除濕溶液的高效再生是除濕空調系統(tǒng)運行的重要保障。為研究除濕溶液的再生效率，將真空技術應用于溶液的再生過程，搭建了真空條件下的除濕溶液再生試驗臺。真空再生罐由低溫熱水提供所需熱量，蒸發(fā)的水蒸汽在捕水器中凝結。在一定真空度下，分析了溶質質量分數(shù)、熱水溫度、冷水溫度等不同因素對再生性能的影響。以水分蒸發(fā)率作為評價指標。實驗臺操作壓力為5kPa，溶質質量分數(shù)取值為28%～34%，熱水溫度區(qū)間為56～62℃，冷水溫度區(qū)間為14～20℃。實驗結果表明：溶質質量分數(shù)和熱水溫度對蒸發(fā)率的影響較為顯著，熱水由56℃增加到62℃，蒸發(fā)率提高了34.5%。利用混合模型和自定義函數(shù)對再生過程進行了數(shù)值模擬，模擬結果與實驗結果基本吻合。

　　除濕空調系統(tǒng)將房間內(nèi)的熱濕負荷分開處理，不僅能保證室內(nèi)空氣品質，而且比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)可節(jié)約電能50%。液體除濕空調因其可濾除空氣雜質、可利用低品位熱源、除濕過程連續(xù)、具有蓄能潛力等優(yōu)勢而受到廣泛關注，已在檔案室、工業(yè)廠房等不同領域得到廣泛應用。

　　除濕溶液的再生過程是系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)之一，目前溶液的再生方式主要有太陽能集熱再生、廢熱余熱回收再生、電加熱再生等。Alosaimy等利用平板式太陽能熱水器研究了液體除濕劑的再生性能，發(fā)現(xiàn)利用太陽能可使30%質量分數(shù)的CaCl2溶液再生到50%。Mehta等利用太陽能真空集熱管作為再生器，研究表明在日照強度為509～752W/m² 時平均COP達到0.82，當再生溫度為117℃時，太陽能集熱效率達44.7%，水蒸發(fā)速率為5.14kg/h。Bassuoni采用叉流式填料塔研究了CaCl2溶液的除濕和再生系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)采用電加熱方式年運行費用比傳統(tǒng)蒸汽壓縮方式節(jié)約31.2%。李永存等利用-12～-4℃的空氣進行了冬季工況下的再生實驗，分析了空氣和溶液的入口參數(shù)對再生器性能的影響。真空技術在蒸餾提取、食品儲藏等領域應用較多，如低壓提取工藝、真空干燥、真空速凍等，但在真空條件下實現(xiàn)除濕溶液再生的研究文獻卻很少。

　　本文提出一種基于真空環(huán)境下的新型除濕溶液再生裝置，通過模擬和實驗結果對比，分析再生性能的影響因素。

　　1、數(shù)值模擬

　　除濕溶液的沸騰再生主要是水分蒸發(fā)相變的傳熱傳質過程，利用CFD軟件的混合模型對再生過程進行模擬。再生過程中溶液質量不斷發(fā)生變化，需要編寫用戶自定義函數(shù)(User-Defined　Functions)指定相間的質量傳遞，并輸入到軟件中。液相的質量源為

　　能量主要伴隨著質量而傳遞，混合相的能量源為

　　式(1)-式(3)中，αl為液相容積率；ρl為液相密度；Tl為液相溫度；Tsat為液相飽和溫度；ΔH 為液相的焓值變化。

　　假設側壁面保持絕熱，沒有熱量損失，蒸發(fā)的水蒸汽中不含液滴，不考慮不凝性氣體的影響。根據(jù)實驗臺條件，模擬的操作壓力設定為5kPa。底部加熱采用控制壁面熱流密度的方式，側壁面熱流密度為0，選擇壓力出口邊界條件。

　　溶液的飽和溫度受壓力和溶質質量分數(shù)的影響，表1給出了在5kPa壓力下不同溶液的飽和溫度。

表1　溶質質量分數(shù)與飽和溫度之間的關系

　　再生器為圓筒形，直徑為800mm，高為1000mm。再生溶液的溶質質量分數(shù)為28%～34%，模擬得到加熱量為7～11kW 時的蒸發(fā)率如圖1所示。

　　從圖1可知，當溶質質量分數(shù)一定時，隨著加熱量的增加，水分蒸發(fā)率呈上升趨勢；當加熱量一定時，增加LiCl質量分數(shù)，蒸發(fā)速率逐漸減小。這是因為隨著加熱量增加，過熱度增大強化了沸騰特性，從而使傳質系數(shù)增大。而質量分數(shù)越大，其飽和溫度Tsat也越高，減小了傳熱溫差，使沸騰特性減弱。另外，溶液的粘度系數(shù)和表面張力等物性參數(shù)與溶質質量分數(shù)成正比，質量分數(shù)增加，分子間的作用力變大，氣泡貫穿液相的阻力隨之增大，從而影響了相間的傳質系數(shù)，使水分蒸發(fā)速率減小。

圖1　水分蒸發(fā)率模擬結果

　　5、結束語

　　在一定真空條件下研究了除濕溶液的再生過程，利用正交實驗方案分析了溶質質量分數(shù)、熱水溫度等因素對水分蒸發(fā)率的影響，得到如下結論：

　　(1)水分蒸發(fā)率受溶質質量分數(shù)和熱水溫度的影響較大。溶質質量分數(shù)由28%增大到34%，蒸發(fā)率減小16.2%；蒸發(fā)率與熱水溫度成正比，熱水溫度由56℃增加到62℃，蒸發(fā)率增加34.5%，而熱水流量的影響相對較小。

　　(2)冷水流量與冷水溫度的改變影響捕水器的效率，間接影響水分蒸發(fā)率。增大冷水流量能減小真空再生罐內(nèi)的水蒸汽分壓力，提高蒸發(fā)率；相反，冷水溫度升高會減小捕水器釋放的冷量，增大真空再生罐內(nèi)的水蒸汽分壓力，從而抑制傳質過程的進行。

　　(3)溶液的沸騰再生是復雜的傳熱傳質過程，溶液的飽和溫度主要受壓力影響，不同壓力下的溶液再生性能需進一步研究。