結(jié)合超聲霧化技術(shù)的液體除濕系統(tǒng)分析

王俐，連之偉，劉蔚巍

(1. 上海交通大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海，200240；2. 中南大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410075)

結(jié)合超聲霧化技術(shù)的液體除濕系統(tǒng)分析

王俐1，連之偉1，劉蔚巍2

(1. 上海交通大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海，200240；2. 中南大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410075)

對(duì)傳統(tǒng)的填料塔式除濕方式進(jìn)行改進(jìn)，引入超聲霧化技術(shù)，建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)此新系統(tǒng)所需霧化量進(jìn)行計(jì)算；對(duì)除濕過(guò)程中的顆粒沉降過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，得出氣液混合管道中粒徑、管徑、管長(zhǎng)的組合原理；對(duì)除霧器進(jìn)行選擇，使其能同時(shí)滿(mǎn)足除霧和低壓降的要求；分析此系統(tǒng)與其他液體除濕系統(tǒng)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)。研究結(jié)果表明：結(jié)合超聲霧化技術(shù)的液體除濕系統(tǒng)達(dá)到同樣的除濕效果，液氣比(即液體與氣體的質(zhì)量比)大大降低，是Fumo填料塔式實(shí)驗(yàn)中液氣比的1/5；推薦氣液混合管道的長(zhǎng)度為2～4 m，霧化顆粒粒徑為20 μm左右；除霧器推薦選用絲網(wǎng)除沫器；與填料塔式相比，相同的除濕劑通過(guò)霧化作用產(chǎn)生的反應(yīng)表面積是填料式的幾十到幾百倍，減少了除濕劑用量，降低了動(dòng)力消耗；與噴淋塔相比，超聲霧化方式能夠產(chǎn)生粒徑和初始速度都很小的優(yōu)質(zhì)液滴，同時(shí)，能夠有效保證空氣的除濕反應(yīng)時(shí)間。

液體除濕；超聲波；霧化；液氣比；沉降

液體除濕技術(shù)是一種以吸濕性溶液為工作介質(zhì)，通過(guò)溶液與空氣直接接觸，調(diào)節(jié)空氣濕度的技術(shù)。由于液體除濕過(guò)程不需要負(fù)擔(dān)冷負(fù)荷，同時(shí)，溶液再生溫度較低，可以很好地利用低品位熱源(如工業(yè)廢熱、太陽(yáng)能等)驅(qū)動(dòng)，近年來(lái)發(fā)展十分迅速[1?2]。液體除濕按照除濕器內(nèi)是否同時(shí)進(jìn)行溶液冷卻分為內(nèi)冷型和絕熱型2種基本模式。前者雖然可以通過(guò)在除濕過(guò)程中帶走溶液吸收空氣中的水分所產(chǎn)生的溶解熱來(lái)提高除濕性能[3]，但是，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用不廣泛。絕熱型除濕器多采用填料式，在其除濕單元中，除濕液噴灑在填料頂部，在貫穿填料過(guò)程中形成液膜，空氣以叉流或者逆流的形式通過(guò)填料層，在液膜表面進(jìn)行熱質(zhì)交換，完成除濕過(guò)程。在除濕器內(nèi)，液體除濕過(guò)程主要發(fā)生在填料的潤(rùn)濕內(nèi)表面上，因此，填料是整個(gè)除濕器的核心部件。若填料的比表面積大，則除濕過(guò)程的有效反應(yīng)表面積大；若孔隙率高，則空氣通過(guò)填料時(shí)的阻力??；若潤(rùn)濕性能好，則對(duì)于同樣的反應(yīng)面積，溶液耗量小。但是，比表面積增大會(huì)使阻力增大；同時(shí)，由于受潤(rùn)濕性能的影響，有效反應(yīng)面積總是小于實(shí)際填料內(nèi)表面積，而且為了達(dá)到一定的反應(yīng)表面積，在實(shí)際操作中，液氣比也總是遠(yuǎn)大于理論計(jì)算值。鑒于除濕器填料部件目前存在的技術(shù)瓶頸問(wèn)題，本文引入超聲霧化技術(shù)，省去絕熱型除濕器中的填料部件，以便在減小除濕過(guò)程中除濕液使用量和空氣通過(guò)除濕器的阻力降的同時(shí)，提高溶液的利用率。

