,选用内冷型除湿器,用冷却水带走除湿过程中放出的汽化潜热,这样可以大大减小除湿过程的温升,使除湿溶液保持较低的表面水蒸气压力,从而获得更好的除湿效果,使除湿过程近似为等温过程.