基于不同干燥剂的焓轮式全热回收器特性数值模拟

建立了焓轮式全热回收器的数学模型,并利用此模型研究了硅胶、氯化锂和硅胶-氯化锂复合材料作为吸湿剂时,转轮转速、转轮厚度和迎面风速的变化对回收器焓回收效率的影响。结果表明,对于焓轮式全热回收器,复合干燥剂与硅胶和氯化锂相比具有更大优越性,且存在最佳的转轮转速、转轮厚度和迎面风速,在计算条件下,对应各参数值分别为12 r•min^-1、100 mm 和1.2 m•s^-1。     

不同干燥剂转轮的除湿性能

以除湿量和除湿性能系数作为评价指标, 对3个不同干燥剂转轮的除湿性能进行了实验研究。对比分析了处理空气入口温度和相对湿度、处理风速、再生风速、转轮转速以及再生温度对各个转轮的影响, 得到了转轮的除湿量和除湿性能系数的变化趋势。结果表明:在处理侧温度较高的情况下, 聚苯硫醚(PPS)/PPM各半转轮相比PPS硅胶转轮和PPM分子筛转轮, 除湿性能是最好的;PPS硅胶转轮更适用于高湿度工况环境;而处理风速的增大有利于提高PPM分子筛转轮的性能;再生温度从60℃提高到80℃, 3个转轮的除湿量和除湿性能系数增大1倍左右。     

复合固体干燥剂的研究进展

近年来，固体除湿材料受到广泛关注，研究表明，固体干燥剂可以应用于固定床、转轮与吸附式制冷系统，替代传统空调除湿系统，提高除湿效率以降低空调能耗。本文首先对固体干燥剂进行分类，简要阐述了传统干燥剂（如硅胶、活性炭、沸石等）的特点，然后详细介绍了各类复合干燥剂的特征参数测试结果（如吸附速率、吸附量、再生温度、再生速率、再生效率、再生量等），综合比较其优缺点。指出聚丙烯酸、聚丙烯酸钠等高分子材料和金属有机骨架MOFs具备再生温度低、吸湿量高、稳定性好等特点，是未来研究固体除湿材料的主要方向。接着总结了复合干燥剂的制备与表征方法，给出了改善孔隙结构、提高结构稳定性和防止液解的方法，指出了制备方法的改进也是改善固体干燥剂物性的重要方向。最后总结了各种复合干燥剂的特征参数对比情况。     

干燥剂转轮除湿性能实验研究

以显热效率、潜热效率和除湿性能系数作为评价指标,通过实验比较了硅胶和氯化锂转轮的除湿性能,研究了运行参数(处理空气进口湿度、温度,再生温度,处理风量)对转轮除湿性能的影响。实验研究发现在相同工况下,氯化锂转轮的显热效率、潜热效率均高于硅胶转轮。运行参数中再生温度、处理空气进口湿度对转轮除湿性能影响比较大。氯化锂转轮的最佳再生温度为60℃,硅胶转轮的最佳再生温度为100℃。说明氯化锂转轮更适合采用太阳能、废热等低品位能源作为再生热源。     

氯化镁改性硅胶的吸水等温线及脱附性能

用氯化镁改性硅胶制备复合干燥剂,在相对湿度为20%～90%的条件下研究氯化镁改性硅胶对水蒸气的吸附,采用FHH(Frenkel–Halsey–Hill)模型研究复合干燥剂表面的粗糙程度,测定水在改性硅胶上的程序升温脱附曲线,考察复合干燥剂的再生温度、再生次数及氯化镁改性对硅胶吸湿性能和水的脱附活化能的影响。结果表明:在相同条件下,氯化镁含量为1%时,改性硅胶的吸水量约为未改性硅胶的10倍,改性硅胶吸水符合第Ⅳ型等温线。通过FHH模型分析说明改性后硅胶的大片状固体颗粒被部分破坏,形成更为精细的孔隙分布,硅胶表面更加粗糙和不规则。程序升温脱附研究表明氯化镁改性硅胶的脱附活化能较小,脱附容易进行。脱附再生3次后,改性硅胶仍具有较高的吸水量,复合干燥剂具有较好的再生性能。     

除湿转轮传热传质数值研究与性能优化

为了研究除湿转轮吸附和脱附时发生的传热传质现象以及除湿性能优化,文中提出了硅胶除湿转轮的三维数学模型。数值求解过程在Fluent软件中实现,并且相关的控制方程由用户自定义标量方程(UDS)来重构。结果显示,该数学模型的预测结果与参考文献的实验数据更为吻合。当送气/再生面积比SR从0.3到0.7变化时,除湿性能下降而送风量增大;当转轮厚度L从50到300 mm增加时,除湿性能增加而流动阻力增大。最终确定合理的参数为SR=0.5和L=200 mm,此时2 m/s风速的压力降为110 Pa。     

