简介:摘要:通过建立高扰动热流模型,根据假设流速法,将风速、静压、温度耦合到最佳状态工况,可以很大程度的提升圆管内壁表面蒸发速率。对模型进行理论计算得出,闭式除湿系统是常规敞开式除湿系统除湿效率的2倍左右。然后根据实际实验验证,从记录数据分析可知,实际除湿效果与理论分析结果一致,除湿效率提升50%以上,因此,闭式除湿系统在壳管等闭式容器的除湿方面可以大大推广应用。 关键词:敞开式系统;高扰动热流;表面蒸发量;除湿效率 0 引言 除湿法除湿是通过冷却将空气中的水汽凝结成液体排出,降低空气湿度,到达除湿的目的。目前市场上的除湿机系统主要用于大空间除湿,即被除湿对象为敞开式系统,此种除湿模式下的送风风度低,静压小,出风温度一般在40℃左右。 在上述除湿工况下,接入壳管圆管结构进行除湿,通过实际运行测量,除湿效果差、速率低,实际除湿量约为除湿机额定除湿量的4%,以某3.8kg/h额定除湿量的除湿机系统为例,对壳管内圆管进行除湿,观察记录除水情况,单次除湿量为0.154kg/h,与除湿系统的名义除湿量相差很大,因此它很难解决壳管等闭式空间的除湿问题。 1 高扰动热流模型介绍 选取13根直径为12.7mm铜管,管程长度1.25m的壳管容器,根据假设流速法,风速增加至15m/s,此时计算壳管圆管内壁流体阻力为200Pa,以达到最优送风速率。另一方面提高送风温度,使送风温度控制在55℃~65℃范围内。使得风速、静压、温度耦合状态最佳,可以很大程度的增加了圆管内壁热流的扰动,从而加强圆管内壁的蒸发,提升蒸发速率和蒸发量。 图 1 铜管结构图示 通过模型分析可知,优化后的模型下流体速度、静压等参数增加,流经铜管内壁的气流与管壁形成强烈的扰动流;同时升高流体温度,流体自身分子内部剧烈运动,进一步加强了扰动和换热,从而提升单位时间蒸发量,提高除湿效率。 图 2 流体流经铜管内壁速度仿真图 2 理论计算 根据水池表面蒸发量计算公式: H=52.0(Pm-P)(1+0.135Vm)[L/(d·㎡)] 其中,H:表面蒸发损失L/[L/(d·㎡)];Pm:按水池表面温度计算的饱和蒸汽压(Pa);P:空气中水蒸气分压力(Pa);Vm:日平均风速(m/s) 从理论计算公式可知,蒸发的速度主要取决于蒸发物体表面空气的水蒸气饱和度,饱和度越低则蒸发速度越快。饱和度达到100%时则蒸发停止。风可以将蒸发物表面饱和度较高的空气吹走,置换为饱和度较低的空气,所以提高蒸发速度。另外,温度越高、流经表面的空气湿度越小、风速越大、气压越低,则蒸发量越大。 表 1 单位蒸发量理论计算表 水池水面温度 40 ℃ 对比 水池水面温度 60 ℃ 空气压力 101.325 Kpa 空气压力 101.325 Kpa 相对湿度 0.35 (0~1) 相对湿度 0.35 (0~1) 风速 5 m/s 风速 15 m/s 提交计算 提交计算 结果 值 单位 结果 值 单位 蒸发速度 24.147 mm/d(毫米每天) 蒸发速度 192.572 mm/d(毫米每天)