1 基于霧化技術(shù)的絕熱型除濕裝置

基于超聲霧化技術(shù)的絕熱型除濕裝置如圖1所示。由圖1可見(jiàn)：待處理空氣首先由風(fēng)機(jī)送入霧化室，然后，攜帶超聲霧化作用產(chǎn)生的除濕劑鹽霧進(jìn)入氣液混合管道；最后，在氣液分離室與鹽霧分離變成干燥空氣出去。鹽霧被氣液分離室的除霧器捕獲并聚集為大顆粒液滴落入氣液分離器的底部集中，通過(guò)溶液泵送往再生裝置進(jìn)行再生。再生之后的濃溶液又重新被送入霧化發(fā)生裝置進(jìn)行霧化。整個(gè)除濕過(guò)程依此步驟循環(huán)。

1.1 霧化室

霧化室的核心部件為超聲波霧化裝置，其簡(jiǎn)圖如圖 2所示[4]。超聲波霧化裝置主要由超聲波發(fā)生器和震蕩片組成。超聲波發(fā)生器將超聲信號(hào)傳輸?shù)皆诤穸确较蛏险駝?dòng)的壓電陶瓷換能器，換能器的機(jī)械振動(dòng)傳給液體，使液體產(chǎn)生隆起，并在隆起的周?chē)l(fā)生空化作用。這種空化作用所產(chǎn)生的沖擊波將以換能器的振動(dòng)頻率不斷反復(fù)振動(dòng)，使液面上產(chǎn)生有限幅度的表面張力波。這種波的波動(dòng)飛散，使液體霧化。超聲霧化現(xiàn)象首先是由 Wood等[5]發(fā)現(xiàn)的，其霧化特性大大優(yōu)于普通的噴嘴霧化特性，消耗功率極低，產(chǎn)生的液滴初始速度幾乎為 0 m/s，可制得高濃度分散均勻的幾μm到幾十μm的小液滴，有利于輸運(yùn)和沉積[6?7]。霧化液滴的直徑可以通過(guò)調(diào)節(jié)頻率來(lái)調(diào)節(jié)，其平均直徑與超聲頻率有如下關(guān)系[8]：

式中：d平均為霧顆粒的平均直徑； 為超聲波頻率；為被霧化溶液密度；f為被霧化液體的表面張力。鹽霧產(chǎn)生可以通過(guò)調(diào)整輸入能量即功率來(lái)調(diào)節(jié)，功率越大，產(chǎn)生的鹽霧量越大。

圖1 結(jié)合超聲霧化技術(shù)的除濕系統(tǒng)圖Fig.1 System diagram of dehumidification process combining ultrasound atomization technology

圖2 超聲霧化裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.2 Structure diagram of ultrasound atomization device

1.2 氣液混合管道

氣液混合管道是除濕過(guò)程的主要發(fā)生場(chǎng)所。在這里，空氣和除濕劑鹽霧進(jìn)行充分混合，在其混合過(guò)程中，由于鹽液滴的濃度較高，在微小液滴表面附近的邊界層空氣中，水蒸氣分壓力低于空氣的水蒸氣分壓力，因此，水蒸氣分子由空氣向邊界層遷移，同時(shí)，邊界層中增加的水蒸氣分子被鹽霧顆粒吸收，若反應(yīng)時(shí)間足夠長(zhǎng)，則鹽霧顆粒邊界層空氣中的水蒸氣分壓力與空氣的水蒸氣分壓力相同，此時(shí)霧化除濕過(guò)程結(jié)束。

