1. 课题来源与背景： 课题来源：国家自然科学基金面上项目；项目名称：低温余热除湿的分布式能源系统及其集成机理研究（项目编号：51276042）。 课题背景：分布式能源系统是直接面向用户提供各种形式能量的中小型终端供能系统，它不同于传统的集中式能源生产与供应模式，而是分散在用户端，以能源综合梯级利用模式，达到更高能源利用率、更低能源成本、更高供能安全性以及更好的环保性能的能源系统。燃料燃烧的高品位热能一般用于驱动内燃机或燃气轮机做功发电，中品位烟气余热可用于驱动吸收式制冷机组产生制冷用冷冻水， 然后再驱动其它用能设备，这些中高品位热能的利用方法较为成熟，但低品位余热的利用还存在许多关键科学问题需要解决。传统的冷热电联产系统对于低温余热一般仅作生活热水等低品位利用， 由于用户对热水需求有限，在很多实际应用场合这些“多余”的低温热水不仅无法全部被利用，而且还要使用冷却塔对缸套水进行冷却，这不仅造成了能源的极大浪费，还对环境造成了污染。而与此同时，用户除冷、热、电需求外，在多数应用场合还有除湿需求，在传统的能源解决方案中，这部分需求一般需要通过消耗化石能源或电能来解决。总之，低温余热的高效利用是提高分布式能源系统节能率并拓展其应用领域的关键。

    2. 研究目的与意义： 分布式能源系统中的低温余热利用装置通常紧靠用户设置，甚至与用能系统融为一体。以液体除湿空调装置为例，由于除湿对象为空调环境中的空气，除湿装置必须设置在空调区域内， 并于空调装置融为一体、协同控制。对于这种供能系统与用能系统相互交融的分布式能源系统，不仅变工况特性更为复杂，而且控制系统也更为复杂，必须将供能系统与用能系统统筹考虑，以确保整个能源系统的协同控制。因此，深入研究各单元设备变工况特性，探索供能与用能统筹考虑的协同控制与集成机理，建立全工况系统集成理论与方法，将大幅度提高分布式能源系统的节能水平。 为了解决以上分布式能源系统研究中的关键科学问题，本项目开展基于低温余热除湿的分布式能源系统及其集成机理研究。探索膜法间接除湿机理，构建膜法间接除湿理论及其性能评价准则；构建低温变温热源驱动的蓄能型多级循环液体除湿系统集成理论与方法；建立基于低温动力余热除湿的分布式能源系统集成及全工况高效协同控制理论。本项目研究成果将促进学科交叉，开拓分布式能源系统研究新方向，为满足国家节能减排的重大需求提供新方法和新系统。

    3. 主要论点与论据： 研究考虑流动发展段和流道共轭传热传质特性对平行板式膜流道液体除湿过程中的热量和质量传递的影响规律。建立了平板膜流道到中的三维流动与传热传质数学模型并数值求解，计算出了不同长宽比下的流道内的平均阻力系系数、努塞尔数和舍伍德数，结果表明，平均阻力系数比充分发展阻力系数大15%，因此必须充分考虑入口段的影响。 研究了中空纤维膜管间相互作用对逆流中空纤维膜组件中流体流动和共轭传热传质现象的影响，获得了由膜形成自然边界条件下的努塞尔数和舍伍德数，并对其进行了分析和实验验证，获得的中空纤维膜组件中的准则数可用于组件的结构优化。研究了用于空气加湿的椭圆中空纤维膜接触器管束内的流体流动和共轭传热传质以及管束间流体的轴向流动和传热。计算出了阻力系数、努塞尔数和舍伍德数，研究了管间距、管束排布对准则数的影响规律。 构建内燃机缸套水及低温烟气联合驱动的液体除湿实验装置，研究系统的除湿特性、再生特性和综合特性，分析溶液、空气进口参数等对除湿/再生效果的影响规律；研究循环级数、溶液物性、除湿/再生装置结构等对系统性能的影响规律；研究溶液蓄能系统的能量调节特性、热经济性及变工况运行特性；验证并完善缸套水低温余热驱动的高性能蓄能型液体除湿理论。构建低温余热高效利用的分布式能源系统实验平台，研究不同热力子系统组合在变工况运行条件下的系统性能，研究除湿浓差蓄能对系统全工况性能的优化作用，研究除湿装置与用能侧空调装置协同控制策略，验证并完善低温余热高效利用的分布式能源系统集成理论。

    4. 创见与创新： （1）理论创新层面。本项目突破传统分布式能源系统单一功能的供能模式，提出低温余热除湿的分布式能源系统，实现冷、热、电及除湿四联供，使系统节能率达到25%以上，拓展了分布式能源系统低品位余热高效利用理论。 （2）方法与技术创新层面。本项目从工程热物理学科与化工学科的综合层面，提出液体吸收式除湿内回热流程与表面扰动降膜吸收/再生特征结构，提高低温余热回收与转换利用效率；国内首次建立基于缸套水及低温烟气余热联合驱动液体除湿的分布式能源系统试验平台，验证本项目提出的新理论、新方法。

    5. 社会经济效益，存在的问题： 项目研究热驱动的溶液吸收/解析循环，探索膜除湿器和再生器以及液体除湿系统性能提升机理，将研究成果应用与基于半透膜的间接接触式液体除湿技术中，可以较好解决吸湿剂液滴夹带问题，实现空气除湿，推动溶液除湿技术推广应用。

    6. 历年获奖情况： 无。