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冷凍除濕機(jī)設(shè)計(jì)分析
閱讀：459 發(fā)布時(shí)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(jī)設(shè)計(jì)
A、設(shè)計(jì)原理[1]一般型除濕機(jī)由制冷系統(tǒng)和送風(fēng)系統(tǒng)組成，其除濕原理見圖1，在焓濕圖上，除濕過程空氣參數(shù)的變化過程見圖2。制冷系統(tǒng)：由壓縮機(jī)1壓縮出來的高溫高壓制冷劑氣體進(jìn)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(jīng)膨脹閥4節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器2，吸收通過蒸發(fā)器的空氣中的熱量，變成低溫低壓氣體，被吸入壓縮機(jī)1進(jìn)行壓縮，如此往復(fù)循環(huán)。送風(fēng)系統(tǒng)：濕空氣被吸入后，在蒸發(fā)器2被冷卻到露點(diǎn)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，含濕量下降，再進(jìn)入再熱器6，吸收制冷劑的熱量而升溫，相對(duì)濕度降低，變?yōu)闋顟B(tài)3，由送風(fēng)機(jī)5送入房間。
B、空氣處理過程計(jì)算以一般型除濕機(jī)CFZ-10S設(shè)計(jì)為例，其名義除濕量要求為10kg/h。除濕機(jī)送風(fēng)機(jī)風(fēng)量取2800m3/h，壓縮機(jī)采用Copeland公司的5HP渦旋式壓縮機(jī)，采用冷凝溫度40℃，蒸發(fā)溫度8℃設(shè)計(jì)，制冷量為17.3kW。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)[2]規(guī)定的名義工況進(jìn)風(fēng)參數(shù)（狀態(tài)1），干球溫度27℃，濕球溫度21.2℃，露點(diǎn)溫度18.3℃，相對(duì)濕度60%，焓值61.795kJ/kg干空氣，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(jī)械露點(diǎn)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(jī)械露點(diǎn)的相對(duì)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℃，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(jīng)再熱器加熱后到狀態(tài)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(tài)2到狀態(tài)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(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，含濕量為10.5857g/kg干空氣，相對(duì)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(jī)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(shè)計(jì)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(fēng)管排數(shù)4，翅片長度1000mm，經(jīng)計(jì)算，傳熱面積為37.73m2，傳熱對(duì)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(fēng)管排數(shù)8，翅片長度1000mm，經(jīng)計(jì)算，傳熱面積為75.46m2，通路數(shù)取10。3.1.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果路數(shù)取10。
D、實(shí)驗(yàn)結(jié)果以上設(shè)計(jì)的CFZ-10S一般型除濕機(jī)經(jīng)過了標(biāo)準(zhǔn)的單元式空調(diào)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)測試，按國家標(biāo)準(zhǔn)[2]規(guī)定的試驗(yàn)工況進(jìn)行試驗(yàn)，所得的數(shù)據(jù)如下：以上數(shù)據(jù)顯示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)計(jì)算過程基本相符，滿足了要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。3.2降溫型除濕機(jī)設(shè)計(jì)思路降溫型除濕機(jī)與一般型除濕機(jī)相比，在制冷系統(tǒng)中，增設(shè)了一個(gè)水冷冷凝器（水冷式）或一個(gè)室外風(fēng)冷冷凝器（分體風(fēng)冷式），再熱器面積可減小，充當(dāng)過冷器用，以增加制冷量，提高除濕量。即從壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣體，*入水冷或風(fēng)冷冷凝器冷凝，再進(jìn)入再熱器過冷，然后才經(jīng)過節(jié)流進(jìn)入蒸發(fā)器。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(fēng)溫度較低，一般比進(jìn)風(fēng)溫度低7℃左右，可負(fù)擔(dān)室內(nèi)余熱。