第二篇加湿除湿海水淡化装置的理论与实践研究

1、加湿除湿海水淡化装置的理论与实践研究E.H. Amer , H. Kotb, G.H. Mostafa, A.R. El-Ghalban埃及Shebin El-Kom，Menoufiya大学工学院机械动力工程系文章信息：文章发布过程：2008年8月10日接收，2009年6月30接受，2009年10月13日网上公布关键词：海水淡化，加湿器，除湿器，数值模拟，试验研究，水分生产率摘要本文主要是关于海水淡化加湿除湿系统的理论和试验研究。本系统基于一个水开式循环系统和空气的闭式循环系统。空气可以通过自然或是强制循环。本系统模型基于各种热量和质量平衡方程和他们的数值解。运行参数对系统特性的影响已经研究过

2、。试验测试设备已经组合安装完毕。试验设备已经配置有适当的测量和控制装置。已经在不同的试验条件下使用不同的包装材料进行了具体的试验。已经用实验方法得到了热量和传质系数并且适应于形式上的经验关联式。调查研究的结果显示系统的生产率随着通过装置的水的质量流量比的增加而增加。冷凝器出口水温随着加湿器进口水温的增加而增加，也随着水流量的增加而减少。加湿器进口水温和水流量越高，冷凝器进口和出口的空气温度和湿度比越大。运用木石板包装的并通过强制空气循环得到了5.8升/小时的最佳值。相对于由高水温的强制空气循环得到的海水淡化装置的成果没有重要的改进。由测量值得到的理论值的平均相对偏差冷凝器进口空气温度是（0.9

3、%），冷凝器出口湿度比是(3.8%)，冷凝器出口水温是(1%)。1.简介运用加湿除湿过程的海水淡化已经证明是一个从海水得到淡水的有效的方法。这项技术有一些优势：像容量的可变性，设施和生产成本的稳定性，简单，并且有应用低温能源的可能。这个加湿除湿过程比较适合于淡水需求量较少时，现在通用的加湿除湿设备都是非常轻小的机组，包含两个交换器：一个加湿空气的蒸发器和一个回收蒸馏水的冷凝器。与其他的蒸馏过程相比，大气压力下的加湿除湿过程函数，其中的部分并不服从机械要求。一些审查加湿除湿海水淡化的成果和性能的研究已经开展。Nawayseh等人已经构造了一个模拟程序，在数学上用一组非线性方程来描述海水淡化装置。

4、已经发现仿真的结果与分别建在Jordan 和Malaysia的两台不同的实验装置的实验结果相吻合。空气流速对淡化水的生产效率影响甚微。增加水流速度将会降低生产效率。在接下来的研究中，Nawayseh等人通过研究冷凝器和加湿器面积和给水流速在性能方面的影响，运用模拟程序优化了系统的性能。Ben Bacha等人已经模拟出一个太阳能多重冷凝蒸发系统。一个验证试验正在进行，用来验证模型的准确性，为了实现太阳能多重冷凝蒸发系统海水淡化装置的最好的操作和生产。Dai等人已经推导出这个装置的一个数学模型用来在数学上模拟性能。结果显示，在高温给水上有一个大的错误。水的生产力和每小时水的产量对于空气的质量流率的

5、变化表现出不同。最佳空气质量流率仅存在于水生产。随着加湿器进水温度的降低，最佳质量流量值增加。Farida等人对基于加湿除湿原理的太阳能多效加湿单元的性能进行了仿真研究。这项研究集中在分析各种组件参与水流速在海水淡化生产的影响的过程的影响。Nafey等人已经提出了一个对用太阳能加热器加热水，用太阳能平板空气加热器加热空气的加湿除湿过程的数值研究。据报道，装置的生产力受到空气流量，冷却水流量和白天入射的总太阳能的强烈影响。Fath和Ghazy提出了一种针对单级加湿除湿太阳能海水淡化过程的数值研究。太阳能强度、环境温度、风速、除湿器有效性、空气循环流量、给水率和温度对系统生产力的影响已被调查研究。

