近日，西安交通大学建筑节能研究中心，关博文助理教授在国际杂志《Energy Conversion and Management》（JCR Q1，IF = 10.4）上发表论文，题目为“Investigation on liquid desiccant regeneration for advanced air-conditioning: Aerodynamic thermal method versus mechanical vapor recompression method”。文章通过理论推导与实验分析，对比了空气动力热法与机械蒸汽再压缩法的㶲性能，旨在为空调领域的干燥剂溶液再生方式的选择提供参考。关博文助理教授为本文第一作者。

研究背景

液体干燥剂空调系统在成本效益上优于传统蒸汽压缩机空调系统，再生是确保液体干燥剂空调系统持续节能运行的关键。传统干燥剂溶液基于空气动力热法，能耗显著且需要高温热源。机械蒸汽再压缩法是另一种可行的再生替代方法，然而，该方法的研究主要集中在海水淡化和废水处理等应用上，其在液体干燥剂空调系统再生溶液性能的探索相对有限，尚不清楚该方法是否具有优越的热力学性能以取代传统的再生方法。

主要内容

本研究对空气动力热法和机械蒸汽再压缩法的㶲性能进行了理论推导和实验研究。首先进行显式推导，确定了两种方法的理想㶲效率及效率上限。然后，通过实验对比了两种方法在不同条件下的㶲效率，揭示了理想效率与实验效率之间的差异。结果表明，在基本条件下，机械蒸汽再压缩法的㶲效率为43.9%，相较空气动力热法的㶲效率（40.3%）有所提高。此外，机械蒸汽再压缩法方法适用于环境空气接近饱和的潮湿地区，而空气动力热法更适用于高温干旱地区，可以最大限度地利用环境干燥空气的自由输入㶲。随着溶液浓度的增加，机械蒸汽再压缩法再生的适用范围扩大。

图1. 机械蒸汽再压缩法再生实验装置：(a)系统配置及测点位置；(b)实验装置

图2.空气动力热法再生实验装置：(a)系统配置和测点位置；(b)实验装置照片

图3. 机械蒸汽再压缩法再生与气动热再生法再生的比较：(a)不同溶液浓度值下的理想㶲效率；(b)机械蒸汽再压缩法再生的㶲平衡；(c)空气动力热法再生的㶲平衡；(d)空气动力热法再生的输入㶲与输出㶲

图4. 溶液浓度对㶲效率的影响

主要结论

1.在理想假设下，由于压缩机排气温度与参考温度接近，机械蒸汽再压缩法再生的理想㶲效率接近1，从而使等温压缩机中的㶲损失最小。相比之下，空气动力热法再生的理想㶲效率变化较大，可大于或小于1，这取决于干燥再生空气的输入㶲与热排气空气造成的㶲损失之间的平衡。

2.实验分析探索了用机械蒸汽再压缩法替代传统的气动热再生法的可能性，虽然机械蒸汽再压缩法方法无法完全替代传统方法，但在接近饱和的室外空气环境和高浓度溶液再生场景中，显示出部分替代传统方法的潜力。

3.在基本条件下，机械蒸汽再压缩法和空气动力热法的㶲效率分别为43.9%和40.3%。特别地，当入口再生空气接近饱和时，机械蒸汽再压缩法方法显示出更为优越的㶲效率。

4.机械蒸汽再压缩法再生在湿润地区尤其适用，环境空气接近于饱和，能有效利用环境湿度。而空气动力热法再生更适合于高温和干燥地区，可以最大化利用环境中干燥空气的输入㶲，以促进水分从溶液释放到空气中。