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冷凍除濕機設計分析
閱讀：487 發布時間：2012-7-19| 提 供 商 | 成都濕菱電器有限公司 | 資料大小 | 0K |
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一般型除濕機設計
A、設計原理[1]一般型除濕機由制冷系統和送風系統組成，其除濕原理見圖1，在焓濕圖上，除濕過程空氣參數的變化過程見圖2。制冷系統：由壓縮機1壓縮出來的高溫高壓制冷劑氣體進入再熱器6（作冷凝器用），將熱量傳給空氣后，冷凝成常溫高壓液體，經膨脹閥4節流后進入蒸發器2，吸收通過蒸發器的空氣中的熱量，變成低溫低壓氣體，被吸入壓縮機1進行壓縮，如此往復循環。送風系統：濕空氣被吸入后，在蒸發器2被冷卻到露點溫度以下，在h-d圖中由狀態1到狀態2，析出凝結水，含濕量下降，再進入再熱器6，吸收制冷劑的熱量而升溫，相對濕度降低，變為狀態3，由送風機5送入房間。
B、空氣處理過程計算以一般型除濕機CFZ-10S設計為例，其名義除濕量要求為10kg/h。除濕機送風機風量取2800m3/h，壓縮機采用Copeland公司的5HP渦旋式壓縮機，采用冷凝溫度40℃，蒸發溫度8℃設計，制冷量為17.3kW。根據國家標準[2]規定的名義工況進風參數（狀態1），干球溫度27℃，濕球溫度21.2℃，露點溫度18.3℃，相對濕度60%，焓值61.795kJ/kg干空氣，含濕量為13.5357g/kg干空氣；空氣經蒸發器冷卻處理后到機械露點狀態2，其焓值為：h2=h1-Q0/（ρV）=61.795–17.3×3600/（1.2×2800）=43.259kJ/kg干空氣機械露點的相對濕度取90%，查焓濕圖可得出狀態2的其它參數：干球溫度16.4℃，濕球溫度15.4℃，焓值43.259kJ/kg干空氣，含濕量為10.5857g/kg干空氣；制熱量為21.6kW，空氣經再熱器加熱后到狀態3，其干球溫度為：t2=t1+Qk/（ρVc）=16.4+21.6×3600/（1.2×2800×1.0132）=39.2℃從狀態2到狀態3為等濕加熱過程，故含濕量保持不變，d3=d2=10.5857g/kg干空氣，查焓濕圖可得出狀態3的其它參數：干球溫度39.2℃，濕球溫度22.7℃，焓值66.6344kJ/kg干空氣，含濕量為10.5857g/kg干空氣，相對濕度為23.7%。由狀態1到狀態2析出的凝結水量即除濕機的除濕量為：D=ρV（d1-d2）=1.2×2800×（13.5357-10.5857）=9900g/h=9.9kg/h
C、兩器設計蒸發器及再熱器（冷凝器）均采用套片式翅片，紫銅管規格采用Ф9.52×0.35，管間距25.4mm，排間距22mm，正三角形排列，鋁片片厚0.115mm。蒸發器采用平片，片距2.2mm，迎面管排數20，順風管排數4，翅片長度1000mm，經計算，傳熱面積為37.73m2，傳熱對數平均溫差為13℃，傳熱系數為35.3W/m2℃，迎面風速為1.53m/s，通路數取8。再熱器采用雙面沖縫片，片距2.2mm，迎面管排數20，順風管排數8，翅片長度1000mm，經計算，傳熱面積為75.46m2，通路數取10。3.1.4實驗結果路數取10。