1.3 氣液分離室

氣液分離室主要用來(lái)分離鹽霧霧化顆粒和已經(jīng)被除濕的空氣，其主要部件是除霧器。由于霧化所產(chǎn)生的顆粒較小，如何有效解決飛沫問(wèn)題至關(guān)重要。目前，除霧的方法很多，較為常用的除霧器有慣性式、折流式、旋流板式、旋風(fēng)分離器等[9]。各種除霧器的操作原理不盡相同, 分別適用于不同的顆粒粒徑范圍。

2 幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

圖1 所示系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，存在下列需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

2.1 霧化量的選擇

霧化設(shè)備的選擇要保證其產(chǎn)生的鹽霧量能夠滿(mǎn)足待處理空氣的除濕要求。為確定霧化量，對(duì)圖1中的除濕過(guò)程進(jìn)行以下假設(shè)：整個(gè)反應(yīng)過(guò)程為絕熱過(guò)程；除濕劑溶液的比熱容不變；在反應(yīng)過(guò)程中，混合管段進(jìn)口處空氣攜帶的霧化溶液溫度和濃度保持不變；反應(yīng)時(shí)間足夠長(zhǎng)；出口處空氣和液滴溫度相同；水蒸氣分壓力相同。

根據(jù)上述假設(shè)，考慮液體除濕過(guò)程中液體在除濕段與空氣的熱質(zhì)交換過(guò)程，可以得到進(jìn)口段到出口段的能量守恒方程：

式中：Ga為空氣的流量；Gl為除濕劑的流量；ha,0為進(jìn)口空氣焓；hl,0為進(jìn)口除濕劑焓；ha為出口空氣焓；hl為出口除濕劑焓；φ0為進(jìn)口空氣含濕量；φ為出口空氣含濕量。其中，進(jìn)出口空氣焓可以表示為：

式中：ta,0為進(jìn)口空氣溫度；t為出口處除濕劑和空氣的溫度。

以氯化鋰溶液為例，溶液焓、濃度和溫度有如下關(guān)系[10]：

式中：tl,0為進(jìn)口除濕劑溫度；c0為進(jìn)口除濕劑濃度；c為出口除濕劑濃度。

在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量守恒，即：空氣中水分的減少量等于除濕劑水分的增加量,得到下面質(zhì)量方程：

在整個(gè)除濕過(guò)程中，反應(yīng)充分，在除霧器附近的空氣水蒸氣分壓力與除濕劑表面水蒸氣分壓力相同，得到下面方程：

式中：Pl(ε,t)為除濕劑表面水蒸氣分壓力，可以由液體濃度和溫度表示[11]。將初始條件代入式(4)就可以得到空氣和氯化鋰鹽溶液在理想情況下經(jīng)過(guò)氣液混合管道后的出口狀態(tài)。將模擬計(jì)算結(jié)果與Nelson等[12]所做塔式除濕結(jié)果相對(duì)比，如圖3所示。其中：液氣比為液體與氣體的質(zhì)量比；ηcond為除濕效率。

從圖3可見(jiàn)：對(duì)應(yīng)于相同的空氣初始狀態(tài)，達(dá)到同樣的除濕效果；結(jié)合霧化技術(shù)的除濕方式，其耗液量約為文獻(xiàn)[12]中填料塔式耗液量的1/5。實(shí)際選擇除濕劑量時(shí)，可以選擇液氣比為 1，考慮到實(shí)際過(guò)程中很難實(shí)現(xiàn)完全反應(yīng)，可以在這個(gè)量級(jí)上適當(dāng)調(diào)整。

圖3 液氣比對(duì)比Fig.3 Comparison of liquid-air ratio

2.2 氣液混合管道中液滴的沉降

在實(shí)際過(guò)程中，除濕反應(yīng)時(shí)間主要由風(fēng)速和管道長(zhǎng)度決定。為了合理選擇混合管道長(zhǎng)度，必須要考慮液體的沉降問(wèn)題。

