太阳能除湿系统中混合盐溶液的除湿/再生效率

太阳能混合盐溶液除湿技术,是工农业生产中空气除湿降温的关键技术难题,而系统的除湿/再生效率又是整个系统的核心问题。该文利用已建立的太阳能混合盐溶液（CaCl2和LiCl）除湿/再生试验台,测量并分析了除湿器进、出口空气的含湿量与除湿效率的计算关系;研究了再生热源温度与再生量、扩散系数以及再生效率的关系。结果表明：随着太阳能集热器热源温度的升高,再生量、扩散系数、再生效率三者都会相应的升高。当再生热源的温度为104℃时,再生空气含湿量的增量可以达到10 g/kg,扩散系数最高可到0.277 cm2/s,再生效率为55%;但是当热源温度低于50℃时,系统将无法再生,因此太阳能混合盐溶液除湿系统的有效再生热源温度不低于70℃。根据Chung提出的除湿效率计算模型,得到了太阳能混合盐溶液除湿系统叉流绝热型除湿器的除湿效率公式并得到了验证,经过计算叉流绝热型除湿器的除湿效率为56.8%。该研究为温室等设施除湿技术提供了研究基础。     

溶液热回收型太阳能集热/再生器的再生性能分析

该文使用溶液热回收的方法提高太阳能集热/再生器(collector/regenerator)的再生效率。通过数值模拟的方法分析玻璃盖板高度、溶液参数、空气参数、太阳辐射强度等因素对溶液侧有热回收的太阳能集热/再生器再生效率的影响。结果显示,在模拟条件下,使用热回收器使装置的溶液再生段由1 m升高为1.5 m,再生效率增加约93.6%,相当于C/R板长近似增加0.8 m,且热回收器效率越高装置再生性能越好;流量参数存在最佳值使得再生效率最高,且空气流量(溶液流量)的最佳值随着溶液流量(空气流量)的提高而增加。空气流量的较佳范围为100~150 kg/h,溶液流量的较佳范围为8~15 kg/h;在流量参数的较佳范围内,分析玻璃盖板高度对系统性能的影响,发现玻璃盖板高度的较佳范围为0.08~0.1 m;加热溶液比加热空气更能有效的提高再生效率;减小溶液的浓度或减小再生用空气的相对湿度,均会提高再生效率;在全年太阳能辐射强度较强地区宜采用带热回收器的C/R装置。这些结果为太阳能集热/再生器的设计和性能分析提供了一定的理论依据。     

太阳能空气预处理分级溶液集热再生系统特性

为了提高太阳能溶液集热再生器的效率,该文提出太阳能空气预处理分级溶液集热再生方法。通过定义蒸发率的品质系数和有效溶液比将一、二级太阳能集热再生模型和预除湿模型进行联接,建立系统数学模型。模拟结果表明,溶液预除湿的热交换效率为0.69时,有效蓄能密度SCe达到最大;室外空气相对湿度和太阳辐射强度存在一个临界值,用于判断该溶液再生方法和直接溶液集热再生的优劣。研究结果显示室外相对湿度越大,太阳辐射强度越弱,分级集热再生的方法越能体现其优势。     

气-气换热器对太阳能再生装置性能的影响

再生装置是太阳能蒸发除湿降温系统的重要组成部分,但普遍存在再生性能较低的问题。为了提高再生性能,将气-气换热器加装于再生装置中用于回收部分空气余热。讨论了两种再生装置的特点,测试了加装前后再生装置的性能。试验结果表明：再生装置的除湿增量、再生效率都随着太阳能热水温度的升高而提高;气-气换热器的加装能有效提高再生装置的再生性能,除湿量可以达到40～55 g/kg,较未加装时提高了35～45 g/kg;再生效率在热水温度90℃时可以达到60%,同等温度下高出未加装换热器50%。因此,余热的回收利用对于再生装置性能的提高至关重要。     

