Um den Stromverbrauch des Kompressors im Lufttrennungssystem zu reduzieren und die Betriebssicherheit des Kompressors zu erhöhen, wird in dieser Arbeit ein mehrstufiger Matrixstruktur-Kühlautrockner zur Entfeuchtung der Ansaugluft des Kompressors vorgeschlagen. Ein mehrstufiger Kühl- und Entfeuchtungsprüfstand wurde aufgebaut, um die Entfeuchtungsleistung des Entfeuchters zu testen. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass bei konstanter Luftfeuchte und Temperatur am Einlass von 11,7 g/(kg trockener Luft) und 24,4 ℃ die Luftmasseflussmenge von 0,48 kg/s auf 0,78 kg/s ansteigt, die Feuchtigkeit der Luft am Auslass von 7,1 g/(kg trockener Luft) auf 7,7 g/(kg trockener Luft) zunimmt; bei konstanter Luftmasseflussmenge und Temperatur am Einlass von 0,53 kg/s und 25,2 ℃ steigt bei Erhöhung der Kühlwassertemperatur von 6,9 ℃ auf 11,9 ℃ die Feuchtigkeit der Luft am Auslass von 7,1 g/(kg trockener Luft) auf 9,4 g/(kg trockener Luft). Gleichzeitig wurde ein stationäres numerisches Modell des Wärme- und Stoffübertragungsprozesses im Entfeuchter aufgestellt, und die Simulationsergebnisse wurden mit den Versuchsergebnissen verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die durchschnittlichen Fehler des Modells für die Feuchtigkeit und die Temperatur der Luft am Auslass 8,6% bzw. 2,1% betragen, was auf eine gute Zuverlässigkeit hindeutet. Weiterhin wurde eine Simulation durchgeführt, um die Entfeuchtungsleistung der mehrstufigen Matrixstruktur mit der einphasigen Gegenstromstruktur des Kühlautrockners zu vergleichen. Es wurde festgestellt, dass die Verwendung der mehrstufigen Struktur die Entfeuchtungseffizienz effektiv verbessern kann: Bei einem Einlassluft- und Kühlwassermassenstrom von 0,53 kg/s bzw. 0,3 kg/s kann die Entfeuchtungsmenge der mehrstufigen Struktur um 4,3% und die Entfeuchtungseffizienz um 2,5% erhöht werden; durch Verlängerung des Füllmodullänges kann die Entfeuchtungseffizienz weiter gesteigert werden. Bei einem festen Volumen von 0,054 m3 des rechteckigen Füllmoduls und einer Verlängerung der Modullänge von 0,14 m auf 0,28 m kann der Stoffübertragungskoeffizient von 4,3 g/(m2·s) auf 6,5 g/(m2·s) erhöht werden, und die Entfeuchtungseffizienz steigt von 66,4% auf 79,2%.

Kühlautrocknung;Füllbett;numerische Simulation;Entfeuchtungseffizienz