舰船温湿度调节系统的优化设计及控制
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摘要
本论文的研究工作来源于为海军提供除湿制冷设备的工程项目。对海军来说，由于海上湿度很大，加上夏天的高温天气，即在高温、高湿的环境下，给设备及舰艇工作人员带来诸多的危害。所以，海军对于可进行除湿、降温的温湿度调节系统的需求极为迫切。本研究即是围绕此需求而展开的。
首先，对除湿和制冷的诸多机理展开研究，探索具有环保、节能的除湿和制冷方法——干式固定床型除湿方案和太阳能固体吸附式制冷方案：用干式固定床型除湿代替目前常用的转轮式除湿，这已成功地投入我们的工程实施，运行高效；用太阳能固体吸附式制冷代替目前常用的蒸汽压缩机制冷。然后在此基础上，对除湿和制冷进行集成，组成一个完整的除湿制冷系统——太阳能开式循环除湿制冷系统，希望以此代替目前我们在工程中由干式固定床型除湿和蒸汽压缩式制冷所组成的集成系统。该系统保持了既有的功能，既可以单独进行除湿供干风或制冷供冷风运行，还可以进行除湿和制冷的协作供干冷风运行；并且整个系统的主要能耗来自太阳能，使其环保、节能。
其次，着重对在恶劣工作环境下，除湿制冷系统的控制系统进行设计，工程中选用了以可编程控制器为核心的控制系统。实际应用证明，该设计系统是一个简单实用、高效可行、可靠稳定的工程自动化测控系统，具有很强的推广应用价值。
本课题的研究，结合了实际工程项目的成功实施，在尽可能的情况下，为实际工程项目的进一步优化实施提供理论指导；并且对于开发新的环保、节能空调也有非常大的推广意义，相信本除湿制冷系统会有良好的应用前景。
The research work of this thesis is derived fiom the project of providing the dehumidification and refrigeration equipment for our navy. As for navy, the high humidity surrounding by the sea is very harmful to the devices and man on the vessels, especially in the summer with high temperature and high humidity. So it is very necessary for navy to equip dehumidification & refrigeration adjusting system. My research work is carried out to this target
Firstly, I do my work on the many mechanisms of dehumidification & refrigeration, researching environment-protecting and energy efficient methods of dehumidification & refrigeration -- Dry Fixed Bed Dehumidification & Solar Energy Solid Absorption Refrigeratioa Dry Fixed Bed Dehumidification has been put in practice successfully instead of Wheel Dehumidificatioa Solar Energy Solid Absorption Refrigeration substitutes for Evaporation Compressor Refrigeratioa On the bases of the researching, I integrate Dry Fixed Bed Dehumidification with Solar Energy Solid Absorption Refrigeration into a whole system -- DCS, which is drived by solar energy. I hope this design can replace the integral system of Dry Fixed Bed Dehumidification & Evaporation Compressor Refrigeration in our present project
Secondly, most research work has done for the controlling system. According to requirement of running in the bed surrounding, PLC controlling system is recommended, which is proved running efficiently and reliably.
