空調(diào)用填料除濕器除濕效果模擬探究

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1、空調(diào)用填料除濕器除濕效果模擬探究　　摘要：利用多孔介質(zhì)理論和體積平均法概念分析規(guī)整填料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提出基本假設(shè)并建立多相流相變數(shù)學(xué)模型，結(jié)合商業(yè)軟件編寫源項。通過分析引起源項驅(qū)動力的因素，來選擇數(shù)值計算工況，從溶液的溫度和濃度的角度來分析填料層內(nèi)各參數(shù)的變化情況，最后分析汽化潛熱影響的主要區(qū)域，同時為后續(xù)的改造提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：填料除濕器；數(shù)學(xué)模型；源項；汽化潛熱；數(shù)值模擬中圖分類號：TM925.13文獻標(biāo)識碼：A文章編號：引言：目前溶液空調(diào)除濕系統(tǒng)因在改善室內(nèi)空氣品質(zhì)、濕度獨立控制方面的優(yōu)點逐漸得到了人們的普遍關(guān)注。填料塔因其傳質(zhì)效率高、空氣處理能力大、壓降小、操作彈性大等優(yōu)點由化工生產(chǎn)

2、逐漸應(yīng)用于空調(diào)除濕領(lǐng)域。但填料塔內(nèi)各參數(shù)的變化規(guī)律研究一直因其復(fù)雜的物理結(jié)構(gòu)而得到限制，本文將利用體積平均法分析填料內(nèi)部結(jié)果，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和基本假設(shè)，從影響除濕效果的兩大主要因素——溶液的溫度和濃度來分析填料層內(nèi)各參數(shù)的變化，為研究學(xué)者對后續(xù)的改造設(shè)計提供依據(jù)。1、模型的建立與計算71.1物理模型本文采用文獻[1]實驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，研究對象為小型的住宅型逆流填料除濕器。其塔體采用有機玻璃板，塔高1.2m，填料的高度為0.6m，填料的規(guī)格是0.2×0.2×0.2m3立方型不銹鋼金屬孔板波紋規(guī)整填料，除濕溶液采用LiCl鹽溶液。除濕器中研究的重點是填料層內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過程。對于規(guī)整填料層內(nèi)流體

3、的流動，液相往往是分散的，因此采用多孔介質(zhì)理論體積平均方法[2]規(guī)劃模型，進而不用畫出規(guī)整填料的具體幾何結(jié)構(gòu)。建立一個幾何尺寸為0.2×0.2×0.6m3的長方體，并在長方體兩端分別挖掉一個0.1×0.1×0.01m3的長方體。塔底小長方體上端面為氣相（被處理空氣）入口，塔底環(huán)形端面設(shè)為液相（LiCl鹽溶液）入口；塔頂小長方體下端面設(shè)為液相入口，塔頂環(huán)形端面設(shè)為氣相出口，這樣就形成了一個氣液逆流的物理模型，具體模型見圖1-1：圖1-1填料層模型圖1.2基本假設(shè)（1）本文認(rèn)為除濕溶液中的溶質(zhì)即氯化鋰是均勻分布在溶液中的，且在傳熱傳質(zhì)的過程中起到一個載體的作用，因此在填料層內(nèi)只考慮到三相：液態(tài)的

4、水、氣態(tài)的水、干空氣；7（2）因整個的除濕過程溫度是變化較小的，認(rèn)為各相均為不可壓縮流體；（3）除濕溶液也就是液相的壓縮功與粘性耗散效應(yīng)忽略不計；（4）除濕過程中的流動要素隨時間變化，因此認(rèn)為流體的流動為非定常流動；（5）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知液相的增加量等于氣相的減少量；即溶液中水的增加量等于水蒸汽的減少量，從而我們可以認(rèn)為除濕過程其實就是一個水蒸汽的冷凝過程；（6）本文只考慮多孔介質(zhì)與單相之間的相互作用力以及相與相之間的作用力；（7）傳熱傳質(zhì)過程為絕熱過程。1.3流體模型假定所研究的問題是氣液多相流逆流解吸過程，除濕過程其實就是一個氣液相變的過程，本文選擇混合物模型進行模擬計算，混合模型比

5、較適合計算無明顯界面的流體混合模型。其中涉及到的源項采用商業(yè)軟件fluent編寫。2、模擬研究與分析2.1采集數(shù)據(jù)從溶液的蒸氣壓圖中可看出影響除濕效果的主要參數(shù)是溶液的濃度和溫度，因此從改變溫度和濃度參數(shù)的角度來采集數(shù)據(jù)，各入口參數(shù)見表1。7表1不同狀態(tài)下的入口空氣和溶液參數(shù)2.2模擬分析從為了分析被處理空氣和除濕溶液出口參數(shù)隨層高的變化情況，本文在填料層內(nèi)取5個面，通過研究各個面上節(jié)點參數(shù)，得出這5個面各參數(shù)的平均值，計算并匯總數(shù)據(jù)得出下列圖表。圖2-1改變?nèi)肟谌芤簼舛葘Τ隹诳諝鉁囟鹊挠绊懀S填料層高度）圖2-1討論：（1）出口空氣溫度隨著填料層的高度逐漸升高，達到一個最高點然后略微下降，

6、除濕效果在填料層下部較好，填料層的上部其效果逐漸趨于穩(wěn)定；（2）氣液在填料層中逆向接觸，其過程的推動力為空氣中水蒸汽分壓力與溶液表面蒸汽壓之差，在除濕的過程中水蒸汽放出汽化潛熱，轉(zhuǎn)化為空氣的顯熱和溶液顯然，導(dǎo)致蒸汽壓差減少，引起填料層上部除濕效果不佳；圖2-2改變?nèi)肟谌芤簼舛葘Τ隹诳諝夂瑵窳康挠绊懀S填料層高度）7圖2-2討論：（1）隨著入口溶液濃度的增加，出口空氣含濕量沿著流動方向逐漸降低，說明較高的溶液濃度能夠獲得較好的除濕效果；（2）在填料層0.1~0.2m處曲線坡度較大，說明此段除濕效果明顯較佳；（3）在填料層0.4~0.5m處曲線坡度平緩，說明此段汽化潛熱的影響較大；圖2-3改變?nèi)?/p>

7、口溶液濃度對出口溶液濃度的影響（隨填料層高度）圖2-3討論：（1）除濕溶液的濃度隨著其流動方向逐漸減低，主要是除濕的緣故，氣態(tài)的水蒸汽變?yōu)橐簯B(tài)的水，使溶液中的水含量增加，從而使其濃度減少；（2）隨著入口溶液濃度的增加其出口溶液濃度變化較大，這是因為濃度的增加能夠增強除濕效果，也就是說空氣中的水蒸汽轉(zhuǎn)化為液態(tài)水的量增多，最終引起溶液濃度增加量較大；圖2-4改變?nèi)肟谌芤簻囟葘Τ隹诳諝鉁囟鹊挠绊懀S填料層高度）圖2