1. 课题来源与背景： 课题来源：国家自然科学基金青年科学基金项目；项目名称：用于液体除湿的膜流道传热传质强化及其共轭机理研究（项目编号：51306038）。 课题背景：我国地处欧亚大陆，面对广阔的太平洋，海陆之间热力差异巨大，使得我国的大部分地区季风型气候显著，尤其是夏季受来自海洋暖湿气流的影响，气温高并且潮湿多雨。这种高温高湿的气候条件导致空调系统中空气湿度控制负荷较大，有20%~40%的能耗用于湿负荷的处理，因此，发展新型节能除湿技术对建筑节能有重要意义。 空气除湿方法包括冷却除湿、电化学除湿、干燥剂除湿等。其中，由于液体除湿方法相比其他几种方法具有无液态水凝结、除湿与再生空气分离、易利用低品位能源等优点，液体除湿技术得到了迅速的发展。传统液体除湿系统中的除湿器和再生器通常使用填料塔。空气和溶液在填料塔内直接接触，除湿剂极容易被空气夹带。假如将具有盐溶液等吸湿剂液滴的空气送入室内，这将给人体的健康带来较大伤害，并且会腐蚀家具等室内装饰物。因此，寻求一种新的液体除湿方式彻底解决除湿剂液滴夹带的问题已迫在眉睫。为了解决这个问题，最近有少数学者把目光转向了间接接触式液体除湿。选择性透过膜被用来实现这种液体除湿方式，空气和除湿溶液被膜隔离。该膜具有选择透过性，只允许水蒸气的透过，而阻止其他气体和液体的渗透。空气和除湿溶液通过膜进行热量和水蒸气的交换，实现除湿制冷。

    2. 研究目的与意义： 膜式液体除湿流道类似于金属换热器中的流道，同样可以通过改变流道结构与形式、增加翅片等方式强化传热传质，实现非强化传热传质流道到强化传热传质流道的重要转变。虽然流道的改造与翅片的增加等方式是常用的传热传质强化技术，但是应用于膜接触器液体除湿却是一个需要深入探索的新课题。这是因为膜式液体除湿流道和金属换热器流道中的传热传质有显著的不同，包括空气和除湿溶液之间传热传质同时存在、相变热的产生以及热质共轭传递，这导致膜表面边界条件既不是恒温（恒组分）也不是恒热流密度（恒湿通量）边界条件，而是膜表面自然形成边界条件。换热器中的基本准则数通常是等壁温或者等热流密度边界条件下获得的，不能准确地反映膜接触器液体除湿过程中热质共轭传递的特性。另外，动力学参数和非动力学参数对这些准则数的影响尚未深入研究。然而，在液体除湿技术的实际应用中，空气和溶液温湿度、流量等参数往往会不断发生变化。因此，需要通过科学的实验和数学模型模拟研究，获得强化传热传质膜式液体除湿流道中的基本准则数，并从定性和定量上找出动力和非动力学参数对这些膜除湿流道的基本准则数和传热传质类比规律的核心影响因素。

    3. 主要论点与论据： 对于平板膜接触器，建立了各种流道中的流动与传热传质三维数学模型，计算出了共轭传热传质边界条件下的努塞尔数和舍伍德数，揭示出了空气和溶液通过膜相互影响产生的共轭传热传质机理。通过建立侧进侧出平板膜接触器内流动与传热传质活塞流数学模型并求解分析，的结果表明，当入口长度比和流道长宽比等于0.1时，相比错流流道，性能提升了10%左右。 对于中空纤维膜接触器，构建了逆流和错流椭圆形中空纤维膜流道。采用自由表面模型、周期性单元模型和分形模型建立了各种流道中的流动与传热传质数学模型，计算出了共轭传热传质边界条件下的努塞尔数和舍伍德数，并与等壁温或等热流密度边界条件下的准则数相比较，揭示出其共轭传热传质特性，结果表明，纤维管分布对流动与传热有较大的影响，当纤维管分布越集中，阻力系数和努塞尔数越小。当半轴比越小，综合传热能力得到提升；随机分布是影响椭圆管管间传递现象的主要因素，阻力系数和努塞尔数分别比四边形排列的小24.7-65.4%、19.5-91.8%。

     4. 创见与创新： (1) 构建了强化传热传质膜式液体除湿流道，采用自由表面模型、周期性单元模型以及分形模型建立流道中流体流动与传热传质数学模型并求解，获得努塞尔数等准则数。这些基本数据可以为以空气与除湿剂为工质的液体除湿膜接触器的设计提供重要的数据基础，对传统的用于显热交换的流道中对流传热数据是一种有益补充。 (2) 揭示出膜除湿流道中共轭传热传质及其类比机理，分析各实际操作工况、结构参数以及膜传递特性对热质共轭传递以及类比规律的影响，并总结出其关键因素。这将为空气除湿过程中复杂多变的气候条件和膜传输性能变化的研究提供有利的理论依据。

     5. 社会经济效益，存在的问题： 基于该项目的理论研究成果，课题组目前已经研制出了膜式液体除湿样机，主要是基于东莞理工学院广东省分布式能源系统重点实验室的除湿、加湿、制热等膜操作理论技术，利用全球成熟的单元技术为单元模块，以客户易操作、易维护、易使用为导向，形成膜式液体除湿产品。产品使用寿命10年以上，研制200m3/h空气处理量的膜除湿样机，以空气除湿为主要功能的同时，兼顾空气加湿、生活用水制热等，形成除湿、加湿以及制热多功能模块，实现能源的高效利用。结合当下的互联网技术和电子智能控制技术，可以远程智能监控和维护。

    6. 历年获奖情况： 无。