The researching work is combined with our actual project, and it will provide rational guidance in theory for our project in the future as more as possible. It is very useful to meliorate the surrounding on the navy vessels, and also helpful to develop new air-conditioner. I believe that this designed system has well prospect
首先，对除湿和制冷的诸多机理展开研究，探索具有环保、节能的除湿和制冷方法——干式固定床型除湿方案和太阳能固体吸附式制冷方案：用干式固定床型除湿代替目前常用的转轮式除湿，这已成功地投入我们的工程实施，运行高效；用太阳能固体吸附式制冷代替目前常用的蒸汽压缩机制冷。然后在此基础上，对除湿和制冷进行集成，组成一个完整的除湿制冷系统——太阳能开式循环除湿制冷系统，希望以此代替目前我们在工程中由干式固定床型除湿和蒸汽压缩式制冷所组成的集成系统。该系统保持了既有的功能，既可以单独进行除湿供干风或制冷供冷风运行，还可以进行除湿和制冷的协作供干冷风运行；并且整个系统的主要能耗来自太阳能，使其环保、节能。
其次，着重对在恶劣工作环境下，除湿制冷系统的控制系统进行设计，工程中选用了以可编程控制器为核心的控制系统。实际应用证明，该设计系统是一个简单实用、高效可行、可靠稳定的工程自动化测控系统，具有很强的推广应用价值。
本课题的研究，结合了实际工程项目的成功实施，在尽可能的情况下，为实际工程项目的进一步优化实施提供理论指导；并且对于开发新的环保、节能空调也有非常大的推广意义，相信本除湿制冷系统会有良好的应用前景。
The research work of this thesis is derived fiom the project of providing the dehumidification and refrigeration equipment for our navy. As for navy, the high humidity surrounding by the sea is very harmful to the devices and man on the vessels, especially in the summer with high temperature and high humidity. So it is very necessary for navy to equip dehumidification & refrigeration adjusting system. My research work is carried out to this target
Firstly, I do my work on the many mechanisms of dehumidification & refrigeration, researching environment-protecting and energy efficient methods of dehumidification & refrigeration -- Dry Fixed Bed Dehumidification & Solar Energy Solid Absorption Refrigeratioa Dry Fixed Bed Dehumidification has been put in practice successfully instead of Wheel Dehumidificatioa Solar Energy Solid Absorption Refrigeration substitutes for Evaporation Compressor Refrigeratioa On the bases of the researching, I integrate Dry Fixed Bed Dehumidification with Solar Energy Solid Absorption Refrigeration into a whole system -- DCS, which is drived by solar energy. I hope this design can replace the integral system of Dry Fixed Bed Dehumidification & Evaporation Compressor Refrigeration in our present project
Secondly, most research work has done for the controlling system. According to requirement of running in the bed surrounding, PLC controlling system is recommended, which is proved running efficiently and reliably.
The researching work is combined with our actual project, and it will provide rational guidance in theory for our project in the future as more as possible. It is very useful to meliorate the surrounding on the navy vessels, and also helpful to develop new air-conditioner. I believe that this designed system has well prospect
引文
[1]徐正康，李建勋，王昌遒．做好规则，迎接天然气．2001年城市煤气学会常务理事会
[2]王长庆，龙惟定，丁文婷．各种冷源的一次能耗及对环境影响的比较．节能技术，2000(4)
[3]罗丽芬．暖通空调领域的燃气应用．暖通空调，2002年第4期
[4]State-of-the-Art Report. ASHRAE Journal, Jan.1991
