蓄能型太陽能溶液除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)研究

1、第35卷第1期2005年1月東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Vo135No1Jan20o5蓄能型太陽能溶液除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)研究殷勇高張小松李應(yīng)林管振水(東南大學(xué)動力工程系，南京210096)摘要：以實(shí)驗(yàn)的方法對采用填料塔式再生器的溶液除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的再生性能進(jìn)行研究，得出了再生器熱源溫度在555℃工況下的傳質(zhì)系數(shù)和熱源溫度對出口參數(shù)

2、有影響的結(jié)論同時(shí)發(fā)現(xiàn)傳質(zhì)系數(shù)平均值約為032mg／(mPaS)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出提高填料塔式再生器再生性能的方法同時(shí)提出一種蓄能密度高的相變潛能蓄能模式，并在理論上對其進(jìn)行定量分析，結(jié)果表明該種蓄能模式的蓄能密度一般在1000MJ／m以上，這表明該蓄能方法比常規(guī)蓄能方法更為有效關(guān)鍵詞：溶液除濕；太陽能；蓄能；蒸發(fā)冷卻中圖分類號：TB61文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001—0505(2005)01007304Investigationofs

3、olarpoweredliquordesiccantevaporation_●●’●●●●_coolingalrconmuomngsystemwitllenergystorageYinYonggaoZhangXiaosongLiYinglinGuanZhenshui(DepartmentofPowerEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：Regenera

4、tionperformanceofregeneratorwithpackedtowerstructurewasstudiedexperimentallyfortheliquordesiccantcoolingairconditioningsystemThemasstransfercoeficientsundertheoperationconditionsof555℃heatingsourcealeobtainedandtheinflue

5、nceofheatingtemperatureonoutletparametersisshownIt’Sfoundthatthemasstransfercoeficientisaround032mg／(mPaS)Accordingtotheexperimentalresults，bettermentmeasuresareconcludedfortheregeneratorAphase—changelatentenergystoragem

6、odewithhighenergystoragedensityisbroughtfwardandanalyzedintheoryItisshownthatunderthismodethedensityofenergystorageisgenerallyover1000MJ／m，whichmeansthatthisenergystoragemethodismoreefectivethanconventionalonesKeywords：l

7、iquordesiccant；solarenergy；energystorage；evaporationcoling隨著制冷空調(diào)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，能源問題和環(huán)境問題是該領(lǐng)域面臨的兩大問題，也是當(dāng)今社會可持續(xù)性發(fā)展密切關(guān)注的核心問題太陽能液體除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)(DECS)兼有節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，其節(jié)能性體現(xiàn)在：①有效利用可再生能源(如太陽能)和充分回收如工業(yè)廢氣余熱等低品位熱源；②高效的蓄能能力有利于用戶側(cè)電力調(diào)荷——“移峰填谷”負(fù)荷調(diào)節(jié)

8、其環(huán)保性體現(xiàn)在：系統(tǒng)沒有傳統(tǒng)的對大氣臭氧層產(chǎn)生破壞作用和溫室效應(yīng)制冷的工質(zhì)，而是采用具有環(huán)保的自然工質(zhì)——水鑒于DECS的應(yīng)用潛力，越來越多的研收稿日期200409—15基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50376052，50076007)作者簡介：殷勇高(1979一)，男，博士生；張小松(聯(lián)系人)，男，教授，博士生導(dǎo)師，rachpe@seaeduca究者開始進(jìn)行此類課題的研究6]DECS運(yùn)行特性參數(shù)特別是傳熱傳質(zhì)性能參數(shù)對于系統(tǒng)的設(shè)

9、計(jì)和運(yùn)行調(diào)節(jié)有著重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值自從L6f1955年最先提出了太陽能液體除濕空調(diào)的思想后，不少學(xué)者開始從事此領(lǐng)域的研究工作2002年Sultan等對填料塔再生器性能進(jìn)行了部分實(shí)驗(yàn)研究，主要研究了空氣的入口參數(shù)(溫度、含濕量、流量)對再生器出口參數(shù)的影響2004年Grossman等對LiCI溶液為除濕劑的除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了連續(xù)性實(shí)驗(yàn)研究，得出了幾個(gè)工況點(diǎn)的基本數(shù)據(jù)，為此類空調(diào)部件的設(shè)計(jì)提供參考本文在理論上對系統(tǒng)的蓄能特性和

10、LiCI水溶液為除濕劑的除濕蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的傳熱傳質(zhì)性能進(jìn)行研究，定量地描述系統(tǒng)的蓄能性能，并得出再生系統(tǒng)的傳質(zhì)特性，指出提高再生性能應(yīng)解決第1期殷勇高，等：蓄能型太陽能溶液除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)研究75用有內(nèi)熱源的再生器，同時(shí)對進(jìn)入再生器的空氣進(jìn)行預(yù)熱，可以發(fā)揮體積有限的再生器的再生性能，這樣一方面，溶液除濕劑與溶液之間有較小的溫差，使得溶液向空氣傳遞的顯熱減??；另一方面，內(nèi)熱源可以盡量地抑制溶液溫度的下降，所以能夠使得填料式再生器有更好

11、的再生性能為了測定再生過程中的傳質(zhì)系數(shù)，實(shí)驗(yàn)中采用熱源溫度為555℃，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％，氣、液流量質(zhì)量比為13，空氣的相對濕度約為56％，空氣人口溫度在25—28℃之間變化圖4為實(shí)驗(yàn)過程中的傳質(zhì)系數(shù)隨著人口空氣干球溫度變化的曲線圖從圖中可以看出，再生器的傳質(zhì)系數(shù)一般平均在032mg／(mPas)圖5為熱源溫度在56—75℃之間變化時(shí)對濕空氣進(jìn)、出口含濕量變化的影響，從圖中可以看出，隨著溫度的升高，系統(tǒng)的再生量顯著增加，溫度越高，增加

12、量越顯著二、I帕I竽輟磲蝗二、Ibo＼咖賊抽空氣溫度／~C圖4空氣溫度對傳質(zhì)系數(shù)的影響熱源溫度／~C圖5空氣含濕量增量隨熱源溫度變化圖2潛能蓄能性能理論分析由溶液除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)原理可以看出，只要有足夠多的高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的除濕溶液就可以驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，因此在系統(tǒng)熱源比較充裕時(shí)，通過再生器再生儲存一定量的濃溶液于濃溶液儲液槽中，在系統(tǒng)熱源供熱不足時(shí)釋放進(jìn)入除濕器完成空氣調(diào)節(jié)，也彌補(bǔ)了太陽能作為系統(tǒng)熱源的不連續(xù)性的缺陷，同時(shí)也可以緩解

13、電力高峰的矛盾，即低谷用電對溶液進(jìn)行再生，在電高峰時(shí)進(jìn)行釋能，完成空氣調(diào)節(jié)過程溶液除濕劑的再生過程同時(shí)是一種蓄能的過程，而除濕過程是一種釋能的過程，無論是再生過程還是除濕過程，除濕溶液都是形成降膜與空氣發(fā)生傳熱傳質(zhì)下面是對蓄能和釋能過程進(jìn)行熱力分析得到一種蓄能量的計(jì)算方法，以便于從理論上對這種蓄能模型進(jìn)行定量描述在降膜流動的質(zhì)量濃度邊界層內(nèi)，設(shè)有如圖6所示的微元體，邊界層內(nèi)速度和質(zhì)量濃度分布如圖7所示對此，在流動方向上的邊界層內(nèi)建立4個(gè)