6、据报道,增加太阳能强度，环境温度和降低风速可以提高系统生产力。增加空气流量到0.6 kg/s可以增加生产力，但之后就没有显著的影响。给水流量对对系统生产力的影响微不足道。这项调查显示，已经出版的参考文献存在一些矛盾和不匹配的结论。大多数研究已经达成一致，水温对加湿器入口单元生产力存在影响，但空气和水流量的影响就不存在。增加水流量已经证实可以增加生产力参考文献六，其他出版物报道的却相反参考文献二。至于空气流量的影响，争论就更加的复杂了。根据参考文献二，空气质量流量的影响不是无关紧要的，参考文献七显示影响是无关紧要的。其他的研究声称存在一个最佳空气流量值,可以达到最好的效率，如参考文献五、八。因此

7、,目前调查的目的是要对加湿除湿装置进行一个详细的数值模拟研究，研究操作参数对性能的影响。进一步，研究包括广泛的实验来调查操作条件对装置参数和生产力的影响。在加湿器中使用不同的包装材料的影响已经通过试验研究。2.调节模型一个典型的增湿去湿海水淡化装置通常由一个加湿器,冷凝器,和加热源(太阳能收集器或其他热源)组成。为了模拟装置的数值性能，考虑过一个类似的装置并且对不同的组件应用了总体的能量平衡。数值模型在稳定状态时，在水温，湿空气温度和各组件水含量之间确定耦合函数。2.1.加湿器建模该蒸发塔（加湿器）的数学模型可以通过制定一个图1显示的表面积为Ah体积单元的高度为y装置的能量和质量平衡方程。图1

8、.加湿器的原理水能量平衡：进水段能量等同于出水段能量，另外各段和周围环境的各种热量交换表示如下：用泰勒级数展开代入等式（1）并且简化得到：对等式（3）左边进行微分得到：湿空气能量平衡：空气通过与水的对流进行热量交换除了来自于蒸汽的热量。这个热量改变了气流的焓。气流有干空气和水蒸气组成。气流和水流的方向是相反的。湿空气的焓表示如下：将等式（5）左边进行微分得：由：水质量平衡：湿空气质量平衡：当空气流进加湿器时，其质量的变化是由于悬浮在它里面的蒸汽的变化引起的。由于干空气的流速是变化的，所以质量平衡表示如下：依据饱和压力Ps运用下面的等式（9）计算出饱和条件下空气中的蒸汽含量如下：相对于一个特定温

9、度下的水蒸气的饱和压力由式（9）得到如下：其中，Ta是空气的开尔文绝对温度。由传质系数（Dh），传热系数（hw, ha）和来自参考文献9的空气流量(a)和水流量(w)组成的函数如下：2.2.冷凝塔建模图2.除湿器的质量平衡关系图2显示了应用于高度为y段的能量和质量平衡。冷凝塔的模型由下面的一组等式给出：水能量平衡：干空气能量平衡：湿空气质量平衡：其中，Ti是冷凝塔内空气和水接触面的温度，Xi是用空气和水接触界面的饱和压力Pi从等式（11）得到的在接触面的饱和湿度。这个饱和压力可以运用等式（12）在空气和水的接触面的温度Ti下依次得到。从空气到冷却水进入冷凝器的全部传热系数可以表达如下：传热系数

10、hac, he, hc和传质系数Dc由参考文献9给出如下：其中，Tw是开尔文绝对温度。装置生产力，水压缩进入冷凝塔的速度，可以由下面的等式计算出：系统的方程式(4), (7), (9), (10), (14)(16)从数值上求解得到空气和水的温度，空气湿度和空气和水的流量的需求值。每一个塔被分成n段。解决方案是在两个塔的进口和出口段得到的。使用一个显式的前锋有限差分格式，微分方程被表示成一组非线性方程。一个计算机程序正在快速发展，使得到模型的数值解成为可能。程序得出空气流与水流在一个相反的方向。空气和水的温度和在每一段得到的空气湿度比都是为了得出沿水流方向的温度分布。当所有参数在每个塔的出口段

11、经过两次迭代计算出来的值差异等于零或是在一个很小的公差范围内，每一段的迭代过程和解决方程假设收敛，表示如下：根据所有迭代过程中的平均温度，得到每一段的水和空气的物理性质。已经发展了两个子程序执行搜索技术来获得与参考文献10的数据表中的温度相对应的物理性质。编程时认为加湿器出口的空气条件与进口的空气条件相同。3.理论结果图3 表示了对于不同的水流量值(w)，加湿器出口温度(Twce)基于加湿器进口温度(Twhi)的变化。从数字上可以看出，在恒定的水流量下，加湿器出口温度随着加湿器进口温度的增加呈线性增加。这可以解释为随着进口温度的增加，从加湿器中空气得到的热量使出口温度增加。因此，空气失去越多的