D、實驗結果以上設計的CFZ-10S一般型除濕機經過了標準的單元式空調機試驗臺測試，按國家標準[2]規定的試驗工況進行試驗，所得的數據如下：以上數據顯示，實驗結果與設計計算過程基本相符，滿足了要求，達到了設計目的。3.2降溫型除濕機設計思路降溫型除濕機與一般型除濕機相比，在制冷系統中，增設了一個水冷冷凝器（水冷式）或一個室外風冷冷凝器（分體風冷式），再熱器面積可減小，充當過冷器用，以增加制冷量，提高除濕量。即從壓縮機排出的高溫高壓氣體，*入水冷或風冷冷凝器冷凝，再進入再熱器過冷，然后才經過節流進入蒸發器。空氣處理過程與一般型類似，只是從狀態2到狀態3的加熱量很小，送風溫度較低，一般比進風溫度低7℃左右，可負擔室內余熱。3.3調溫型除濕機設計思路降溫型除濕機與一般型除濕機相比，在制冷系統中，增設了一個水冷冷凝器（水冷式）或一個室外風冷冷凝器（分體風冷式），再熱器面積可減小。這里面有兩種做法，一種是將再熱器置于水冷或風冷冷凝器前面，與后者串聯布置，并分多路控制，以此調節對冷卻除濕后空氣的加熱量，從而達到控制出風溫度的目的，另外，水冷式設比例式三通水量調節閥，調節冷卻水量，風冷式設冷凝風量控制，從而使冷凝器帶走多余的熱量。另一種做法是將再熱器置于水冷或風冷冷凝器后面，也是串聯布置，只通過水冷式的水量調節閥調節冷卻水量或風冷式的冷凝風量控制，來調節冷凝器帶走的熱量，從而到達調節出風溫度的目的。空氣處理過程與一般型類似，只是從狀態2到狀態3的加熱量可調節，送風溫度可在一定范圍內進行調節，也可負擔室內余熱。3.4多功能型除濕機設計思路多功能型除濕機與調溫型除濕機類似，而功能較多，再熱器所需傳熱面積較大，在沒有冷卻水時也能運行（充當一般型除濕機的作用），它也有兩種做法。*種與調溫型的不同之處在于再熱器水冷或風冷冷凝器為并聯連接，此時應特別注意各支路的阻力平衡問題，一般需設一個儲液器。另一種的做法與調溫型的基本一致，也是串聯布置，再熱器所需傳熱面積較大，且控制較復雜。空氣處理過程根據所選擇功能的不同，分別與上述三種機型一致。
結束語：
冷凍除濕機種類繁多，用途廣泛，可根據室內余熱余濕的情況選擇不同類型的除濕機，以滿足工程設計的需要。另外，冷凍除濕還可與吸收或吸附式除濕方式相結合，以獲得較低露點溫度的空氣狀態。因此，根據不同的除濕要求，冷凍除濕機與其它領域的聯合還可作進一步的探討。
參考文獻
A、電子工業部第十設計研究院主編，《空氣調節設計手冊》（第二版）[M]，中國建筑工業出版社，2000.6，443~460。
B、機械工業部機械標準化研究所，中華人民共和國機械行業標準JB/T7769-95除濕機[S]，機械工業部機械標準化研究所，1996.4
A、設計原理[1]一般型除濕機由制冷系統和送風系統組成，其除濕原理見圖1，在焓濕圖上，除濕過程空氣參數的變化過程見圖2。制冷系統：由壓縮機1壓縮出來的高溫高壓制冷劑氣體進入再熱器6（作冷凝器用），將熱量傳給空氣后，冷凝成常溫高壓液體，經膨脹閥4節流后進入蒸發器2，吸收通過蒸發器的空氣中的熱量，變成低溫低壓氣體，被吸入壓縮機1進行壓縮，如此往復循環。送風系統：濕空氣被吸入后，在蒸發器2被冷卻到露點溫度以下，在h-d圖中由狀態1到狀態2，析出凝結水，含濕量下降，再進入再熱器6，吸收制冷劑的熱量而升溫，相對濕度降低，變為狀態3，由送風機5送入房間。
B、空氣處理過程計算以一般型除濕機CFZ-10S設計為例，其名義除濕量要求為10kg/h。除濕機送風機風量取2800m3/h，壓縮機采用Copeland公司的5HP渦旋式壓縮機，采用冷凝溫度40℃，蒸發溫度8℃設計，制冷量為17.3kW。根據國家標準[2]規定的名義工況進風參數（狀態1），干球溫度27℃，濕球溫度21.2℃，露點溫度18.3℃，相對濕度60%，焓值61.795kJ/kg干空氣，含濕量為13.5357g/kg干空氣；空氣經蒸發器冷卻處理后到機械露點狀態2，其焓值為：h2=h1-Q0/（ρV）=61.795–17.3×3600/（1.2×2800）=43.259kJ/kg干空氣機械露點的相對濕度取90%，查焓濕圖可得出狀態2的其它參數：干球溫度16.4℃，濕球溫度15.4℃，焓值43.259kJ/kg干空氣，含濕量為10.5857g/kg干空氣；制熱量為21.6kW，空氣經再熱器加熱后到狀態3，其干球溫度為：t2=t1+Qk/（ρVc）=16.4+21.6×3600/（1.2×2800×1.0132）=39.2℃從狀態2到狀態3為等濕加熱過程，故含濕量保持不變，d3=d2=10.5857g/kg干空氣，查焓濕圖可得出狀態3的其它參數：干球溫度39.2℃，濕球溫度22.7℃，焓值66.6344kJ/kg干空氣，含濕量為10.5857g/kg干空氣，相對濕度為23.7%。由狀態1到狀態2析出的凝結水量即除濕機的除濕量為：D=ρV（d1-d2）=1.2×2800×（13.5357-10.5857）=9900g/h=9.9kg/h
