一种多功能溶液再生系统的基础研究

In recent years, the energy shortage caused by traditional air-conditionings in buildings is more and more severe. The energy consumption of environment control system can be reduced by using liquid desiccant to dehumidify independently. The project develops a multifunctional liquid desiccant regeneration system, which combines liquid desiccant regeneration in air-conditioning and halogen gas, hydrogen, basic salt solution production in chemical industry. The new system uses the polarization in electrode chambers of electrodialysis regenerator effectively and the solution in electrode chambers can be used legitimately. The new system can assist the solar thermal regeneration stability even when the air is hot and wet. Especially, the new system is suitable for enterprise buildings producing halogen gas, hydrogen or basic salt solution. In addition, the liquid desiccant can be regenerated and stored by using valley electricity at night and the difference between the peak and valley power load will be smaller. By this way, economical efficiency of the new system can be improved. The project will build the cycle of the multifunctional liquid desiccant regeneration system. The performance and the coupling characteristics of the new system will be researched. The basic theoretical framework of the new system will be established. In addition, the mass transfer mechanism of solution in the new system will be explored and the optimal solution in the electrode chambers of the new system will also be acquired. What’s more, the control method of the new system will be developed. All of the above work will be helpful to obtain the design method of the new system.

近年来建筑中传统制冷空调设备引起的能源紧张问题日趋严峻，而利用溶液除湿技术进行独立除湿可以显著降低热湿环境控制系统的能耗。本项目提出了一种将空调领域的溶液再生技术与化工领域的卤素气体、氢气和碱式盐溶液生产技术有机结合的多功能溶液再生系统。该系统有效的利用了电渗析再生器电极室中的极化反应，实现了对极水溶液的合理利用，并且可以在高温高湿的气候条件下对太阳能溶液热再生方式进行稳定高效的辅助再生，尤其适用于进行卤素气体、氢气或碱式盐溶液生产工作的企业建筑。同时，该系统还可以利用夜间低谷低价电进行蓄能，从而缓解电力负荷峰谷差，并达到提高系统经济性的目的。本项目将构建多功能溶液再生系统循环，研究其系统性能、影响因素与相互关系、运行特性，发展该系统的基本理论框架，揭示该系统中溶液的传质过程机理，获得该系统的最佳极水槽用溶液组成及其运行浓度范围，确立该系统的调控方法，为建立该系统的设计计算方法提供基础。

近年来建筑中传统制冷空调设备引起的能源紧张问题日趋严峻，而利用溶液除湿技术进行独立除湿可以显著降低热湿环境控制系统的能耗。为了解决电渗析溶液再生系统运行过程中电极室存在的溶液浪费和环境污染问题，本项目提出了一种将空调领域的溶液再生技术与化工领域的卤素气体、氢气和碱式盐溶液生产技术有机结合的多功能溶液再生系统。项目对该系统性能、影响因素与相互关系、运行特性进行了理论和试验研究。.首先对多功能溶液再生系统循环进行热力学分析，获得了关键参数对系统再生性能和生产性能的影响，确立系统的调控方法为：通过运行电流调节系统的生产量和溶液再生量，采用优先保证生产量的运行策略。其次，搭建了多功能溶液再生系统试验平台，对多种工况下系统的再生性能进行了试验研究，获得了除湿溶液浓度、淡化室与再生室溶液浓度差、运行电流、溶液流速等关键参数对系统再生性能参数的影响，试验中系统电流效率范围为20-70%，当运行电流为15A时，可以获得最大约为0.3%的再生效果，但过高的运行电流会导致系统的电流效率有所降低，同时导致溶液在再生过程中温度有所提高，进而降低溶液在除湿器中的除湿性能。另外，建立了LiCl溶液和LiBr溶液的电导率模型以及多功能溶液再生系统的电流效率模型，改进了系统的能耗模型和性能系数模型，当再生后溶液浓度为36%且温度为22℃时，采用多功能溶液再生的溶液除湿空调系统COP可达到5。溶液温度对系统性能的影响大于溶液浓度，溶液再生初始浓度的提高不利于多功能溶液再生系统的性能，但对于溶液除湿空调系统的整体性能却是有益的。最后，研究了两种除湿溶液对系统性能的影响，当系统所需溶液浓度较低（LiBr溶液在40-42.5%）时，应选择LiCl溶液作为除湿溶液；而当系统所需溶液浓度较高（LiBr溶液在50-52.5%）时，选择LiBr溶液可以使系统拥有更高的COP。.项目按照研究计划完成，已发表5篇SCI收录论文，1篇EI收录论文，申请了1项发明专利。研究工作为多功能溶液再生系统的实际应用提供了理论基础和试验参考。