12、热量，冷凝器出水温度越高。对于进口温度相同的值，随着水流量w增加，加湿器出口温度降低。这可以很容易的解释，因为高流速导致低温差。图4显示了对于不同的水流量值(w)，随着加湿器进水温度的变化，冷凝器空气进口温度和出口温度的变化。图像显示，随着加湿器进水温度的增加，冷凝器空气进口温度增加。当加湿器进水温度增加时，空气离开加湿器时受热被加热到与冷凝器空气进口温度相同的温度Tahe。对于相同的加湿器进水温度值，随着水流量值(w)的增加，冷凝器空气进口温度也增加。随着水流量值(w)的增加，由加湿器内水提供的热量也增加。因此，在空气离开加湿器进入冷凝器时变热。图表也显示，在水流量恒定时，加湿器进水温度越高

13、，冷凝器空气出口温度越高。值得注意的是，能量平衡下，所有情况下的冷凝器空气出口温度都一直低于冷凝器空气进口温度。但是，当热空气进入冷凝器时，它被冷却但离开时温度依旧高于相应的下级加湿器进水温度，因为水流量值(w)是确定的。对于相同的加湿器进水温度，随着水流量值(w)的增加，冷凝器空气出口温度也增加。图5显示了对于不同的水流量值(w)，随着加湿器进水温度的增加，冷凝器进口和出口空气含湿量的变化。图表显示随着加湿器进水温度的增加，冷凝器进口空气含湿量也增加。随着加湿器进水温度的增加，加湿器所有部位水温变得更高，导致了空气温度变得更高。当空气温度增加时，它容纳水蒸气的能力也增强了。因此，空气的含湿量

14、离开加湿器时也会增加。值得注意的是，在加湿器进水温度越大的区域，冷凝器进口空气含湿量增长速度越大。对相同的加湿器进水温度，随着水流量值(w)的增加，含湿量有轻微的增加。这是因为当空气离开加湿器时，达到了饱和状态，即使在水流量较小的情况下。同样可以注意到，随着冷凝器出口空气温度的增加，冷凝器出口含湿量随着加湿器进水温度的增加而增加。对确定的水流量，在加湿器进水温度的较大值区域，空气含湿量增加的比率变得陡峭。在加湿器进水温度相同时，随着水流量值(w)的增加，冷凝器出口含湿量增加。图3.冷凝器出口水温度的预测图6显示了不同水流量值(w)时，基于加湿器进水温度的单位生产力变化。图表显示随着加湿器进水温

15、度的增加，单位生产力增加。当加湿器进水温度增加时，加湿器里的空气可以容纳更多的水分。水分在冷凝塔里被压缩给予更高的单位生产力。在加湿器进水温度相同时，随着水流量值(w)的增加，单位生产力也增加。图4.冷凝器进出口空气温度的预测图5.冷凝器进出口空气含湿量的预测图6.单位生产力的预测图7.海水淡化系统示意图4.实验测试装置试验测试装置主要由一个海水淡化装置，海水循环和加热源循环。这个海水淡化装置是一个包含加湿塔（蒸发器）和除湿塔（冷凝器）的机箱。海水循环包括存储罐，水泵，过滤器，流量计和辅助阀门以及管道接头。加热源循环包括一个内置热交换器的存储罐，水泵，流量计和必要的液压连接。图7展示了试验测试

16、装置的原理图。海水淡化装置（尺寸1.2×0.5×2m）有加湿塔和除湿塔构成。装置由一个隔板分为了两个不相等的舱室。装置在所有的面上用5厘米厚的玻璃棉绝缘。装置高出地面20厘米，使其便于采集盐水和蒸馏产物以及更容易操作装置。海水淡化装置的铝角框架和外侧都是由镀锌钢板制成。所有的边都进行了硅密封以保证防漏。为了实现空气循环的闭合回路，隔热墙中间隔热的双层隔热板制成的。隔墙距离装置的顶部和底部20厘米高。在冷凝塔的顶部有一个电风扇使空气进行强制循环。海水淡化装置的底部形似一个托盘，在水平面上向外侧倾斜15º以便于收集海水和蒸馏产物。冷凝塔占据了海水淡化装置的一个隔间。冷