對(duì)液滴在管道中進(jìn)行豎直方向的受力分析。液滴在空氣攜帶過(guò)程中豎直方向受到重力Fg、空氣中的浮力Fa和垂直方向的空氣阻力Fdv的作用。液滴的密度為ρl，空氣的密度為ρa(bǔ)。假設(shè)液滴直徑在空氣中始終保持為球形直徑d1，液滴下落的瞬時(shí)速度為v，則各受力表達(dá)式為：

其中：Cdv為垂直方向的阻力系數(shù)，Cdv=24/Re；Re為雷諾數(shù)，Re=(ρa(bǔ)dlv)/μa。

液滴下落時(shí)，分為2個(gè)階段。當(dāng)下落速度很小時(shí)，即Fdv+Fa＜Fg時(shí)，液滴為變加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向垂直向下：

隨著下落速度逐漸變大，到Fdv+Fa=Fg時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，v不再增加，在垂直方向?yàn)閯蛩僦本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)。將w為達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)液滴在垂直方向的下落速度定義為末速度，則

經(jīng)計(jì)算可知，對(duì)于粒徑為10，20和40 μm的鹽霧顆粒進(jìn)入管道后0.02 s內(nèi)就能加速到非常接近于末速度w，如圖4所示。因此，可以近似地用w作為空氣攜帶液滴過(guò)程中的液滴下降速度。

圖4 沉降速度與時(shí)間的關(guān)系Fig.4 Relationship between settling velocity and time

假設(shè)空氣流速為1.5 m/s，采用除濕液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 35.5%、溫度為 20 ℃的氯化鋰溶液。當(dāng)鹽霧顆粒粒徑為10，20和40 μm時(shí)，分析液滴的空氣攜帶率與具有一定管徑的管長(zhǎng)的關(guān)系。

空氣的液滴攜帶率定義為空氣攜帶的液滴量與混合管道進(jìn)口處空氣攜帶的液滴量之比。

對(duì)管長(zhǎng)進(jìn)行積分，對(duì)應(yīng)于一定管徑的管道，粒徑為10，20和40 μm的鹽霧顆粒的空氣攜帶率隨管長(zhǎng)的變化情況如圖5所示。

根據(jù)圖5以及確定的攜帶率，可以選擇管徑、管長(zhǎng)和粒徑組合情況。為了盡可能保證管長(zhǎng)，同時(shí)考慮除濕系統(tǒng)占用空間的問(wèn)題，較好的管長(zhǎng)范圍為2～4 m，若選定管長(zhǎng)為3 m，同時(shí)保證出口液滴攜帶率在80%以上，管徑和粒徑組合選擇圖5中曲線(xiàn)1，2，3，4，5，6，7和9對(duì)應(yīng)的條件。為了盡可能地?cái)U(kuò)大接觸面積，同時(shí)降低除霧器設(shè)備的阻力，可以選擇中間粒徑20 μm。

圖5 管道長(zhǎng)度與液滴攜帶率關(guān)系圖Fig.5 Relationship between pipe length and carrying rate

2.3 除霧器的選擇

盡管目前的除霧器技術(shù)能夠滿(mǎn)足多種場(chǎng)合的不同要求，但是，不同類(lèi)型的除霧器達(dá)到同樣的除濕效果其阻力降不一樣。除霧器的選擇應(yīng)該保證同樣的除霧效果具有較低的壓力損失。表 1所示[9]為對(duì)應(yīng)于一定除霧標(biāo)準(zhǔn)的可選除霧器總類(lèi)以及阻力降。從表1可以看出：對(duì)于同一種除霧設(shè)備，顆粒直徑越小，則阻力降和系統(tǒng)動(dòng)力消耗越大。因此，需要據(jù)表1合理確定圖1所示系統(tǒng)中的除霧器形式。

