常压下太阳能除湿溶液沸腾再生实验研究

【摘要】：溶液除湿是一种高效的除湿方式,能够综合利用多种品味的能源,有效地满足空气除湿的需求,相比于传统的冷凝除湿等方式优势显著。太阳能作为一种清洁的可再生能源,以其储量丰富、分布广泛、环保无害等优势得到越来越多的关注和研究。随着能源形势的日益紧张以及人们对于空气品质要求的提升,太阳能溶液除湿空调的应用将会越来越广泛。再生器作为溶液除湿系统中一个关键的设备,其性能的好坏直接关系到空调系统能否满足使用要求和技术经济性的要求。但是目前应用较为广泛的空气式再生方式受再生空气状态影响较大,限制了溶液除湿空调使用。沸腾作为一种高效的传热方式,在较低的传热温差下可以实现较高的传热系数,以沸腾方式作为除湿溶液的再生形式,可以不受再生空气状态的影响。本文通过理论和实验研究的方式对常压下沸腾式溶液再生方式展开研究。首先理论分析并计算得出几种常用除湿溶液在冷却减湿处理过程的最佳除湿浓度范围,分别为Li Br溶液55%~60%,LiCl溶液40%~45%,CaCl2溶液37%~42%,LiCl和CaCl2的1:1混合溶液38%~43%。其次根据除湿溶液的表面蒸汽压和结晶方程,绘制出各溶液对应的h-d-ξ图,便于确定溶液的浓度和相应的温度。接着利用自行搭建的沸腾再生实验装置测试了四种除湿溶液在相同浓度及等效浓度下的沸腾温度及沸腾再生速率,采用权重因子分析法综合比较了等效浓度条件下四种除湿溶液的沸腾温度、沸腾再生速率、成本、腐蚀特性、输配能耗五方面特性,结果表明CaCl2溶液最适宜沸腾再生方式。再次,对常压条件下溶液再生过程进行了正交实验研究。根据设备运行特点和实验需求确定了正交试验方案,实验因素包括溶液的初始浓度、初始温度、热流密度、及冷却水流量,实验结果表明,因素加热热流密度对Li Br溶液、CaCl2溶液、混合溶液的沸腾再生速率影响显著;因素加热热流密度和溶液初始温度2个因素对LiCl溶液的沸腾再生速率影响显著。最后基于广州地区太阳能资源分布、现有太阳能集热产品性能、造价几方面分析,得出太阳能中温集热器作为除湿溶液常压沸腾再生的热源基本可行,但为保证系统的可靠运行,应与其它较稳定的热源结合。

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