17、凝塔的尺寸是200厘米高，40厘米长和50厘米宽。15米长，外直径1.27厘米的加工成盘管的铜管作为冷凝器。用散热翅片增加冷凝器的表面积。整个冷凝盘管和翅片的表面积近似为6平方米。冷却水流进盘管，空气从相反的方向通过带翅片的盘管流进冷凝器机箱。海水淡化装置的另外一个隔间是加湿塔。它的尺寸是200厘米高，80厘米长和50厘米宽。固定在加湿器里面的包装材料的面积将近6平方米。包装不隔绝空气并且持续湿润。水通过一个液压格栅喷射在包装材料上。一个可移动的门促使包装材料可以容易地移动。用三种不同的材料包装加湿器。包装材料在真实的湿润面积和传质系数上都存在不同。选取材料时，选用本地环境广泛应用的花费不高的

18、（麻布），本地市场价格公平的（胶合板），或是那些用于冷却的工业材料（聚乙烯板）。基底材料花费的降低将一定程度上能帮助降低得到每公升蒸馏水的花费。所有的表面积保持相同。一个20瓦的电风扇用于使空气通过装置循环。风扇安装在加湿器管道的顶部。用一个0.5马力的离心水泵促使水循环。在进入段安置一个过滤器用于隔绝从高位槽来的所有杂质。在出口侧连接一个流量计测量水的流量。在必要的时候，用一组阀门将每一部分的海水循环与系统分开。高位储罐是由镀锌钢板制成的，容量为100升。储罐被镀锌钢板的隔板分成两部分，在水泵的进口提供一个恒压头。这有助于保持恒定的水流量。储罐被安装在高于地面两米的铁支架上。加热源循环由一个

19、内置在热交换器内部的储蓄罐和一个电加热器组成。储蓄罐的容量为100升。热交换器是把15长，外直径1.27厘米的铜管卷成盘管制成的。储蓄罐安置在铁架上。储蓄罐和连接管都是用玻璃棉隔热的，使其向周围环境的散热为最小。用一个次等的0.5马力的水泵使热水在装置中循环。为了在室内做实验，储蓄罐装备了一个温控的6千瓦的电加热器。在实验过程中，必须对一些参数进行测定以评估实验成果。需要测量的量是：空气和水流的流量，每个塔的空气进出口温度，每个塔的水的进出口温度，储蓄罐的水的进出口温度，每个塔的空气的进出口相对湿度和装置的生产力。一个浮子式转子流量计用来测量进入冷凝器之前的水的流量。流量计的工作范围是0.02

20、到5LPM。仪器的精确度是±0.01 LPM。流量计已经得到校准通过在固定的时间内比较其收集的水量和其读数。用一个测量范围为0 到 2000 FPM (010 m/s)精确度为±0.01 FPM(±5×105m/s)的热线风速计测量空气速度。知道气流速度和装置的横截面积，可以容易地得出空气的体积流率。用安置在流量计前的手动控制阀来调节水流量。用铜-康铜（T型）热电偶测量温度。通过校准，热电偶的准确度在±0.1 °C。热电偶通过(t型)选择器开关连接到4½位数字读出装置,提供热电偶冷端补偿。读出设备的分辨率是0.1 °

21、;C，精确度是±0.05 °C。加湿器进水温度用一个PID温度控制器控制。气流的相对湿度用一个数字湿度计（720型BK精密湿度表）测量。仪表显示四位数，分辨率为相对湿度的0.1%。仪器的精确度是±2.5%。使用相对湿度的测量值和干球温度，从简易图表中得到含湿量的值。通过用量筒收集固定时间内的蒸馏水测量出装置的生产力。这个时间间隔使用数字秒表测量。基于每个测量仪器的精度，根据Kline 和 McClintock的参考文献11解释的过程,得出测量值的不确定性。得出测量值的最大不确定性为1.15%。5.实验结果5.1.传热系数和传质系数的实验关联式为了准确地评估装置的性