应用于太阳能集热再生系统的除湿效率模型

溶液除湿装置是太阳能空气预处理分级溶液集热/再生系统的重要组成部分,预测填料预除湿器空气出口参数变化是这种新型溶液再生系统设计时必须考虑的。文章通过定义湿度效率和等焓率预测填料型溶液除湿器的空气出口参数,采用实验和理论相结合的方法,分析影响湿度效率和等焓率变化的因素。发现当液气比小于2.0时,溶液和空气入口参数变化对湿度效率影响显著;溶液和空气入口温度对等焓率影响大;随液气比增加,湿度效率增加,等焓率下降。文章最后通过线性拟合方法得到湿度效率和等焓率的数学表达式,为太阳能空气预处理分级溶液集热再生系统理论建模提供理论基础。     

太阳能除湿系统中混合盐溶液的性能

溶液除湿和太阳能再生技术,是解决高温高湿地区蒸发降温技术难题的关键。该文利用建立的太阳能再生溶液除湿实验台,实验测量研究了氯化钙（CaCl2）和氯化锂（LiCl）混合盐溶液（物质的量比1∶1）的密度与不同质量分数之间的关系;研究了进口空气的温度、湿度、流量,盐溶液的流量,溶液的质量分数、水汽压差等参数与除湿量之间的关系。结果表明：混合溶液的密度与其中的某一组分的溶液（CaCl2）密度非常近似,两者有很好的线性关系;影响除湿量的关键因素是传热传质过程中混合盐溶液和空气的水汽压差的大小。根据Ertas的实验研究,论文得到了氯化钙（CaCl2）和氯化锂（LiCl）混合溶液质量分数为20%～40%的溶液水汽压的计算公式,以及水汽压差和除湿量之间的关系式。该研究为禽畜舍、温室等设施除湿技术提供了新的研究思路。     

聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置光热性能

该文针对传统设施农业土壤灭虫除菌过程使用化学消毒法所带来的环境污染和农作物药物残留等问题,提出了新型聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置,利用太阳能聚光集热技术加热空气进而对农业种植土壤进行高温消毒,同时将土壤所含有机物加热挥发,实现对农业种植土壤的修复,同时处理后的热土壤对进料空气进行预热,提高了装置的热能利用效率。该文介绍了聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置的工作原理,利用光学仿真软件对装置中复合多曲面聚光器的光学效率进行了计算,基于光学计算结果,对聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置的光热性能进行了室外试验,测试了装置的空气加热温度和集热效率。结果表明,用于土壤灭虫除菌的热空气在聚光比为3.6,流动速度为1.075 m/s时,装置的集热效率最高,加热后空气温度最高达到了88℃左右,集热效率为65%左右,能够满足农业土壤灭虫除菌所需的温度需求。     

热泵与家用太阳热水器联合供热性能试验

为解决家用太阳能热水器供热的间歇性和不稳定性,应用热泵辅助可达到全天候供热,该文通过对这种联合供热系统的供热性能和运行性能进行了测试,并对热水器的升温、保温和热泵的加热进行了试验和分析,结果表明：空气源热泵辅助型真空管家用太阳热水系统仅在累积太阳辐照量小于14 MJ/m2时,需要空气源热泵辅助加热,总制热性能系数可达6.18。     

光伏-环路热管/热泵热水系统在不同气候区性能对比与优化

为改善传统太阳能光伏/光热热水系统运行性能,拓展空气源热泵热水系统应用范围,该文针对一种太阳能光伏-环路热管/热泵热水系统开展了其在3种不同气候区运行性能对比及优化研究。分别选择北京、上海和广州作为寒冷、夏热冬冷和夏热冬暖地区典型气候代表城市,依据所建数学模型,模拟比对系统在3个地区的全年运行性能,分析了集热/蒸发器的朝向与安装倾角对系统运行性能的影响,并对其进行了优化;以传统空气源热泵热水系统为基准,采用全寿命周期成本计算方法分析了系统的经济可行性。结果表明,相同安装倾角正南朝向时,系统在广州的太阳能综合利用效率最高、节能性最佳;各地区理想安装倾角下,北京和上海正南朝向时系统节能效益最优,广州则南偏东30°时节能率最高;与传统空气源热泵热水系统相比,系统在北京、上海、广州的全寿命周期成本分别降低了58.75%、49.83%及53.09%,经济效益显著。     

