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电力除湿方案


冻除湿机设计探讨

简介: 空气除湿的方法有很多种,冷冻除湿作为其中的一种,由于能耗小、操作简单、易于控制,得到了 广泛的应用。本文介绍 了冷冻除湿机的类型及原理,一般型除湿机的设计过程,并 其他类型除湿机的设 计思路进行探讨,指出了设计中的一些做法及注 意事项。关键字:除湿机 除湿量 再热器 空气处理 蒸发 器

1.前言 前言

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在生产和生活环境中,空气的相对湿度具有举足轻重的影响。对湿度的控制和调节,是关系电力生产、物 资储存保管 的重要问题。相对湿度过高,机器设备和钢铁产品易于腐蚀、食品易于腐烂,将会给生产、生 活及物资储存造成巨大损失,因此, 随着工艺水平及要求的提高,空气除湿等环境控制技术的发展显得尤 为重要。 空气除湿的方法有很多种,冷冻除湿作为其中的一种,由于能耗小、操作简单、易于控制,得到 了广泛的应用。 冷冻除湿机就是采 用冷冻除湿的原理, 用制冷机作冷源, 以直接蒸发式冷却器作冷却设备, 把空气冷却到露点温度以下,析出大于饱和含湿量的水汽, 降低空气的绝对含湿量,再利用部分或全部冷 凝热加热冷却后的空气,从而降低空气的相对湿度,达到除湿目的。冷冻除湿机具有 除湿效果好、房间相 对湿度下降快、运行费用低、不要求热源、也可不需要冷却水、操作方便、使用灵活等优点,被广泛应用 于国 防工程、人防工程、各类仓库、电力设备、图书馆、档案馆、地下工程、电子工业、精密机械加工、 医药、食品、农业种子储藏及各工矿企业 车间等场所。

2.冷冻除湿机分类 冷冻除湿机分类

2.1 按使用功能分,可分为:一般型、降温型、调温型、多功能型。一般型除湿机是指空气经过蒸发器冷 却除湿,由再热器加热升温,降低相对湿度,制冷剂的冷凝热全部由流过再热器的空气带走 ,其出风温度 不能调节,只用于升温除湿的除湿机。 降温型除湿机是指在一般型除湿机的基础上,制冷剂的冷凝热大部 分由水冷或风冷冷凝器带走,只有小部分冷凝热用于加热经过蒸发器后的空气,可用于降温除湿的除湿机。 调温型除湿机是指在一般型除湿机的基础上,制冷剂的冷凝热可全部或部分由水冷或风冷冷凝器带走,剩 余冷凝热用于加热经过蒸发器后的空气,其出风温度能进行调节的除湿机。 多功能型除湿机是指集升温除 湿(一般型)、降温除湿、调温除湿三种功能于一体的除湿机,在无室外机(风冷)或冷却水(水冷)时 仍可选择升温除湿功能进行除湿的除湿机。 2.2 按有无带风机分,可分为:常规除湿机、风道式除湿机。 2.3 按结构形式分,可分为:整体式、分体式、整体移动式。 2.4 按适用温度范围分,可分为:A 型(普 通型 18 ~ 32℃)、B 型(低温型 5 ~ 32℃)。 2.5 按送回风方式分,可分为:前回前送带风帽型、后回 上送型等。 2.6 按控制形式分,可分为:自动型和非自动型等。 2.7 按特殊使用情况分,还有全新风型、 防爆型等。

3.冷冻除湿机设计分析 冷冻除湿机设计分析

3.1 一般型除湿机设计 3.1.1 设计原理[1] 一般型除湿机由制冷系统和送风系统组成,其除湿原理见图 1, 在焓湿图上,除湿过程空气参数的变化过程见图 2。 制冷系统:由压缩机 1 压缩出来的高温高压制冷剂气 体进入再热器 6(作冷凝器用),将热量传给空气后,冷凝成常温高压液体,经膨胀阀 4 节流后进入蒸发

