液體除濕系統(tǒng)的市場應用
摘要:過去二十年來能源價格的增高和對室內(nèi)空調(diào)要求的提升,人們對液體除濕空調(diào)系統(tǒng)的研究興趣漸濃。液體除濕劑可分為有機類如二醇類及醇類;無機鹽類如氯化鋰、溴化鋰、氯化鈣水溶液等,這些被選為除濕劑的化學藥品都有一個共同特征,也就是在常溫下,其蒸氣壓都相當?shù)?。雖然,這種技術在過去已被廣泛使用,但文獻中對這類除濕系統(tǒng)的質傳數(shù)據(jù)的報導仍然有限。
一、前言
一般工業(yè)用除濕劑在室溫時的蒸氣壓都非常低,因此其與空氣中水份的壓差顯著,造成一種驅動力,將空氣中水氣移入液體除濕劑中,達到除濕空調(diào)的作用。為增加除濕效率,氣液間的接觸必需充分。因此,這種質傳程序大都在填充床中進行,而氣液在填充床吸收塔中的流向有同向與逆向之差別,逆向流可使用動態(tài)滯流來增加吸收效果,而同向流可減少溶液飛沫被氣體帶出,各有其考量之優(yōu)缺點。
為增加氣體與液體溶液間的質量傳遞,接觸面積的增加是一重要因素。使用單位體積內(nèi)大表面積的填充物似乎為一可行的方法,然而一般來說這樣的填充物,可造成填充塔內(nèi)的壓降升高,甚至溶液量無法完全沾濕填充物表面。
液態(tài)干燥劑除濕系統(tǒng)的應用相當廣泛,大體說可分為六項。由于一般國外進囗液體除濕系統(tǒng)十分昂貴,如Kathabar與Niagara系統(tǒng),這些系統(tǒng)在臺灣運轉狀況亦非全部理想,因此本土化技術相當值得推廣。其中溫濕度調(diào)節(jié)等空調(diào)應用為目前國內(nèi)研究單位的研究重點之一。工研院能資所將之應用于農(nóng)業(yè)溫室及倉儲空間的研究,已有相當之成效。
除濕系統(tǒng)的市場應用:
應用分類實例
防腐蝕軍事設備及武器儲藏、電子及計算機設備保護、發(fā)電廠停機后機件保護、鋰電子保護
防止表面水氣凝結防止冷卻盤管表面結霜、滑冰場地、水處理廠的水管表面、表面處理及鍍膜、塑料射出成型
防止霉菌滋長歷史文件、美術藝品、照片等保存、種子儲存、皮革、谷類、罐頭等海運過程保存、釀酒過程
防潮糖果包裝過程、半導體和制藥過程、安全玻璃制造過程、精密的粘接制程
物品干燥處理包覆制模、塑料樹脂制程、糖果外包糖衣、農(nóng)漁產(chǎn)品干燥
溫濕度調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)溫室、HVAC系統(tǒng)之空調(diào)機、室內(nèi)空氣凈化、旅館、醫(yī)院、超級市場之空調(diào)
二、研究方法
工研院能資所發(fā)展之太陽能液禮除濕系統(tǒng)主要分為兩大部份,一為除濕另一為溶液再生。在除濕部份,除采用填充床式的液體除濕塔外,另配有冷凍機組,降低溶液溫度,采混臺式的除濕因子,增加系統(tǒng)的除濕量。
而溶液的再生部份包含兩個主要部份,一為10組(20片)平置式太陽能集熱再生器,另一為由冷卻水塔改裝而成的再生塔,而目前一般商業(yè)化產(chǎn)品多以電能再生溶液。集熱再生器可以收集太陽能加熱溶液。而蒸發(fā)出來的溶液則由風扇將其帶走。然而經(jīng)集熱再生器再生后的溶液溫度仍高。
因此再流入再生塔作二次再生使溶液濃度更能達到要求,同時亦可達到降溫的目的。而再生之溶液經(jīng)由泵浦送入冷凍機組降溫后,再送入除濕塔,如此系統(tǒng)可不斷地循環(huán)使用,達到系統(tǒng)連續(xù)操作的目的。系統(tǒng)配置流程如圖一續(xù)操作的目的。系統(tǒng)配置流程如圖一所示。
(a)太陽能溶液再生機組
在除濕空調(diào)器對外氣除濕后除濕溶液將被稀釋,稀釋溶液必須經(jīng)由加熱使溶液升溫,使溶液表面水蒸氣壓增大,當溶液與其接觸空氣間水蒸氣壓差拉大時,溶液中水氣將經(jīng)由質傳效應排放至接觸空氣中,以達到濃縮除濕溶液的目的。
在太陽能液體除濕空調(diào)系統(tǒng)中,是經(jīng)由太陽能集熱再生器收集太陽熱能直接對溶液加熱,而臺灣經(jīng)年日照充沛,此種直接利用太陽熱能加熱再生溶液的方式,不失為一種節(jié)約能源的好辦法;另一方面,海島型氣候使臺灣夏季高溫高濕,除濕空調(diào)的需求對人類居住及物品儲貯均極為重要,因此,在臺灣以太陽能作為驅動除濕空調(diào)系統(tǒng)的熱源極具潛力。
(b)液態(tài)干燥劑除濕組件
本系統(tǒng)的除濕部份,采用填料床除濕塔與冷凍機組相配合的設計在PVC制的填料床中,填入聚丙稀(P.P)材質的2"直徑的TRI一PACK雙星球形填料。溶液為89%到94%的三乙基乙二醇,其與空氣采同向流動的方式接觸再配合風道及濾網(wǎng)設計,可有效地防止溶液的飛沫被空氣帶出。
本系統(tǒng)使用的壓縮機種類為密閉往復式壓縮機,為保留設計裕度,壓縮機及冷凝器容量皆采用3噸,因為蒸發(fā)器的冷卻劑為三乙基乙二醇而非水,而水的比熱約為TEG的1.8倍,所以我們所選用的蒸發(fā)器亦為3噸。再生溶液經(jīng)冷凍機組再送回,除濕塔,從塔頂灑下,經(jīng)過填充物與濕空氣充分接觸,將空氣中的水份帶出,更增加系統(tǒng)的除濕率。
三、后續(xù)研究
最早將液體除濕空調(diào)系統(tǒng)應用在實際建筑物的空氣凈化研究,主要有Moschandreas和Pelwani(199O)。他們在給美國GasResearchInsti一tute(GRI)的期末報告中,評估了這一類空調(diào)系統(tǒng)在兩處不同的辦公室建筑物中的實際操作情形。將過去發(fā)展的太陽能液體除濕技術,截取其中的關鍵技術-液體除濕系統(tǒng)空調(diào)技術,進一步擴大市場技術應用研究,應是未來值得能源研究發(fā)展基金繼續(xù)支持的。
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