C、兩器設計蒸發器及再熱器（冷凝器）均采用套片式翅片，紫銅管規格采用Ф9.52×0.35，管間距25.4mm，排間距22mm，正三角形排列，鋁片片厚0.115mm。蒸發器采用平片，片距2.2mm，迎面管排數20，順風管排數4，翅片長度1000mm，經計算，傳熱面積為37.73m2，傳熱對數平均溫差為13℃，傳熱系數為35.3W/m2℃，迎面風速為1.53m/s，通路數取8。再熱器采用雙面沖縫片，片距2.2mm，迎面管排數20，順風管排數8，翅片長度1000mm，經計算，傳熱面積為75.46m2，通路數取10。3.1.4實驗結果路數取10。
D、實驗結果以上設計的CFZ-10S一般型除濕機經過了標準的單元式空調機試驗臺測試，按國家標準[2]規定的試驗工況進行試驗，所得的數據如下：以上數據顯示，實驗結果與設計計算過程基本相符，滿足了要求，達到了設計目的。3.2降溫型除濕機設計思路降溫型除濕機與一般型除濕機相比，在制冷系統中，增設了一個水冷冷凝器（水冷式）或一個室外風冷冷凝器（分體風冷式），再熱器面積可減小，充當過冷器用，以增加制冷量，提高除濕量。即從壓縮機排出的高溫高壓氣體，*入水冷或風冷冷凝器冷凝，再進入再熱器過冷，然后才經過節流進入蒸發器。空氣處理過程與一般型類似，只是從狀態2到狀態3的加熱量很小，送風溫度較低，一般比進風溫度低7℃左右，可負擔室內余熱。3.3調溫型除濕機設計思路降溫型除濕機與一般型除濕機相比，在制冷系統中，增設了一個水冷冷凝器（水冷式）或一個室外風冷冷凝器（分體風冷式），再熱器面積可減小。這里面有兩種做法，一種是將再熱器置于水冷或風冷冷凝器前面，與后者串聯布置，并分多路控制，以此調節對冷卻除濕后空氣的加熱量，從而達到控制出風溫度的目的，另外，水冷式設比例式三通水量調節閥，調節冷卻水量，風冷式設冷凝風量控制，從而使冷凝器帶走多余的熱量。另一種做法是將再熱器置于水冷或風冷冷凝器后面，也是串聯布置，只通過水冷式的水量調節閥調節冷卻水量或風冷式的冷凝風量控制，來調節冷凝器帶走的熱量，從而到達調節出風溫度的目的。空氣處理過程與一般型類似，只是從狀態2到狀態3的加熱量可調節，送風溫度可在一定范圍內進行調節，也可負擔室內余熱。3.4多功能型除濕機設計思路多功能型除濕機與調溫型除濕機類似，而功能較多，再熱器所需傳熱面積較大，在沒有冷卻水時也能運行（充當一般型除濕機的作用），它也有兩種做法。*種與調溫型的不同之處在于再熱器水冷或風冷冷凝器為并聯連接，此時應特別注意各支路的阻力平衡問題，一般需設一個儲液器。另一種的做法與調溫型的基本一致，也是串聯布置，再熱器所需傳熱面積較大，且控制較復雜。空氣處理過程根據所選擇功能的不同，分別與上述三種機型一致。
結束語：
冷凍除濕機種類繁多，用途廣泛，可根據室內余熱余濕的情況選擇不同類型的除濕機，以滿足工程設計的需要。另外，冷凍除濕還可與吸收或吸附式除濕方式相結合，以獲得較低露點溫度的空氣狀態。因此，根據不同的除濕要求，冷凍除濕機與其它領域的聯合還可作進一步的探討。
參考文獻
A、電子工業部第十設計研究院主編，《空氣調節設計手冊》（第二版）[M]，中國建筑工業出版社，2000.6，443~460。
B、機械工業部機械標準化研究所，中華人民共和國機械行業標準JB/T7769-95除濕機[S]，機械工業部機械標準化研究所，1996.4