[5]陈沛霖．近年美国空调技术的发展．暖通空调，1996．1
[6]Shuzo Murakami, shinsuke Kato, Jie Zeng. Development of a computational thermal manikin. The 2nd International Symposium on HVAC, Beijing, 1995, 29-38
[7]李先庭，李吉生，江亿．室内空气交换率的数值计算及应用．见：全国暖通空调制冷 1996年学术年会论文集，1996．241-244
[8]卢燕．轴对称矢量喷管流场计算及数值模拟研究．西北工业大学硕士论文，2000年3月
[9]王建峰．矢量喷管流场及冷却研究．西北工业大学硕士论文，2000年3月
[10]S.V.帕坦卡．传热与流体流动的数值计算．科学出版社，1984
[11]陶文铨．数值传热学．西安交通大学出版社，1988
[12]李先庭，李晓峰，严启森．一种求解湿空气温度和相对湿度的CFD算法．暖通空调，2000年第2期
[13]薛殿华，空气调节．清华大学出版社，1991
[14]铃木谦一郎，大矢信男．除湿设计．中国建筑工业出版社，1980
[15]傅秦生，何雅玲．热工基础．西安交通大学出版社，1995年7月
[16]张立志，江忆．膜法空气除湿的研究与进展．暖通空调，1999年第6期
[17]Tasaka M. Futamura H. The effect of temperature on thermoosmosis, J Membrane sci, 1986, 28:183～190
[18]Wang K L,etc. Hollow air drying, J Membrane sci, 1992,72:231～244
[19]Cussler E L, etc. Air drying with hollow fiber. AICHE sep DIV Topical Conference, Miami FL, November 1992:866
[20]Janse AE, etc. Methods to improve flut during alcohol/water azeotrope separation by vapor permeation, J Membrane sci, 1992,68:229～239
[21]Poddar T K and Sirkar K K. A hybrid of vapor permeation and membrane-based absorption
-stripping for voc removal and recovery from gaseous emission, J membrane sci, 1997,132: 229～233
[22]李树林．空调制冷技术．机械出版社，1998年5月
[23]袁秀玲．制冷与空调装置．西安交通大学出版社，2001年
[24]朱明善．21世纪制冷空调行业绿色环保制冷剂的趋势与展望．暖通空调，2000年第2期
[25]李淑芬．总结十年成果继续开拓创新．工程热物理学报．1996，17(3)：379～384
[26]朱冬生．吸收式热泵循环过程的模拟及实验研究【博士论文】．广州，华南理工大学．1997
[27]游全根．固体吸附式制冷在余热回收中的应用．新能源，1998，20(1)：7～12
[28]李明，王如竹．太阳能固体吸附式制冷的研究与进展．新能源，1998，20(2)：6～12
[29]朱冬生，江立军．太阳能吸附式制冷和供热的研究展望．新能源，1998，20(4)：20～26
[30]R E Critoch. Performance Limitations of Absorption Cycles for Colling. Solar Energy, 1988, 41(1):21-31
[31]伊继东，施峰，李明．太阳能固体吸附式制冷循环的热力分析与计算．新能源，1998，20(9)：16～19
[32]李明，王如竹．一种全新型的太阳能供热与制冷联合循环复合系统—Ⅱ：系统动态仿真太阳能学报，1999年7月第3期
[33]施峰，伊继东，张跃，李明．太阳能固体吸附制冷系统的设计研究．新能源，1998，20(1)：5～11
[34]李曾豫，殷志强，刘学臣．全玻璃真空管太阳空气集热器的应用．太阳能学报，1997
[35]张学军，施峰，曾言行．固体吸附制冷工质对的研究．新能源，1998，20(1)：27～31
[36]王如竹 等．国产活性炭—甲醇吸附式制冷性能研究．太阳能学报，1995，16(2)：155～161
[37]陈江平 等，活性炭—乙醇吸附式制冷系统的实验研究．太阳能学报，1996，17(3)：216～219
[38]张辉 等．吸附式制冷系统传热传质的简化分析及吸附床的设计．低温工程，1995，6：43～48
[39]G Cacciola etc. Advances on Innovative Heat Exchangers in Absorption Heat Pump. Solid Sorption Refrigeration Sym, 1992,11:44～52
[40]朱冬生，谭盈科．热泵吸附器中传热传质过程的研究．化工学报，1993，44(2)：212～217
[41] 朱冬生，汪立军，康新宇，谭盈科，王盛卫．太阳能吸附器中强化热传导性能的实验研究太阳能学报，1998年4月第2期
[42] 朱冬生，王忠民，林琳，汪立军，谭盈科．导热高分子/沸石复合物强化固体吸附热传导性能的研究．过程热物理学报，1999年1月第1期
[43] 陈君燕，薛殿华，楼虹．复合干燥剂冷却系统
[44] 张鹤飞．太阳能热利用原理与计算机模拟．西北工业大学出版社，1990年3月
[45] 顾战松，陈铁年．可编程控制器原理与应用．国防工业出版社，1996年1月
[46] 廖常初．可编程控制器的编程方法与工程应用．重庆大学出版社，2001年2月
[47] 诺金公司温湿度传感器与变送器综合本
[48] 三菱超小型可编程控制器MELSEC-FX2系列使用手册
[2]王长庆，龙惟定，丁文婷．各种冷源的一次能耗及对环境影响的比较．节能技术，2000(4)
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[43] 陈君燕，薛殿华，楼虹．复合干燥剂冷却系统
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[48] 三菱超小型可编程控制器MELSEC-FX2系列使用手册