铈基燃油催化剂改善柴油机颗粒物捕集器再生效果

颗粒捕集器(diesel Particulate filter,DPF)是目前公认的最有效的柴油机排气颗粒物后处理装置,为了去除DPF内部沉积颗粒,实现DPF再生,采用提高排气温度或催化燃烧的方法来促进颗粒物燃烧。该文采用环烷酸铈溶剂作为燃油催化再生添加剂(fuel borne catalyst,FBC),对柴油机DPF的再生平衡温度、压降特性和燃烧灰烬等进行试验研究。试验结果表明:DPF再生平衡温度因FBC的催化作用从500℃以上下降到约450℃,从而增加了颗粒捕集器的颗粒储备能力,并能够有效再生;柴油机燃油消耗率随着排气背压的增加而上升;燃用FBC测试燃油时DPF前后压差较纯柴油上升缓慢,其达到排气背压再生阀值的周期变长;同时,随再生次数的增多,再生后DPF的前后压差呈线性增加,捕集效率却逐渐提高。该文采用燃油添加剂可以明显降低颗粒的着火点。结合电加热装置,可有效提高DPF的再生效果,有效过滤柴油车尾气中的颗粒物,对柴油车尾气净化及环境保护具有十分重要的意义。     

太阳能辅助闭式热源塔热泵系统冬季制热性能

热源塔热泵系统以空气为冷热源,在冬季制热时其性能会随环境温度的降低而降低。为此研发了可应用陕南地区农村建筑的太阳能辅助闭式热源塔热泵系统,试验研究了冬季工况下系统的制热性能,初步分析了太阳热能与空气热能的互补机理。研究结果表明:系统制热量范围为12.1～15.2 k W,热泵机组性能系数范围为2.3～3.5,系统能效比范围为1.5～2.4,供热温度高于41℃;冷却水温度对压缩机耗电量的影响程度大于防冻溶液温度,冷却水平均温度每升高1℃,压缩要耗电量增加98.1 W,而防冻溶液平均温度每升高1℃,压缩机耗电量减小9.5 W;太阳能辅助热源塔热泵制热模式下,热泵机组通过改变防冻溶液与空气和集热工质换热温差的方法来改变防冻溶液从空气和集热水箱中的吸热量,以实现空气热能与太阳热能的互补。建议在实际应用中应避免供热温度过高以减小压缩机耗电;在集热水箱温度较高时通过降低风机频率减小风机耗电以提高系统综合能效,但应避免风机低频率工作可能给机组安全运行带来的隐患。     

温室吸湿剂喷淋除湿降温系统的影响因子分析

为了解决湿热地区夏季温室的降温问题,提出了利用CaCl2溶液除湿降温系统对温室进行降温的方法。在CaCl2溶液除湿降温系统运行条件下,确定了以喷淋室出口空气相对湿度为试验指标,分析了进口空气流量、除湿剂流量、除湿剂浓度和温度、进口空气温度和湿度等因子对试验指标的影响。通过影响因子的单因素试验和多因素正交试验,得出了系统运行时影响除湿效果的显著因素是除湿剂浓度和温度、进口空气温度和湿度。通过回归分析建立了CaCl2溶液喷淋除湿的数学模型,并通过试验验证了该模型的最大相对误差小于5%。该文为中国南方高温高湿的温室夏季降温提供参考。     

移动式双螺杆空气压缩机系统动态特性分析

在对移动式双螺杆空气压缩机系统组成及运行原理分析基础上,建立柴油发动机子系统、空气压缩机主机子系统和进气控制子系统数学模型,利用Matlab/Simulink平台构建空气压缩机系统仿真模型,对空气压缩机在加/卸载运行条件下的系统压力、流量和轴功率进行仿真分析,以研究双螺杆空气压缩机动态特性;并通过试验验证数学模型的有效性。仿真和试验结果表明:用气量对空气压缩机系统动态特性产生影响,用气量波动越大,空气压缩机系统轴功率越高,能量利用率越低,且压力波动越大;用气量越大,空气压缩机加卸载频率越低,系统能量利用率越高;仿真结果和试验结果最大相对误差小于5%,所建立的数学模型能反映空气压缩机动态加、卸载运行过程。该研究可为空气压缩机系统节能运行提供参考。     

