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毕业设计外文翻译 学生姓名 学生姓名 柏松松柏松松学学 号 号 P3501120503 所在学院 所在学院 能源能源科学与工程科学与工程学院学院 专专业 业 热能与动力工程热能与动力工程 翻 译 原 文 翻 译 原 文 Performance evaluation for solar liquid desiccant air dehumidification system 指导教师 指导教师 金苏敏金苏敏 2016 年年 3 月月 5 日日 太阳能液体太阳能液体除湿剂除湿剂空气除湿系统空气除湿系统的效率评估的效率评估 摘要摘要 本文对太阳能液体除湿空调系统 太阳能液体除湿空调 SLDAC 进行了 研究 经过一年在位于埃及北部地区的 Borg Al Arab 的研究 得出结论 在太 阳能液体除湿空调系统太阳能液体除湿空调 SLDAC 中 其效率根据真空管集热 器面积的变化而变化 要完成这一研究 还需要气象数据 比如平均每小时太阳 辐射和温度 每小时的冷负荷通过采用 HAP4 7 程序确定 这都是用于照明 人 员和设备的负荷量 当然 不同的参数每小时调节吸收的水量都是不同的 在再 生器中 计算分析得出热水的温度和解吸水分量的性能系数 此外 为了满足再生需求 太阳辐射热能的最大值按照每小时平均太阳辐射 量数据 集热面积为 220 平方米的真空管集热器 在 12 月份获得所需的最大热 能 38286 kwh 由于使用用太阳能 我们每年将节约 30 28 的能源 关键词关键词 液体干燥剂 太阳能 瞬态系统 HAP 节能 1 1 引言引言 湿度对室内环境有显著地影响 高湿度的室内环境是不舒适 也不健康的 最基本的问题是 所有冷却盘管 标准的盘管和冷冻水盘管这些设备都不能高效 的去除水分 所以 干燥剂被认为是保持舒适 健康的室内环境的好产品 干燥剂是独特的 他们可以干燥空气而用不先冷却至低于露点 水分进入干 燥剂 热量是用来让干燥剂达到 干 的状态 传统的空调器压缩机的高电力 需求所需要的热能 将由再生干燥剂取代 这是创建和利用太阳能热能空调的重 要契机 液体干燥剂冷却特别适用于太阳能应用 因为它需要低温加热 50 90 高浓度干燥剂可以允许高密度损失和存储更少的能量 比较液体 干燥剂系统和固体干燥剂 或者旋转轮的除湿机 存储能量的能力是太阳能应用 的一个重大的优势 太阳能的低成本使得太阳能液体除湿空调系统 SLDAC 成为 空气除湿系统中的有竞争力的 1 太阳能可以通过平板式集热器或者真空管集 热器提供 平板式集热器更便宜 真空管集热器大约是平板集热器的安装成本的 1 5 倍 当然 要产生相同的热能 平板集热器所需的面积比真空管集热更大 选择的集热器要在它们的成本和性能之间权衡 在一般情况下 干燥剂再生系数 性能 COP 定义为从蒸发蒸馏水供给到再生器在更高温度下干燥剂除去相同质 量水的热能除以单位质量所需要的热能 环保 无氟替代除湿系统技术的科研已经有很多成果 Kim 等人负责研究干 燥剂冷却系统的能耗性能 3 他们还提出了用于估计节能潜力的运营模式以及 该系统与传统的变风量 VAV 系统之间的能量比较 Buker 和 Riffat 根据近期 不同的气候环境 4 对太阳能溶液除湿制冷进行研究 对于节能评比 根据荣晖 和林 5 在香港建筑物的SLDAC 的经营业绩来证明 结果表明 由电力驱动的LDAC 不适合于商业建筑物 再生过程中需要消耗大量的电力 另一方面 SLDAC 在额 外来源冷却塔提供冷却的情况下 可以节约能源 Burch 等人 6 提交一个新的 区域供冷系统 该方案是将液体除湿 LD 系统分发到每一个家庭 此外 它在 中央和本地存储 LD 降低 LD 流量 