过滤设备:太阳能液体干燥剂除湿潜能储存热质传递过程研究

  • 2021-07-05 10:11:07
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1摘要对液体干燥剂制冷和除湿能力存环节进行了分析,给出种太阳能干燥剂再生转换装置传热传质数学模型。该储能方式没有因储能介质与周围环境存在温差产生的冷热损失,对012和101等典型液体干燥剂的分析明,理想情况下,者的储能密度可达lOOOMJm3和1400MJm3,远大于水和冰的蓄能密度,储能密度还受太阳辐射面盖间距环境条件等因素影响。

1引言甘醇,化钙氯化锂和溴化锂等吸湿性溶液常在开式干燥剂除湿器中被用作除湿剂,特点是能在500800的较低温度下有效再生,适合于利用太阳能余热等低品质热源驱动除湿循环开式液体千燥冷却系统和吸收式制冷等装置,Laeveman和8,21研究明它们还适合于用作除湿势能密度可达1.将热能转换为除湿势能的再生装置可以为余热热水循环系统,也可是太阳能集热装置。6338等人131进步对这问铨进行了深入研究,他们对40的,1溶液的研究结果明,储能密度与空气与除湿液流量比有着密切的关系。将液体干燥剂用于储存太阳能进行除湿操作,具有贮能密度无环境温差热损失等优点,本文对种应用于太阳能空调的液体干燥剂储能装置进行了讨论,给出太阳能再生装置的数学模型,分析了影响储能密度的主要因素。

2太阳能除湿潜能储存系统及原理基金项目中国博士后科学基金资助项目;国家重点基础规划资助项目02000026309主要由储液器太阳能浓溶液再生转换装置液体干燥剂除湿器等构成。包括液体干燥剂再生循环和液体干燥剂除湿循环两个流程。日照比较强烈的时候,阀57和泵6工作,浓度较低的稀溶液经喷淋装置4喷洒在太阳能集热器吸热板面形成下降的液膜,被加热后温度上升,其中的水分蒸发出来,由出口2排放至大气中。再生后的浓溶液经由泵6送回储液器中储存起来。浓溶液具有除湿能力,和液体干燥剂除湿器9等相结合可以对空气进行除湿,除湿过程产生热效应还可用于对空气加热,起到供热效果。

系数,下标为空气,为发射率,7为玻尔兹曼常数。以及内边界骨=入,盖和玻璃区别,其原点从气液界面开始,心为空气层度。

2对玻璃和降膜面间的空气层,有空气层能量方程5再生溶液阀6溶液泵7再生溶液阀8除湿溶液阀9液体干燥剂除湿器10溶液泵除湿溶液阀3太阳能再生转换装置热质传递数学模型能存储的关键部件136主要由玻璃盖板吸热层绝热层和喷淋结构组成,加热蒸发出来的水分可以靠空气通过自然对流带走,也可通过在液膜面通风形成强迫对流带走。通常采用风扇抽引的强迫对流方式以加强再生效果。玻璃面盖可以透过可光,但能防止红外辐射的散失,促进太阳能的有效吸收。

依据质量和能量传递守恒得到此装置的数学模型如下1玻璃面盖能量方程空气层水分守恒方程空气流动的动量方程连续方程温系数,为扩散系数,7为动力粘性系数,边界条件包括玻璃边界同玻璃内边界以及气体与液膜界面定压比热,下标,为玻璃。边界条件包括外边界1温度连续性条件2蒸汽压平衡,湿空气中水蒸汽分压等于与除湿剂面浓度对应的平衡水蒸汽压力。

3质量守恒分质量分数,么为液膜厚度。

4能董守恒剂的储能密度也越大。溶液浓度较低时,储能密度受2影响较小,溶液浓度增加,受从丑的影响加剧;较小时,储能密度受浓度变化影响较小,从丑增大,受的影响增加。理想情况下,氯化钙溶液的储能密度可达13,氯化锂溶液的储能密度可达1400河,3,远大于水和冰的蓄能密度。该储能方式可有效储存除湿能力,这与冷量和热量的存储是有区别的。

PaDa,仍耗的混合热。

3液膜控制方程动量方程能量方程浓度扩散方程边界条件包括吸热板边界热,1为绝热层厚度,的为液膜内部纵向坐标,原点以吸热板与液膜界面开始。

4计算与分析利用上述数学模型,对液体干燥剂的储能过程进行了分析计算。3和4分别出了氯化钙溶液和氯化锂溶液的储能密度随溶液浓度和空气与除湿液质量流量比斛只的变化情况。溶液浓度空气350,70,除湿剂35,逆流理想等温除湿再生过程越大,流量比从丑越大,液体干燥除湿能力储存密度的影响湿度60,气流速度4mS,除湿液选用,化钙溶液,浓度40,流量为0.015kgmS,再生装置板间距约10公分,流道长0.27m条件下,对再生过程进行计算的些结果。

有两个无量纲数即雷诺数和无量纲通道长度对再生装置性能有较强影响。5,生效率定义为再生器空气进出口湿度之差与*大可能湿度之差的比值。般取进口空气和除湿液温度度与进口气流湿度的差值作为*大湿度差。的下面部分气流处于层流区,上面部分气流处于紊流区,中间的转折部分是过渡区。在数学模型中,没有对过渡区进行专门考虑,中位于层流和紊流区域之间的线段并非计算结果,而只是起到把两个区域简单连接起来的作用。

雷诺数定时,再生效率随无量纲通道长度的增加而增加。无量纲通道长度定时,在层流区再生效率随雷诺数的增加而减小;在紊流区,虽然再生效率也呈现出相同的规律,但这种作用明显削弱,雷诺数对再生效率的影响变得很小。因此在再生装置的设计上要具有较高的再生效率,方面应该保证定的流道长度,另方面应增加气流扰动,尽可能使气流在紊流状态下工作。

对再生装置的倾斜角度影响进行了计算,结果生效果越好。随倾斜角的增加,其影响作用逐渐变弱,若使用集中加热,将加热后的除湿液引入降膜气液接触器再生,则倾斜角越大,再生效果越好如5结论对以0012和以01溶液为代的液体干燥剂制冷除湿能力储存特征进行了分析,理想情况下,者储能密度可达1000和1400,左右;对具体的蓄能转换装置,实际的再生储能效果还受太阳辐照度气流流动状态气流流道长度再生装置倾斜角度等因素影响。这种储能方式没有因储能介质与周围环境存在温差而产生的冷热损失,是种理想的存贮制冷和除湿能力的蓄能方式。

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