器 2, 吸收通过蒸发器的空气中的热量, 变成低温低压气体, 被吸入压缩机 1 进行压缩, 如此往复循环。 送 风系统:湿空气被吸入后,在蒸发器 2 被冷却到露点温度以下,在 h-d 图中由状态 1 到状态 2,析出凝结 水,绝对含湿量下降,再进入再热器 6,吸收制冷剂的热量而升温,相对湿度降低,变为状态 3,由送风机 5 送入房间。 3.1.2 空气处理过程计算 以一般型除湿机 CFZ-10S 设计为例, 其名义除湿量要求为 10kg/h。 除湿机送风机风量取 2800m3/h,压缩机采用 Copeland 公司的 5HP 涡旋式压缩机,采用冷凝温度 40℃, 蒸发温度 8℃设计,制冷量为 17.3kW。 根据国家标准[2]规定的名义工况进风参数(状态 1),干球温度 27℃,湿球温度 21.2℃,露点温度 18.3℃,相对湿度 60%,焓值 61.795kJ/kg 干空气,绝对含湿量为 13.5357g/kg 干空气; 空气经蒸发器冷却处理后到机械露点状态 2, 其焓值为: h2 = h1-Q0/ ρV) 61.795 ( = – 17.3×3600/(1.2×2800)= 43.259 kJ/kg 干空气 机械露点的相对湿度取 90%,查焓湿图可得出状态 2 的其它参数:干球温度 16.4℃,湿球温度 15.4℃,焓值 43.259kJ/kg 干空气,绝对含湿量为 10.5857g/kg 干空气;制热量为 21.6kW,空气经再热器加热后到状态 3,其干球温度为: t2 = t1+Qk/(ρVc)= 16.4 + 21.6×3600/(1.2×2800×1.0132)= 39.2℃ 从状态 2 到状态 3 为等湿加热过程,故绝对含湿量保持不变, d3 = d2 = 10.5857g/kg 干空气,查焓湿图可得出状态 3 的其它参数:干球温度 39.2℃,湿球温度 22.7℃, 焓值 66.6344kJ/kg 干空气,绝对含湿量为 10.5857g/kg 干空气,相对湿度为 23.7%。由状态 1 到状态 2 析出的凝结水量即除湿机的除湿量为: D = ρV(d1-d2)= 1.2×2800×(13.5357-10.5857)= 9900 g/h = 9.9 kg/h 3.1.3 两器设计 蒸发器及再热器(冷凝器)均采用套片式翅片,紫铜管规格采用 Ф9.52×0.35, 管间距 25.4mm,排间距 22mm,正三角形排列,铝片片厚 0.115mm。 蒸发器采用平片,片距 2.2mm, 迎面管排数 20,顺风管排数 4,翅片长度 1000mm,经计算,传热面积为 37.73m2,传热对数平均温差为 13℃, 传热系数为 35.3W/ m2℃, 迎面风速为 1.53m/s, 通路数取 8。 再热器采用双面冲缝片, 片距 2.2mm, 迎面管排数 20,顺风管排数 8,翅片长度 1000mm,经计算,传热面积为 75.46m2,通路数取 10。 3.1.4 实验结果 路数取 10。 3.1.4 实验结果 以上设计的 CFZ-10S 一般型除湿机经过了标准的单元式空调机试 验台测试,按国家标准[2]规定的试验工况进行试验,所得的数据如下: 以上数据显示,实验结果与

设计计算过程基本相符,满足了要求,达到了设计目的。 3.2 降温型除湿机设计思路 降温型除湿机与一 般型除湿机相比, 在制冷系统中, 增设了一个水冷冷凝器 (水冷式) 或一个室外风冷冷凝器 (分体风冷式) , 再热器面积可减小,充当过冷器用,以增加制冷量,提高除湿量。即从压缩机排出的高温高压气体,先进 入水冷或风冷冷凝器冷凝, 再进入再热器过冷, 然后才经过节流进入蒸发器。 空气处理过程与一般型类似, 只是从状态 2 到状态 3 的加热量很小,送风温度较低,一般比进风温度低 7℃左右,可负担室内余热。 3.3 调温型除湿机设计思路 降温型除湿机与一般型除湿机相比,在制冷系统中,增设了一个水冷冷凝器(水冷 式)或一个室外风冷冷凝器(分体风冷式),再热器面积可减小。这里面有两种做法,一种是将再热器置 于水冷或风冷冷凝器前面,与后者串联布置,并分多路控制,以此调节对冷却除湿后空气的加热量,从而 达到控制出风温度的目的,另外,水冷式设比例式三通水量调节阀,调节冷却水量,风冷式设冷凝风量控 制,从而使冷凝器带走多余的热量。另一种做法是将再热器置于水冷或风冷冷凝器后面,也是串联布置, 只通过水冷式的水量调节阀调节冷却水量或风冷式的冷凝风量控制,来调节冷凝器带走的热量,从而到达 调节出风温度的目的。 空气处理过程与一般型类似,只是从状态 2 到状态 3 的加热量可调节,送风温度可 在一定范围内进行调节,也可负担室内余热。 3.4 多功能型除湿机设计思路 多功能型除湿机与调温型除 湿机类似, 而功能较多, 再热器所需传热面积较大, 在没有冷却水时也能运行 (充当一般型除湿机的作用) , 它也有两种做法。第一种与调温型的不同之处在于再热器水冷或风冷冷凝器为并联连接,此时应特别注意 各支路的阻力平衡问题,一般需设一个储液器。另一种的做法与调温型的基本一致,也是串联布置,再热

