过滤设备:蔬菜大棚温室除湿降温系统的影响因子优化探析

  • 2021-05-21 11:11:14
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(喷淋室)、除湿剂再生子系统等组成。如所在中国南方高温高湿地区,夏季温室的降温问题一直是困扰现代大型温室在该地区发展与应用的技术难题,许多大型温室在7 -9月的高温季节处于“停产”状态,严重影响了温室的利用效率。虽然利用湿垫-风机降温系统在中国北方高温低湿地区有较好的降温效果,然而该系统在中国南方的高温高湿地区的应用效果并不理想。为提高现行湿垫-风机降温系统对湿热气候条件的适应性,解决湿热地区夏季温室降温问题,本课题组提出了温室液体除湿降温系统,并针对建于武汉地区的塑料温室设计了一套除湿降温系统。国内外和本课题组实测结果,在湿热气候条件下湿垫-风机系统的*大降温幅度为4 ~5T,液体除湿降温系统*大降温幅度为7 ~81,相对湿垫-风机系统降温幅度提高了31左右,能够满足湿热地区夏季温室作物生长的要求。由于中国目前针对高温高湿地区夏季温室除湿降温系统的研究相对较少,因此研究液体除湿降温系统中各主要因素对温室降温效果的影响,对优化系统结构参数和工作参数有理论意义和现实意义。

1试验装置除湿降温系统主要由湿垫、轴流风机、除湿室太阳能集热器10.溶液泵11.阀12.储液箱13.喷头14.供液管15.喷淋室16.挡水板17.挡水栅18.穿孔水管除湿降温系统结构简图液体除湿降温系统工作原理:高温高湿的空气在风机所产生的负压下,由进风口进人喷淋室,空气在喷淋室内上升的过程中与由喷头喷出的除湿液逆向流动并进行热质交换,湿度降低,经除湿后的空气在风机的作用下通过湿帘进行蒸发降温,被降温的空气进人温室,与温室内空气进行热交换,达到温室降温的的,*后由风机排出室外。

从阁1中观察知,配制好的浓溶液存入储液筘①屮,在溶液喷淋的过程中,除湿液落入储液池,经溶液泵①抽至储液箱①,再经溶液泵②抽至喷淋室,如此循环往复(简称循环1)。

经喷淋后的溶液因吸收空气中的水分而逐渐被稀释,其除湿能力随之逐渐减弱,当其稀释到一定浓度时,将它送入储液箱②中,经阀⑦进人太阳能集热器中加热蒸发浓缩,再由溶液泵①抽入储液箱②,如此循环下去(简称循环2),直到除湿液的浓度达到使用要求后,停止循环,再由溶液泵②从储液箱②送入喷淋室中喷淋,重复循环1的过程。

在湿帘工作过程中,循环水栗将回水池中的水抽至湿帘顶部,经穿孔水管喷淋后,水又流人回水槽,*后流入回水池,重新下一轮的循环(简称循环3)。

此系统除湿效果的好坏是影响温室降温效果的一个决定性因素,即要想达到良好的降温效果,就必须将空气的相对湿度在蒸发降温之前降到一个较低的值。那么,如何才能得到较低的空气相对湿度呢为此,本文以挡水栅后的空气相对湿度(以下简称“出口空气相对湿度”)为评价指标,初步确定进口空气的流量、溶液的流量、溶液的浓度和温度、进口空气的温度和湿度等为六个影响因子,利用除湿降温系统进行模拟试验,分别进行单因子试验分析和多因子正交试验分析,找出多因子对出口空气相对湿度的影响效果和影响规律,并确定了这些因子应当怎样结合起来,除湿效果*佳,即建立了出口空气相对湿度关于多因子的数学模型。

试验于2010年7月在华中农业大学工学院试验温室进行。该温室长27m,9开间(每开间长4m),双跨(单跨宽7.5m),顶高4.9m,檐高3.2m,温室两侧墙面上安装了2组5.4mCeldek(赛代克)湿垫和2台9F1250型轴流风机。试验在9开间、双跨温室中进行,试验中除湿降温系统的风量风速、溶液流量等可借助风机和泵来调节。

