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对新型除湿空调体系的蓄能能力剖析探究
发表于:2017年04月21日 点击: 分享至:
  1常规蓄能技术的蓄能特性分析[br]  目前国内外常用的蓄能技术按蓄能介质的不同可分为水蓄冷、冰蓄冷和气体水合物蓄冷三种形式。下面对它们的蓄能特性进行简单的分析和讨论。[br]  1.1水蓄冷[br]  水蓄冷储存冷量的大小取决于蓄冷水量和蓄冷温差。一般常用的水蓄冷系统蓄冷温度为47,水进、出蓄冷桶的温差正常范围为46,如按45计算,其蓄能密度为189MJ/m3。显然,水的显热储存能力不大,相应蓄能装置的体积较大。[br]  1.2冰蓄冷[br]  冰蓄冷的蓄冰温度一般为-3-9,出水温度为14。冰的蓄冷量包含三部分:冰从0以下被加热到0的蓄冷量(冰的显热蓄冷)、冰的熔解热(潜热蓄冷)、冰熔解为水后的蓄冷量(水的显热蓄冷)。[br]  计算可得冰蓄冷的蓄能密度约为3109333357MJ/m3,其中冰的熔解潜热占绝大部分,所以冰蓄冷是一种潜热蓄冷方式。[br]  1.3气体水合物蓄冷[br]  气体水合物是由水分子围绕气体分子形成的一种网状结构的晶体。在蓄冷空调中,目前主要利用由常规制冷剂R12,R134a,R141b等形成的气体水合物,它们的相变温度在813之间,在冰点温度之上,蓄冷运行时无需改变原空调系统的运行工况,大大提高了系统的效率。气体水合物生成的反应式为M(气体) nH2O(液)=MnH2O(固) H(1)式中H是气体水合物形成过程中的放热量,即单位体积蓄冷量,比冰的单位体积蓄冷量略小(约为冰蓄冷量的85左右)。由于气体水合物的相变温度高于冰,蓄冷时压缩机和系统整体效率相对较高,能耗较低。因此,气体水合物是一种具有很好发展前景的蓄冷工质。[br]  2蓄能型除湿蒸发冷却空调系统的蓄能原理及蓄能密度[br]  实际应用时,将浓溶液与未经再生的稀溶液混合至除湿器所需浓度后送入除湿器中使用。和传统的冰、水等蓄能方式有异曲同工之妙,只是所蓄的并非直接的冷量,而是溶液吸收水分的能力。整个系统中,再生能耗是最主要的能耗。[br]  以单位体积的稀溶液浓缩成一定浓度的浓溶液时所需要的能量来表示蓄能量,则溶液的蓄能能力表达式为SC=Gsol.in(out-in)routVsol.in=(1-inout)rdil.sol(2)式中SC为蓄能密度,J/m3;Gsol.in为进入再生器的溶液质量,kg;out,in分别为溶液出、进再生器的质量分数,;r为水的气化潜热,J/kg;Vsol.in为进入再生器的溶液体积,m3;dil.sol为进再生器的溶液密度,kg/m3。[br]  可见,系统的蓄能密度取决于溶液进、出再生器的浓度,浓度差越大,蓄能密度也就越大。因此,运行时可将溶液再生至接近饱和浓度。再生器结构一定时,影响再生过程的主要因素是空气溶液质量比(MR)及再生温度。下面,选用氯化锂溶液为除湿溶液,对影响其蓄能密度的主要因素进行定量分析与计算。[br]  1)再生温度对蓄能密度的影响给出了再生器里空气溶液质量比MR=102时,再生温度的变化对溶液最终质量分数和蓄能密度的影响。[br]  可见,随着再生温度的逐渐升高,空气吸收溶液中水分的能力也逐渐增强,经过再生后溶液的质量分数也随之增大。氯化锂溶液在80时的饱和质量分数为537,再生温度为75时溶液的浓度已接近饱和值,不宜再升高温度。再生后的溶液质量分数越大,吸湿能力就越强,系统的蓄能量也就越大。