跨温区直接蒸发冷却的热质传递特性

低温干燥空气直接蒸发冷却用于制备低温冷水甚至冰晶时会跨越常温和低温两个温度区间,其传热传质特性会随温度区间而发生变化。进行了常温工况和非常温工况下氧化铝(Al₂O₃)泡沫陶瓷填料的逆流直接蒸发冷却实验,重点对0~15℃的非常温区间进行研究,对非常温区间的传热驱动力与蒸发冷却效率、传质驱动力与空气含湿量增量、焓差驱动力与焓效率之间的关系进行了定量的计算分析,并对比了常温与非常温工况下的直接蒸发冷却过程。在此基础上,利用分析方法对非常温工况下的能量利用价值进行了计算,并对其性能的提升和应用潜力进行了分析。     

基于热质传递解耦特性的溶液除湿过程传热传质系数(Ⅱ)实验与Le-hD分离测量法应用

对采用规整波纹填料结构的溶液除湿器除湿过程进行了实验研究,空气与溶液流型组织形式为叉流,基于Le-hD分离测量法得到空气入口流量、温度、含湿量以及溶液入口质量分数、温度对耦合传质系数的影响,并采用数据回归的方法对传质系数与Lewis数进行拟合,得到该类结构除湿器除湿过程的传质系数与Lewis数的关联式,并进行了74组稳态实验对该关联式进行误差分析与验证,结果表明根据关联式计算得到的进出口参数变化与实验进出口参数变化之间相对误差很小,进出口空气温度变化、含湿量变化误差分别仅在6%、10%以内,进出口溶液温度变化相对误差不超过12%,表明Le-hD分离测量法的准确性和可接受性。     

基于热质传递解耦特性的溶液除湿过程传热传质系数(Ⅱ)实验与Le-hD分离测量法应用

对采用规整波纹填料结构的溶液除湿器除湿过程进行了实验研究,空气与溶液流型组织形式为叉流,基于Le-h_D分离测量法得到空气入口流量、温度、含湿量以及溶液入口质量分数、温度对耦合传质系数的影响,并采用数据回归的方法对传质系数与Lewis数进行拟合,得到该类结构除湿器除湿过程的传质系数与Lewis数的关联式,并进行了74组稳态实验对该关联式进行误差分析与验证,结果表明根据关联式计算得到的进出口参数变化与实验进出口参数变化之间相对误差很小,进出口空气温度变化、含湿量变化误差分别仅在6％、10％以内,进出口溶液温度变化相对误差不超过12％,表明Le-h_D分离测量法的准确性和可接受性。     

不同工质在溶液除湿真空再生系统中的性能对比

对一种溶液除湿真空再生系统进行了实验及模拟研究,实验对比了LiCl溶液及CaBr₂∶CaCl₂=1∶1(溶质的质量分数比)混合溶液的系统性能,发现两溶液的出口含湿量及COP较为接近,当驱动温度为62℃时,系统COP均为0.65左右。通过模拟研究发现,两种溶液的除湿能力十分接近,混合溶液的COP略高于LiCl溶液。驱动温度84℃时,采用混合溶液的出口含湿量为6.0 g/kg左右,系统COP为0.81左右。进口含湿量越高,系统COP将会越高,得益于混合溶液较小的比热容,其再生溶液的耗热量略低,因此其COP略高于LiCl溶液。在此类溶液除湿系统中,CaBr₂∶CaCl₂=1∶1混合溶液能较好地替代LiCl溶液,实现低成本,高性能。     

热泵中氨基甲酸铵分解反应特性及反应器结构优化

化学热泵可以高效地对低品位热进行提质，特别是在高温热泵方面比常规热泵系统更具独特的优势。氨基甲酸铵（AC）可以在20～100℃之间发生分解反应，且反应焓高达2010kJ/kg。本文对热泵工况下氨基甲酸铵/乙二醇溶液分解反应器进行了模拟，研究了热泵工况下不同反应条件（溶液浓度、溶液流速、热源温度）对分解过程的影响，并对AC分解反应器的管形和结构进行优化分析。结果表明热源温度越高，停留时间越长，平均转化率和反应速率越高，而溶液浓度对分解反应过程产生的影响不大。流速研究范围内平均转化率提高了5～11倍，反应速率提高了2～4倍，热源温度研究范围内平均转化率可提高2～4倍。基于参数影响规律，利用数值模拟和响应曲面分析优化了反应器的结构参数，如螺旋半径、螺旋管直径和螺旋圈数等。结构优化后，平均转化率提高至50.3%，最终获得了适用于热泵工况AC分解的反应器结构，为搭建基于氨基甲酸铵的热泵系统奠定了基础。