粮食热风干燥含水率在线模型解析

为了揭示粮食在深床动态干燥过程中的含水率变化规律,指导干燥工艺设计,实现干燥过程实时跟踪与调控,提高干燥品质,降低能耗。基于薄层干燥水分扩散模型、深层干燥质量守恒原理、态函数和不可逆热力学分析方法,建立并求解了粮食深床干燥基础方程,获得了顺流、逆流、横流和静置层干燥方式下粮食含水率和干燥速率分布解析式,解析出了粮食在顺流层内经历持续降速干燥的过程,逆流层内存在干燥速率的极值点,在通风温度、湿度、送风量相同的干燥条件下,逆流干燥速率明显高于顺流,表明了逆流干燥能量利用效果优于顺流;粮食在横流和静置层内的干燥特性相同,进风侧和出风侧的干燥速率相差很大,在层厚度0.5 m、粮食含水率20%以上时,出风侧的干燥速率几乎为0,干燥的均匀性较差。在5HP-3.5型循环式缓苏干燥机上的试验结果显示,深层干燥解析值与实测值间的最大偏差为0.69%,极差范围为-0.27%~0.69%,从粮食干燥的惯性特征推断,产生偏差的原因主要是仪器检测误差。解析方法对实现粮食深床干燥过程动态跟踪和调控,指导干燥设计,降低干燥能耗、提高干燥效率和干燥机产能等具有重要意义。     

湿法烟气脱硫系统出口净烟气的温湿度变化特性

水汽相变技术与湿法烟气脱硫系统(wet flue gas desulfurization,WFGD)结合可有效控制细颗粒物排放,脱硫净烟气所能达到的过饱和度直接影响细颗粒物脱除效果,而烟气过饱和度取决于脱硫净烟气温湿度和水蒸气添加量。因而脱硫净烟气温湿度变化特性研究可为WFGD系统中应用水汽相变促进细颗粒物脱除提供依据,对于优化湿法脱硫操作条件、估算水蒸气添加量以及实现低能耗高效脱除细颗粒物具有重要意义。该文基于石灰石-石膏法脱硫工艺,试验考察了脱硫塔进口烟气温湿度、空塔气速、液气比、脱硫液温度等操作条件以及脱硫塔类型对脱硫净烟气温湿度的影响。结果表明,空塔气速由2.5 m/s提高至2.9 m/s可使脱硫净烟气相对湿度和绝对湿度分别由88%、82.2 g/kg先急剧降低至52%、57.3 g/kg,随后趋于相对平缓;液气比由5 L/m~3增至20 L/m~3有利于提高脱硫净烟气的相对湿度和绝对湿度,可分别由39%、46.4 g/kg提高至91%、84.3 g/kg,但相对湿度的增幅明显高于绝对湿度增幅;脱硫净烟气的相对湿度、绝对湿度及温度均随脱硫液温度升高而迅速提高,液气比为15 L/m3时,脱硫液温度由25℃升至60℃可使脱硫净烟气相对湿度、绝对湿度、温度分别由54%、25.9 g/kg、42℃提高至85%、98.5 g/kg、56℃,但脱硫液温度升至40℃后,脱硫净烟气的相对湿度趋于平缓;脱硫液温度保持不变时,提高塔进口烟气温度可使脱硫净烟气的绝对湿度和温度先明显增加,随后趋于平缓,而相对湿度随塔进口烟温提高稍有降低;并且不同的脱硫塔型对脱硫净烟气温湿度也有影响,液气比为5 L/m3时,经湍球塔、旋流板塔、喷淋塔脱硫后的净烟气相对湿度分别为90%、91%、44%。该研究结果为湿法烟气脱硫系统的应用提供参考。