露点蒸发冷却器效率分析(2)
图2 露点蒸发冷却器
干通道内的空气经等湿冷却处理后,一部分作为产出空气送往室内,另一部分则作为工作空气进入湿通道去完成吸湿增焓的过程。以温差和水蒸汽压力差作为驱动力,润湿的蒸发面与工作空气进行热湿交换,水蒸发大量吸收干通道内空气显热量,使产出空气达到比室外湿球温度更低且接近露点温度。
2.2 露点蒸发冷却器?转化关系
为了研究露点蒸发冷却器内干湿通道的?转化关系,定义干通道内的?分别为一次热能?、一次化学?,由于干通道内空气处理过程为等湿降温,含湿量不发生变化,一次化学?的变化量为零。湿通道内的?分别为二次热能?、二次化学?。由于在某一状态下,干湿通道的进出口压力与抽象环境状态压力相同,故进出口机械?为零,由进出口差值计算机械?变化显然是不正确的,为了简化计算,将风机和水泵的功率视为输入到露点蒸发冷却器的机械?。分别测试室外空气温度分别为25,30,35 ℃时干湿通内的各项?变化,结果见表1。
表1 露点蒸发冷却器内转化关系 kJ·h-1温度 通道内空气?变化一次热能?二次热能?二次化学? 机械?25 ℃30 ℃35 ℃出口 112.0 0.1 285.2 0.0入口 0.0 0.0 640.0 0.0?变化 112.0 0.7 -354.8 -320.7出口 156.1 0.2 479.8 0.0入口 0.0 0.0 865.7 0.0?变化 156.1 0.2 -385.9 -322.8出口 206.7 0.2 797.1 0.0入口 0.0 0.0 1205.1 0.0?变化 206.7 0.2 -414.0 -324.8
由表1可知,一、二次热能进口?为零,原因是干湿通道的进口空气温度分别与相对应的抽象环境状态温度相同,不做功,不产生热能?。
室外空气进入干通道,与通道壁进行对流换热,将显热量传递到湿通道,随着室外空气温度不断降低,干通道内空气温度与抽象环境温度的不平衡程度不断增大,做功能力增强,故一次热能?增加。由于湿通道空气温度与抽象环境温度不平衡程度很小,故二次热能?增加量很少。
由表可知,湿通道出口化学?少于进口化学?,原因干通道内的一部分空气进入湿通道内,不断的和润湿蒸发面进行热湿交换,湿通道内空气的含湿量持续增大,接近饱和。湿通道内空气含湿量与饱和湿空气的含湿量的不平衡程度逐渐减小。做功能力减弱,化学?减少。同时水和空气的热湿交换过程会造成不可逆化学?损。
故将干湿通道整体作为一个系统研究,系统热能?增加,化学?和机械?减少。系统的化学?和机械?转化为热能?,但是热能?的增加量小于化学?和机械?的减少量,原因是有用能在转化过程中造成不可逆损失。
3 各参数对干湿通道内分布及效率的影响
3.1 进口空气温度对?分布及?效率的影响
进气温度对?分布以及?效率的影响如图3所示。
图3 进气温度对?分布以及?效率的影响
图3(a)所示为气流速度2.0 m/s,相对湿度20%的条件下,随着进气温度的升高,露点蒸发冷却器内热能?、化学?、机械?的变化趋势曲线。由图可知随着进气温度的升高,干通道内输出的热能?快速增加,由20 ℃的70.2 kJ增加到40 ℃的260.9 kJ,增加了271.9%。湿通道内化学?减少量小幅度增加,由20 ℃的341.9 kJ增加到412.0 kJ,增加了20.5%。机械?的减少量由318.6 kJ增加到326.7 kJ,增加了2.5%。
图3(b)为随着进气温度的升高,露点蒸发冷却器的?效率变化趋势曲线。由图可知随着进气温度由20 ℃上升到40 ℃时,?效率由10.6%提高到36.7%。实测结果显示:随着进气温度的升高,热能?的快速增加是提高?效率的关键性影响因素。分析原因可知随着进气温度的升高,空气热源品位提升,有用能增加。热能?增加的幅度大于化学?和机械?减少的幅度,并且随着进气温度的升高,干湿球温差增大,蒸发冷却潜力增大,湿通道内空气与润湿蒸发面热湿交换过程的不可逆?损失减少,?效率增大。
3.2 进口空气相对湿度对?分布及?效率的影响
进气相对湿度对?分布以?效率的影响如图4所示。
图4 进气相对湿度对?分布以及?效率的影响
图4(a)为在进气温度35 ℃,气流速度为2.0 m/s的条件下,随着进气相对湿度的增大,露点蒸发冷却器的热能?、化学?、机械?的变化趋势曲线。由图可知随着相对湿度的增大,干通道内增加的热能?快速减少,由224.9 kJ减少到41.8 kJ,减少了81.4%。湿通道内减少的化学?快速减少,由708.9 kJ减少到112.4 kJ,减少了84.1%。机械?的减少量略微增加,基本保持不变。
图4(b)为随着进气相对湿度的增大,露点蒸发冷却器的?效率变化趋势曲线。由图可知随着进气相对湿度的增大,?效率由21.8%快速下降到9.5%。实测结果显示:随着进气相对湿度的增加,湿通道内化学?的快速减少是降低?效率的关键性影响因素。分析原因可知进气温度不变,相对湿度增大,干湿球温差减小,蒸发冷却潜力降低,湿通道内空气与润湿蒸发面热湿交换过程的不可逆损失增大,化学?减少,通过热交换传到干通道的热能?减少,且热能?减少的幅度大于化学?和机械?减少的幅度,故?效率降低。
文章来源:《化学通报》 网址: http://www.hxtbzzs.cn/qikandaodu/2021/0426/650.html
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