3.3調(diào)溫型除濕機(jī)設(shè)計(jì)思路降溫型除濕機(jī)與一般型除濕機(jī)相比，在制冷系統(tǒng)中，增設(shè)了一個(gè)水冷冷凝器（水冷式）或一個(gè)室外風(fēng)冷冷凝器（分體風(fēng)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(fēng)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(duì)冷卻除濕后空氣的加熱量，從而達(dá)到控制出風(fēng)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(fēng)冷式設(shè)冷凝風(fēng)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(fēng)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(fēng)冷式的冷凝風(fēng)量控制，來調(diào)節(jié)冷凝器帶走的熱量，從而到達(dá)調(diào)節(jié)出風(fēng)溫度的目的?？諝馓幚磉^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)，送風(fēng)溫度可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可負(fù)擔(dān)室內(nèi)余熱。3.4多功能型除濕機(jī)設(shè)計(jì)思路多功能型除濕機(jī)與調(diào)溫型除濕機(jī)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(shí)也能運(yùn)行（充當(dāng)一般型除濕機(jī)的作用），它也有兩種做法。*種與調(diào)溫型的不同之處在于再熱器水冷或風(fēng)冷冷凝器為并聯(lián)連接，此時(shí)應(yīng)特別注意各支路的阻力平衡問題，一般需設(shè)一個(gè)儲(chǔ)液器。另一種的做法與調(diào)溫型的基本一致，也是串聯(lián)布置，再熱器所需傳熱面積較大，且控制較復(fù)雜?？諝馓幚磉^程根據(jù)所選擇功能的不同，分別與上述三種機(jī)型一致。
結(jié)束語：
冷凍除濕機(jī)種類繁多，用途廣泛，可根據(jù)室內(nèi)余熱余濕的情況選擇不同類型的除濕機(jī)，以滿足工程設(shè)計(jì)的需要。另外，冷凍除濕還可與吸收或吸附式除濕方式相結(jié)合，以獲得較低露點(diǎn)溫度的空氣狀態(tài)。因此，根據(jù)不同的除濕要求，冷凍除濕機(jī)與其它領(lǐng)域的聯(lián)合還可作進(jìn)一步的探討。
參考文獻(xiàn)
A、電子工業(yè)部第十設(shè)計(jì)研究院主編，《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）[M]，中國建筑工業(yè)出版社，2000.6，443~460。
B、機(jī)械工業(yè)部機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化研究所，中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T7769-95除濕機(jī)[S]，機(jī)械工業(yè)部機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化研究所，1996.4
A、設(shè)計(jì)原理[1]一般型除濕機(jī)由制冷系統(tǒng)和送風(fēng)系統(tǒng)組成，其除濕原理見圖1，在焓濕圖上，除濕過程空氣參數(shù)的變化過程見圖2。制冷系統(tǒng)：由壓縮機(jī)1壓縮出來的高溫高壓制冷劑氣體進(jìn)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(jīng)膨脹閥4節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器2，吸收通過蒸發(fā)器的空氣中的熱量，變成低溫低壓氣體，被吸入壓縮機(jī)1進(jìn)行壓縮，如此往復(fù)循環(huán)。送風(fēng)系統(tǒng)：濕空氣被吸入后，在蒸發(fā)器2被冷卻到露點(diǎn)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，含濕量下降，再進(jìn)入再熱器6，吸收制冷劑的熱量而升溫，相對(duì)濕度降低，變?yōu)闋顟B(tài)3，由送風(fēng)機(jī)5送入房間。
B、空氣處理過程計(jì)算以一般型除濕機(jī)CFZ-10S設(shè)計(jì)為例，其名義除濕量要求為10kg/h。除濕機(jī)送風(fēng)機(jī)風(fēng)量取2800m3/h，壓縮機(jī)采用Copeland公司的5HP渦旋式壓縮機(jī)，采用冷凝溫度40℃，蒸發(fā)溫度8℃設(shè)計(jì)，制冷量為17.3kW。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)[2]規(guī)定的名義工況進(jìn)風(fēng)參數(shù)（狀態(tài)1），干球溫度27℃，濕球溫度21.2℃，露點(diǎn)溫度18.3℃，相對(duì)濕度60%，焓值61.795kJ/kg干空氣，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(jī)械露點(diǎn)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(jī)械露點(diǎn)的相對(duì)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℃，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(jīng)再熱器加熱后到狀態(tài)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(tài)2到狀態(tài)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(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，含濕量為10.5857g/kg干空氣，相對(duì)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(jī)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(shè)計(jì)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(fēng)管排數(shù)4，翅片長度1000mm，經(jīng)計(jì)算，傳熱面積為37.73m2，傳熱對(duì)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(fēng)管排數(shù)8，翅片長度1000mm，經(jīng)計(jì)算，傳熱面積為75.46m2，通路數(shù)取10。