2正交试验系统降温效果与空气经喷淋除湿后(亦即进入湿垫前)的相对湿度密切相关,从喷淋室出来的空气相对湿度越低,湿垫-风机系统的降温幅度则越大,为此,选定喷淋室出口空气的相对湿度为试验指标来考察各主要因素对降温效果的影响。据张继元的分析,影响CaC12溶液喷淋除湿效果的主要因素有进口空气的流量、溶液的流量、溶液的浓度和温度、进口空气的温度和湿度等6个因素。在进行了单因素试验后,选取了多因素试验的参数取值范围。利用正交表L16(215)安排试验,试验结果见表1(标中的“空列”是根据现有正交表L16(215)的表头设计产生),方差分析见表2.在表1、表2中:A表示进口空气流量,B表示进口空气温度,C表示进口空4气相对湿度,D表示溶液温度,E表示溶液质量浓度,F表示溶液流量,F xA,BxC,BxE,DxC,DxE表示因素的交互作用。

表1多因素正交试验结果试验空列出口空气湿度湿帘出口温度一4注:K1表示因素1水平之和,K2表示因素2水度,D表示溶液温度,E表示溶液质量浓度,F表示平之和表示极差,S=R /16;A表示进口空气流溶液流量,FxA,BxC,BxE,DxC,DxE表示因量,B表示进口空气温度,C表示进口空气相对湿素的交互作用,下同。

表2方差分析表方差来源平方和自由度均方和F值显著性临界值显著极显著较显著显著较显著极显著由表2可知,各因素对试验指标的影响显著程度依次是:进口空气相对湿度C,进口空气温度与进口空气相对湿度的交互作用(BxC)、进口空气温度与溶液质量浓度的交互作用(BxE)、溶液温度D,以及进口空气温度B和溶液质量浓度E.溶液的流量和进口空气的流量对出口空气相对湿度的影响不显著。

条件是:溶液温度和进口空气流量选低水平,其余因素选高水平,在*优方案下,可降低进口空气相对湿度幅度为20%~30%,使出口空气的相对湿度达到50%左右。在后期针对*佳方案与其它方案的比对试验中,检验得出*佳方案条件下对空气除湿的效果*佳。通过已设计的除湿降温系统进行显著性多水平试验,在*优水平的条件下,本系统可获得较理想的降温幅度(7 3CaC12溶液喷淋除湿数学模型的建立与验1模型的建立为了定量地分析出口空气的相对湿度与各主要因素之间的关系,安排了线性回归试验。由于溶液的流量和进口空气的流量对出口空气相对湿度的影响不显著,且溶液的流量取高水平较好,进口空气的流量取低水平较好,进行多元线性回归试验时,溶液的流量定为3.478x10-4m3/s,进口空气的流量定为1.764m3/s,即气液流量比应为5058:1.线性回归主要考察进口空气的温度及相对湿度、溶液的温度及浓度与试验指标的关系。由试验结果,可得出回归方程经显著性检验,得知上述回归方程显著。

为检验数学模型的有效性,课题组做了1组试验。检验试验的条件是溶液流量为3.478x 10-4m3/s,进口空气的流量为1.764m3/S.检验结果表明,出口空气相对湿度的实测值与用数学模型的计算值之间差别甚小,*大误差小于5%,表明所建立的模型比较理想。

4结论与讨论本温室除湿降温系统对出口空气相对湿度影响显著的因子依次是进口空气的相对湿度、进口空气的温度、溶液的温度和溶液的浓度。为取得理想的除湿降温效果,降低运行费用,减少雾沫夹带,溶液的流量应较大,而进口空气的流量应较小,*佳的气液流量比应为5058:1. /s,进口空气的流量为1.764m3 /s时,本除湿降温系统中进口空气的温度、进口空气的相对湿度、溶液的温度和溶液的浓度等4因子与出门空气相对湿度之间关系的模型。经试验验证,该模型的*大相对误差<5%,模型是可靠的。利用该模型可对系统的降温效果进行预测。

本文提出的温室液体除湿降温系统是对现有温室湿垫-风机降温系统的改进,即在湿垫-风机降温系统的基础上增加了除湿室和除湿剂再生子系统。除湿室的构建与湿垫相结合,除湿剂选用价格较低的工业氯化钙水溶液,并可利用太阳能对其进行再生。该系统具有一次性投人少、运行费用低、降温幅度大,可满足中国南方高温高湿地区的温室夏季降温的要求,具有较好的经济性和较广泛的应用前景。

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