各種因素對轉輪除濕機性能影響的綜合分析（二）

　　3、空氣參數對除濕性能的影響轉輪除濕供冷空調系統中的空氣包括處理空氣和再生空氣，處理空氣的參數（溫度、濕度、流速等）直接影響到轉輪除濕機的除濕性能，而再生空氣的參數（溫度、濕度、流速等）直接影響到除濕機的再生性能，進而影響除濕機的吸附除濕性能，因此這兩者是相互制約的[10-12].了解兩類空氣中各參數的影響，對于配置合適的系統，使之高效、節能運行是有利的。3.1處理空氣參數的影響對于全新風式和循環式的空調系統，處理空氣最終都要送入空調區域，它的參數直接影響到空調的效果和系統的能耗，因此人們對處理空氣參數對空調系統的影響是較重視的，也開展了相應的研究工作。3.1.1進口處處理空氣溫度的影響除濕機處理空氣的進口溫度受到系統形式的影響：全新風系統的進口溫度一般是室外氣溫；回風系統的溫度則是空調房間的溫度；混合系統則可以通過調節新、回風比例來達到適當的溫度。了解不同溫度下吸濕劑的吸濕性能是有必要的。分析吸附劑在不同溫度下的吸附等溫線可以知道同一類吸附劑在相同的壓力下，溫度越高，吸附劑的吸附能力越低；吸濕劑的吸濕性能也是隨著空氣溫度的升高而降低的。在實際工程中希望通過降低進口空氣的溫度來提高除濕轉輪的性能。可以通過預冷措施來降低除濕轉輪進口的處理空氣溫度，使轉輪對較低溫度的空氣進行除濕。預冷會使除濕供冷空調系統的性能明顯改善：對于同樣的空氣初始條件和最終處理要求，采用預冷措施之后，可以使冷量增加約13%，COP提高4%[3].但是預冷需要提供冷源、換熱器，增加了系統的初投資；預冷空氣被預冷后，與冷卻空氣之間的溫差減小了，減小了傳熱的動力；應綜合考慮這些不利因素對供冷空調系統性能的影響。3.1.2進口處處理空氣濕度的影響進口處理空氣濕度的影響可以從以下方面來分析[7，11]：（1）在干球溫度相同時，空氣的相對濕度越大，其含濕量也越大，空氣中水蒸汽的分壓力越接近飽和水蒸汽分壓力，與吸濕劑表面空氣的壓力差增大，增大了除濕的推動力，可以使設備的除濕量增加。（2）在含濕量相同時，空氣中水蒸汽的分壓力是定值，此時空氣的相對濕度越大，其干球溫度越低，除濕轉輪表面空氣的飽和水蒸汽分壓力越低，有利于除濕過程的進行。（3）在相對濕度相同時，空氣的含濕量越高，空氣的干球溫度也越高，處理空氣的溫度升高會使得除濕轉輪表面的飽和空氣溫度升高，從而使之飽和水蒸汽分壓力也升高，這對于空氣的除濕是不利的；但是空氣含濕量的增加會使得空氣中的水蒸汽分壓力相應升高，這是除濕的有利因素；因此對除濕過程的影響需要將兩者綜合考慮。可見在除濕供冷空調系統中以空氣的含濕量作為空氣濕度衡量標準是較為準確的，而含濕量直接對應的是空氣的露點溫度，因此將空氣的露點溫度作為空氣濕度的控制量是合適的。3.1.3處理空氣流速的影響空氣的流速越低，空氣與吸濕劑的接觸時間越多，兩者之間的熱、質交換也越充分，但是單位面積的處理空氣量較小。增大空氣的流速，會使對流換熱系數和傳質系數增加，這是空氣與吸濕劑之間的對流傳質的有利因素；但是風速增大也使兩者之間的接觸時間縮短，可能會使得處理空氣在轉輪中還沒有被有效除濕就出轉輪，對除濕不利，可能導致空氣不能達到預定的濕度。故合適的空氣流速也是此類空調系統的重要參數，設計合理的除濕轉輪中一般是將處理空氣在轉輪中的通過時間設定在約0.2s，轉輪總的傳熱單元數NTU約為10[10].處理空氣流速對于實際工程應用的影響主要體現在處理空氣流量的確定：在除濕轉輪的規格確定之后，處理空氣的流量不應該超出轉輪的額定流量過多。3.2再生空氣參數的影響除濕轉輪中吸濕劑解吸再生性能主要體現在兩個方面：一是吸濕劑最終能夠達到的干燥狀態，這取決于吸濕劑的平衡含水量；二是達到最終干燥狀態的再生速率，這包括吸濕劑表面的汽化速率和吸濕劑內部水分的擴散傳遞速率，其大小取決于以上兩種速率中的主要影響部分，主要是由速率較低的過程所支配；平衡含水量與再生速率是相互影響的，人們在應用研究中側重于再生速率的影響。轉輪除濕機中吸附劑的再生過程實質是將水分趕出吸附劑，進入再生空氣的過程，吸濕劑的再生過程主要受到吸濕劑與熱空氣兩方面因素的影響。吸濕劑參數對除濕機性能的影響主要體現在：吸濕劑形狀、吸濕劑的放置方式、吸濕劑溫度等；熱空氣參數對除濕機性能的影響主要體現在：溫度、含濕量、流動速度、與吸濕劑的接觸情況等。在實際應用中，更容易控制的是再生空氣的參數，因此人們更關注再生空氣對除濕機性能的影響：空氣含濕量不變時，提高空氣的溫度，不但可以加強汽化和帶走水分的能力，而且可以對吸濕劑進一步升溫，提高吸濕劑表里之間水分的擴散速率，對恒速干燥階段和減速干燥階段都有利，但是每種吸濕劑都存在允許的溫度值；空氣的含濕量越低，帶走吸濕劑中水分的能力越強，干燥過程的推動力越大，因而干燥速率越高；提高熱空氣的流動速度，可以有效地強化干燥過程，對傳熱和傳質都有利，但是空氣流速大，與吸濕劑的接觸時間短，熱能的有效利用率降低；空氣與吸濕劑的良好接觸有利于吸濕劑的干燥均勻，合理安排氣流，獲得較大的氣固接觸面積，可以有效地強化再生過程。以下重點探討再生空氣的溫度、濕度和流速等參數對轉輪除濕機性能的影響。3.2.1進口處再生空氣溫度的影響再生空氣的溫度是直接影響到轉輪除濕機性能的重要參數，若在較低的再生溫度下，轉輪中進行的主要是全熱交換過程；隨著溫度的升高，轉輪中吸濕劑解吸再生的趨勢才逐漸明顯，直至整個過程都是由解吸再生趨勢控制。人們希望能夠充分利用低品位的熱源來作為轉輪解吸再生的能源，低品位能源可能溫度不高，使得再生空氣被升溫的幅度有限。再生空氣溫度是如何影響轉輪除濕機的性能，再生空氣的溫度降至何值時仍可確保進行的主要是除濕過程，都是人們所關心的問題。所以確定再生空氣溫度對轉輪除濕機性能的影響，如何判斷轉輪中進行的傳熱傳質過程是全熱交換過程還是吸濕-解吸再生過程，導致兩者分界點的再生溫度在何處，是本文研究的重點之一。