冷凍除濕機設(shè)計探討
1.前言
在生產(chǎn)和生活環(huán)境中
空氣除濕的方法有很多種
2.冷凍除濕機分類
2.1按使用功能分
一般型除濕機是指空氣經(jīng)過蒸發(fā)器冷卻除濕,由再熱器加熱升溫,降低相對濕度
降溫型除濕機是指在一般型除濕機的基礎(chǔ)上
調(diào)溫型除濕機是指在一般型除濕機的基礎(chǔ)上,制冷劑的冷凝熱可全部或部分由水冷或風冷冷凝器帶走
,剩余冷凝熱用于加熱經(jīng)過蒸發(fā)器后的空氣,其出風溫度能進行調(diào)節(jié)的除濕機。多功能型除濕機是指集升溫除濕(一般型)
、降溫除濕、調(diào)溫除濕三種功能于一體的除濕機,在無室外機(風冷)或冷卻水(水冷)時仍可選擇升溫除濕功能進行除濕的除濕機2.2按有無帶風機分
2.3按結(jié)構(gòu)形式分
2.4按適用溫度范圍分,可分為:A型(普通型18~32℃)
2.5按送回風方式分,可分為:前回前送帶風帽型
2.6按控制形式分,可分為:自動型和非自動型等
2.7按特殊使用情況分
3.冷凍除濕機設(shè)計分析
3.1一般型除濕機設(shè)計
3.1.1設(shè)計原理[1]
一般型除濕機由制冷系統(tǒng)和送風系統(tǒng)組成
制冷系統(tǒng):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)
送風系統(tǒng):濕空氣被吸入后
,在蒸發(fā)器2被冷卻到露點溫度以下,在h-d圖中由狀態(tài)1到狀態(tài)2,析出凝結(jié)水,絕對含濕量下降,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?yōu)闋顟B(tài)3,由送風機5送入房間。3.1.2空氣處理過程計算
以一般型除濕機CF10設(shè)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(fā)溫度8℃設(shè)計,制冷量為17.3kW。根據(jù)國家標準[2]規(guī)定的名義工況進風參數(shù)(狀態(tài)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,絕對含濕量為13.5357g/kg干空氣;空氣經(jīng)蒸發(fā)器冷卻處理后到機械露點狀態(tài)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(tài)2的其它參數(shù):干球溫度16.4℃
t2=t1+Qk/(ρVc)=16.4+21.6×3600/(1.2×2800×1.0132)=39.2℃
從狀態(tài)2到狀態(tài)3為等濕加熱過程,故絕對含濕量保持不變
,d3=d2=10.5857g/kg干空氣,查焓濕圖可得出狀態(tài)3的其它參數(shù):干球溫度39.2℃,濕球溫度22.7℃,焓值66.6344kJ/kg干空氣,絕對含濕量為10.5857g/kg干空氣,相對濕度為23.7%。由狀態(tài)1到狀態(tài)2析出的凝結(jié)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
3.1.3兩器設(shè)計
蒸發(fā)器及再熱器(冷凝器)均采用套片式翅片
,紫銅管規(guī)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(fā)器采用平片
,片距2.2mm,迎面管排數(shù)20,順風管排數(shù)4,翅片長度1000mm,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℃,迎面風速為1.53m/s,通路數(shù)取8。再熱器采用雙面沖縫片
,片距2.2mm,迎面管排數(shù)20,順風管排數(shù)8,翅片長度1000mm,經(jīng)計算,傳熱面積為75.46m2,通路數(shù)取10。3.1.4實驗結(jié)果
以上設(shè)計的CF10一般型除濕機經(jīng)過了標準的單元式空調(diào)機試驗臺測試,按國家標準[2]規(guī)定的試驗工況進行試驗
,所得的數(shù)據(jù)如下:送風量
m3/h
進風
回風
壓縮機
總輸入
功率
kW
實測
除濕量
kg/h
單位輸入
功率除濕量
kg/h.kW
干球溫度
℃
濕球溫度
℃
干球溫度
℃
濕球溫度
℃
排氣壓力
MPa
吸氣壓力
MPa
2811.4
27.09
21.15
38.42
22.35
1.43
0.54
3.95
10.2
2.58
以上數(shù)據(jù)顯示
,實驗結(jié)果與設(shè)計計算過程基本相符,滿足了要求3.2降溫型除濕機設(shè)計思路
降溫型除濕機與一般型除濕機相比
空氣處理過程與一般型類似
,只是從狀態(tài)2到狀態(tài)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(nèi)余熱。3.3調(diào)溫型除濕機設(shè)計思路
降溫型除濕機與一般型除濕機相比
,在制冷系統(tǒng)中,增設(shè)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(lián)布置,并分多路控制,以此調(diào)節(jié)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(shè)比例式三通水量調(diào)節(jié)閥,調(diào)節(jié)冷卻水量,風冷式設(shè)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(lián)布置,只通過水冷式的水量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)冷卻水量或風冷式的冷凝風量控制,來調(diào)節(jié)冷凝器帶走的熱量空氣處理過程與一般型類似,只是從狀態(tài)2到狀態(tài)3的加熱量可調(diào)節(jié)
3.4多功能型除濕機設(shè)計思路
多功能型除濕機與調(diào)溫型除濕機類似,而功能較多
空氣處理過程根據(jù)所選擇功能的不同,分別與上述三種機型一致
4.結(jié)束語
冷凍除濕機種類繁多
參考文獻
1.電子工業(yè)部第十設(shè)計研究院主編,《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊》(第二版)[M]
2.機械工業(yè)部機械標準化研究所
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