表1 各種除霧器的特性Table 1 Characteristic of various mist eliminators

從表1可以看出：常用除霧器中絲網(wǎng)式除霧器是比較好的選擇，除霧范圍廣，而且阻力降也比較低。高志昌等[13]對(duì)不同粒徑液滴進(jìn)行絲網(wǎng)除霧效率分析，得出絲網(wǎng)墊厚度為150 mm，氣霧流速增加到8 m/s，阻力降也只有499.8 Pa。因此，絲網(wǎng)式除霧器的阻力降很小。由表2[13]所示的除霧器效率與墊厚關(guān)系可知：對(duì)于直徑為20 μm鹽霧顆粒，選擇網(wǎng)墊厚度100 cm時(shí)，除霧效率可接近100%。

表2 除霧器效率與墊厚的關(guān)系Table 2 Relationship between efficiency and pad thickness of demister

3 超聲霧化除濕系統(tǒng)與其他除濕系統(tǒng)的比較

3.1 與填料塔式除濕系統(tǒng)的對(duì)比

結(jié)合超聲霧化技術(shù)的除濕系統(tǒng)(見(jiàn)圖 1)是在填料塔式除濕的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改而得到的新型除濕系統(tǒng)。與塔式除濕系統(tǒng)一樣均屬于絕熱型除濕系統(tǒng)，因此，均可以通過(guò)冷卻進(jìn)口處的溶液來(lái)提高除濕系統(tǒng)的除濕效率。但是，其在形式上與填料塔式除濕系統(tǒng)有明顯區(qū)別：系統(tǒng)中省去了填料，直接依靠自身霧化來(lái)提供反應(yīng)表面積，更加有效地利用了溶液。

3.1.1 兩者的反應(yīng)表面積的對(duì)比

以 200 m2/m3(即內(nèi)表面積與體積之比)的填料為例，假定其液膜厚度為1 mm[14]，當(dāng)耗液量為0.2 m3時(shí)，在理想情況下，填料能提供的內(nèi)表面積為200 m2。0.2 m3的氯化鋰溶液若完全霧化成直徑為10 μm的液滴，則可以產(chǎn)生反應(yīng)表面積60 000 m2；當(dāng)完全霧化成直徑為100 μm的液滴時(shí)，能產(chǎn)生反應(yīng)表面積6 000 m2，分別是填料的300和30倍。因此，相同的除濕劑量霧化后的溶液能夠產(chǎn)生比填料更大的反應(yīng)表面積。

3.1.2 溶液利用效率的對(duì)比

通過(guò)式(2)～(4)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)比Nelson[12]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得到經(jīng)霧化后其除濕劑的除濕量與填料塔式的對(duì)比情況，見(jiàn)圖6(其中，ηcond表示除濕效率)。

圖6 除濕效率對(duì)比Fig.6 Comparison of dehumidifying efficiency

從圖6可以看出：當(dāng)溶液耗量相同時(shí)，利用超聲霧化后的除濕效果要明顯優(yōu)于普通的填料塔式除濕的效果。同時(shí)，從圖1可以看出：對(duì)應(yīng)于相同的初始條件，除濕劑劑量越大，除濕效果越好。但是，其存在1個(gè)拐點(diǎn)，在拐點(diǎn)以前，除濕效果隨溶液增加的幅度很大；在拐點(diǎn)以后，除濕效果隨除濕劑量的增加不再明顯。所以，為保證溶液的有效利用，應(yīng)該盡量控制溶液使用量在拐點(diǎn)值以前。通常為了保證填料的充分潤(rùn)濕，普通的填料式除濕劑的用量一般比較大，很容易靠近或超過(guò)拐點(diǎn)值。在圖1所示系統(tǒng)中，由于超聲霧化產(chǎn)生的液體顆粒直徑量級(jí)很小，使得反應(yīng)面積大大提高，溶液使用率也相應(yīng)提高，因此，能夠有效地控制溶液利用量在拐點(diǎn)值以前。