器所需传热面积较大,且控制较复杂。 空气处理过程根据所选择功能的不同,分别与上述三种机型一致。 4.结束语 冷冻除湿机种类繁多,用途广泛,可根据室内余热余湿的情况选择不同类型的除湿机,以满足工 程设计的需要。另外,冷冻除湿还可与吸收或吸附式除湿方式相结合,以获得较低露点温度的空气状态。 因此,根据不同的除湿要求,冷冻除湿机与其它领域的联合还可作进一步的探讨。

参考文献 1.电子工业部第十设计研究院主编,《空气调节设计手册》(第二版)[M],中国建筑工业出版 社,2000.6,443 ~ 460。 2.机械工业部机械标准化研究所,中华人民共和国机械行业标准 JB/T 7769-95 除湿机[S],机械工业部机械标准化研究所,1996.4。

除湿机的工作原理

冷却除湿 将空气冷却至露点以下,再除去冷凝后的水分。在露点为以上的场合有效。

压缩除湿 对潮湿空气进行压缩、冷却,分离其水分。在风量小的场合有效,但不适宜于大风量。

固体吸附式除湿 采用毛细管作用将水分吸附在固体吸湿剂上。可降低露点,但吸附面积大时设备也随之变 大。

液体吸收式除湿 采用氯化锂水溶液的喷雾吸收水分。 露点可降至左右, 但设备较大, 而且必须更换吸收液。

吸附转轮除湿 将浸渍吸湿剂的薄板加工成蜂窝状转轮,进行通风。其除湿结构简单,经过特殊组配露点可 达-70℃以下。

除湿适宜范围

空气处理的原理

连续不断地提供干燥空气。空气处理是采用蜂窝式除湿转轮的高性能干式除湿机。空气处理的蜂窝式转轮 在旋转时,持续重复吸湿再生动作,不影响空气流动,连续不断地提供超低露点的干燥空气。

蜂窝式转轮

高振除湿机的转轮采用日本 NICHIAS 高效陶瓷矽胶转轮。 保证除湿机转轮通过大风量而牢固不脱粉尘。 日 本 NICHIAS 高效陶瓷矽胶转轮是用陶瓷为基材与矽胶混合烧结成蜂巢状圆柱体精密切割而成, 整个转轮 就是一个高效吸湿体,可以处理 100%湿空气并且不脱落,不变形。使用寿命可达 10 年以上,可以 多次清 洗,寿命特长。

空气处理的基本结构

空气处理的除湿原理

该系统采用蜂窝式结构的除湿转轮,如图所示,驱动电机每小时使除湿转轮旋转 8~18 次,连续重复吸湿 再生动作,从而提供干燥空气。

转轮分为吸湿区和再生区。空气中的水分在吸湿区被除掉后,鼓风机将干燥后的空气送入室内。

吸收了水分的转轮移动到再生区,这时从逆方向送入的再生用空气(温风)将驱除水分,使转轮继续工作。

再生用空气的加热方式分为蒸汽、天然气、煤气、燃气、燃油、电等多种装置。

由于日本 NICHIAS 高效陶瓷矽胶转轮和沸石转轮的特殊性能,使高振系列除湿机可在很大风量下能连续除 湿,可以达到极低的含湿量要求。经配套组合后,处理空气的含湿量可低于 0.0007g/kg

如果想要干燥空气的温度保持稳定,可以通过安装冷气设备或加热器的方式,对除湿机出口的空气进行冷 却或加热。

空气处理的特征

在产品的生产过程中,湿气对产品带来的烦恼无时不在困扰着人类,应用固体吸附剂进行吸湿的过程中同 步对吸湿后的吸附剂进行再生脱水处理 ,使固体吸附剂循环使用,整个吸湿工作可以连续进行。克服了静 态固体吸附不能连续除湿而制冷冷凝除湿在低温低湿情况下无能为力的缺点。可发挥其在低温低湿条件下 可连续稳定、大除湿量的特点。杭州高振电器设备有限公司的转轮除湿机就是应用这一先进技术研制而成, 具有能人所不能的特殊功能。转轮式除湿机,与其它除湿方法比较,有其独特的特点;

能简单地获得超低湿度的干燥空气。 可连续提供冷却除湿方式无法实现的露点在 6℃以下的超低湿度的干燥空气,成本低廉。

运转操作和维修简单。 结构单纯,驱动部简单,只需除湿转轮、再生用加热器和送风机运转,即可得到干燥空气,所以操作非常 简便。另外,它属于干式除湿型,无需补充吸湿剂,维修保养方便,运转和维修费用等成本低廉。

耐久性能超群。 在清洁的空气环境下,除湿转轮的性能几乎不会下降或退化,可胜任长年的连续运转。

机器种类齐全。 从普通用途的标准型,到可得到超低湿度干燥空气的低湿型,本公司机器种类齐全,适用于各种不同的使 用条件。

无公害的绿色机器由于采用陶瓷矽胶和沸石转轮为无毒无味的绿色吸湿剂, 所以除湿机在使用过程中安全, 环保,洁净,无飘逸粉尘及无腐蚀作用,电力产业尤为适用。


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