652 热泵膜蒸馏再生除湿溶液设计软件

装置流程

装置流程如下(王珍绘制)。

图中压缩机、加热器、膨胀阀、吸热器构成热泵,热泵与膜蒸馏组件耦合构成除湿溶液再生单元。

来自干燥室的除湿溶液被加热器加热至设定温度进入膜蒸馏组件,在膜蒸馏中被浓缩再生后返回干燥室;除湿溶液排出的水蒸气被吹扫气带至吸热器,吹扫气及其中的水蒸气所蕴含的热能被热泵工质吸收,水蒸气冷凝为冷凝水排出;吸收吹扫气及水蒸气热能的热泵工质经压缩机升温升压后进入加热器来加热除湿溶液。

装置中进入膜蒸馏组件的吹扫气可直接来自环境空气,也可来自吸热器。

热泵加热器可采用套管式(如多内管型,内外管截面积比通常不大于0.25),热泵工质可走管外,除湿溶液可走管内(加热器也可采用壳管式、板式等)。

热泵吸热器可采用壳管式,热泵工质走管内,携带水蒸气的吹扫气走管外(吸热器也可采用翅片管式、套管式、板式等)。

软件界面

软件界面如下(V2版本)。

软件的12个输入参数

1-吸热器换热管内直径,m

2-吸热器换热管根数;

3-吸热器壳体内直径,m

4-吸热器中吹扫气(干空气)流量,kg/s

5-吹扫气进吸热器温度,℃;

6-进吸热器吹扫气中水蒸气压力,Pa

7-吹扫气出吸热器温度,℃;

8-加热器中内管内直径,m

9-加热器中内管根数;

10-加热器中除湿溶液流量,kg/s

11-进加热器除湿溶液质量浓度(此版本为LiBr溶液,浓度0.4~0.5);

12-除湿溶液进加热器温度,℃。

软件的13个输出参数

1-进吸热器吹扫气中水蒸气饱和温度,℃;

2-吸热器吹扫气侧冷凝水排量,kg/s

3-吸热器吸热量,W

4-除湿溶液出加热器温度,℃;

5-热泵制热系数;

6-加热器加热量,W

7-热泵压缩机功率,W

8-加热器中除湿溶液流速,m/s

9-加热器近似传热系数,W/(m2.K)

10-加热器管长,m

11-吸热器中含水蒸气的吹扫气平均流速,m/s

12-吸热器近似传热系数,W/(m2.K)

13-吸热器管长,m

装置再生除湿溶液的除湿能耗比可由输出参数中的冷凝水排量和压缩机功率得出;以软件界面中数据为例,装置运行1小时排出冷凝量为:

0.0001973*3600=0.71028kg/h

压缩机耗电量为:

0.159kWh

则除湿能耗比为:

0.71028/0.159=4.5kg/kWh

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