新型硅胶复合干燥剂的制备与性能研究

针对普通硅胶吸水率不高、单一组分改性硅胶再生温度相对较高的缺陷,运用氯化钙和氯化镁复合改性硅胶,制备新型干燥剂。通过测定复合硅胶的差示扫描量热曲线(DSC)和热重分析(TG)曲线,考察复合硅胶的吸水性能、再生性能和对水的脱附活化能的影响。研究表明:在室温饱和湿度下,用浓度均为0.25 mol L 1的氯化钙和氯化镁复合改性硅胶的吸水量约为未改性硅胶相应值的2倍,吸湿速率提高3.5倍以上。复合干燥剂的再生温度比改性前低了10℃,脱附活化能数值小,再生6次后再生率依然高达92%左右,且基本不再变化。     

新型吸附材料除湿轮传递过程及性能优化

陶瓷纤维纸经水玻璃、铝盐溶液等浸渍及调节溶液pH值得到新型高吸附性能Al3+掺杂硅胶吸附材料。文中建立了除湿轮传热传质数学模型和实验装置,通过模拟结果和实验数据对Al3+掺杂硅胶除湿轮的吸附性能进行了研究,分析了转速、解吸角及通道尺寸对除湿轮吸附性能的影响。结果显示,在综合考虑传递单元数及空气流通阻力后,通道尺寸最优值为1.34 mm×4.35 mm;除湿轮的最佳转速取决于其厚度,而与解吸角无关,当厚度为0.15—0.3 m时,其最佳转速为10 r/h;对厚度为0.2 m的除湿轮,优化后转速及解吸角分别为10 r/h和90°。在上述优化的参数下,新型吸附材料除湿轮显示出较好的工作性能。     

转轮式分级器切割粒径的预测模型

针对转轮式分离器,建立不同结构参数及操作参数下的切割粒径预测模型有助于指导其设计和运行。基于相似理论以及对颗粒分离过程的分析,提出一种考虑结构参数的半经验模型,确定了模型参数,并通过实验以及文献报道的数据验证了模型的可靠性。与前人工作相比,此模型在不同的转轮分离器结构下显示出较好的通用性;此外,模型可以复现切割粒径随叶轮转速增大而先减小后增大的非单调关系,这是原有的半理论模型不能实现的。对不同结构转轮分离器性能的系统分析表明,较大的分离器入口面积及较小的导流角度可确保入口产生强旋流气流,进而使切割粒径对转速的敏感段在低转速区;而较小的分离器入口面积,或较高的入口风速可以提高对细颗粒的分离能力。对运行参数的研究表明,增大颗粒流率会减小切割粒径;调整叶轮转速可以灵活地改变切割粒径,适应不同的工作需求。     

聚苯乙烯/玻璃纤维复合粉末SLS烧结件收缩率实验研究

针对选择性激光烧结(SLS)制件尺寸精度差的问题,对聚苯乙烯/玻璃纤维复合粉末进行烧结实验研究。在激光功率25 W、扫描间距0.30 mm等工艺条件下,研究了预热温度、分层厚度和扫描速度对正八面体烧结件尺寸收缩率的影响。为了得到最优工艺参数,采用正交实验设计法对三种影响因素进行研究。结果表明,在同一工艺参数组合下,制件竖直方向的尺寸收缩率比水平方向的收缩率变化幅度大;最优的工艺参数为:预热温度85℃、扫描速度2 000 mm/s和分层厚度0.20 mm;最优工艺参数下制件水平方向修正系数为1.014 7,竖直方向的修正系数为1.024 1。经过修正的模型在最优工艺参数下烧结达到了PS/GF复合粉末烧结件的精度要求。     

Mathematical Model for Design Parameter Analysis to Improve the Performance of a Desiccant Wheel

A mathematical model for estimating the optimum design parameters of a desiccant wheel in order to reduce weight and size has been developed. Heat and mass transfer from both moist air and desiccant material were considered in this model. The design parameters were analyzed under the basic operating condition of simulation. Channel height, pitch, and length of the desiccant wheel were optimized, as well as other design parameters such as area ratio, aspect ratio, and porosity.     