3.1.3 能源消耗的對(duì)比

圖1所示系統(tǒng)其再生部分可與填料塔式除濕采取一樣的形式，因此，同樣可以實(shí)現(xiàn)低品味能源的利用。但是，由于除濕劑用量小，在一定程度上減小了再生能耗；同時(shí)，由于去除了填料、噴頭和噴淋溶液用泵，因此，與填料塔式除濕相比，動(dòng)力消耗也大大減少。雖然增加了超聲發(fā)生裝置，但是其能耗特別低，如50 kHz的霧化器其霧化量為50 L/h，功率只需50 W；因此，結(jié)合超聲霧化技術(shù)可以使液體除濕系統(tǒng)耗能更小。

3.2 與噴淋式除濕相對(duì)比

從氣液接觸方式看，圖1所示除濕系統(tǒng)與噴淋式除濕方式的熱質(zhì)交換場(chǎng)均是在液滴表面，但是，兩者截然不同，體現(xiàn)在：

(1) 在液滴產(chǎn)生方式上，噴淋式除濕利用壓力泵和噴嘴產(chǎn)生液滴，而圖1所示系統(tǒng)是通過(guò)超聲霧化技術(shù)產(chǎn)生液滴。前者初始速度較大，后者初始速度幾乎為0 m/s，具有很好的跟隨性。

(2) 兩者液滴尺寸不同。噴嘴雖然也可以產(chǎn)生很微小的液滴，但是，需要較大的壓力差；同時(shí)，在噴淋塔內(nèi)，由于空氣與液滴逆流或叉流進(jìn)行接觸，決定了其液滴直徑不能太小。若太小，則很容易導(dǎo)致液滴沒(méi)有來(lái)得及參加反應(yīng)就被空氣攜帶離開(kāi)除霧器，因此，噴淋塔內(nèi)液滴直徑多為幾百μm到幾mm之間。而圖1所示系統(tǒng)中，空氣與液滴并行，可以在保證液滴具有很小直徑的同時(shí)，保證氣液接觸面積和氣液接觸時(shí)間。

4 結(jié)論

(1) 結(jié)合霧化技術(shù)后的液體除濕系統(tǒng)其溶液利用率更高，當(dāng)達(dá)到Nelson等實(shí)驗(yàn)同樣的除濕效果時(shí)，其溶液耗量減少4/5。

(2) 通過(guò)對(duì)氣液混合管道中的微小液滴進(jìn)行沉降分析，得出達(dá)到一定空氣液滴攜帶率管道長(zhǎng)度、管道半徑和液滴直徑的組合方式。例如：管長(zhǎng)為3 m，粒徑為20 μm，管道直徑在20 cm以上，攜帶率均在80%以上。

(3) 氣液分離室內(nèi)的除霧器設(shè)備可選用絲網(wǎng)除沫器，在實(shí)現(xiàn)除霧的同時(shí)降低阻力降。

(4) 與填料塔式對(duì)比，結(jié)合超聲霧化技術(shù)后，相同的除濕劑能夠產(chǎn)生更大的反應(yīng)表面積，溶液的利用率提高，同時(shí)，動(dòng)力消耗降低。

(5) 采用超聲霧化方式能夠產(chǎn)生粒徑和初始速度都非常小的優(yōu)質(zhì)液滴，同時(shí)，能夠有效保證空氣的除濕反應(yīng)時(shí)間。

[1] Daou K, WANG Ru-zhu, XIA Zai-zhong. Desiccant cooling air conditioning: A review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2006, 10(2): 55?77.

[2] Mazzei P, Minichiello F, Palma D. HVAC dehumidification systems for thermal comfort: a critical review[J]. Applied Thermal Engineering, 2005, 25(5/6): 677?707.

[3] Lowenstein A I, Gabruk R S. The effect of absorber design on the performance of a liquid desiccant air conditioner[J]. Ashrae Transactions, 1992, 98(1): 712?720.

[4] 李偉光, 張金, 李勇, 等. 消除空調(diào)滴水的超聲波裝置研究[J].制冷學(xué)報(bào), 2005, 26(3): 53?56.

LI Wei-guang, ZHANG Jin, LI Yong, et al. The research of ultrasonic device to eliminate water droplets in air-conditioner[J].Journal of Refrigeration, 2005, 26(3): 53?56.

