室内空气温度和室内空气湿度作为空气环境的重要指标,对人们的生活环境和工作环境都有十分明显的影响。当空气湿度较低的时候,人们会感觉到干燥,长期处于这种环境下,人们容易得皮肤和呼吸道疾病,由此对空气进行加湿显得尤为重要。本课题中所设计及制作的半随机半规整中空纤维膜组件对以往的中空纤维膜组件进行了结构上的改进,可以实现在对组件性能影响较小的情况下降低中空纤维膜组件制造成本和维护成本。中空纤维膜由于其填充密度大的优势,加湿量会相对于其他的加湿方式更有优势。论文的主要工作包括以下几个方面:(1)依据室内环境加湿标准的要求,以课题组内自主研发的中空纤维膜为基础设计并制作了半随机半规整中空纤维膜加湿组件。小模块中的中空纤维膜采用随机排布的方法。加湿用水通过组件管程对穿过组件的空气进行加湿,空气和加湿用水以错流的方式进行传热传质。制备的半随机半规整中空纤维膜组件中的小模块填充率为25%。(2)设计并搭建了对半规整半随机中空纤维膜加湿组件进行测试的测试平台,在测试平台上完成了空气流量、水流量和水温的变化对组件加湿性能和压降影响的研究。由实验和数值计算结果可知,空气流量的增加可以提高组件的加湿量和总传质系数,但加湿效率会有所降低、壳程压降增大。在风量为95m3/h、水流量100L/h时,SHP(单位面积加湿量)为242.60g/m2h,总传质系数0.00652m/s,加湿效率43.8%,加湿效果显著。同时实验过程中也发现水流流量的变化对组件加湿的效果影响不大,因此在保证组件充满水的情况下可以降低水流流量,这对优化组件结构和降低组件成本有一定的作用。(3)根据理论模型编写程序对该组件进行数值计算并与实验结果进行对比,验证了理论模型的准确性,且对比了新型的半随机半规整型中空纤维膜加湿组件与传统的两种膜组件的优劣,结果显示在空气流量较高或水流量较高时,半随机半规整排列的中空纤维膜组件加湿能力强与另外两种排列方式的膜组件。在其基础上对改变组件内部结构的不同情况进行了模拟,分析了结构变化对加湿性能和压降的影响,结果显示:改变排列方式对于增加加湿组件的加湿性能效果不是十分明显,但是阻力损失有着明显的不同。增加中空纤维膜长度同样具有减少组件压降的功能,而且增加长度可以增强加湿效果。通过以上分析,可以为组件结构和性能的优化提供指导。