冷凍―轉輪聯(lián)合式除濕機的研究與應用

冷凍―轉輪聯(lián)合式除濕機的研究與應用冷凍―轉輪聯(lián)合式除濕機的研究與應用摘要介紹了冷凍、轉輪、聯(lián)合式除濕機的工作原理、結構，比較了聯(lián)合式除濕機三種不同的空氣處理方案，提出了聯(lián)合式除濕機在應用中需解決的一些技術問題。關鍵詞冷凍除濕機轉輪除濕機冷凍―轉輪聯(lián)合式除濕機隨著經濟、科技的飛速發(fā)展，對空氣溫度、濕度要求也越來越高，例如腺胚提煉的溫、濕度要求分別為21～27℃、5～10%，鋰電池生產線的溫、濕度要求分別為20～25℃、2%。單獨的冷凍除濕機或單獨的轉輪除濕機很難滿足對空氣濕度的苛刻要求，而聯(lián)合式除濕機既能滿足對所處理的空氣濕度要求又能滿足對所處理的空氣溫度要求，甚至可以使處理后的空氣含濕量小于1g/kg?干。目前，聯(lián)合式除濕機應用在低溫低濕的場合較多。1、冷凍除濕機1.1工作原理冷凍除濕機工作原理如圖1所示。它由四大部件組成，即冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、壓縮機。壓縮機是該系統(tǒng)的核心部件，它從蒸發(fā)器中吸入氟利昂氣體，壓縮后排到冷凝器，氟利昂在冷凝器中定壓冷凝，當冷凝空氣通過冷凝器時，把氟利昂冷凝熱帶走，氟利昂溫度降低，從氣態(tài)變成液態(tài)。當液態(tài)氟利昂經過膨脹閥后，變成濕蒸汽，進入蒸發(fā)器，進行定壓氣化，吸收蒸發(fā)器翅片熱量，蒸發(fā)器表面溫度降低。當被處理空氣通過蒸圖1冷凍除濕機原理圖發(fā)器，被處理空氣和蒸發(fā)器進行熱交換，處理空氣溫度降低，當降低到空氣露點溫度以下時，處理空氣中的水汽在蒸發(fā)器表面凝結成液態(tài)水，從空氣中分離出來，通過蒸發(fā)器的被處理空氣的溫度、含濕量降低，氟利昂吸收被處理空氣中的熱量后，變成氟利昂氣體，又被壓縮機吸入，再壓縮，然后依次重復以上過程，連續(xù)不斷地進行除濕。1.2、冷凍除濕機特點優(yōu)點：體積?。怀凉裥矢?；使用壽命長；不需要另外配置冷源和熱源，也不需要再生裝置，只要接上相應的電源和處理風管道即可運行；缺點：對進風溫度有一定的要求，普通型除濕機的進風溫度在18～32℃左右，低溫型除濕機的進風溫度在5～32℃左右；對于低溫型除濕機，當進風溫度低于18℃時，還要間斷性地融霜，影響除濕效率；冷凍除濕機適合處理出風含濕量大于6.5g/kg干的空氣，對于出風含濕量要求更低的空氣，用冷凍除濕機來處理，可靠性較差。2、轉輪除濕機當冷凍除濕機處理出風含濕量小于6.5g/kg干的空氣時，可靠性較差。目前，在有低濕要求的場所，轉輪除濕機應用的較多。2.1、轉輪除濕機工作原理轉輪除濕機工作原理如圖2所示。其主體結構為一個不斷旋轉的蜂窩狀吸濕轉輪，它由耐熱材料制成的波紋狀介質所構成，波紋狀介質中載有吸濕劑。除濕轉輪兩側，由高度密封性能的彈性耐磨材料制成的隔板把轉輪分為兩個扇形區(qū)域：一個為處理濕空氣端的270°扇形區(qū)域，稱為處理區(qū)；另一個為再生空氣端的90°扇形區(qū)域，稱為再生區(qū)。當待處理的潮濕空氣進入處理區(qū)，空氣中的水分子被轉輪內的吸濕劑吸收，干燥后的空氣被處理風機排至干空氣出口處。處理空氣圖2轉輪除濕機工作原理區(qū)域的扇面吸收水分子，變成飽和狀態(tài)后，將自動轉到再生區(qū)，進入再生過程。