一般再生温度为7080较为妥当,更高的温度易造成溶液结晶析出,影响系统运行。[br]  2)空气溶液质量比MR对蓄能密度的影响再生温度为70时,不同MR情况下的计算结果所示。[br]  空气溶液质量比的增大意味着在溶液流量一定的情况下,进入再生器的空气量增加,流速加快,溶液和空气间的传质也相应增强,因此溶液再生后的质量分数升高,蓄能密度增大。[br]  根据计算结果,一般情况下蓄能型除湿蒸发冷却系统的蓄能密度可接近1000MJ/m3。[br]  3)四种蓄能方式的比较由以上的计算可知,蓄能型除湿蒸发冷却系统的蓄能密度远大于冰蓄冷系统的蓄能密度,这就意味着在实际应用中蓄能容器的体积可以大大缩小,且该系统没有压缩机,不存在冰蓄冷时相变温度低造成的压缩机效率下降的问题。[br]  利用相变潜热蓄冷蓄能密度较大,蓄冷材料有很好的化学稳定性;缺点是水易被冻结,堵塞管道。[br]  3蓄能型太阳能溶液除湿空调系统的运行方式和蓄能量的计算[br]  太阳能溶液除湿空调系统所示。该系统白天利用太阳能集热器制取的热水作为热源用于溶液再生,再生后的溶液储存在浓溶液储液槽中;夜间浓、稀溶液储液槽中存贮的溶液在设定的时间内仍可继续使用,以实现空调系统的连续运行。[br]  下面对采用该空调系统的一冷负荷为3kW的房间进行蓄能量的计算。假定白天空调系统使用时间为6h,太阳能集热器提供的热水温度为70,白天存贮的浓溶液可以供应系统晚间运行4h.[br]  计算条件:室外空气温度to=35,相对湿度o=70;室内空气温度tn=27,相对湿度n=60;送风温差7;再生器和除湿器均采用降膜式结构,由耐腐蚀的聚丙烯板片组成;除湿溶液采用氯化锂溶液(一般在3045的质量分数范围内除湿);除湿器进口溶液质量分数40,温度30。[br]  溶液再生消耗的能量W由溶液温度升高吸收的热量和水分蒸发带走的热量两部分组成,由于前者远小于后者,因此本文中W近似为水分蒸发带走的热量。溶液除湿蒸发冷却空调系统的COP随着系统的完善度和再生温度以及制冷温度的改变大约在0515之间变化,现按10进行估算。[br]  计算得系统正常运行时W=30kW,存贮可以供应系统晚间运行4h的浓溶液所消耗的能量Q=43208kJ.[br]  溶液再生所需的能量由太阳能集热器提供,则有W=ESA(3)式中E为太阳辐射照度,W/m2,取夏季白天6h的平均辐射照度600W/m2;S为太阳能集热器的热效率,一般取07;A为太阳能集热器的集热面积,m2。[br]  计算结果表明,当系统按不蓄能方式运行时,需要的太阳能集热器集热面积为714m2;当系统按蓄能方式运行时,为存贮可以供应系统晚间运行4h的浓溶液,太阳能集热器的集热面积增大至约为1190m2,浓溶液储液槽的储液量为3744kg,稀溶液储液槽的储液量为5636kg.此外,用户还可以获得大约60的热水供应。[br]  4结论[br]  研究表明蓄能型溶液除湿蒸发冷却空调系统是一种很有前途的节能环保型蓄能空调系统。由计算结果可知,系统的蓄能密度随着再生温度的升高而增大,随着空气溶液质量比MR的增大而增大,但MR的影响相对较小。利用太阳能作再生能源,白天蓄存浓溶液用于夜间制冷,进一步提高了系统的经济性,节能效果显著。因此,利用太阳能蓄能的溶液除湿蒸发冷却空调系统是一种较理想的可用于生态建筑中的空调系统,具有良好的社会经济效益与应用前景。[br] [br] 
(作者:佚名 编辑:admin)
文章热词:新型 除湿 空调 体系 能力 剖析 探究