22、能，运用精确的表达式对冷凝器和加湿器的传热系数和传质系数进行计算。装置在稳定条件下运作。当达到平衡状态时：可以得到流量，每个塔进出口空气和水的温度，每个塔空气进出口的相对湿度，和装置生产力的测量值。紧接着的下一个程序就是得出传热系数。通过测量每个流体的流量和温度变化，可以得到空气流失的能量和水得到的能量。计算出对数平均温差，得到总传热系数。为了得到一个大的数据集进行回归分析进行了几个实验。构造了一个计算机程序运用最小二乘法执行多个非线性曲线的拟合。将测量值输入进程序，在形式上得到一个相互关系：其中，, 都是无量纲常数，有大小，所以等式的两边单位相同。在早先的出版物中，这种形式已经出现过。对于所

23、有形式的包装材料和空气流动的自然和强制循环模式，都已经计算过。表1表示了对不同材料常量, 和在等式（21）的应用。表还表示了从拟合相关的角度测量值（UA）的平均误差。为了得到与传质系数的关系，接着的程序是：由冷凝器内的质量平衡用蒸馏水的测量速度，计算得到空气流动的速度。这是为了避免在测量非常低流量的空气的误差。传质系数由得到，其中，if 是平均水温时的焓值，ia 是加湿器进口或出口的焓值。假设在线性焓值温度关系饱和线上，应用对数平均差(ifia)Lm来自于，其中，。曲线拟合程序用于在形式上将和之比关联：对不同的包装材料得到的结果展现在图表2中。在本节中获得的相关性已经被用来比较装置的理论预测和

24、实际测量值。5.2.测试装置性能图8展示了在不同的水流量值w时，随着加湿器进水温度的变化，测得的冷凝器出口水温的变化。本图表是在自然循环空气和加湿器的包装材料为麻布时绘制的。从图表中可以看出在水流量恒定时，冷凝器出口温度随加湿器进水温度呈近似线性地增加。这种趋势可以解释为随着加湿器进水温度的增加，由加湿器内的空气获得的热量增加。因此，空气向冷凝器里的水传递的热量越多，导致更高的出口温度。在加湿器进水温度相同时，随着水流量值得增加，冷凝器出口温度降低。这个可以简单地解释为高流速导致小的温差。图9表示了对不同的水流量值，随着加湿器进水温度冷凝器进口空气温度的变化。本图绘制的是自然空气循环，并且加湿

25、器的包装材料是麻布。图显示随着加湿器进水温度冷凝器进口空气温度呈近似直线变化。加湿器出口的空气状态与冷凝器出口相同。随着加湿器进水温度的增加，空气离开加湿器时被加热，导致加湿器出口的空气温度更高，与冷凝器进口空气温度相同。图也显示了在给定的加湿器进水温度时，冷凝器进口温度随着水流量值的增加而增加。随着水流量值的增加，由加湿器内水供给的热量增加。因此，在空气离开加湿器进入冷凝器时变得更热。图10表示了在空气强制循环并用麻布作为包装材料的系统，随着加湿器进水温度的变化，冷凝器出口空气温度的变化得到的一个样本的结果。可以看出，在流速恒定时，加湿器进水温度越高，冷凝器出口温度越高。可以注意到，当能量平

26、衡时，对于所有的情况，冷凝器出口温度一直小于冷凝器进口温度。但是，当更高温度的空气进入冷凝器时，它被冷却但是当水流量值固定时，它离开冷凝器时的温度要高于下一级的加湿器进水温度。对于恒定的加湿器进水温度，随着水流量冷凝器出口温度在自然循环和强制循环时都增加。图8.冷凝器出口水的测量温度（自然空气循环-麻布袋布）图9.冷凝器进口温度的测量值（自然空气循环-麻布袋布）图10.冷凝器出口空气温度的测量（强制空气循环-麻布布袋）图11.冷凝器进出口含湿量的测量值（强制空气循环-麻布布袋）图11.表示了对不同的水流量值，随着加湿器进水温度的变化，冷凝器进口和出口含湿量的变化。图表是在强制空气循环和用麻布作

