《空氣熱濕耦合處理過程的不可逆性及其最佳化理論》是依託清華大學，由陳群擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：空氣熱濕耦合處理過程的不可逆性及其最佳化理論
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：陳群
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對空氣熱濕處理系統中的熱質耦合傳遞過程，本項目首先定義描述溶液和濕空氣吸收/釋放全熱（顯熱和潛熱）能力的物理量- - 溶液火積和濕空氣火積，建立衡量空氣熱濕耦合處理過程不可逆性的量度- - 溶液/濕空氣火積耗散，以此從傳熱傳質機理上揭示空氣熱濕處理系統熱性能的影響因素。並且，從溶液/濕空氣火積耗散的角度建立比較不同空氣熱濕處理系統/設備熱性能的直觀評價標準- - 阻抗。通過分析全熱傳遞量與溶液/濕空氣火積耗散之間的定量關係，提出溶液/濕空氣火積耗散極值原理及其對應的空氣熱濕處理過程的最佳化設計方法，並用來對溶液除濕/蒸發冷卻系統及其設備進行最佳化設計。最後，實驗測試和比較最佳化前後熱質交換系統/設備的熱性能、火積耗散和阻抗，驗證理論分析和數值結果。本項目科學意義明確、套用背景清晰，相關研究可以深化與發展火積的理論，建立熱質耦合傳遞過程分析和最佳化的理論與方法，為空氣熱濕的節能高效處理提供理論指導。
結題摘要
本課題嚴格按照研究計畫執行，未作任何調整。以空氣熱濕的高效處理與綜合利用為背景需求，針對濕空氣蒸發冷卻過程和溶液除濕/再生過程，圍繞“①溫度、濕（濃）度對濕空氣、溶液吸（放）熱能力綜合影響的定量評價；②蒸發冷卻、溶液除濕過程不可逆性的衡量標準及最佳化準則”2個科學問題，定義了濕空氣(火積)來表征濕空氣吸熱能力，並導出了蒸發冷卻過程中的濕空氣(火積)平衡方程及濕空氣(火積)耗散熱阻的表達式來定量評價蒸發冷卻過程的性能。同時，在明確了最小濕空氣(火積)耗散熱阻與最小(火用)損失這兩個最佳化目標在蒸發冷卻過程最佳化中區別的基礎上，提出了間接蒸發冷卻系統全局最佳化設計的新方法。利用該方法對典型的間接蒸發冷卻系統進行了最佳化設計，指出了相應的最佳化設計準則，並搭建了間接蒸發冷卻系統性能測試台來實驗驗證理論分析和最佳化結果。另一方面，針對濕空氣和溶液組成的二元體系，建立了濕空氣—溶液的分區狀態圖，直觀體現了溶液在不同溫度和濃度狀態下的除濕/加濕能力，從而便於最優除濕/加濕流程的構建。此外，定義了表征溶液在一定溫度和濃度下除濕/加濕能力的物理量——溶液(火積)，導出了溶液除濕/加濕過程中的溶液(火積)平衡方程及溶液(火積)耗散熱阻的表達式來定量評價溶液除濕/加濕過程的性能，從而驗證了分區最佳化流程的正確性。在上述理論研究的指導下，發明了“變壓密封式蒸發冷卻製冷系統”來進一步降低濕空氣的吸熱溫度，提高其冷卻性能；發明了“一種空氣與溶液或水之間的熱質交換系統”來充分提高溶液的除濕/加濕性能；並且，基於強化傳質、抑制傳熱的思路，研究並實驗驗證了適用於人體紅外隱身的材料結構。總之，通過本課題的研究，發展了濕空氣熱質耦合傳遞過程分析和最佳化的理論和方法，有利於提高濕空氣熱濕處理系統的能源利用效率。並且，撰寫英文專著章節 1 章，申請中國發明專利 2 項（已授權 1 項），發表SCI檢索論文 23 篇（國際期刊論文 16 篇），上述論文被SCI他引 83次。並且,課題負責人被邀請在“第七屆全國製冷空調新技術研討會”做大會報告 1次。
