叉流再生器性能试验研究

    再生器中进行的是溶液和空气之间的热质耦合传递过程,传热与传质过程相互影响。鉴于过程的复杂性,大多数学者有关再生器性能的关联式都是基于大量试验基础得到的。如Potnis S.V.[1]利用LiBr-H₂O溶液作为再生剂,对逆流再生器进行了试验研究;Fumo[2]用试验研究了逆流再生器中LiC-lH₂O溶液的再生性能,并与理论结果进行了比较;Esam Elsarrag[3]试验研究了以有机盐TEG作为再生剂的逆流再生器的性能。关于叉流再生器性能的研究方面,清华大学的刘晓华等[4]利用LiBr-H₂O溶液作为再生剂,对传质性能进行了实验研究,得到了再生性能的实验关联式;其他再生剂在叉流再生器中的性能研究并不多见,关于这方面的试验数据也较少。因此,笔者搭建一个以LiC-lH₂O溶液作为再生剂的叉流再生性能测试试验台,用来研究空气、溶液进口参数对再生性能的影响,并基于试验数据提出用于LiC-lH₂O溶液的再生效率和传质系数试验关联式,最后利用现有试验数据与文献[4]中的相关结果进行比较。

    1 性能测试试验装置

    1. 1 试验装置

    试验装置原理如图1所示,再生模块采用比表面积为396m²/m³的Celdek规整填料, 其总尺寸为500mm×300mm×500mm(长度×宽度×高度)。整个装置由空气循环、溶液循环和水循环3个部分组成。试验过程中,环境空气进入再生 风道后经过空气冷却器冷却、电加热器加热以及蒸汽加湿器加湿处理后达到试验所需进口参数,并通过均流段进入再生模块与溶液进行热质交换,再生结束,在排风 机的驱动下排出室外,进入排风机前由除沫器进行了除沫处理;再生溶液由溶液泵带动进入加热器或冷却换热器后达到设定温度,然后进入再生模块再生后回流到溶 液箱,其中溶液的加热和冷却通过直接对其进行电加热和与冷却水换热实现;水循环包括对空气进行加湿处理和对溶液进行冷却。此外,试验装置中安装制冷机组用 于冷却环境空气。

    为了保证再生溶液能够均匀地润湿填料,试验中采用了压力型布液器将再生溶液喷淋至布液板,依靠重力和合理的布液板喷淋密度(400个/米2)实现了布液均匀,从而达到较高的填料润湿率。再生器正面安装有机玻璃板,便于观察溶液和空气的流动状况。

    1. 2 测试装置

    测试叉流再生器性能需要实时测量再生器进出口空气、溶液参数。空气侧参数包括风量和进出再生器的温度、相对湿度。空气流量测量采用SwmaAir的热线风 速仪,并在使用前经专业校准,温度和相对湿度的测量采用高精度的铂电阻和电容式湿度传感器;溶液侧进、出口温度采用耐腐蚀的铂电阻传感器,流量采用玻璃转 子流量计,利用称量法测量溶液浓度。测试数据通过数据采集仪(Ag-ilent34970A)保存到数据库中,实现试验数据的自动化处理和分析,一次仪表 的相关精度见表1。空气试验参数以干球温度34℃,湿球温度28.2℃[5]为基准,并设定一定的调节范围,溶液参数的选择须保证实现再生全工况测试,具 体参数见表1。