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冷凍除濕機(冷凍除濕機設(shè)計探討)

作者:CEO 時間:2023-03-29

信息摘要:空氣體除濕的方法有很多種,冷凍除濕作為其中的一種,因其能耗低、操作簡單、易于控制而被廣泛應(yīng)用。冷凍除濕機是基于冷凍除濕的原理,利用制冷機作為冷源,直接蒸發(fā)冷卻器作為冷卻設(shè)備,將空氣體冷卻到露點溫度以下,析出大于飽和含水量的水蒸

冷凍除濕機(冷凍除濕機設(shè)計探討)

冷凍除濕機(冷凍除濕機設(shè)計探討)

  空氣體除濕的方法有很多種,冷凍除濕作為其中的一種,因其能耗低、操作簡單、易于控制而被廣泛應(yīng)用。

  冷凍除濕機是基于冷凍除濕的原理,利用制冷機作為冷源,直接蒸發(fā)冷卻器作為冷卻設(shè)備,將空氣體冷卻到露點溫度以下,析出大于飽和含水量的水蒸氣,降低空氣體的絕對含水量,然后利用部分或全部冷凝熱加熱冷卻后的空氣體,從而降低/[冷凍除濕機具有除濕效果好、室內(nèi)相對濕度下降快、運行費用低、無需熱源、無需冷卻水、操作方便和廣泛應(yīng)用于國防工程、人防工程、各種倉庫、圖書館、檔案館、地下工程、電子工業(yè)、精密加工、醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)種子倉庫及工礦企業(yè)車間。

  2.冷凍除濕機的分類

  2.1按使用功能可分為通用型、冷卻型、調(diào)溫型和多功能型。

  一般除濕機是指空氣體經(jīng)蒸發(fā)器冷卻除濕,再經(jīng)再熱器加熱,降低相對濕度的除濕機。制冷劑的冷凝熱全部被流經(jīng)再熱器的空氣體帶走,其出口空氣溫度無法調(diào)節(jié),只用于制熱除濕。

  B型除濕機是指在一般除濕機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種除濕機,制冷劑的冷凝熱大部分被水冷式或風(fēng)冷式冷凝器帶走,只有少部分冷凝熱用于加熱通過蒸發(fā)器后的空氣體,可用于制冷除濕。

  調(diào)溫除濕機是指在一般除濕機的基礎(chǔ)上,利用水冷或風(fēng)冷冷凝器帶走制冷劑的全部或部分冷凝熱,剩余冷凝熱用于加熱通過蒸發(fā)器后的空氣體,出口空氣溫度可調(diào)的除濕機。

  多功能除濕機是集加熱除濕(普通型)、冷卻除濕、調(diào)溫除濕三種功能于一體的除濕機。當(dāng)沒有室外機(風(fēng)冷)或冷卻水(水冷)時,仍然可以選擇制熱除濕功能進行除濕。

  2.2根據(jù)有無風(fēng)扇,分為常規(guī)除濕機和風(fēng)道除濕機。

  2.3按結(jié)構(gòu)形式可分為:整體式、分體式、整體移動式。

  2.4按適用溫度范圍,可分為A型(普通型18~32℃)和B型(低溫型5~32℃)。

  2.5按回風(fēng)方式可分為:前回風(fēng)、帶罩前回風(fēng)、后回風(fēng)、上回風(fēng)等。

  2.6按控制形式可分為自動型和非自動型。

  2.7根據(jù)特殊用途,有全新風(fēng)式、防爆型等。

  3.冷凍除濕機的設(shè)計與分析。

  3.1通用除濕機的設(shè)計

  3.1.1設(shè)計原則[1]

  一般除濕機由制冷系統(tǒng)和送風(fēng)系統(tǒng)組成,其除濕原理如圖1所示。在焓濕圖上,除濕過程空氣體參數(shù)變化過程如圖2所示。

  制冷系統(tǒng):壓縮機1壓縮后的高溫高壓制冷劑氣體進入再熱器6(作為冷凝器使用),將熱量傳遞給空氣體后,冷凝成常溫高壓液體。經(jīng)膨脹閥4節(jié)流后,進入蒸發(fā)器2,吸收通過蒸發(fā)器的空氣體的熱量,成為低溫低壓氣體,被吸入壓縮機1壓縮,以此類推。

  送風(fēng)系統(tǒng):濕空空氣吸入后,在蒸發(fā)器2中冷卻到露點溫度以下,冷凝水從h-d圖中的狀態(tài)1析出到狀態(tài)2,絕對含濕量下降,然后進入再熱器6吸收制冷劑的熱量,溫度上升,相對濕度下降,變?yōu)闋顟B(tài)3,由鼓風(fēng)機5送入室內(nèi)。

  3.1.2空氣體處理工藝計算

  以通用除濕機CFZ10的設(shè)計為例,要求其標(biāo)稱除濕能力為10kg/h。

  除濕機的風(fēng)機風(fēng)量為2800m/h,壓縮機為Copeland公司生產(chǎn)的5HP渦旋壓縮機。冷凝溫度40℃,蒸發(fā)溫度8℃,制冷量17.3kW

  根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)[2],標(biāo)稱工況(狀態(tài)1)下的進氣參數(shù),干球溫度為27℃,濕球溫度為21.2。

  ℃,露點溫度18.3℃,相對濕度60%,焓值61.795kJ/kg干空氣體,絕對含水量13.5357g/kg干空氣體;空氣體經(jīng)蒸發(fā)器冷卻達到機械露點狀態(tài)2,其焓值為:

