基于超声雾化再生和半渗透膜技术的热泵驱动型溶液除湿系统研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51876115
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0601.工程热力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Dehumidifier and regenerator are the two core components of liquid desiccant system. The packed-column dehumidifier has the trouble of liquid carryover in the processed air, and hence, it is very necessary to develop semi-permeable membrane dehumidifier. But the semi-permeable membrane has high resistance of mass transfer, which results in low working efficiency of dehumidifier. Two measures can be taken to improve the working efficiency of the membrane-type solution dehumidifier: one is to develop semi-permeable membrane materials with high permeability of water vapor, and the other is to improve the working conditions of the membrane-type solution dehumidifier, such as increasing inlet concentration of solution through improving the working performance of solution regenerator. Ultrasonic atomization will produce a gas-liquid reaction area of many times larger than that of a packed column, and it is expected to develop a solution regenerator with super-high performance which provides the stronger solution for the membrane-type solution dehumidifier. Based on this, this project proposes a heat-pump driven solution dehumidification system with the ultrasonic atomizing regenerator and the semi-permeable membrane dehumidifier, and meanwhile, it makes a theoretical study on the issues related to the new type solution dehumidification system including the collision mechanism and the heat-and-mass transfer characteristics of atomization droplets, thermodynamics of ultrasonic atomizing regenerator, semi-permeable fiber membrane materials, mass transfer mechanism of semi-permeable fiber membranes, thermodynamics of membrane-based dehumidifier, matching optimization and dynamic coupling characteristics between dehumidification system and heat pump system. The research contents in this project will lay a theoretic foundation for developing the safe and efficient solution desiccant system and have high scientific theoretical value and practical significance.
除湿器和再生器是溶液除湿系统两大核心部件。填料塔式除湿器存在空气“带液”问题,很有必要发展半渗透膜溶液除湿器,但半渗透膜传质阻力大使得除湿器工作效率低,为此,一方面需研发水蒸气渗透率高的半渗透膜材料,另一方面可改善半渗透膜溶液除湿器工作条件(如增加溶液进口浓度)。超声波雾化将产生比填料大许多倍的单位体积气-液反应面积,有望开发超高性能溶液再生器,为半渗透膜溶液除湿器提供更高浓度的除湿溶液。基于此,本课题提出以超声波雾化再生器和半渗透膜溶液除湿器为基础的新型热泵驱动型溶液除湿系统,并对该系统及关键部件进行基础理论研究,包括雾化液滴碰撞机制及传热传质动态特性研究,超声波雾化再生器热力学研究,半渗透纤维膜材料研究,半渗透纤维膜传质机理及其组件热力学研究,除湿系统与热泵系统之间匹配优化及动态耦合特性研究。本课题研究为开发安全高效溶液除湿系统奠定理论基础,具有很高的科学理论价值和实际意义。

结项摘要

本课题针对当前溶液除湿技术存在的空气“带液”问题和除湿效率低的问题,提出以超声波雾化再生器和半渗透膜溶液除湿器为基础的新型热泵驱动型溶液除湿系统,并对该系统及关键部件进行基础理论研究,包括雾化液滴碰撞机制及传热传质动态特性研究,超声波雾化再生器热力学研究,半渗透纤维膜材料研究,半渗透纤维膜传质机理及其组件热力学研究,除湿系统与热泵系统之间匹配优化及动态耦合特性研究。研究内容主要包括:.(1)研究了除湿溶液超声波雾化液滴粒径影响因素,包括工作频率,流量,功率,液相粘度及液相张力;.(2)研究了除湿溶液超声波雾化再生热力学模型,结合实验数据对超声波雾化再生器进行热力学参数分析和结构优化研究;.(3)研究了溶液膜除湿器动态特性模型,结合实验数据对溶液膜除湿器动态特性进行热力学参数分析研究;.(4)研究了基于PVDF疏水材料的溶液除湿半渗透膜性能;.(5)研究了内冷型半渗透膜溶液除湿器热力学性能;.(6)研究了关键运行参数对除湿系统性能影响,利用热力学㶲理论分析了除湿循环各过程的能量损失本质。.研究成果主要有:.(1)成功研发了适合于除湿溶液再生的PVDF-TPU半渗透复合纤维膜,具有水蒸气渗透系数高,不容易被除湿溶液污染,且机械强度高等,在溶液除湿系统中将具有较高的推广引用价值;.(2)构建了逆流式超声雾化溶液再生器优化设计模型,为后续应用奠定了理论基础。.(3)构建了错流半渗透膜溶液除湿器优化设计模型,为后续应用奠定了理论基础。.(4)构建了以热泵系统为驱动力,半渗透膜溶液除湿器和超声波雾化再生器为核心组件的热泵溶液除湿系统理论分析模型,为该系统推广应用提供了重要理论依据。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
State-space model for transient behavior of membrane-based liquid desiccant dehumidifier
膜基液体干燥剂除湿器瞬态行为的状态空间模型
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118711
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Li Wei;Yao Ye;Shekhar Divyanshu Kumar
  • 通讯作者:
    Shekhar Divyanshu Kumar
Modeling and performance investigation on the counter-flow ultrasonic atomization liquid desiccant regenerator
逆流超声雾化液体干燥剂再生器建模及性能研究
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2019.114573
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Yao Ye;Li Wei;Hu Yixiong
  • 通讯作者:
    Hu Yixiong
Thermodynamic analysis of internally-cooled membrane-based liquid desiccant dehumidifiers of different flow types
不同流型内冷膜式液体除湿机的热力学分析
  • DOI:
    10.1002/joc.1539
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Li Wei;Yao Ye
  • 通讯作者:
    Yao Ye
Modular modeling of air-conditioning system with state-space method and graph theory
状态空间法和图论的空调系统模块化建模
  • DOI:
    10.1016/j.ijrefrig.2018.11.040
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Refrigeration
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yao Ye;Chen Jiongde;Feng Jingmei;Wang Shaofan
  • 通讯作者:
    Wang Shaofan
Photo-crosslinked nanofibrous membranes as advanced low-temperature regenerative desiccant
光交联纳米纤维膜作为先进的低温再生干燥剂
  • DOI:
    10.1016/j.polymertesting.2019.105947
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Polymer Testing
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Yao Ye;Dai Li;Jiang Fengjing
  • 通讯作者:
    Jiang Fengjing

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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    姚晔
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    姚晔
  • 通讯作者:
    姚晔
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    姚晔
  • 通讯作者:
    姚晔

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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