27、为加湿器包装材料的条件下绘制出来的。图表显示随着加湿器进水温度的增加，冷凝器进口温度增加。随着加湿器进水温度的增加，空气被加热，当他离开加湿器时加湿器出口温度更高。随着空气温度增加，它吸纳水蒸气的能力增强。因此，当离开加湿器时，空气的含湿量增加。值得注意的是，加湿器进水温度越高，冷凝器进口温度增加的速度更快。还值得注意的是，由于冷凝器出口温度的增加，加湿器进水温度随冷凝器出口温度的增加而增加。在水流量值恒定时，在加湿器进水温度的较高值段，增加速度变得更陡峭。随着水流量值的增加，含湿量缓慢增加。然后，在水流量值的较高段，增加速度变得更快。这是由于气流带走了大量的蒸汽。含湿量越高，装置生产力越大。

28、对于恒定的水流量，装置的生产力也增加。空气自然循环和强制循环都适用。当加湿器进水温度增加时，加湿器内的空气溶解更多的水分。水分在压缩塔内压缩，提供更高的单位生产力。由于强制循环中加湿器内的传质系数比自然循环高，装置在强制循环操作中，提供更多的蒸馏水。5.3.不同包装材料的影响调查中用了三种不同的包装材料。包装材料的总表面积保持恒定。但是，由于每种材料的自然特性不同，一种类型的材料的湿润面积与其他类型的不同。下面的表中展现了装置的换气和不同地区水质不同的影响。图13.在水流量为2.772kg/min时，不同的包装材料下，冷凝器出口水温度随加湿器进水温度的变化图13表示了三种包装材料在自然和强制运

29、行模式下，基于加湿器进水温度的冷凝器出口温度的变化。一个综合的结论表示随着加湿器进水温度的增加，强制循环导致冷凝器出口温度增加。这可以解释为随着水流量a的增加，导致在加湿器内获得的热量更多。空气流失的热量传递给冷凝器内的水使其温度升高。对木石板，麻布袋布和聚乙烯板，冷凝器出口温度值呈递减降序排列。图14和15展示了冷凝器进出口空气温度的相同结果。随着加湿器进水温度的增加，冷凝器进出口空气温度也增加。在自然和强制循环的条件下，麻布袋布比其他材料提供更高的冷凝器出口温度值。包装材料对出口温度的影响比进口更显著。强制循环导致冷凝器的温度更高，冷凝器进口温度值更低。这归因于在加湿器提供相同的热量时水流

30、量a的增加，导致加湿器出口空气温度（也就是冷凝器进口温度）更低。可以注意到，对自然循环和强制循环之间的不同在进水温度的较高值所有的测量值（尽管没有全部显示）都显示。图14. .在水流量为2.772kg/min时，不同的包装材料下，冷凝器进口温度随加湿器进水温度的变化图16 和17表示了当用不同的包装材料时，分别显示了冷凝器进出口含湿量随加湿器进水温度变化。在相同的水流量时，含湿量正比于加湿器进水温度。如果是强制循环，空气流率（也就是空气流速）的增加，导致传热系数和传质系数更好。因此，生产力增加。麻布袋布相对于其他的材料可以提供更高的X值。但是，对木石板的情况，X值在加湿器进出口的差异更大。图1

31、8表示了使用木石板转而导致了更高的单位生产力。图15. 在水流量为2.772kg/min时，不同的包装材料下，冷凝器出口空气温度随加湿器进水温度的变化图16. 在水流量为2.772kg/min时，不同的包装材料下，冷凝器进口空气温度随加湿器进水温度的变化为了表现生产力的变化，图表3列出了在不同的操作条件下，大量实验过程的中的实验值。列出了自然循环中蒸馏水的速度和使用强制循环时生产力增加的百分比，图表显示，当使用木石板时最大生产力约为5.4 l/h，当是空气的强制循环时，约为5.8 l/h。从图表中可以注意到，空气的强制循环导致了装置生产力的增强。但是，生产力增大的量级取决于水流速和它的温度。放

32、大的百分比的范围在5% 到 55%之间。在较高温度时百分比增加较小，在较低温度时百分比增加较大。使用麻布袋布可以更好地提高生产力。一种材料相对于另一种材料增加的百分比不同。用麻布袋布时运用强制循环的装置的生产力的百分比增加的更大。当水流速度分别从2.8,2.3减少到1.8 kg/min时，生产力从5%, 15%增加到33%。进一步降低流量会导致生产率提高的幅度降低。图17. 在水流量为2.772kg/min时，不同的包装材料下，含湿量随加湿器进水温度的变化图18. 在水流量为2.772kg/min时，不同的包装材料下，装置单位生产力随加湿器进水温度的变化。表3. 单位生产率(l / h)和百分