Modeling of Rotary Desiccant Wheels

Rotary desiccant wheels are widely used in dehumidification and energy recovery applications. In this work, we have developed a 2D, steady state model of a rotary desiccant wheel. Mass and energy balance equations for the air streams and the desiccant wheels were developed. The hydraulic diameter and surface area for heat and mass transfer were calculated based on knowledge of the flute geometry. Appropriate correlations for the Sherwood number and Nusselt number were used to estimate heat and mass transfer coefficients. The model is capable of predicting steady state behavior of desiccant wheels having at the most three sections (process, purge, and regeneration). The mathematical model was validated using a real desiccant wheel, and the calculation results are in reasonable agreement with the experimental data. Based on this model, the temperature and humidity profiles in the wheel during both the dehumidification and the regeneration processes are analyzed. The simulated results were used to gain an insight into the operation of desiccant wheels. The model and the presented results will be useful for optimizing dehumidification and energy recovery applications.     

Performance of a recirculating dryer equipped with a desiccant wheel

This article reports the incorporation of a rotary desiccant wheel unit into an air recirculated convective dryer and testing it by drying corn kernels. Experiments were conducted with and without the desiccant wheel at air temperatures of 50, 60, and 70°C and flow rates of 1, 1.4, and 1.8 kg/min. The effect of drying temperature, air flow rate, and desiccant wheel on drying time, drying rate, energy consumption, and specific moisture extraction rate were investigated. Statistical analysis of data showed that air drying temperature and air flow rate had significant effects on drying time and drying rate and the effect of desiccant wheel on drying time was significant. Results indicated that a desiccant wheel is an economical and useful system to utilize in dryers because it decreases drying time while increasing the drying rate and has a positive influence on energy consumption.     

不同固体除湿方式的热质交换过程分析及性能比较

介绍了固体除湿转轮、热泵型内冷固体除湿床以及与热泵结合的多级固体除湿装置3种固体除湿装置的工作原理,建立了相应的传热传质模型,并通过实验验证了模型的准确性。通过模拟方法,对比了3种除湿装置的除湿效果。结果表明,热泵型内冷固体除湿床的传热传质过程最优,转轮的近似等焓的空气除湿过程最差,与热泵结合的多级固体除湿装置通过分级和内冷改进了转轮的近似等焓的空气处理过程。除湿转轮的再生温度一般在80℃以上,其他两种除湿装置的再生温度均在50℃以下;在达到相同送风含湿量时,除湿转轮的除湿与再生过程近似沿等焓线变化,送风温度很高;而其他两种除湿装置的送风温度比较低,COP能达到4以上。     

Experimental investigation of a desiccant dehumidifier based on evacuated tube solar collector with a PCM storage unit

A rotary desiccant dehumidifier based on an evacuated tube solar air collector with a phase change material (PCM) storage unit has been experimentally investigated. The PCM (acetamide) simultaneously stores and transfers the heat to the air during day hours. The stored heat of the PCM is utilized to produce hot air during night hours. The performance of the system is analyzed for different air flow rates at different rotational speeds (rph) of desiccant wheel. The dehumidification effectiveness (?_A), regeneration effectiveness (?_R), and dehumidification coefficient of performance are 8.17, 10.35, and 0.0327%, respectively, at 16 rph of the desiccant wheel with 127.23?kg/h air flow rate. The system is also used to generate dry air for 14?h a day with PCM, which shows that acetamide used as the PCM has an ability to store an adequate amount of heat to regenerate the desiccant wheel during off-sunshine hours.     

贮存方式对树脂切割砂轮性能的影响

为解决树脂切割砂轮的性能随着时间的推移,主要受到外界环境如温度、湿度等因素影响而降低的问题,进行了收缩膜塑封、玻璃干燥器（内置硅胶）密闭装和常规贮存方式（塑料袋加一包干燥剂封口）对16寸大切片和4寸小切片性能的影响试验。结果表明：三种贮存方式下,切片性能的减弱程度是：收缩膜封装〉塑料袋＋干燥剂封装〉玻璃干燥器装。     

平板降膜溶液除湿再生过程实验研究及模型验证

在平板降膜溶液除湿/再生实验平台上,以LiCl水溶液作为除湿溶液,实验研究了空气、溶液的入口参数对空气出口参数的影响,并根据实验数据得到了耦合传热传质系数的关联式,为NTU-Le模型提供了重要的数据支持,同时将实验数据与NTU-Le传热传质模型计算所得的数据进行比较,来验证NTU-Le传热传质模型在平板降膜溶液除湿/再生过程中的适用性和准确度。结果显示：实验数据和模型计算值之间的偏差均在10%以内,表示NTU-Le模型适用于平板降膜溶液除湿/再生过程。