從理論上分析了溶液除濕過程中傳質過程和傳熱過程之間的耦合關系，建立了相應的數學模型，并對實際的溶液除濕過程進行了數值模擬。結果表明：傳質過程對傳熱過程的影響主要體現在兩方面：一是傳質通量攜帶的焓對傳熱過程的影響，二是水蒸氣變成水釋放汽化潛熱對傳熱過程的影響，其中汽化潛熱的影響較大。而傳熱過程對傳質過程的影響主要體現在溫度對傳質系數的影響。

1、前言

　　溶液除濕系統由于具有可利用低品位能源、節約能源消耗、保護環境等優點而廣泛應用于建筑、冶金、化工等行業。在溶液除濕過程中，傳質與傳熱現象緊密聯系，傳質和傳熱過程同時存在，且相互耦合。國內外很多學者在理論和試驗上對除濕過程中空氣和溶液的傳熱傳質性能進行了廣泛的研究。

　　目前，對空氣和溶液之間的傳質傳熱過程進行建模與分析的方法主要有以下3種：

　　(1)試驗法。這種方法是通過試驗的方法建立溫濕度效率與運行參數之間的試驗關聯，雖然易于分析但不能很好地反映傳熱傳質過程。

　　(2)有限差分模型。這種模型能夠很直觀簡潔地反映溶液與空氣之間的傳熱傳質過程，而且方便計算，因此被很多研究學者采用。但這種方法需要以試驗為基礎得出耦合傳質系數的無量綱關聯式，再通過假定劉易斯數(Le)來確定耦合傳熱系數，因此該方法不能從理論上解釋傳熱與傳質之間相互影響與耦合。

　　(3)考慮溶液側與空氣側傳熱傳質阻力的復雜模型。這種模型是基于Navier-Stokes方程對降膜溶液和空氣的溫度、濃度以及濕度建立擴散-對流能量和質量方程，然后結合壁面、氣液界面和進口參數獲取邊界條件來探討溶液與空氣之間的傳熱傳質過程。這種模型計算過程很復雜，而且計算量也很大，不便于一般性物理結構的設計與優化。

　　上述研究工作多偏重于對具體除濕過程進行建模，很少對除濕過程中傳熱和傳質之間的耦合作用進行深入的研究。因此本文針對除濕過程，在基于雙膜理論的基礎上，深入討論傳熱和傳質的相互影響，建立傳熱傳質數學物理模型。

2、傳熱傳質過程數學模型的建立

　　為了從理論上分析傳熱傳質耦合機理，下面分別對傳熱過程和傳質過程進行研究。由于除濕過程和再生過程是反過程，這里僅以除濕吸收過程為例進行探討。如圖1所示，溫度為tA，a的空氣流過相界面，水蒸氣透過氣膜進行質量傳遞，到達另一側溫度為tB，s的主流區，傳質通量為m。假設tA，a>tB，s，定義傳質方向與傳熱方向相同時，m值為正數；傳質方向與傳熱方向相反時，m值為負數。

圖1 傳熱傳質過程示意

4、結論

　　(1)傳質過程對傳熱過程的影響主要體現在兩方面，一是質量通量攜帶的焓對傳熱過程的影響；二是汽化潛熱對傳熱過程的影響。在除濕過程中，溶液濃度逐漸減小，傳質通量也逐漸較小，換熱系數亦逐漸減小；

　　(2)傳熱過程對傳質過程的影響主要體現在空氣溫度和溶液溫度對傳質系數的影響方面。隨著空氣溫度的升高，傳質系數逐漸升高，隨著溶液溫度的升高，傳質系數逐漸下降；

　　(3)當傳熱與傳質方向相同時，在除濕過程中，隨著空氣溫度的升高，傳熱系數逐漸減小；隨著溶液溫度的升高，傳熱系數逐漸增加。當傳熱與傳質方向相反時，結論相反。