四个主要气候区的五个城市的数据才能代表一 个 SLDAC 系统模拟 7 Adriana 8 等人用 TRNSYS 程序方案 依靠性能表制定的建模方法对混合液 体除湿系统 HLDS 进行模拟和建模 选择吉隆坡市作为案例研究 因为它一整 年都具有较高的湿度和温度 Kim 等人 9 通过统计分析从在不同条件下运行的 液体干燥剂单位测量的实验数据进行的模型 推断预测出再生率 齐等人完成了 代表各种气候条件下不同城市中央系统参数的优化 10 他们依靠多种算法 获 得最佳的系统性能 数据分析阐明了气候变化对系统的选择有很大的影响 洛温 斯坦等人 11 在环境条件约为 35 DBT 和 16 9 克 水 千克 干空气 湿度比 完成了低流量 LDAC 空气处理单元和填充床液体干燥剂系统之间的比较 本研究的目的是用一个数值模型来评价太阳能液体干燥剂的空气处理装置 的性能 这项研究的范围旨在研究通过夏季吸收 解析率和性能的系统参数改变 太阳能集热器面积 来评估年度能量消耗和能量的利用对太阳能系统 LDAC 保存 量的影响 2 2 材料与方法材料与方法 图 1 是 SLDAC 系统示意图 太阳能干燥剂系统包括的主要部分是真空管集热 和干燥剂冷却装置 其中所用的液体干燥剂来控制湿度 在 SLDAC 系统使用真空 管集热器有两个好处 首先 它是简单的结构 第二 在 SLDAC 系统中可以提高 整体效率 2 12 1 判断除湿空调系统判断除湿空调系统 图 2 表示出的是吸收和解吸过程 它标有入口和出口的空气或水的温度以及 通过吸收或解吸器的液体干燥剂浓度 冷却或加热水在干燥剂下面薄膜的每个 板内流动 空气跨接在板之间的干燥剂流吹出 板几何形状 重复与板之间 2 5mm 的空气间隙 吸收体板的横截面尺寸为 2 5 毫米厚 305 毫米宽 图 1 太阳能液体除湿空调系统 图 2 工质质量 热量传递流程图 吸收器工作时 空气中水蒸汽通过干燥剂溶液吸收 空气水分在干燥剂中被 吸收除湿 12 导致较低的湿度比 出口湿度比可以通过使用下面的等式 12 来 计算 该解决方案将吸收箱从空气流 降低了溶液的浓度 这个质量流率变化用式 表示 12 再生器元件中的热水使得干燥剂流的温度升高 干燥剂温度升高 与空气接 触 这个空气流被称为扫气流 带走吸附水 不直接回归大气 为在再生器中加热水的能量平衡由等式给出 3 12 在加热水 空气和干 燥剂流之间的热传递 再生器的热膨胀系数被定义为水从溶液解吸的量的比例在除以再生器 12 的吸收量焓 图 3 在制药厂的填充区域的示意图 2 22 2 分析太阳能集热系统分析太阳能集热系统 太阳能是免费的能量 通过使用真空管太阳能收集器模块直接转换成热能 太阳能热收集器的效率 13 被定义为可用太阳热能每单位面积 Qu 除以总的入 射辐射能和式中所示的收集器 Gt 5 可用太阳热能 13 由下式给出 Ac 是总集热阵列孔径或总面积 Ul 是集电器的总热损失系数 Fr 是除热因素 相当于以往的热交换器的效率 3 3 空调和案例研究模型空调和案例研究模型 在这项研究中使用气象数据器在阿拉伯塔阿拉科研城市气象台测得的 该站 位于埃及北 海平面地理坐标北纬 31 22 东经 29 92 其中一个测量气候 数据是中午达到最大值时的每小时太阳辐射量 K W M 辅助加热系统必须 用来保证 24 小时工作来增加或减少太阳能照射的热量 一年中太阳辐射和大气 温度都与周围活动相同的 但观察到夏天的最大值会有不同的幅度的变化 在这项研究中所用的案例是在制药厂 博格阿尔 埃及阿拉伯国家 药剂 和胶囊包装区 图 3 显示了此区域的草图 这里建筑面积约为 98 75 平方米 工 厂壁是砖 每个壁的总厚度为 0 15 微米 室内空气条件如下 干球温度 19 2 相对湿度 50 5 每小时分析程序 HAP 4 7 