溶液蓄能特性的研究.pdf

中困T程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：063103 溶液蓄能特性的研究 杜斌，施明恒 东南人学动力系，南京210096 l Tel：0258l 摘要莆能足含理和有效利用能量的．霞要方式之一。奉文从溶液热力学和质量传递角度“j发，研究了溶 液的薷能机理和帮能特性以及佴生过程蓠能量的tf算方法。计算表明，溶液白：蒂能方面只有叨显的优 势，)e蓄能密度远大于传统的蓄冷方式。影s《f8itj：生过程的主要凼索是空气一溶液流量比(MR)及弭生 温度。溶液的蓄能能YJ随着弭生温度的提高而增强，随右空气一溶液浼嚣比MR的增大mf增人。 关键词：溶液营能孤生传质 一、前言 利用溶液蓄储热能是目前国内外正在发展的一种新型蓄能技术，在太阳能利用领域 有重要的应用前景。传统的热能储存方式通过介质的显热和潜热进行能量存储，与周围 环境存在温差，因此会有很火的热损火。但利用盐溶液的浓度差进行蓄能，就不存在这 J 表明，盐溶液有很大的蓄能潜力，其蓄能能力远远超过现有冰蓄冷的能力；Kessling[1 对典互!除湿溶液的蓄能能力进行了分析和计算。代彦军‘21对溶液除湿潜能存贮的热质 传递过程进行了分析。殷勇高等幻1研究了蓄能型太阳能除湿空调系统。但文献中对溶 液蓄能特性的研究比较缺乏。本文将从溶液热力学和质量传递角度出发，对溶液的蓄能 机理和蓄能特性以及蓄能量的计算进行分析研究。 二．溶液蓄能的物理机制 除湿溶液具有吸收水分的能力。吸收水分后溶液变成稀溶液，溶液的化学能转变为 热能释放出来。将稀溶液还原成浓溶液，浓溶液又具备了重新吸湿的能力。此时，外加 的热能又变成化学能储存在溶液中。所以稀溶液还原成浓溶液是一个能量积蓄的过程， 而浓溶液吸收水分变稀是一个能量释放过程。所谓溶液蓄能，就是指通过溶液浓度的变 化，将热能以化学能的形式储存的一种蓄能方式。蓄能能力是指储存的浓溶液吸收水份 的能力。 溶液吸收或释出水分是一个相间的传质过程，在一般的情况下，该传质过程中溶液 的体积变化不火，可以不计过程的容积功。由热力学第一定律，在定温定压下，溶液吸 湿(排湿)过程的能量方程为 (1) Q=△日． 式中，Q为溶液吸湿(排湿)过程中放出的热量。Q称为积分稀释热乃’，单位为J／Kg 或J／mol。它等于溶液吸湿(排湿)前后的焓差△H。 另一方面，也可以根据溶液吸湿(水蕉汽)前后溶液浓度的变化米计算吸湿的热效 应。设溶液吸湿前的溶液质鼍浓度为毛I， 吸湿后的质楚浓度为毛2．，贝I每公斤溶液从 外界所吸收的水份(水蒸汽)为(毛l一毛2)／毛2，由此可得到每公丌‘溶液吸湿后所放jj： 的热越(即单位积分稀释热)为(毛l一毛2)r／毛2，式中，r为水的汽化滞热。 1547 三．溶液的蓄能能力 在溶液吸湿过程中，主要是通过空气的对流传质米吸收空气中的水份。溶液的含湿 量从dj变为d2，而空气含湿量的变化为A Y=K—Yl。设被处理空气的质量流量为M。， 除湿溶液的质齄流量为Ms。则除湿器中空气和溶液的流越比MR为MR=m。／m。 根据水份的质量平衡，有 历。(K—E)=脚。(d2一d1) (2) 定义除湿溶液的蓄能能力SC为单位体积除湿溶液在单位时间内吸收水蒸气所放出 的热量(满热)，则溶液的蓄能能力SC可以朋下式表示： “’5 (3)…