  H2=H1-Q0/(ρV)=61.795–17.3×360/(1.2×280)=43.259千焦/千克干空氣體

  機械露點的相對濕度為90%,查焓濕圖可以得到狀態(tài)2的其他參數(shù):干球溫度為16.4℃,濕球溫度為15.4℃,焓為43.259kJ/kg干空氣體,絕對含水量為10.5857g/kg干空氣體;制熱量為2±1.6kw,經(jīng)再熱器加熱后空氣體達到狀態(tài)3,其干球溫度為:

  T2=t1+Qk/(ρVc)=16.4+21.6×360/(1.2×280×1.0132)=39.2℃

  從狀態(tài)2到狀態(tài)3,是等溫加熱過程,所以絕對含水率不變,d3=d2=10.5857g/kg干空氣體。查焓濕圖可以得到狀態(tài)3的其他參數(shù):干球溫度39.2℃,濕球溫度2.7℃,焓值6。634kJ/kg干/[/k0。從狀態(tài)1到狀態(tài)2沉淀的冷凝水的量,即除濕器的除濕量為:

  d=ρV(D1-D2)=1.2×280×(13.5357-10.5857)=90g/h=9.9kg/h

  3.1.3兩個設(shè)備的設(shè)計

  蒸發(fā)器和再熱器(冷凝器)均采用嵌套式翅片,紫銅管規(guī)格為ф9.52×0.35,管間距25.4米,排距2米,正三角形排列,鋁板厚度0.15米

  蒸發(fā)器采用平板,板間距2.2m,迎面管數(shù)量20根,順風(fēng)管數(shù)量4根,翅片長度100m。經(jīng)計算,傳熱面積為37.73m2,傳熱對數(shù)平均溫差為13℃,傳熱系數(shù)為35.3W/m2℃,迎面風(fēng)速為1.53m/s,通道數(shù)為8。

  再熱器采用雙面縫沖片,片間距2.2m,迎面管數(shù)量20根,順風(fēng)管數(shù)量8根,翅片長度100m·m,經(jīng)計算,傳熱面積75.46m2,通道數(shù)10個。

  實驗結(jié)果

  以上設(shè)計的CF10通用除濕機經(jīng)過了標(biāo)準(zhǔn)單元式空調(diào)機試驗臺的測試,并按照國家標(biāo)準(zhǔn)[2]規(guī)定的測試條件進行了測試。獲得的數(shù)據(jù)如下:

  以上數(shù)據(jù)表明,實驗結(jié)果與設(shè)計計算過程基本一致,滿足要求,達到了設(shè)計目的。

  3.2冷卻除濕機的設(shè)計思路

  與一般除濕機相比,制冷系統(tǒng)中增加了水冷冷凝器(水冷)或室外風(fēng)冷冷凝器(分體風(fēng)冷)。再熱器的面積可以減小,并用作過冷器,以增加冷卻能力和除濕能力。即壓縮機排出的高溫高壓氣體先進入水冷式或風(fēng)冷式冷凝器冷凝,再進入再熱器過冷,再通過節(jié)流進入蒸發(fā)器。

  空燃氣處理流程和一般類型差不多,只是狀態(tài)2到狀態(tài)3的加熱量很小,送風(fēng)溫度低,一般比進風(fēng)溫度低7℃左右,能承受室內(nèi)余熱。

  3.3調(diào)溫除濕機的設(shè)計思路

  與一般除濕機相比,A型除濕機在制冷系統(tǒng)中加裝了水冷式冷凝器(水冷)或室外風(fēng)冷冷凝器(分體風(fēng)冷),可以減少再熱器面積。有兩種方法。一種是將再熱器放在水冷式或空冷式冷凝器的前面,與后者串聯(lián)布置,多路控制,從而調(diào)節(jié)冷卻除濕空氣體的加熱量,達到控制出口風(fēng)溫的目的。另外水冷式設(shè)置比例三通水量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)冷卻水量,風(fēng)冷式設(shè)置控制冷凝風(fēng)量,讓冷凝器帶走多余熱量。另一種方法是將再熱器放在水冷或風(fēng)冷冷凝器后面,它們也是串聯(lián)布置的。只有水冷水量調(diào)節(jié)閥才能調(diào)節(jié)冷卻水量或風(fēng)冷式冷凝風(fēng)量控制來調(diào)節(jié)冷凝器帶走的熱量,從而達到調(diào)節(jié)出口空氣溫度的目的。

  空燃氣處理流程與普通型類似,只是狀態(tài)2到狀態(tài)3的加熱量可以調(diào)節(jié),送風(fēng)溫度可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié),室內(nèi)余熱也可以承擔(dān)。

  3.4多功能除濕機的設(shè)計思路

  多功能除濕機類似于調(diào)溫除濕機,但功能很多。再熱器需要很大的傳熱面積,不需要冷卻水也能運行(充當(dāng)一般除濕器)。它也有兩種方式。第一種與調(diào)溫型的區(qū)別是再熱器的水冷式冷凝器或風(fēng)冷式冷凝器并聯(lián)。這時候要特別注意各支路的阻力平衡問題。通常,需要一個容器。另一種方法與調(diào)溫型基本相同,也是串聯(lián)布置。再熱器需要大的傳熱面積,控制復(fù)雜。

  空根據(jù)所選功能的不同,氣體處理流程與上述三種模式一致。

  4.結(jié)束語

  除濕機種類繁多,應(yīng)用廣泛。可以根據(jù)室內(nèi)余熱和濕度選擇不同類型的除濕機,以滿足工程設(shè)計的需要。此外,冷凍除濕還可以與吸收或吸附除濕相結(jié)合,獲得露點溫度更低的空氣體狀態(tài)。因此,根據(jù)不同的除濕要求,可以進一步探討制冷除濕機與其他領(lǐng)域的結(jié)合。

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