太阳能直接再生固体除湿床的性能研究

【摘要】：建筑能耗占国家总能量消耗的比例高达25-28%,而供热、通风及空调系统消耗能量约占总建筑物能耗的50%,而其碳排放比例约为38-40%。因此,降低空调系统化石燃料的消耗、增加可再生能源(如太阳能)的应用对建筑物节能降耗有重要的意义。使用传统蒸气压缩式制冷来实现降温和除湿,必须将空气冷却到其露点温度以下,这必然会消耗大量的高品位能源。本文设计了一种利用太阳能直接再生的固体除湿床,并对其除湿及再生性能进行了实验研究,目的在于为其工程应用提供基本实验依据。传统利用太阳能进行再生的除湿床,都是利用集热系统进行集热后再将能量转换成除湿材料再生所需的能量,存在能量的二次转换,整个系统效率相对较低。本文所研制的固体除湿床直接利用太阳辐射再生,有效地利用了太阳能,可达到节能的效果。除湿系统采用传统、廉价、防腐蚀的细孔硅胶,作为除湿吸附剂,选用适宜相变温度的相变材料作为降温材料,将除湿时水蒸气释放的汽化潜热量转化为相变材料相变储存能,以减少系统除湿后的温升效应,降低空调的制冷量。 根据实验测试结果,确定了除湿床的最佳厚度为50mm,床体有效除湿时间为95min。通过对不同材料除湿床的除湿性能对比测试,得出5cm厚纯硅胶除湿床的有效除湿量为0.89kg,由于系统漏风量较大,吸附热散失大,除湿后平均温升仅为0.89℃；硅胶+相变PK52除湿床的除湿量为0.80kg,材料相变蓄热后的平均温升为-0.67℃；硅胶+未相变PK52除湿床的除湿量为0.82kg,除湿后的温升为1.90℃；硅胶+未相变GR50除湿床的除湿量为0.63kg,除湿后的平均温升为1.78℃。发生相变的除湿床的平均温升低于纯硅胶除湿床1.47℃,低于硅胶+未相变PK52除湿床2.57℃,低于硅胶+未相变GR50除湿床2.45℃。 通过实验测试分析可知,5cm厚除湿床的有效再生时间为3h,再生温度不低于70℃。除湿床的再生量与再生时间、太阳辐射强度的变化关系密切,随再生时间呈对数增长的曲线,=6.5765Int-1.544,R2=0.9789；随太阳辐射强度呈对数增长的曲线,=16.496Inx-88.861,R2=0.9541。再生温度随时间亦呈对数增长的曲线,T=5.177In t+35.0711,R2=0.9415。 【关键词】：太阳能 固体除湿床 除湿 再生
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU834.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 材料的研究14
• 1.2.2 系统结构形式的研究14-15
• 1.2.3 太阳能利用的研究15-16
• 1.2.4 存在主要问题16-17
• 1.3 传统除湿系统空气热湿处理过程分析17-18
• 1.4 改进的除湿床空气热湿处理过程分析18-20
• 1.5 本文主要研究目的和内容20-21
• 1.5.1 研究目的20
• 1.5.2 研究内容20-21
• 第二章 实验测试装置及测试方案21-29
• 2.1 太阳能固体除湿系统21-25
• 2.1.1 除湿床工作原理21
• 2.1.2 除湿床的构造21-24
• 2.1.3 实验测试系统24-25
• 2.2 实验设备及仪器25-27
• 2.2.1 材料内部温度测量25
• 2.2.2 空气温度和相对湿度测量25
• 2.2.3 太阳辐射测量25
• 2.2.4 风速测量25-26
• 2.2.5 含湿率测量26-27
• 2.2.6 实验设备27
• 2.3 实验测试方案27-29
• 2.3.1 测点布置27
• 2.3.2 参数采集27-29
• 第三章 材料基本性能测试29-51
• 3.1 材料基本性能测定29-47
• 3.1.1 孔隙率及密度29-32
• 3.1.2 等效导热系数32-37
• 3.1.3 辐射穿透率测试37-47
• 3.2 实验材料的制备47-50
• 本章小结50-51
• 第四章 除湿床的除湿性能测试分析51-82
• 4.1 被处理空气状态参数51-55
• 4.1.1 温度和露点温度51-52
• 4.1.2 风速52-53
• 4.1.3 温湿度稳定性53-55
• 4.2 除湿性能参数分析55-69
• 4.2.1 有效除湿时间55-56
• 4.2.2 除湿动态特性分析56-59
• 4.2.3 温升特性分析59-64
• 4.2.4 焓差变化特性分析64-66
• 4.2.5 理论最大除湿量66
• 4.2.6 实际最大除湿量66-67
• 4.2.7 单位体积最大蓄热量67-68
• 4.2.8 结果与讨论68-69
• 4.3 除湿性能的影响因素分析69-74
• 4.3.1 除湿材料69-70
• 4.3.2 除湿床厚度70-71
• 4.3.3 露点温度71-73
• 4.3.4 风速73-74
• 4.4 除湿量、温升、焓差相关性分析74-79
• 4.4.1 除湿量、温升及焓差分布特性74-75
• 4.4.2 除湿量与温升及焓差的关联性75-77
• 4.4.3 温升与焓差相关性分析77-79
• 4.5 系统漏风量计算79-80
• 本章小结80-82
• 第五章 除湿床的再生性能测试分析82-90
• 5.1 再生时段除湿床内部温度分布82-83
• 5.2 再生时段气流温度和湿度分布83-85
• 5.3 辐射强度对再生性能的影响85-87
• 5.4 再生温度对除湿性能的影响87-88
• 5.5 再生风量对再生性能的影响88-89
• 本章小结89-90
• 第六章 除湿床热湿传递特性分析90-96
• 6.1 热湿传递机理90-91
• 6.2 显热和潜热分析91-93
• 6.3 除湿床能量平衡方程分析93-95
• 本章小结95-96
• 结论与建议96-99
• 结论96-97
• 建议97-99
• 参考文献99-103
• 攻读硕士学位期间发表的论文103-105
• 致谢105-106
• 附录 与正文各章相关的测试计算数据106-114

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