33、比由于强制循环的变化5.4.结果比较为了验证理论模型推导的正确性和数值模拟。将理论预测值与实验值进行了对比。图19表示了冷凝器进口空气温度预测值和测量值的对比。从图像看出，理论结果和测量值完好的吻合。测量值相对理论值的平均和最大相对偏差分别是(0.9%) 和 (3%)。将含湿量的理论值与测量值比较，图20表示了两者之间的对比关系。图中显示，这个模型能够预测含湿量并将误差控制在3.8%内。与测量值相比的最大预测误差为7%。图21是冷凝器出口水温预测值与测量值的对比。图表显示理论结果与测量值吻合的很好。这里测量值相对理论值的平均和最大相对偏差分别是(1%) 和 (3%)。参考文献4中给出的装置的操

34、作条件和系统尺寸作为一个输入信号输入进模拟程序。输出结果与参考文献4内发布的数据进行对比。图22描绘了冷凝器出口水温的对比，图23描绘了冷凝器进口空气温度的对比。在这些图表中，实线表示现阶段研究的预测值，虚线表示由参考文献4得到的理论结果。符号表示了由参考文献4得到的实验测量值。可以注意到，理论值和来自参考文献4的原始数据之间偏差并不小。水温差不多是4 °C，空气温度是5°C。并且，现行的理论结果与测量值很接近。水温和空气温度的差异分别是3°C和 4 °C。图19.比较冷凝器进口空气温度的预测值和测量值（麻布布袋，水流量为2.264 kg/min）图20

35、. .比较冷凝器出口空气温度的预测值和测量值（麻布布袋，水流量为2.264 kg/min）图21.比较冷凝器出口水温的预测值和测量值（麻布布袋，水流量是1.308 kg/min）图22.比较冷凝器出口水温的报告结果和理论结果图23. .比较冷凝器进口空气温度的报告结果和理论结果6.结论加湿除湿海水淡化过程在理论上和实践上已经进行了广泛的研究。三种不同材料也应用于实验中。通过实验得到了加湿器和冷凝器内的传热系数和传质系数。获得了经验相关性表达每个组分的系数在工作流体流动速度和温度方面的差异。实际测量值和相关的数据的偏差没有超过5%。由下面的研究结果可以看出：加湿器进水温度的增加导致了装置的参数值

36、（冷凝器出口水温，冷凝器进口空气温度，冷凝器出口空气温度，冷凝器进口空气含湿量，冷凝器出口空气含湿量，蒸馏物质量）的增加。当冷凝器出口水温随水流量的增加而减少时，所有剩余的参数都增加。当运用强制循环时，气流速度和空气流率增加，冷凝器进口的空气温度和含湿量都降低，但是所有的其他装置参数都增加。当运用木石板和强制空气循环时，可以得到更高的生产力。在水的质量流率为2.8 kg/min加湿器进口水温为85 °C时的最大生产力为5.8 l/h。由于强制空气循环生产力的增大在使用麻布布袋为包装材料时更高。当水流速率从2.8,2.3降低到1.8 kg/min时，生产力分别增加了5%, 15%和 5

37、0%。进一步降低流量导致生产率的提高幅度的降低。当使用强制空气循环时，在加湿器进水温度的较小值段, 生产力的改善更明显。理论值相对于测量值的平均相对偏差，冷凝器进口空气温度为(0.9%)，冷凝器出口含湿量为(3.8%)，冷凝器出口水温为(1%)。参考文献1 Kh. Naser, Mohammed Mehdi Nawayseh, SaidAl-Hallaj Farid, AbdulRahman Al-Timimi, Solar desalination based on humidification process-I. Evaluating the heatand mass transfer

38、coefficients, Energy Conversion & Management 40 (1999)14231439。2 Kh. Naser, Mohammed Mehdi Nawayseh, AbdulAziz Farid, AhmadSabirinc Omar,Solar desalination based on humidification process-II. Computer simulation,Energy Conversion & Management 40 (1999) 14411461.3 Naser K.h Nawayseh, Farid Mo

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