在再生過程中，再生空氣經過加熱后（120℃左右），進入轉輪再生區(qū)扇面，在高溫狀態(tài)下，轉輪中的水分子被脫附，散失到再生空氣中，再生空氣變成了含濕量很大的濕空氣。再生空氣由于在脫附過程中損失了熱量，自身溫度降低，由再生風機排至濕空氣出口處。轉輪大約以8～10周/小時的速度旋轉。除濕和再生同時進行，對空氣進行連續(xù)除濕。2.2、轉輪除濕機的特點優(yōu)點：可以使被處理的空氣達到很低的露點；運動部件少，運行可靠，維修方便；整個除濕過程中沒有液態(tài)水出現，更不需要淋水盤.缺點：運行能耗大；一般轉輪使用壽命短；處理空氣的出風溫度高，適合于對處理空氣的出風含濕量有較高要求而對處理空氣的出風溫度沒有要求的場合；還需要另接單獨的再生空氣排風管道，把再生空氣排出室外。3、聯(lián)合式除濕機冷凍除濕機在高溫高濕工況下除濕量大而轉輪除濕機在低溫低濕工況下除濕程度深，把冷凍除濕機的優(yōu)點和轉輪除濕機的優(yōu)點結合起來，構成聯(lián)合式除濕機，可以滿足對處理空氣低溫低濕的要求。3.1、聯(lián)合式除濕機原理聯(lián)合式除濕機的原理如圖3所示，主要由轉輪、一級冷卻器、二級冷卻器、處理風機、再生風機等部件組成。被處理空氣經過一級冷卻器后，溫度被降低到露點以下時，被處理空氣中的水蒸汽凝結成液體，從空氣中分離出來，被處理空氣的溫度、含濕量都降低，再經過轉輪進行深度除濕后，被處理空氣的含濕量進一步降低，溫度升高。如果對機組出口處的處理風有溫度要求，可以在轉輪后再加一個二級冷卻器，對空氣進行等濕降溫處理。這樣可以實現對處理空氣的溫度、濕度控制。圖3聯(lián)合式除濕機原理圖3.2、直接蒸發(fā)聯(lián)合式除濕機的方案比較現在多數廠家采用冷凍水作為冷媒，冷卻轉輪前后的處理空氣，冷凍水流量易控制，水溫恒定，但是制冷效率比直接蒸發(fā)式低，而且還需要水泵、管道等輔助系統(tǒng)。隨著節(jié)能要求的日益提高，直接蒸發(fā)聯(lián)合式除濕機將是以后的發(fā)展方向。直接蒸發(fā)聯(lián)合式除濕機可以應用于有新風的低濕型場合、無新風的低濕型場合、有新風的人體舒適型場合等，對于無新風的場合可以只使用循環(huán)風。而對于有新風的場合，存在著新風和回風如何混合的問題。例如在怎樣的情況下采用一次回風或二次回風，既能滿足用戶對處理空氣的要求又能滿足節(jié)能的要求，帶著這個問題我們先討論以下三種直接蒸發(fā)聯(lián)合式除濕機的空氣處理方案?，F在要求機組送風參數為20℃，30%。規(guī)定方案一、方案二、方案三的新風量均占機組送風量的30%，新風工況為35℃，60%，房間內參數為25℃，30%。現在比較三種方案的制冷量、再生電加熱功率、所用轉輪的規(guī)格等。方案一采用一次回風，方案二采用二次回風，方案三采用旁通風加一次回風?？諝馓幚矸謩e如圖4、圖5、圖6所示。