各种因素对转轮除湿机性能影响的综合分析（二）

各种因素对转轮除湿机性能影响的综合分析（二）

　　3、空气参数对除湿性能的影响转轮除湿供冷空调系统中的空气包括处理空气和再生空气，处理空气的参数（温度、湿度、流速等）直接影响到转轮除湿机的除湿性能，而再生空气的参数（温度、湿度、流速等）直接影响到除湿机的再生性能，进而影响除湿机的吸附除湿性能，因此这两者是相互制约的[10-12].了解两类空气中各参数的影响，对于配置合适的系统，使之高效、节能运行是有利的。3.1处理空气参数的影响对于全新风式和循环式的空调系统，处理空气最终都要送入空调区域，它的参数直接影响到空调的效果和系统的能耗，因此人们对处理空气参数对空调系统的影响是较重视的，也开展了相应的研究工作。3.1.1进口处处理空气温度的影响除湿机处理空气的进口温度受到系统形式的影响：全新风系统的进口温度一般是室外气温；回风系统的温度则是空调房间的温度；混合系统则可以通过调节新、回风比例来达到适当的温度。了解不同温度下吸湿剂的吸湿性能是有必要的。分析吸附剂在不同温度下的吸附等温线可以知道同一类吸附剂在相同的压力下，温度越高，吸附剂的吸附能力越低；吸湿剂的吸湿性能也是随着空气温度的升高而降低的。在实际工程中希望通过降低进口空气的温度来提高除湿转轮的性能。可以通过预冷措施来降低除湿转轮进口的处理空气温度，使转轮对较低温度的空气进行除湿。预冷会使除湿供冷空调系统的性能明显改善：对于同样的空气初始条件和最终处理要求，采用预冷措施之后，可以使冷量增加约13%，COP提高4%[3].但是预冷需要提供冷源、换热器，增加了系统的初投资；预冷空气被预冷后，与冷却空气之间的温差减小了，减小了传热的动力；应综合考虑这些不利因素对供冷空调系统性能的影响。3.1.2进口处处理空气湿度的影响进口处理空气湿度的影响可以从以下方面来分析[7，11]：（1）在干球温度相同时，空气的相对湿度越大，其含湿量也越大，空气中水蒸汽的分压力越接近饱和水蒸汽分压力，与吸湿剂表面空气的压力差增大，增大了除湿的推动力，可以使设备的除湿量增加。（2）在含湿量相同时，空气中水蒸汽的分压力是定值，此时空气的相对湿度越大，其干球温度越低，除湿转轮表面空气的饱和水蒸汽分压力越低，有利于除湿过程的进行。（3）在相对湿度相同时，空气的含湿量越高，空气的干球温度也越高，处理空气的温度升高会使得除湿转轮表面的饱和空气温度升高，从而使之饱和水蒸汽分压力也升高，这对于空气的除湿是不利的；但是空气含湿量的增加会使得空气中的水蒸汽分压力相应升高，这是除湿的有利因素；因此对除湿过程的影响需要将两者综合考虑。可见在除湿供冷空调系统中以空气的含湿量作为空气湿度衡量标准是较为准确的，而含湿量直接对应的是空气的露点温度，因此将空气的露点温度作为空气湿度的控制量是合适的。3.1.3处理空气流速的影响空气的流速越低，空气与吸湿剂的接触时间越多，两者之间的热、质交换也越充分，但是单位面积的处理空气量较小。增大空气的流速，会使对流换热系数和传质系数增加，这是空气与吸湿剂之间的对流传质的有利因素；但是风速增大也使两者之间的接触时间缩短，可能会使得处理空气在转轮中还没有被有效除湿就出转轮，对除湿不利，可能导致空气不能达到预定的湿度。故合适的空气流速也是此类空调系统的重要参数，设计合理的除湿转轮中一般是将处理空气在转轮中的通过时间设定在约0.2s，转轮总的传热单元数NTU约为10[10].处理空气流速对于实际工程应用的影响主要体现在处理空气流量的确定：在除湿转轮的规格确定之后，处理空气的流量不应该超出转轮的额定流量过多。3.2再生空气参数的影响除湿转轮中吸湿剂解吸再生性能主要体现在两个方面：一是吸湿剂最终能够达到的干燥状态，这取决于吸湿剂的平衡含水量；二是达到最终干燥状态的再生速率，这包括吸湿剂表面的汽化速率和吸湿剂内部水分的扩散传递速率，其大小取决于以上两种速率中的主要影响部分，主要是由速率较低的过程所支配；平衡含水量与再生速率是相互影响的，人们在应用研究中侧重于再生速率的影响。转轮除湿机中吸附剂的再生过程实质是将水分赶出吸附剂，进入再生空气的过程，吸湿剂的再生过程主要受到吸湿剂与热空气两方面因素的影响。吸湿剂参数对除湿机性能的影响主要体现在：吸湿剂形状、吸湿剂的放置方式、吸湿剂温度等；热空气参数对除湿机性能的影响主要体现在：温度、含湿量、流动速度、与吸湿剂的接触情况等。在实际应用中，更容易控制的是再生空气的参数，因此人们更关注再生空气对除湿机性能的影响：空气含湿量不变时，提高空气的温度，不但可以加强汽化和带走水分的能力，而且可以对吸湿剂进一步升温，提高吸湿剂表里之间水分的扩散速率，对恒速干燥阶段和减速干燥阶段都有利，但是每种吸湿剂都存在允许的温度值；空气的含湿量越低，带走吸湿剂中水分的能力越强，干燥过程的推动力越大，因而干燥速率越高；提高热空气的流动速度，可以有效地强化干燥过程，对传热和传质都有利，但是空气流速大，与吸湿剂的接触时间短，热能的有效利用率降低；空气与吸湿剂的良好接触有利于吸湿剂的干燥均匀，合理安排气流，获得较大的气固接触面积，可以有效地强化再生过程。以下重点探讨再生空气的温度、湿度和流速等参数对转轮除湿机性能的影响。3.2.1进口处再生空气温度的影响再生空气的温度是直接影响到转轮除湿机性能的重要参数，若在较低的再生温度下，转轮中进行的主要是全热交换过程；随着温度的升高，转轮中吸湿剂解吸再生的趋势才逐渐明显，直至整个过程都是由解吸再生趋势控制。人们希望能够充分利用低品位的热源来作为转轮解吸再生的能源，低品位能源可能温度不高，使得再生空气被升温的幅度有限。再生空气温度是如何影响转轮除湿机的性能，再生空气的温度降至何值时仍可确保进行的主要是除湿过程，都是人们所关心的问题。所以确定再生空气温度对转轮除湿机性能的影响，如何判断转轮中进行的传热传质过程是全热交换过程还是吸湿-解吸再生过程，导致两者分界点的再生温度在何处，是本文研究的重点之一。