太阳能溶液分级集热再生与空气预除湿耦合作用机理

Solar energy-driven liquid desiccant cooling systems have emerged as a potential alternative to conventional vapor compression systems for cooling and air conditioning. In order to solve the efficient regeneration of high concentration solution in high temperature and humid conditions directly using solar energy, a novel solar energy solution regeneration method is put forward- - solar air pretreatment classification desiccant liquid collector/regenerator system. In this project, the coupled operation for solar desiccant liquid classification collector/regenerator and air pretreatment in that novel solution regeneration method will be studied. The following are the main study content: 1) based on various temperature models of the glazing, the heat and mass transfer driving potentials between air stream and solution film in the C/R can be put forward; 2) the heat and mass transfer coefficient model of liquid desiccant dehumidification/regeneration with non-thermal equilibrium will be used to estimate interior heat and mass transfer character in packed bed dehumidifier; 3)based on deduction principle of evaporation rate of the same concentration liquid, the coupled operation model between liquid classification collector/regenerator system and air pretreatment will be constructed; 4) set up air pretreatment unit and solar collector/regenerator experimental facilities to carry through experiments at variable conditions. The research success of this project will help solar air pretreatment classification desiccant liquid collector/regenerator system apply in practice.

太阳能溶液除湿制冷是替代传统制冷空调方法的重要方向之一，为解决太阳能溶液除湿制冷在高温高湿天气下较难直接利用太阳能热能对高浓度吸湿溶液进行有效再生的问题，本项目提出一种新型太阳能除湿溶液再生方法- - 太阳能空气预处理溶液分级集热/再生系统。本项目对该种溶液再生方法中太阳能溶液分级集热再生和空气预除湿之间耦合作用机理进行研究。主要研究内容为：1）基于集热/再生器玻璃盖板的各种温度模型，提出溶液集热再生过程中溶液和空气之间传热传质势差的通用解析模型；2）利用热不平衡考虑的溶液除湿/再生传热传质模型，对填料除湿装置内部传热传质特性进行研究；3）基于同浓度溶液蒸发率扣减原理，构建太阳能溶液分级集热再生和空气预除湿耦合的数学模型；4）构建空气预湿器和集热/再生试验装置，进行变工况实验。本项目的研发成功将有助于太阳能空气预处理溶液分级集热/再生方法的推广应用。

本项目提出一种新型太阳能除湿溶液再生方法——太阳能空气预处理溶液分级集热/再生系统。主要研究内容为：1）基于集热/再生器玻璃盖板的各种温度模型，提出溶液集热再生过程中溶液和空气之间传热传质势差的通用解析模型；2）基于同浓度溶液蒸发率扣减原理，构建太阳能溶液分级集热再生和空气预除湿耦合的数学模型；3）设计一种新型溶液除湿器—外表面蒸发式溶液除湿器，并对装置进行初步理论研究； 4）构建空气预湿器和集热/再生试验装置，进行变工况实验。重要研究结果：1）在太阳能集热再生模型中，考虑玻璃盖板对太阳光部分吸收及对溶液辐射能吸收的双向吸收模型能更好地与实验结果吻合。2）相对单级集热再生，太阳能空气预处理溶液分级集热/再生系统随环境工况变化存在临界点。3）外表蒸发除湿器的除湿效果要优于绝热除湿器。4）逆流太阳能集热/再生器应在空气较干燥、太阳辐射强度较高时运行，并选取适合的空气流量。.关键数据：1）当溶液和空气入口温度都升高10℃，太阳能集热再生器加热溶液热效率可达0.64，比加热空气的热效率提高近1倍。2）在填料除湿过程中，当液气比小于2.0时，溶液和空气入口参数变化对湿度效率影响显著；溶液和空气入口温度对等焓率影响大；随液气比增加，湿度效率增加，等焓率下降。3）带翅片的外表面蒸发除湿性能比绝热型除湿器高9%左右。4）在太阳能集热再生实验中，当空气入口湿度从10g/kg升高到20g/kg，再生效率下降0.16左右，可见较高的空气入口湿度是极为不利溶液再生。5）室外环境温湿度对空气预处理分级集热再生影响表现为存在一个临界相对湿度（60%），当室外环境湿度高于临界值时，预处理分级再生性能优于直接集热再生；并且太阳辐射强度对系统性能影响也存在临界值（780W/m2）,太阳辐射强度低于临界值时，预处理分级再生性能优于直接集热再生。.本项目的研发成功将有助于太阳能空气预处理溶液分级集热/再生方法在太阳能溶液除湿空调系统上的推广应用。