用于计算建筑物冷却负载 包括 壁 照明 占用和设备负荷 对通风要求的新鲜空气每小时换气 20 次 内部负 荷分别为 10 人 设备负荷为 234 W 用原型氯化钙 CACl 的除湿空气处理单元测试 这种空气处理单元可以适 当考虑全面进行建模 TRNSYS 系统程序的目的是分析太阳能液体除湿空调系统 完整 TRNSYS 系统模型如图 4 所示 4 4 结果与讨论结果与讨论 根据该模型 需要抽空管的周围 190 平方米带 5 立方米储罐采用活化的 CaCl 溶液以获得 87 的热水温度 另外 平板集热器都可以使用 但面积将比真空 管大约 300 个平方米 相同体积的储罐获得的热水相同温度更高 因此 选择使 用真空管 记录下来不同的参数变化的真空管的面积的效果 图 5 表示全年进 入到系统中的太阳能 4 14 1 更换真空管集热面积的影响 更换真空管集热面积的影响 为了研究这种影响 改变真空管集热面积 出口和入口处理空气干球温度之 间的差约为 3 研究 SLDAC 系统时 假设忽略动能和势能 每个组件研究作为 一个稳态控制 都是在在恒定压力下通过过热交换器 忽略吸收和再生不可逆性 通过调节器和再生器调节入口 出口干燥剂浓度将分别为 45 40 40 45 运行质量流量和清除质量流量的量分别是 9875 立方米 小时和 1900 立方 米 小时 假设入口和出口冷水和热水温度分别为 29 35 87 和 77 通 过改变水蒸气的量来对真空管集热面积的吸收和解吸的效果进行研究 图 6 表示了真空管集热器面积与吸收水蒸汽的量的关系 可以看到 增加真 空集热器的面积 不影响吸收水蒸汽的量 因为吸收量主要取决于环境条件和所 需的湿度比 图 7 表示水蒸汽通过再生解吸的量伴随时间的变化 根据图片 可 以观察到 增加真空集热器的面积导致解吸速率略有增加 脱附水蒸气的量 因 为 CACL 溶液温度增加 导致干燥剂密度的增加 图 8 示出收集器面积和入口加 热水的温度之间的关系 可以看出 增加入口加热水温提高太阳能热结果是导致 增加真空管区 图 9 介绍了在四月至九月期间改变集热器面积对再生热 C O P 的效果 可以看出 增加太阳能集热器面积会增加再生器热 COP 因为通过再生 器所吸收增加的水的焓和热量都在再生器中 图 4 动态系统仿真软件模型示意图 图 5 全年进入系统中的太阳能 图 6 改变抽空吸收水蒸汽的量对管集电极区的影响 图 7 真空管集热器面积变化对解除吸附水蒸气的影响 图 8 进口热水温度变化对真空管集热器面积 4 24 2 每年能源消耗和节能量每年能源消耗和节能量 在再生过程中的热能消耗于不同 3 式中的月份计算 用于确定在再生器 中的每日所需的总热量消耗 kw h 天 另外 6 式被用于计算真空管面板 产生的每日总太阳能 kw h 天 这个太阳能提供了一部分所需的再生能量 图 10 给出了不同月份 220 平方米真空管集热产生的热量 我们可以从几个月份 中看出结果 最高和最低的热量分别是十二月的 38286 Wh 和六月的 30652 Wh 根据获得数据 所需要的热量随外部空气温度的升高 太阳强度的增加而减小 如图 11 所示 真空管累计产热也不足以满足累积再生器热耗 因此需要从锅炉 产生的热能 5 5 结论 结论 在位于埃及北部地区的 Borg Al Arab 对太阳能液体除湿空调系统进行的 研究 研究了不同月份时的各种真空管集热器 可以得出以下几点 在 Borg Al Arab 八月份小每小时的太阳辐射量最大 得到的太阳能最大 为 19622kwh 在 七 月 和 八 月 在 再 生 器 吸 收 的 水 汽 是 在 所 有 的 全 年 最 高 图 9 更换真空管集热器面积对热再生器 C O P 影响 图 10 每月产生的热量 图 11 能流图 改变真空管太阳能集热器面积对调节吸收