INTRODUCTION

Liquid desiccant dehumidification systems have been used for many years in specialized applications. 

The  performance  of  liquid  desiccant  systems  lies  heavily  on  the  heat  and  mass  transfer  characteristics of the two critical components: the dehumidifier and the regenerator. The purpose of  this chapter is to provide a comprehensive review of the heat and mass transfer correlations  developed to mathematically model the adiabatic absorption and desorption process. There has  been an attempt to describe the most important characteristics of each research, such as the  method adopted, the assumptions used, the validation of the data, as well as the most important  results. It was found that most work considers the desiccant solution flowing counter currently with  the air and the use of structured packing instead of random. Fewer researchers considered the co  flow configuration or desiccants other than salts. 

Liquid desiccant air conditioning systems have attracted more and more attention in recent years  due to their environmentally friendly technology and promising utilization of low‐grade thermal  energy provided by solar flat‐plate collector or waste heat [1]. In liquid desiccant cooling cycles, a  sorbent solution is employed to dehumidify the air, circulating between the two critical components; 

the dehumidifier and the regenerator.  

As the strong desiccant solution is sprayed on top of the dehumidifier, it flows down by gravity and  comes in contact with the process air. The air can be moving in parallel, counter or cross flow with  the solution. The desiccant solution which, by definition, has a strong affinity for water vapor,  absorbs moisture from the air. As the water vapor condenses and mixes with the desiccant, heat is  released. This heat equals to the latent heat of condensation for water plus the chemical heat of  mixing between the desiccant and water. In an adiabatic dehumidifier (Figure 2‐1) this heat would  raise the temperature of the desiccant and decrease its ability to remove water vapor from the air. 

An internally  cooled  dehumidifier  (Figure 2‐2),  by  means  of  cooling  water  derived from  an  evaporative cooler, would be a solution to this problem. The cooling water restricts the temperature  changes for both the desiccant and air and therefore, increases the dehumidification capacity. The  end of the process finds the air cool and dehumidified and the solution diluted.  

Figure 2‐1 Hydraulic scheme of an adiabatic liquid desiccant cooling system. 

Figure 2‐2 Hydraulic scheme of an internally cooled liquid desiccant cooling system with plate heat exchangers. 

2 LITERATURE REVIEW 

The role of the regenerator is to retrieve the initial concentration of the diluted desiccant  solution that exits the dehumidifier. The regeneration is a very important process, since it  requires  high  temperatures  and  therefore,  affects  both  cooling  capacity  and  energy  utilization efficiency of air conditioning systems [1]. The regenerator device can have the  same configuration with the dehumidifier; however, the process occurring is just the  opposite. The hot and diluted desiccant solution comes into contact with the ambient air. 

Since the vapor pressure of the desiccant is now higher than that of the air, moisture is  evaporated from the solution and transferred to the exhaust air stream. In an adiabatic  regenerator (Figure 2‐1), the heat is supplied to the desiccant solution before entering the  regenerator. This results in the cooling of the solution with the progress of regeneration, so  the performance is gradually decreased. Internally heated regeneration (Figure 2‐2), by  means of hot water derived from a low temperature source, is thus preferred. At the end of  the process, the hot humid air is rejected to the ambient and the concentrated solution is  driven to the dehumidifier. A liquid‐to‐liquid heat exchanger is used to precool the warm  concentrated solution using the cool dilute solution from the outlet of the dehumidifier. This  reduces the heat input to regenerator by 10‐15% and improves the system performance [2]. 

The complex heat and mass transfer phenomena, occurring both in the dehumidifier and  regenerator, have been the subject of a great amount of research, especially within the last  25 years [3, 4]. During dehumidification (absorption) and regeneration (desorption) process,  heat and mass are transferred through and between the liquid and vapor phases. The driving  force for heat transfer between the liquid desiccant solution and the air is their temperature  difference, while the driving force for the mass transfer is the difference between the vapor  pressure of the desiccant and the partial pressure of water vapor in the air. However, these  driving forces change as the process progresses, due to changes in the local temperature  and concentration and due to changes in the liquid‐vapor interface equilibrium condition [3]. 

Equilibrium condition is achieved when the air temperature is equal to that of the liquid  desiccant solution and the partial pressure of water vapor in the air is equal to the  saturation pressure of the solution [5]. The heat and mass transfer phenomena are thus  coupled and so, the accuracy of the mathematical models depends on the method and  correlations used to predict these heat and mass transfer processes.  

This chapter attempts to provide a wide review on the mathematical models developed for  the coupled heat and mass transfer processes during dehumidification and regeneration in  adiabatic  liquid  desiccant  systems.  This  review  includes  the  most  common  device  geometries, flow configurations and desiccant solutions used. However, models which have 

not  addi abso The  conf assu inte com

2.2.

Very conf deh tem over diffe othe is e coef Reyn resu Add tran the  mas inlet In t bou lami inte com

considered  itives to en orbable gase following  figuration (co umptions, so

ntion of this mplete, due to

2.2 LITE