[5] Wood R W, Loomis A L, The physical and biological effects of high frequency sound waves of great intensity[J]. Phil Mag,1927, 4: 417?436.

[6] Messing G L, ZHANG Shi-chang, Jayanthi G V. Ceramic powder synthesis by spray pyrolysis[J]. Journal of the American Ceramic Society, 1993, 76(11): 2707?2726.

[7] Patil P S. Versatility of chemical spray pyrolysis technique[J].Materials Chemistry and Physics, 1999, 59(3): 185?198.

[8] Lang R J. Ultrasonic atomization of liquids[J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 1962, 34(1): 6?8.

[9] 時(shí)鈞, 汪家鼎, 余國(guó)琮. 化學(xué)工業(yè)手冊(cè)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1996: 81?83.

SHI Jun, WANG Jia-ding, YU Guo-zong. Chemical industry guide[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 1996: 81?83.

[10] 丁照球. 溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)研究[D]. 武漢: 武漢科技大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院, 2007: 14.

DING Zhao-qiu. Study on desiccant air conditioning system[D].Wuhan: Wuhan University of Science and Technology. Institute of City Construction, 2007: 14.

[11] Conde M R. Properties of aqueous solutions of lithium and calcium chlorides: formulations for use in air conditioning equipment design[J]. International Journal of Thermal Sciences,2004, 43: 367?382.

[12] Nelson F, Goswami. Study of an aqueous lithium chloride desiccant system: air dehumidification and desiccant regeneration[J]. Solar Energy, 2002, 72(4): 351?361.

[13] 高志昌, 賈貴仁. 絲網(wǎng)式除霧器的性能試驗(yàn)[J]. 油氣田地面工程, 1993, 12(1): 60?62.

GAO Zhi-chang, JIA Gui-ren. Performance test of mesh demister[J]. Chinese Journal of Oil-Gasfield Surface Engineering, 1993, 12(1): 60?62.

[14] 王撫華. 化學(xué)工程實(shí)用專(zhuān)題設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 學(xué)苑出版社,2002: 79?87.

WANG Fu-hua. Practical thematic design manual of chemical engineering[M]. Beijing: Academy Press, 2002: 79?87.

(編輯 陳燦華)

Analysis of liquid-desiccant dehumidifying system combined with ultrasound atomization technology

WANG Li1, LIAN Zhi-wei1, LIU Wei-wei2

(1. School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China;2. School of Energy Science and Engineering, Central South University, Changsha 410075, China)

Packed-bed dehumidification was improved by introducing ultrasound atomization technology. The structure diagram was given. Mathematical model was established to analyse the required quantity of atomized liquid-desiccant.Settlement process of liquid droplets was also mathematically analyzed to get the combination principle and some simple combination patterns of droplet size, pipe diameter and pipe length. Appropriate mist eliminator was considered. The results show that the liquid-air ratio is much lower than that of other dehumidification forms, the length of the air-liquid mixing pipe commended to be 2?4 m, the appropriate droplet diameter is 20 μm, the mesh mist eliminator is chosen for its good effect and lower pressure drop. Compared with packed-bed form, the ultrasound-atomization combined form can produce much more reacting area with the same quantity of liquid-desiccant. Compared with the spray-tower form, this new combined form can produce fine and minimal liquid droplet coming out with much low velocity, which ensures the dehumidifying time.

liquid-desiccant dehumidification; ultrasound; atomization; liquid-air ratio; settlement

TU831

A

1672?7207(2011)01?0240?07

2009?10?17；

2010?01?22

高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目(20090073110036)；上海市教育委員會(huì)科研創(chuàng)新項(xiàng)目(10ZZ14)

連之偉(1963?)，男，山東榮成人，教授，博士生導(dǎo)師，從事空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、熱舒適、效率等研究；電話(huà)：021-34204263；E-mail:zwlian@sjtu.edu.cn