3.1.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果路數(shù)取10。
D、實(shí)驗(yàn)結(jié)果以上設(shè)計(jì)的CFZ-10S一般型除濕機(jī)經(jīng)過了標(biāo)準(zhǔn)的單元式空調(diào)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)測試，按國家標(biāo)準(zhǔn)[2]規(guī)定的試驗(yàn)工況進(jìn)行試驗(yàn)，所得的數(shù)據(jù)如下：以上數(shù)據(jù)顯示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)計(jì)算過程基本相符，滿足了要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。3.2降溫型除濕機(jī)設(shè)計(jì)思路降溫型除濕機(jī)與一般型除濕機(jī)相比，在制冷系統(tǒng)中，增設(shè)了一個(gè)水冷冷凝器（水冷式）或一個(gè)室外風(fēng)冷冷凝器（分體風(fēng)冷式），再熱器面積可減小，充當(dāng)過冷器用，以增加制冷量，提高除濕量。即從壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣體，*入水冷或風(fēng)冷冷凝器冷凝，再進(jìn)入再熱器過冷，然后才經(jīng)過節(jié)流進(jìn)入蒸發(fā)器。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(fēng)溫度較低，一般比進(jìn)風(fēng)溫度低7℃左右，可負(fù)擔(dān)室內(nèi)余熱。3.3調(diào)溫型除濕機(jī)設(shè)計(jì)思路降溫型除濕機(jī)與一般型除濕機(jī)相比，在制冷系統(tǒng)中，增設(shè)了一個(gè)水冷冷凝器（水冷式）或一個(gè)室外風(fēng)冷冷凝器（分體風(fēng)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(fēng)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(duì)冷卻除濕后空氣的加熱量，從而達(dá)到控制出風(fēng)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(fēng)冷式設(shè)冷凝風(fēng)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(fēng)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(fēng)冷式的冷凝風(fēng)量控制，來調(diào)節(jié)冷凝器帶走的熱量，從而到達(dá)調(diào)節(jié)出風(fēng)溫度的目的?？諝馓幚磉^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)，送風(fēng)溫度可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可負(fù)擔(dān)室內(nèi)余熱。3.4多功能型除濕機(jī)設(shè)計(jì)思路多功能型除濕機(jī)與調(diào)溫型除濕機(jī)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(shí)也能運(yùn)行（充當(dāng)一般型除濕機(jī)的作用），它也有兩種做法。*種與調(diào)溫型的不同之處在于再熱器水冷或風(fēng)冷冷凝器為并聯(lián)連接，此時(shí)應(yīng)特別注意各支路的阻力平衡問題，一般需設(shè)一個(gè)儲(chǔ)液器。另一種的做法與調(diào)溫型的基本一致，也是串聯(lián)布置，再熱器所需傳熱面積較大，且控制較復(fù)雜?？諝馓幚磉^程根據(jù)所選擇功能的不同，分別與上述三種機(jī)型一致。
結(jié)束語：
冷凍除濕機(jī)種類繁多，用途廣泛，可根據(jù)室內(nèi)余熱余濕的情況選擇不同類型的除濕機(jī)，以滿足工程設(shè)計(jì)的需要。另外，冷凍除濕還可與吸收或吸附式除濕方式相結(jié)合，以獲得較低露點(diǎn)溫度的空氣狀態(tài)。因此，根據(jù)不同的除濕要求，冷凍除濕機(jī)與其它領(lǐng)域的聯(lián)合還可作進(jìn)一步的探討。
參考文獻(xiàn)
A、電子工業(yè)部第十設(shè)計(jì)研究院主編，《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）[M]，中國建筑工業(yè)出版社，2000.6，443~460。
B、機(jī)械工業(yè)部機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化研究所，中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T7769-95除濕機(jī)[S]，機(jī)械工業(yè)部機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化研究所，1996.4