圖4方案一空氣處理圖方案一的空氣處理過程如圖4所示，每個狀態(tài)點的參數如表2所示：方案一狀態(tài)點參數表2狀態(tài)點12345010204溫度℃3528164320252525相對濕度%RH604790930303030含濕量g/kg干2211104.24.2666焓值kJ/kg干9055425131404040風量m3/h12004000400040004000400028001200圖5方案二空氣處理圖方案二的空氣處理過程如圖5所示，每個狀態(tài)點的參數如表3所示：方案二狀態(tài)點參數表3狀態(tài)點12345601020304溫度℃35291334312025252525相對濕度%RH6050908163030303030含濕量g/kg干22128.534.24.26666焓值kJ/kg干90603442413140404040風量m3/h1200300030003000400040004000180010001200圖6方案三空氣處理圖方案三的空氣處理過程如圖6所示，每個狀態(tài)點的參數如表4所示：方案三狀態(tài)點參數表4狀態(tài)點123456701020304溫度℃351313343426.82025-2525相對濕度%RH60909088253530-3030含濕量g/kg干228.58.5335.15.16-66焓值kJ/kg干903434424240.63440-4040風量m3/h12001200120012001200400040004000028001200三種方案綜合比較表5方案一方案二方案三轉輪規(guī)格直徑×厚度mmφ1000×300φ800×300φ600×200轉輪額定處理風量m3/h400030001200一級蒸發(fā)器制冷量kW182622.4二級蒸發(fā)器制冷量kW27178.8總制冷量kW454331.2再生電加熱功率kW443313通過以上三種方案比較，三種方案的綜合數據如表5所示。從表5可以看出，方案一和方案二所需總的制冷量幾乎相等。經過方案一轉輪處理的風量為4000m3/h。而經過方案二轉輪處理的風量為3000m3/h，兩種方案的機組送風參數相同，方案二使用的轉輪規(guī)格比方案一要小，也就意味著方案二的轉輪成本比方案一要小一些。方案二的再生電加熱功率為33kW，比方案一的再生電加熱功率減少了25%。當方案二的二次回風超過1000m3/h時，送風含濕量將超過4.2g/kg干，不能滿足前面的要求了；當方案二的二次回風小于1000m3/h時，處理風含濕量將低于4.2g/kg干，二次回風的風量減小到零時，處理空氣出風含濕量將達到3g/kg干。方案二除了具有節(jié)能的特點以外，還可以用來調節(jié)機組送風含濕量，方案二的送風含濕量可以在3～4.2g/kg干之間調節(jié)，但是機組的送風風量也將隨著送風含濕量的變化而變化。另外，如果需要改變機組的送風溫度，可以改變方案二的二級蒸發(fā)器的制冷量或者改變二次回風的風量。所以從以上兩種方案比較來看，方案二優(yōu)于方案一。盡管方案三的總制冷量、轉輪規(guī)格、再生電加熱功率都最小，但最小送風含濕量只能達到5.1g/kg干，不能滿足前面的要求。如果加大02處的旁通風混合比例，機組的送風含濕量將會高于5.1g/kg干，更不能滿足前面的要求。方案三機組的送風參數不同于方案一和方案二，為了便于分析、比較，上述計算仍用同樣的房間內參數，這意味著方案三不能消除方案一和方案二同樣的熱濕負荷。通過以上的三種方案綜合比較，方案二最優(yōu)。但是根據不同的送風要求，以上三種方案在工程中都有實用價值，具體選擇哪種方案，要根據新風參數、送風參數、回風參數、轉輪額定風量等設計條件來綜合考慮，最終才能確定哪種方案最合理。4、直接蒸發(fā)聯(lián)合式除濕機應用中存在的問題（1）、在變工況運行時，如何防止一級蒸發(fā)器結霜。機組按照最大負荷來設計，