太阳能液体除湿空调系统运行特性的研究

摘要：本 文建立了太阳能液体除湿空调系统（SLDAC）的仿真数学模型，对变工况条件下空调系统的运行特性进行了数值仿真，获得了环境因素和系统设计参数对 SLDAC运行特性的影响规律。模拟结果表明，太阳辐射、再生器空气质量流量、冷却水温度、空气温度和含湿量是影响系统运行的最主要因素。研究了变工况对 系统制冷量和性能系数的影响，为该系统的可靠运行和优化设计提供了理论依据。
前言

能源和环境是人类生存和发展必不可缺少的物质基础。近年来能源危机和氟利昂环保问题[1]-[2]的凸现，使各类清洁能源和可再生能源的开发利用日益受到 世界各国的重视。在空调领域，利用太阳能制冷已成为国内外学者大力开展研究的新课题。
液体除湿空调系统利用太阳能对除湿溶液进行浓缩再生，是一种清洁节能的新型太阳能空调。国内外学者针对该系统已做过一些研究工作[3]-[9]，但研究的 重点主要局限在除湿器、填料式再生器等个别部件以及以余热或太阳能间接加热的溶液再生系统，缺乏对太阳能直接再生系统整体运行特性的研究。此外，由于系统 采用太阳能作为热源，将受到环境条件的直接影响，所以探讨环境因素对系统运行的影响也是很有必要的。
本文将通过分析太阳能直接再生液体除湿空调系统各部件的传热传质特性，建立整个太阳能液体除湿空调系统的仿真数学模型，对系统运行特性进行数值模拟，分析变工况对系统工作性能的影响。

1 、数学模型

1.1 、太阳能液体除湿空调系统的组成和工作原理

本文研究的太阳能液体除湿空调系统如图1所示，系统由除湿器1、换热器2、太阳能再生器3、水冷却器4、直接蒸发冷却器5所组成。除湿器采用内冷型平板降 膜型式，浓溶液在除湿器中吸收空气中水分，浓度降低，然后通过溶液热交换器与再生器来的高温溶液进行换热，温度升高后进入太阳能平板集热型再生器吸收太阳 辐射热量蒸发除去水分，恢复其吸湿能力，然后经溶液热交换器和水冷却器降温后回到除湿器，完成了一个循环。被处理空气经历除湿过程后，通过直接蒸发冷却器 调节其温度和湿度，然后送入空调房间。


1.2 、各部件的传热传质模型

本文建立的太阳能液体除湿空调系统模型包括五个模块，即除湿器模块，再生器模块、直接蒸发冷却器模块、换热器模块和水冷却器模块，下面分别对它们建立传热传质模型。

1.2.1 、除湿器

除湿溶液降膜流动如图2所示。在除湿器流道中，除湿溶液和被处理空气逆流布置，板片夹层中通过冷却流体吸收除湿过程中产生的热量。


溶液质量方程
（1）
溶液能量方程
（2）
式中： 、 ——单位时间内进、出除湿器的溶液热容量，W
（3）
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