膜式除濕空氣制冷系統(tǒng)仿真及實驗研究.pdf

1、空氣制冷系統(tǒng)以天然工質(zhì)空氣作為制冷劑，具有不可替代的獨特優(yōu)勢，然而由于其 COP偏低，所以并未得到廣泛應(yīng)用。另外，空氣制冷系統(tǒng)水蒸氣在渦輪中冷凝結(jié)冰對渦輪乃至整個系統(tǒng)危害極大。因此，為進一步改善空氣制冷系統(tǒng)的性能，本文應(yīng)用膜除濕器對低溫空氣制冷速凍系統(tǒng)進行集中除濕，在保障良好除濕性能的同時降低整個系統(tǒng)能耗，提高系統(tǒng)的COP。
　　采用集總參數(shù)法建立膜除濕空氣制冷系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型，在相同工況條件下分別對三種不同回熱流程的系統(tǒng)性能進

2、行仿真，分析膜除濕器和不同回熱流程對系統(tǒng)性能的影響。在仿真的基礎(chǔ)上，對三種不同回熱流程的膜除濕空氣制冷系統(tǒng)的性能進行了實驗測試，以驗證仿真結(jié)果；同時，將膜除濕空氣制冷系統(tǒng)的系統(tǒng)性能與采用分子篩除濕的空氣制冷系統(tǒng)性能進行了對比，得出如下結(jié)論：
　?。?）與分子篩除濕的空氣制冷系統(tǒng)相比，膜除濕空氣制冷系統(tǒng)顯著減少了渦輪中水蒸氣的冷凝量，且膜除濕系統(tǒng)的功耗小于分子篩除濕系統(tǒng)功耗，COP高于分子篩除濕系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，對于二級回熱流程系

3、統(tǒng)，在壓氣機進口壓力為200kPa工況下，膜除濕系統(tǒng)的水蒸氣冷凝量和功耗比分子篩除濕系統(tǒng)分別減少了約51％和20%，而 COP提高了約22%。膜除濕系統(tǒng)保障系統(tǒng)除濕性能的同時，還能夠降低系統(tǒng)功耗，提高系統(tǒng)COP。
　?。?）實驗結(jié)果表明，對于膜除濕器，其出口含濕量隨著進氣壓力的升高、總流量的減少及反掃比的增大而降低。在總流量為0.12kg/min、反掃比為20%、進氣壓力為600kPa工況條件下，膜除濕器出口含濕量約為0.29g/

4、kg。
　?。?）實驗結(jié)果表明，對于膜除濕空氣制冷系統(tǒng)，回熱流程可以增加系統(tǒng)制冷量，提高系統(tǒng) COP，且二級回熱流程對系統(tǒng)的改善效果更加明顯。在壓氣機進口壓力為200kPa工況下，二級回熱流程系統(tǒng)制冷量和COP約為3200W和0.18，比無回熱流程分別提高約78%和80%。
　?。?）仿真結(jié)果和實驗結(jié)果的趨勢是一致的，但數(shù)值上存在一定的誤差。在壓氣機進口壓力為200kPa工況下，二級回熱流程的膜除濕空氣制冷系統(tǒng)COP和渦輪中